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HES (Hydroxyethylstärke) oder HAES
HÄS gehört in die Gruppe der Plasmaexpander. Diese Stoffe werden in der Notfallmedizin eingesetzt, um das Blutvolumen, etwa bei hohen Blutverlusten zu erhöhen. Plasmaexpander sind Flüssigkeiten, in denen eine große Zahl an Molekülen gelöst sind. Wird diese kolloidale Lösung, wie der Fachbegriff lautet, per Infusion in die Blutbahn gebracht, ist die Konzentration an gelösten Teilchen im Blutgefäß größer als im umliegenden Gewebe. Dadurch tritt das Gewebewasser entlang des Konzentrationsgefälles in die Blutbahn über. Dadurch verringert sich der Anteil an zellulären Bestandteilen des Blutes - der Hämatokrit sinkt. Bis zu acht Stunden zirkuliert HÄS im Blutkreislauf. Danach wird es mit Urin oder Stuhl ausgeschieden. Allergische Reaktionen treten bei HÄS nicht so häufig auf wie bei den anderen Plasmaexpandern. (sko)

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Nach der Überführung des Finnen Jari Isometsä als
Dopingsünder ist im Lager der Langläufer das große Misstrauen ausgebrochen: 
Der Fall Isometsä könnte nur die Spitze eines Eisbergs sein, an dessen Basis - auch im Langlauflager - EPO steht. Laut Aussagen des Leiters des französischen Doping-Labors Chatenay-Malabry ist die maskierende Substanz HES jedoch leicht nachweisbar. Kaum jemand glaubte nach den Pressekonferenzen in Lahti an die Unwissenheits-und Einzeltäter-Behauptung Isometsäs. Der Finne, dem die im Jagdrennen der Nordischen-Ski-WM eroberte Silbermedaille nach Bekanntwerden der positiven B-Probe aberkannt worden ist, hatte die Einnahme der nachgewiesenen Substanz HES (Hydroxyethylstärke) damit gerechtfertigt, dass er gefürchtet habe, sein schon natürlich hoher Hämoglobinwert würde nach einem Höhentrainingslager die Toleranzgrenze von 17,5 (gr/100 ml Blut) überschreiten. Er hätte dies ohne Wissen seiner Trainer und Betreuer getan. Nach Meinung des deutschen Teamsarzts Ernst Jakob "dumme Ausreden", nach Worten des FIS-Präsidenten Gianfranco Kasper "ein riesengroßer und dummer Fehler". Kasper weiter: "Ich werde seine Begründung nie verstehen. HES steht seit Januar 2000 auf der Dopingliste des IOC und der FIS." EPO treibt den Hämoglobinwert in die Höhe, HES holt ihn wieder auf den Teppich Plasmaexpander wurden vom IOC am 1.1.2000 auf die Verbotsliste gesetzt, nachdem bekannt wurde, dass durch dessen Anwendung Athleten versuchen, den durch EPO-Einnahme erhöhten Hämoglobinwert wieder abzusenken. Das spätestens seit den Dopingaffären bei der Tour de France 1998 berühmt-berüchtigte EPO dient der Erhöhung der Anzahl roter Blutkörperchen und somit (leistungsfördernden) Sauerstofftransports. Seine Einnahme konnte aber bislang nicht eindeutig gesichert im Harn nachgewiesen werden. Daher galten bislang überhöhte Hämoglobinwerte (gemessenen in gr/ml Blut) bzw. Hämatokrit (der Prozentsatz roter Blutkörperchen) als indirekter Hinweis auf Doping mit EPO.
Woraus besteht Hydroxyethyl Starch?
Das zur Gruppe der Plasmaexpander gehörende HES ist ein Wirkstoff, der zur Erhöhung des Gesamtblutvolumens führt und damit die erhöhten Werte ausgleicht. Es wird i.A. bei chirurgischen Eingriffen und zur Schockbekämpfung eingesetzt. Bei Plasmaexpandern, so gibt die Website des Instituts für Biochemie der Sporthochschule Köln Auskunft, handelt es sich zum einen um Polyzucker, wie z.B. Dextrane, die aus Glucosemolekülen als Grundbausteine aufgebaut sind. Als Plasmaexpander wird aber auch modifizierte Stärke nach Umsetzung der Glucosegrundmoleküle mit "Ethanol" verwendet. Gehandelt wird dieses Produkt unter dem Namen Hydroxyethylstärke (HES).  Neben der "Maskierung" erhöhter Hämoglobinwerte dienen Plasmaexpander im Sport auch der Kompensation von Flüssigkeitsverlusten bei Ausdauerbelastungen - damit rechtfertigten schon 1998 der Hindernisläufer Damian Kallabis und Stephan Franke die Einnahme von HES.
Bald EPO-Tests im Langlauflager
Den Medizinern der Doping-Kommissionen ist das Problem nicht erst seit gestern bewusst. Ernst Raas, Mitglied der medizinischen Kommission des internationalen Skiverbands FIS: "HES wird im Sport vor allem zur Maskierung von Doping mit künstlichem EPO benutzt. Hier müssen wir ansetzen. Ich denke, dass wir im April oder Mai endlich einen tauglichen Nachweis zur Verfügung haben, um EPO direkt im Harn nachzuweisen." Allerdings sei EPO "nach dem Fehlschlag der erstmals vor Olympia in Sydney eingeführten Tests weiterhin nicht schlüssig direkt nachweisbar", so Raas. Die FIS geht deshalb ebenfalls den Umweg über Kontrollen des Hämoglobinwertes. Vor jedem Rennen in Lahti werden die Top 15 der Weltrangliste und zusätzlich 15 ausgeloste Athleten getestet. Wer bei den Herren über dem festgelegten Grenzwert von 17,5 (bis 2000: 18,%) liegt, erhält eine "medizinische Schutzsperre". Raas: "Wer drüber liegt, ist in Lebensgefahr. Im Radsport gab es schon Todesfälle." Nunmehr wird vermutet, dass sich einige Langläufer mittels EPO und Substanzen wie HES an den Grenzwert "heranschaukeln".
Es heißt in L'Equipe vom 20.2., dass noch vor Ende der WM ein Analysegerät nach Lahti gebracht werden soll, um Blutproben auf EPO zu testen. 
HES relativ leicht nachweisbar
Im Interview mit kjerag.com meinte der französische Anti-Doping-Papst Jacques De Ceauriz, Leiter des Labors von Chatenay-Malabry, das HES eine relativ leicht im Harn nachzuweisende Substanz sei und daher nicht allzu weite missbräuchliche Verbreitung finden sollte. Befragt zu den Gefahren, meinte er: "Alle Substanzen können Nebeneffekte hervorrufen, in diesem Fall jedoch weniger schlimm als bei EPO. HES erhöht das Blutvolumen - bei einem normalen Menschen kann das jedoch schon reichen, um Hochdruck und Herzstörungen auszulösen." <AFP, sid, sport et vie, L'Equipe> 

Mit freundlicher Genehmigung von http://www.kjerag.com dem Sportnachrichtenanbieter!

Der Skandal um Plasma-Expander wirft den finnischen Sport zurück, 
bringt aber den Anti-Doping-Kampf voran Von Pete Smith Ärzte Zeitung, 05.03.2001
Für die große Skisport-Nation Finnland ist es die Katastrophe schlechthin: "Finnlands Skisport wurde beerdigt" titelte die Zeitung "Iltalehti" als Reaktion auf den größten Dopingskandal in der Skilanglauf-Geschichte des Landes. Sechs finnische Läufer sind bei der Weltmeisterschaft in Lahti der Einnahme des verbotenen Plasmaexpanders Hydroxyäthylstärke (HÄS) überführt worden. Und die Frage stellt sich: Gibt es im finnischen Sport ein flächendeckendes Doping? Geschockt reagiert die Nation vor allem deshalb, weil auch die beliebtesten Sportler des Landes - der Olympiasieger und Weltmeister Mika Myllylä und der ebenfalls populäre Harri Kirviesniemi - des Dopings überführt worden sind. Längst hat der Cheftrainer der finnischen Langläufer, Kari-Pekka Kyrö, die
positiven Tests bestätigt: "Ja, wir haben HÄS benutzt, um unsere Erfolgsaussichten zu erhöhen." Er gab sogar zu, daß nicht nur die Athleten selbst, sondern auch die zwei Mannschaftsärzte in den Skandal verwickelt sind. Alle seien "wie Amateure" vorgegangen. Man habe geglaubt, daß bei der Weltmeisterschaft im eigenen Land nicht auf HÄS getestet werde. HÄS ist vom Internationalen Olympischen Komitee erst im Januar 2000 auf die Liste der verbotenen Dopingpräparate gesetzt worden. Es dient unter anderem der Hämodilution. Die Verdünnung des Blutes ist erforderlich bei Patienten mit einem hohen Anteil an zellulären Elementen im Blut, ablesbar an einem hohen Hämatokrit. Bei Athleten deutet ein hoher Hämatokrit auf die Einnahme von rekombinantem Erythropoetin (EPO) hin. Manche Mediziner vertreten die Auffassung, daß HÄS nicht nur EPO kaschiert, sondern selbst eine leistungssteigernde Wirkung hat: Plasmaexpander verbesserten die Mikrozirkulation des Blutes und gewährleisteten damit die Versorgung der Kleinstgefäße mit Sauerstoff. Der leisterungssteigernde Effekt von HÄS ist allerdings umstritten. Der Blutexpander HÄS sorgte im Anschluß an die Leichtathletik-Europameisterschaft 1998 in Deutschland für einen Dopingskandal, der gar keiner war. Damals kam heraus, daß der deutsche 3000-Meter-Hindernisläufer Damian Kallabis und sein Trainer, der 10 000-Meter-Läufer Stephane Franke, beide HÄS genommen hatten. Nach langem Zögern gaben das beide später zu. Da weder Kallabis noch Franke therapeutische Gesichtspunkte für den Einsatz des Blutexpanders anführen konnten, kam schnell das Gerücht auf, sie hätten damit die Einnahme von EPO zu verschleiern gesucht. Seinerzeit jedoch gab es weder EPO-Tests, noch war HÄS verboten, so daß Kallabis und Franke nicht bestraft wurden. Auf Antrag des Deutschen Leichtathletik-Verbandes (DLV) sind Plasmaexpander dann schließlich auf die IOC-Doping-Liste gesetzt worden.
Am Institut für Biochemie der Deutschen Sporthochschule Köln ist unter Leitung von Professor Wilhelm Schänzer eine Nachweismethode für HÄS entwickelt worden. Seit dem HÄS-Verbot durch das IOC ist dieses Dopingpräparat bei den Nordischen Ski-Weltmeisterschaften in Lahti jetzt weltweit zum ersten Mal nachgewiesen worden. Finnische Zeitungen vermuten, daß die in Lahti aufgedeckten Fälle nur die Spitze des Eisbergs darstellen und auf ein systematisches Doping im finnischen Spitzensport hindeuten. "Der Fall hat schlimmere Auswirkungen für den Sport als der von Ben Johnson 1988 in Seoul", sagte der Präsident der medizinischen Kommission des Leichtathletik-Weltverbandes IAAF, Arne Ljungqvist, mit Blick auf den kanadischen Sprinter, der damals des Anabolika-Dopings überführt wurde. Ljungqvist: "Was mich schockiert, ist die Tatsache, daß in Finnland sämtliche Ärzte und Trainer in das Vergehen verwickelt sind. Deshalb ist es einer der schwersten Fälle in der Geschichte."

DEUTSCHE ZEITSCHRIFT FÜR SPORTMEDIZIN Jahrgang 52, Nr. 11 (2001)

M. Thevis, G. Opfermann, W. Schänzer Institut für Biochemie der Deutschen Sporthochschule Köln

Nachweis des Plasmavolumenexpanders Hydroxyethylstärke in Humanurin

Seit Januar 2000 sind Plasmavolumenexpander wie Hydroxyethylstärke (HES) durch das Internationale Olympische Komitee im Sport verboten. Therapeutisch werden diese zur Behandlung hypovolämischer Schockzustände und auch zur Durchblutungsförderung eingesetzt, im Sport jedoch zur unphysiologischen Erhöhung des intravenösen Körperflüssigkeitsvolumens und zur Senkung von Hämatokrit- bzw. Hämoglobinwerten. Der Nachweis der Applikation von HES erfolgt in der Dopinganalytik mit Hilfe zweier Methoden, welche auf der Degradierung des Polymers und der anschließenden Derivatisierung der Monomere basieren. Dazu werden in einer schnellen Screening-Prozedur die pertrimethylsilyl- Derivate der Glucose und der hydroxyethylierten Glucose (HEG) erzeugt und mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie detektiert. Dabei werden die endogen nicht vorkommenden 2- bzw. 3-HEG mit Hilfe der eindeutige Fragmentionen m/z 235, 248 und 261 identifiziert. Der Nachweis einer polysacchariden Struktur der Metaboliten der Hydroxyethylstärke wird anschließend in einer Bestätigungsmethode durch Bildung der teilweise methylierten Alditol-Acetate (PMAAs) erbracht. Das Polymer wird dazu an allen freien Hydroxygruppen methyliert, hydrolysiert, zu Alditolen reduziert und anschließend an verbleibenden Hydroxygruppen acetyliert. Die resultierenden Produkte wurden mit Hilfe der Massenspektrometrie identifiziert. Mittels dieser Methoden konnten bei der nordischen Skiweltmeisterschaft 2001 in Lahti (Finnland) sechs Athleten des Dopings überführt werden.

Zusammenfassung

Plasmavolumenexpander wie Hydroxyethylstärke (HES) werden seit vielen Jahren als Ersatz für Albumin im Falle hypovolämischer Schockzustände, zur Blutverdünnung, Behandlung von Verbrennungen (3) und auch als Gefrierschutz tiefgekühlter Blutproben (8) verwendet. Ihr Gebrauch im Ausdauersport wurde 1998 im deutschen Leichtathletikverband bekannt, jedoch wurde damals die Verabreichung nicht von nationalen und internationalen medizinischen Kommissionen geahndet. Seit Januar 2000 ist die Verwendung von Plasmavolumenexpandern durch das Internationale Olympische Komitee (IOC) verboten (4) und die akkreditieren Dopinglaboratorien testen Urinproben der Athleten auf deren Präsenz. Dazu sind sowohl schnelle als auch informative und beweiskräftige Analysemethoden notwendig, die im allgemeinen auf gaschromatographischen und massenspektrometrischen Nachweisverfahren basieren, deren Entwicklung und Anwendung dargestellt werden soll. Hydroxyethylstärke ist ein Polysaccharid auf der Basis der Amylose, einem Polymer aus 1,4-verknüpfter Glucose mit Verzweigungen am Kohlenstoff C-6 zu ca. 6% (5). Die Wasserstoffe der Hydroxygruppen an C-2, C-3 und C-6 sind zudem, je nach Präparat, zwischen 35 und 70% durch Hydroxyethylgruppen ersetzt. Dabei entfallen ca. 70% der Substitution auf C-2, 10% auf C-3 und 20 % auf C-6. Die bevorzugte Verwendung von HES im Vergleich zu anderen möglichen Plasmaersatzmitteln bzw. –volumenexpandern wie Albumin, Dextran oder Gelatine ist einerseits durch die bessere Verfügbarkeit (1-2), andererseits durch die gute Verträglichkeit mit geringfügiger Antigenität basierend auf der Strukturverwandtschaft mit dem humanen Glycogen zu erklären (9).Der Metabolismus des Polysaccharids besteht im wesentlichen aus Spaltung des Makromoleküls mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von ca. 350.000 Dalton (10) in kleinere Makromoleküle, die ab einer Größe von ca. 60.000 Dalton die Niere passieren können und so über den Urin ausgeschieden werden (6-7). Verantwortlich für diesen Abbau ist die α-Amylase, die je nach Substitutionsgrad der Hydroxyethylstärke schneller oder langsamer arbeitet.

Schlussfolgerungen
Die entwickelten Methoden zum Nachweis der Hydroxyethylstärke in Humanurin wurden anhand mehrerer Ausscheidungsstudien getestet und mit Urinproben zahlreicher Athleten verschiedender Sportarten verglichen, die keine HES-Behandlung erhielten. In keinem Fall lag ein falsch positives Ergebnis vor und jeder Ausscheidungsversuch wurde eindeutig in beiden Verfahren als positiv erkannt. Mit Hilfe dieser Prozeduren konnten u.a. Infusionen von HES bei Athleten der nordischen Skiweltmeisterschaften 2001 in Lahti (Finnland) nachgewiesen werden, einschließlich solcher, die nach Angabe der Athleten bis zu 7 Tage zurücklagen. Die Analysenergebnisse wurden zusätzlich durch das Eingeständnis des Gebrauchs des Plasmaexpanders HEMOHES, welcher aus Hydroxyethylstärke besteht, von den Athleten bestätigt. Die Applikation wurde nach Aussage eines Sportlers vor jedem Wettkampf erneut durchgeführt, was auf den zeitlich begrenzten volumensteigernden Effekt des Plasmavolumenexpanders zurückzuführen ist. Begründet wurde der Einsatz mit der Notwendigkeit der Reduktion erhöhter Hämoglobin- und Hämatokritwerte, die eine Starterlaubnis des Athleten nicht zugelassen hätten. Die Möglichkeit der Identifizierung von Hydroxyethylstärke ist nur ein Teilbereich der notwendigen Analyse von Plasmavolumenexpandern. Die Anwendung weiterer polysaccharidbasierter Medikamente wie beispielsweise Dextran (1,6-verknüpfte Glucose) kann möglicherweise in die beschriebenen Prozeduren aufgenommen werden, wozu jedoch noch weitere Studien nötig sind. Diese können eventuell auch auf andere analytische Systeme übertragen werden wie z.B. Flüssigchromatographie/ Massenspektrometrie (LC/MS). Andere aminosäurebasierte Plasmavolumenexpander wie Oxypolygelatine oder Albumin dagegen bedürfen definitiv anderer Nachweisverfahren.

Literatur
(1) Boldt J: Volumenersatz beim schwerkranken Intensivpatienten. Anaesthesist 47 (1998) 778-785

(2) Brecher ME, Owen HG, Bandarenko N: Alternatives to Albumin: Starch Replacement for Plasma Exchange. J Clin Apheresis 12 (1997) 146-153.

(3) FachInfo: HAES-steril" 3%/6%/10%. BPI Service GmbH, Fachinformationsverzeichnis 1998; 3 (Compact Disc)

(4) International Olympic Committee: IOC List of Classes of Prohibited Substances and Methods of Doping, Lausanne, 2000

(5) Kulicke WM, Roessner D, Kull W: Characterization of Hydroxyethyl Starch by Polymer Analysis for Use as a Plasma Volume Expander. Starch/Stärke 12 (1993) 445-450.

(6) Metcalf W, Papadopoulos A, Tufaro R, Barth A: A Clinical Physiologic Study of Hydroxyethyl Starch. Surg Gynec Obstet 131 (1970) 255-267.

(7) Mishler JM, Borberg H, Emerson PM, Gross R: Hydroxyethyl Starch. An Agent for Hypovolaemic Shock Treatment II. Urinary Excretion in Normal Volunteers Following Three Consecutive Daily Infusions. Br J Clin Phamac 4 (1977) 591-595.

(8) Mishler JM, Parry ES: Transfusion of Hydroxyethylated Amylopectin-Protected Frozen Blood in Man. Vox Sang 36 (1979) 337-341.

(9) Nitsch E: Volumenersatz mit künstlichen Kolloiden. Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 33 (1998) 255-260.

(10) Salmon JB, Mythen MG: Pharmacology and Physiology of Colloids. Blood Reviews 7 (1993) 114-120.

(11) Thevis M, Opfermann G, Schänzer W: Detection of the plasma volume expander hydroxyethyl starch in human urine. J Chromatogr B 744 (2000) 345-350.

(12) Thevis M, Opfermann G, Schänzer W: Mass spectrometry of partially methylatedalditol acetates derived from hydroxyethyl starch. J Mass Spectrom 35 (2000) 77-84.

(13) Yacobi A, Stoll RG, Sum CY, Lai CM, Gupta SD, Hulse JD: Pharmacokinetics of Hydroxyethyl Starch in Normal Subjects. J Clin Pharmacol 22 (1982) 206-212

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