我小时候特别喜欢看圣斗士或者七龙珠的动画片和漫画书,也喜欢收集相关的贴画。其中有一个系列的贴画就是介绍各个人物的档案和战斗力指数。比方说,青铜圣斗士战斗力一般在100左右,白银圣斗士可以达到700,而黄金圣斗士一般有3000,穿上圣衣会比不穿圣衣高。七龙珠里更夸张,超级赛亚人能达到数十万上百万。然而,现实生活中并没有什么圣斗士,也不会有什么战斗力一说。战斗力源于古代战争的搏杀。随着文明的发展,古代的战场格斗逐渐演变成今天和平格斗——运动会。虽说和平年代的运动会,“友谊第一,比赛第二”,但参赛选手们仍然奋力拼搏,争夺冠军,争取更高更强更快,此间比的也是战斗力,更是体现人类超越自我超越极限的一种精神。然而随着时间的进展,科技的进步,运动员们的战斗力慢慢开始掺入水分。最早是体现在圣衣上——也就运动装备上,慢慢的一些药物的人为加入,就让人与生俱来的战斗力开始欺骗乃至作弊。对的,今天要谈到的话题就是运动赛场上的兴奋剂。
我们先看看运动这个过程是怎么发生的。目前大多数的体力运动,例如跑步,游泳,划船等等,都是需氧运动,要消耗大量的氧气和能量燃料——葡萄糖,释放的能量分散在一个个ATP分子里,然后由这些ATP分子维持肌肉收缩和做功。简单说来,这个过程跟一台汽车的引擎没有什么大的区别。
身体里的葡萄糖分子好比引擎的燃油,二者也都是同样需要消耗氧气“燃烧”释放能量,稍微有差异的是体内的氧气是由血红细胞里的血红蛋白携带的,而引擎里的氧气是直接来源于空气。
身体里的肌肉是由无数个叫肌小节的单位构成的,这些肌小节好比引擎的汽缸,长期的训练和营养调理可以增加这些“汽缸的数量”,让肌肉更强壮,当然“马力”也就更大。
接着我们再来看看这台人体引擎是怎么工作的吧。首先,大脑发出了引擎工作的信号——神经冲动,引擎启动,肌肉开始收缩。这个过程现在比较清楚了。1969年,Huxley提出了一套微丝滑行学说(sliding filament theory),作为肌肉收缩原理来解释,后来陆续有不少证据支持这个假说。详细的过程可以参考任何一本生理学教材。总之,这个“滑行”的过程好比是汽缸里的热气推动活塞运动。不同于汽缸里的热气,肌小节滑行的动力来源于生命世界的硬通货——ATP分子。而ATP的获取需要燃烧葡糖糖。学过中学化学的人应该知道燃烧的三个要素,那就是燃料、氧气和一定的燃点。肌肉引擎是这样工作的:燃料葡萄糖分子和坐着交通工具的氧气(结合在血红蛋白上)随着血液流经肌肉,进入肌肉细胞后,在体内一系列酶分子的作用下,葡萄糖分子越过燃点先经过预加工——这个过程称为糖酵解,就跟发酵一样。这个过程可以获得少量的ATP分子,剩余的渣滓进入细胞的熔炉——线粒体燃烧,这个过程是需要氧气分子的,同时也会产生大量的ATP分子。正常情况下,这些ATP分子足够维持一段时间。
但是在剧烈的竞技运动时,这些“钱”往往不够用,怎么办呢?正常的汽车引擎恐怕没什么办法,肌肉这个引擎还留一手,肌肉里存着大量的糖原。这些糖原会瞬间分解成足够的葡萄糖,而这时氧气的供应显然跟不上了,于是这些葡萄糖只能做到粗加工,好在发酵产生的少量ATP还能应应急。不过大量的发酵废渣——乳酸就不好办了。它们的堆积会被分布于肌肉的神经探测到,于是产生酸痛感。这些信号其实也是在提醒机体,战斗力快到极限了。
好了,你大致了解这个过程后,就比较容易理解兴奋剂是怎么一回事了。
最早应用的兴奋剂是真正的兴奋剂,因为这些药物的确是用来兴奋神经和肌肉的,代表的药物有:苯丙胺类、肾上腺素类、咖啡因类的化合物。20世纪70年代以前,运动员所使用的兴奋剂主要都属于这一类。这类的兴奋剂一般可以在同样的时间内让肌肉中的糖原释放更多的葡萄糖分子,也就意味着可能更多的ATP收获。
这里面有些药通常也是感冒药的成分之一,比如咖啡因,因此运动员也的确存在误服的可能性。而最近我们国内热议的瘦肉精也是属于此类兴奋剂。比如其中一种药物叫克伦特罗,一种肾上腺素beta受体激动剂,早先用于治疗哮喘,后来因为毒性太大退市了。天才的人类很快发现这个药物有新的用途——给猪吃。
猪在我们的印象中是一种很懒很会享受的动物,满身肥膘。绝大多数人都不喜欢吃肥肉,那么有什么办法可以让猪“健美”起来呢?这种俗名瘦肉精的物质可以做到。当然除了克伦特罗,其他诸如沙丁胺醇、特布他林等药物也是类似的。
尽管猪并没有患哮喘,但是摄入这些药物可以让自己身材更健美瘦肉更多些,作为一头“战斗猪”的培养方向当然也还值得。通常的情况是,它们往往会被人类喂食过度的药物,除了得到了好身材,还有一颗衰败的心脏。所以,它们其中的很多往往活不到本该等来的命运终点——即屠宰的那一刻。
运动员服用这类的兴奋剂运命大致与健美猪雷同,虽然提升了赛场上的战斗力,但是却摧垮了身体。这类药在兴奋剂检测时是查处的重点。麻烦的是,运动员们食用含有禁药的瘦肉的几率却很大,虽然不是直接服用药物,但是极微量的药物分子也难以逃脱检测仪器的法眼。
比如,去年在苏州参加乒乓球比赛的德国运动员。2010年9月25日,德国媒体爆出一条惊人消息,德国乒乓球新星奥恰洛夫被查出尿样中含有违禁成分克伦特罗(瘦肉精的一种),现已被德国乒协禁赛。26日,奥恰洛夫在谈到这一事件时直言,自己从未服用过兴奋剂,他认为,检测结果可能与自己在苏州参加中国乒乓球公开赛期间的饮食有关。
我国奥运选手佟文的遭遇也是类似的。中国柔道名将佟文因在2009年世锦赛后兴奋剂药检呈阳性而被禁赛两年。这一消息于2010年5月7日在突尼斯举行的国际柔道联盟理事会上得到确认。据报道,佟文服用的违禁药物俗称“瘦肉精”。佟文也成为中国首位服用兴奋剂被禁赛的奥运冠军。佟文的教练归咎于那些瘦肉猪,因为佟文喜欢吃瘦肉和排骨。
我们现在很难判断运动员服用这类禁药是否存在故意的嫌疑,因为的确存在饮食误入的可能性。
精神类的兴奋剂还包括镇痛剂。很多运动员在多年的运动生涯中会留下很多战斗的伤痕,疼痛往往会影响战斗力的正常发挥。以吗啡为代表的镇痛剂是兴奋剂家族又一大类成员。受过这类兴奋剂困扰的代表性人物就有一代球王——马拉多纳。
兴奋剂的发展随后进入了一个新的时代,蛋白同化类的激素,或者类固醇类的激素,它们可以大量增加蛋白质的合成,就好比汽车引擎增加了汽缸。其中主要代表有雄激素,和糖皮质激素类的化合物。
男人的特点是雄壮,女人的特点是柔美,这些外观上的表现是源于体内雄激素和雌激素的不同作用。也是因为这些激素,同样情况下,男人显得比女人战斗力更强,肌肉更发达,耐力更久。那么对于女运动员来说,服用男人的激素应该就可以提升战斗力了吧。对的,可以!
于是,服用了男人激素的女运动员得到了她们想要的战斗力和肌肉,同时也收获了男人其他的体貌特征,粗糙的皮肤,丰厚的体毛,突出的喉结,并且永远失去了女人的权利,没有漂亮的容颜,没有月经,不能怀孕做母亲。
这类兴奋剂使用最猖獗的是在上世纪60年代到80年代的前东德,而且是在相关政府机构的组织下大规模使用的。那些年代,虽然前东德获得体育成绩上的骄人战绩,甚至一度超过老大哥前苏联,但是却造成了千千万万个悲剧。据不完全统计,大约10000名运动员过量服用了这类兴奋剂,他们中很多因为激素带来的疾病过早的失去了生命,比如很多人死于肝癌、心脏病等等。
活下来的,因为成年后中性人的身份和特征倍受世人歧视,生不如死。非常的惨无人道!
其中一个叫海蒂·格里克。1979年,14岁的女孩海蒂·格里克入选了一家东德体育俱乐部,练铅球。当教练把那种“蓝色小药丸”拿给她吃时,说那是维生素。格里克在享受成绩进步的同时,也感觉到身体有些异样,不但生理特征越来越男性化,嗓音越来越低沉,情绪也变得莫名地变化无常。身边一起训练的女队员都感觉到了这种变化,但是教练威逼她们必须坚持服药,在比赛前期,小药丸的剂量增加了几倍,还要接受针剂注射。
那个时候的格里克不知道,那是一种促进女性产生雄性激素的合成代谢类类固醇,平均每天她要被迫摄入30毫克,而普通女孩每天体内自产的雄性激素只有0.5毫克。格里克用了十年兴奋剂,身体异化造成的痛苦让她提前告别运动场。
格里克慢慢发现,自己的喉结越来越突出,脸上的汗毛又粗又长。这个1米87、200斤重、外形上男女难辨的受害者想到了自杀。
1997年,格里克干脆做了变性手术,名字也从海蒂改为男人味十足的安得利斯。
女孩变成了男人。
服用类似禁药的还有著名的女飞人——琼斯。
类固醇类激素的另一个代表是糖皮质激素类的化合物,这类化合物在体内本身就存在,在人处于应激状态时大量合成增加。有提高血糖浓度,消炎、镇痛、缓解疲劳的作用。由于人类内本身就存在,所以检测起来相当困难。大量使用的后果会导致糖尿病和骨质疏松。
其他辅助的兴奋剂还有利尿药,虽然这类药物并不会直接影响肌肉这个引擎,但是但它可以帮助身体排除过多的水份,减低体重,另外可以稀释尿液,降低已服禁药的浓度,希望可以过关。
前面关注的主要是兴奋剂对肌肉这个引擎本身的影响,下面我们要考虑下跟氧气供应有关的兴奋剂了。
运动是一个消耗燃料和氧气的过程,如何在增加氧气供应这个方面下功夫呢?人类总能找到办法。
硝酸甘油——一种用于临床心绞痛的急救药被派上了体育竞技的赛场。如今也被列入禁药的范围。因为,硝酸甘油释放的一氧化氮(NO)可以扩张血管,增强心功能。NO同时也可以扩张肌肉的血管,增加氧气对肌肉的供应。NO作为一个明星分子获得1998年诺贝尔奖的殊荣,也催生了药物史上一个传奇药物——伟哥的诞生,虽然伟哥可以大大提升男人在性生活上的战斗力,但性生活毕竟没有被列为竞技体育比赛的项目。
兴奋剂又把幽冥之手伸向了携带氧气的血红细胞。一种名为“红细胞生成素(EPO)”的药物登场了。这种激素本来是由肾脏分泌的,促进人体更新血红细胞用的,是一个多肽分子。随着,生物技术的发展,人们比较容易的在细菌里生产出这种药物。临床上常用于贫血方面的治疗。
服用这个激素的运动员可以大量增加体内的血红细胞,增加循环血液中的氧气含量,同样条件下可以更好的满足肌肉引擎对于氧气的需求,这个对于耐力性的选手更是如鱼得水。
EPO大量增加了血红细胞,也增加了血管堵塞的危险。大量的服用容易造成猝死。很快,EPO也被列入禁药的范围。
还有一种间接利用EPO的情况,那就是血液兴奋剂,也叫做血液红细胞回输技术,20世纪40年代开始使用,原来是用异体同型输血,来达到短期内增加血红细胞数量,从而达到增强血液载氧能力。进入20世纪80年代,发明了血液回输术。有报道说,血液回输引起的红细胞数量等血液指标的升高可延续3个月。1988年汉城奥运会正式被国际奥委会列入禁用范围。
其中的机理有两个,输出血液的运动员体内会代偿性的增加EPO等促进红细胞生产的物质。红细胞替换的速率比正常时高很多。另一方面,输出的血液一般会添加一些化学物质保存,而这些化学物质会增加这部分红细胞的携氧量,回输体内效果很快就能展示出来。这种兴奋剂模式屡试不爽,虽然目前已列入禁药行列,但检测起来相对要费劲些。
其实这种兴奋剂模式跟高原训练差不多。我们知道有些项目的运动员会在比赛前一段时间,上高海拔的地方训练。这样重新回到低海拔的比赛场地往往能显示出超出平常的耐力和体力。但这种模式还没有被列入禁药范围。
近来的科学研究成果,可能会成为新的兴奋剂涌动的方向,比如我国科学家发现了藏族人适应高原低氧的基因位点。还有一篇新近刊在Science上的工作,科学家发现了一种小分子化合物可激活心脏的肌球蛋白,这是肌肉组织中主要的产生动力的蛋白。这个化合物可以大大提高ATP的利用效率,我把这类化合物称为肌肉引擎的润滑油。它会成为赛场上新型的兴奋剂吗?可能性很大啊!
兴奋剂与反兴奋剂,是一场魔与道之间的较量。利益、金钱、虚荣催动魔鬼去寻找新的兴奋剂,而反兴奋剂的卫道士则要捍卫比赛的公平和尊严,他们紧追不舍。
兴奋剂是个有趣的话题,在中国的武侠影视中也常会见到,比如某个年轻人服用丹药功力大增。还有天龙八部里的虚竹吸收了师傅无崖子的功力后,健步如飞也不知疲倦。周星驰饰演的《韦小宝》里,大反派冯锡范最后用银针扎脑门儿激发自己的功力。丹药、内功、针灸,估计都是中国特色的兴奋剂。
不过无论怎样,现代竞技体育的赛场上,作弊的战斗力总是不允许的!因为,人类要体现超越自我、超越极限的体育精髓,公平与清白是前提条件。