《大眾科學》奧運會作弊指南

編者注（2018年2月8日）：《大眾科學》重新發布以下文章，該文章最初發表於2016年8月5日，以紀念2018年2月9日在韓國平昌開幕的冬季奧運會。

當2016年夏季奧運會在里約熱內盧開幕時，有一群運動員將明顯缺席：俄羅斯田徑和舉重隊。他們的缺席將會被感受到：在2012年倫敦奧運會上，該隊共獲得了82枚獎牌。但他們不太可能會被懷念。

俄羅斯運動員是去年曝光的國家支援的興奮劑計劃的核心。調查人員發現了一個龐大而複雜的作弊系統，其中心位於莫斯科的一個實驗室，該實驗室負責對居住在俄羅斯並參加比賽的運動員進行藥物檢測。陽性檢測結果被實驗室工作人員掩蓋，使用違禁興奮劑（PED）的運動員的血液和尿液樣本在國家情報機構的幫助下被秘密替換為“乾淨”的樣本。

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該計劃涉及從摔跤到帆船等不同運動專案的運動員，對他們所有人來說，主要成分都是相同的：一種字面意義上的類固醇“雞尾酒”，用芝華士蘇格蘭威士忌沖服，以減少被發現的機會（女性則用味美思）。令經驗豐富的觀察員最驚訝的是他們選擇的藥物。雞尾酒的關鍵成分是一種叫做口服脫氫氯甲基睪酮的東西，這是一種強效的睪酮衍生物，事實證明，它已經擁有自己悠久的奧運歷史。

口服脫氫氯甲基睪酮是上一次已知的國家支援的奧運興奮劑計劃中的關鍵成分，該計劃推動東德運動員在1970年代和1980年代獲得金牌。從那時起，體育運動中的藥物檢測變得更加普遍和精確，對數百種特定化合物進行了測試。為了參加比賽，運動員必須放棄隱私，每天都要通知官員他們的行蹤，以便他們可以接受世界反興奮劑機構（WADA）監督的現場、賽外測試。像口服脫氫氯甲基睪酮這樣有效且臭名昭著的東西應該早就被清除掉了。然而，它卻像紅牛一樣被那些在索契冬季奧運會上贏得多個獎牌的運動員吞下。

有理由問：我們在打擊體育運動中的興奮劑方面取得了任何進展嗎？

好吧，是的，而且……不完全是。一方面，WADA認可的實驗室在2014年處理了驚人的186,073個血液和尿液樣本，這是有資料的最近一年。略低於1％的樣本出現“不良”或“非典型”結果，這是陽性或可疑結果的術語。這轉化為大量的陽性檢測結果——但請將這個數字與在研究人員承諾匿名的情況下，承認使用PED的國際大賽中29％的運動員進行對比。顯然，有很多作弊者逍遙法外。

原因之一是興奮劑使用者仍然領先檢測人員約5到10年。以重組促紅細胞生成素（EPO）為例，這是一種能提高紅細胞計數（從而提高有氧耐力）的有效激素。該藥物在2000年悉尼奧運會推出可靠的測試之前已經使用了十多年。然而，很明顯，測試並沒有阻止它的使用。根據WADA的資料，2014年有57名運動員的EPO檢測呈陽性。然而，軼事證據表明，它可能更為普遍；因為這種藥物在運動員體內只能停留幾個小時，因此很難檢測到低劑量。

可悲的事實是，運動員繼續對他們歷史上一直使用的許多相同的東西進行陽性檢測：1950年代開始流行的安非他命和其他興奮劑；1970年代和1980年代的合成類固醇；1990年代至今的EPO和人類生長激素。合成代謝劑仍然是迄今為止最廣泛的類別，2014年所有運動專案中有超過1,400例陽性。這個數字包括76名運動員的檢測結果，他們對使用40年的備用品口服脫氫氯甲基睪酮呈陽性——該藥物已從市場上撤下，但像許多其他興奮劑一樣，只需在網際網路上點選幾下即可獲得。

在某種程度上，儘管這看起來像是壞訊息——即使在頻繁的隨機藥物檢測時代，運動員仍然使用容易檢測到的物質——但也有一絲好訊息。十年前，口服脫氫氯甲基睪酮只能在攝入後五到七天內檢測到。現在檢測視窗更像是五到六個月。藥物檢測已全面改進，使其比以往任何時候都更難作弊——這就是為什麼俄羅斯人似乎認為他們需要這樣一個系統性的、官方認可的作弊計劃。因此，俄羅斯興奮劑醜聞表明，與表面現象相反，藥物檢測至少在一定程度上取得了成功：現在要作弊，就需要整個國家運營的藥物檢測實驗室的同謀。其他國家是否效仿俄羅斯的例子是一個懸而未決的問題；令人不安的是，負責里約奧運會的藥物檢測實驗室在奧運會開幕前夕被重新批准之前，於今年早些時候失去了WADA的認證。

在本奧運會興奮劑指南中，我們分解了最常用的興奮劑方法，解釋了它們的工作原理，分析了它們的檢測難易程度，並揭示了哪些方法有利於提高成績，哪些方法對提高成績幾乎沒有證據。（例如：人類生長激素。）我們還調查了運動員像以往一樣突破界限並採用新的和“改進的”作弊方法的方式。

不同之處在於，現在，與前幾十年不同，檢測人員並沒有落後太多——正如我們在1月份看到的那樣，網球巨星瑪麗亞·莎拉波娃對一種叫做米屈肼的物質的檢測呈陽性，這是一種心臟衰竭藥物，剛剛被新增到違禁物質清單中。（順便說一句，對於這種藥物，沒有任何證據表明它有任何提高成績的作用。）再舉一個例子，WADA宣佈，它已經開發出一種基因興奮劑測試，運動員可以在其中注射特定的基因來改善肌肉或耐力——儘管迄今為止，還沒有已知成功使用基因興奮劑技術的案例。

科隆預防興奮劑研究中心的法醫化學家馬里奧·西維斯說：“檢測方法已經變得更加全面和靈敏，使我們能夠比20至30年前的化驗更快、更長時間地監測和檢測此類化合物。另一方面，正在開發的藥物種類繁多，因此我們至少必須考慮這樣一種情況，即今天或明天的挑戰不是一兩個新的藥物類別和興奮劑方法，而是額外的10到20個。”

合成代謝類固醇

合成代謝類固醇是幫助增加肌肉質量和力量的激素。它們包括睪酮及其合成衍生物，如諾龍、司坦唑醇和氧甲氫龍，這些衍生物經過調整，以增強其促合成代謝作用（與雄激素作用相反）。

結果
類固醇增加肌肉質量和力量，它們還有助於加速恢復，從而實現更強的訓練強度。舉重運動員使用類固醇週期，結合高強度訓練來增強肌肉；它們在短跑運動員和跳躍運動員中也很受歡迎。但合成代謝類固醇在整個奧運會運動專案中都非常受歡迎（更快、更高、更強）。人們在從腳踏車運動員和橄欖球運動員到擊劍運動員和飛碟射擊運動員的運動員中發現了它們。

檢測
根據WADA的資料，合成代謝類固醇是迄今為止在運動員中發現的最常見的違禁物質，在2014年幾乎佔所有陽性檢測的一半。另有13％的陽性結果是利尿劑或其他掩蔽劑，旨在將藥物從運動員體內沖洗掉。傳統的尿液檢測會尋找正常類固醇譜的變化，例如睪酮與表睪酮的比率。這些檢測已被更先進的碳同位素測試所補充，該測試能夠區分內源性類固醇和外源性類固醇。不幸的是，類固醇的作用持續時間比藥物本身長得多，因此最新一代的測試側重於檢測合成代謝劑的長期代謝物（LTM）。

演變
稱為選擇性雄激素受體調節劑或SARM的小肽可以提高肌肉細胞對天然類固醇激素的敏感性——與傳統的類固醇相比，副作用更少。儘管尚未批准用於人體，但SARM在網際網路上很容易獲得。

血液興奮劑（又稱氧載體興奮劑）

包括重組促紅細胞生成素（EPO）在內的激素以及增加紅細胞計數的輸血

結果
更多的肌肉氧氣等於更多的力量，更少的疲勞和更快的表現。舉一個例子，蘭斯·阿姆斯特朗依靠EPO和輸血七次贏得了環法腳踏車賽。血液興奮劑和EPO都非常有效，因此它們很受歡迎，尤其是在跑步運動員和腳踏車運動員等耐力運動員中。血液興奮劑也被懷疑在足球等運動專案中普遍存在。

掩蔽和檢測
2000年悉尼奧運會引入了直接尿液檢測促紅細胞生成素（EPO）的方法。此後，許多運動員又轉而採用較舊的輸血血液興奮劑方法，這種方法仍然無法檢測。另一些人則嘗試使用“微劑量”的EPO，注射少量藥物，這些藥物在幾個小時內就會從體內清除，使得檢測的可能性降低，同時仍然能夠帶來一些效能上的好處。（由於重組EPO的半衰期只有幾個小時，因此陽性檢測的“視窗”很短。）

目前正在開發更靈敏的新型EPO檢測方法；一種有前景的新方法是尋找運動員體內藥物消失後仍會長期存在的RNA變化。同源輸血（即來自他人的輸血）可以透過DNA篩查檢測到，但目前還沒有可靠的自體輸血檢測方法。研究人員正在研究可能辨別因冷凍血液而導致的細胞結構變化的方法。

另一種檢測血液興奮劑的方法是透過世界反興奮劑機構（WADA）在2009年採用的“生物護照”，該方法以縱向方式跟蹤血細胞比容和血紅蛋白等血液引數，尋找可能表明興奮劑使用的變化。特別能說明問題的是“離分值”，即血紅蛋白與網織紅細胞（或未成熟紅細胞）的比率；當血液被抽出和輸注時，該比率會增加，使得血液興奮劑更容易被間接檢測到。

演變
近年來，包括腳踏車運動員在內的運動員開始使用一種稱為HIF（低氧誘導因子）穩定劑的藥物，這是一種新興的腎臟疾病藥物，它透過啟用表達EPO的基因來刺激身體自身產生EPO。許多HIF穩定劑，如氬氣和氙氣，可以在血液測試中檢測到，但氯化鈷的作用相同，而且更難檢測。

興奮劑

最古老的興奮劑方法，如苯丙胺（安非他命）等興奮劑，早在1936年奧運會就已出現。該類別還包括低等級興奮劑，如麻黃鹼，甚至咖啡因，咖啡因在2003年之前都在停用物質清單上。運動員現在可以享用他們的三倍濃縮咖啡，但含有偽麻黃鹼的感冒藥在超過一定濃度後仍然是被禁止的。

結果
服用興奮劑的運動員感覺自己更有活力和警覺性。它們有助於加快反應時間，這就是為什麼它們一直受到棒球運動員以及腳踏車運動員和跑步運動員的青睞。但是興奮劑也會干擾人體自身的體溫調節系統，並且與少數職業腳踏車運動員在非常炎熱的天氣中死亡有關。

掩蓋和檢測
傳統的安非他命相對容易檢測，因為它們已經使用了很長時間，並且測試已經很成熟。一些運動員因體記憶體在少量偽麻黃鹼而被處罰，他們堅稱這些偽麻黃鹼來自感冒藥。

演變
莫達非尼是一種用於治療嗜睡症和其他嗜睡障礙的藥物，它很受運動員的歡迎；各種“設計師”興奮劑也同樣如此，這些興奮劑在測試中更難被發現。

生長因子

其中包括人生長激素（hGH），以及胰島素樣生長因子（IGF-1）和其他生長因子。

結果
有限的證據表明hGH可以直接提高運動成績，但它似乎確實有助於降低體脂百分比，並且也被運動員和其他人用來幫助從傷病中恢復，特別是肌腱和韌帶的傷病。

檢測和規避
2004年引入了HGH的血液檢測，但該測試費用昂貴且靈敏度不高；此外，注射的hGH在體內持續時間不超過20小時。2014年，WADA認可的實驗室在數千個樣本中總共只返回了一個HGH陽性樣本。

演變
口服GH“促分泌劑”是小的肽，可以透過垂體刺激人生長激素的自然產生。最近，一位俄羅斯科學家開發了一種名為“全尺寸MGF”的藥物，它是IGF-1的近親，既有效又無法檢測。

糖皮質激素和β2激動劑

這是主要由哮喘患者使用的兩類藥物。糖皮質激素是一類皮質類固醇，包括潑尼松龍、可的松和地塞米松；它們與合成類固醇不同，更像是消炎藥。β2激動劑包括沙美特羅（以Advair銷售）、福莫特羅和沙丁胺醇等化合物。

結果
儘管這兩類藥物都被停用，但它們對提高運動表現的益處仍存在爭議。自20世紀30年代以來，糖皮質激素就被認為可以提高肌肉耐力，這就是它們被停用的原因。它們也用於恢復，使運動員能夠維持更大容量和強度的訓練。至於β2激動劑，一項對26項研究的分析發現，對運動員沒有顯著的好處，但競爭者仍然廣泛使用它們（因此陽性測試的數量很多）。口服和注射形式的這兩種藥物也被認為有助於增加肌肉質量，類似於合成代謝類固醇，因此在比賽中和比賽外都被停用。然而，（更常見的）吸入形式對於許多已證明需要它們並已獲得治療用途豁免（TUE）的運動員來說是被允許的。你困惑了嗎？

可檢測性
透過尿液測試相對容易檢測到——但考慮到已經有如此多的運動員為這兩種藥物獲得了TUE，因此很難確定他們使用這些藥物是為了合法目的還是為了提高表現。WADA為每個類別中的許多不同藥物設定了每日使用閾值，但限制相當高，並且很難區分全身形式和吸入形式的藥物。

演變
越來越多的耐力運動運動員正在獲得這些藥物的使用豁免，聲稱他們患有哮喘。令人驚訝的是，許多人都有合法理由：一些研究表明，長期的有氧訓練，如跑步或騎腳踏車，實際上可能會加重甚至誘發哮喘症狀。

機械興奮劑

機械興奮劑（使用隱藏的馬達來輔助腳踏車運動員）的存在已經傳聞多年，在1月份，荷蘭賽車手Femke van den Driessche在越野腳踏車世界錦標賽上騎行的腳踏車管內發現了一個馬達，從而證實了它的存在。

結果
輕巧、幾乎無聲的馬達可以增加60到250瓦的額外功率，這足以在陡峭的爬坡上產生影響。

可檢測性
當官員看到從她的腳踏車上垂下來的電線而產生懷疑時，透過電磁共振發現了 Van den Driessche的馬達。腳踏車比賽官員還在比賽路線上的秘密地點使用了紅外攝像機。在2016年環法腳踏車賽期間沒有發現馬達，但法國和義大利記者使用熱成像進行的調查表明，一些車手仍在繼續使用未被發現的馬達。 Van den Driessche被禁止參加比賽六年，並最終退出了這項運動。

演變
據說，一些腳踏車運動員沒有使用馬達，而是嘗試使用電磁輪，碳纖維輪輞內隱藏著磁鐵，這能夠產生60瓦的推力——考慮到環法腳踏車賽的競爭者在艱難的阿爾卑斯山攀登中平均需要350到400瓦，這已經很不錯了。