Auf dieses Rennen hat der britische Sprinter Dwain Chambers jahrelang hingearbeitet. Bei den kommenden Olympischen Spielen 2012 in London wird er sein Comeback feiern, nachdem er 2003 wegen Dopings gesperrt wurde. Seitdem hat er nicht nur hart trainiert, sondern auch viel Zeit und Mühe investiert, um andere vom Doping abzuhalten – damit sie nicht derselben Verlockung erliegen, wie er vor neun Jahren.

Damals nahm Chambers, wie er inzwischen zugegeben hat, insgesamt sechs verbotene leistungssteigernde Substanzen ein: Zwei anabole Steroide – eine Designerdroge und eine Testosteroncreme – um Erholungsphasen zu verkürzen; das Hormon Erythropoetin (EPO), das die Produktion roter Blutkörperchen ankurbelt, um ausdauernder trainieren zu können; ein menschliches Wachstumshormon zur besseren Erholung; ein Schilddrüsenhormon namens Triiodthyronin um seine Ermattung zu verringern; und das Narkolepsiemedikament Modafinil, um die geistige Wachheit und das Reaktionsvermögen zu erhöhen.

Die Suche nach dem ultimativen Mittelchen ist so alt wie die Spiele selbst: Der griechische Arzt Galen tradierte das Wissen der antiken Sportler an die Römer, wobei er insbesondere die Wirkung mancher Kräuter, Pilze und den Verzehr von Hoden pries. Aber wie das Beispiel Chambers zeigt, hat die Suche nach der Leistungsdroge mittlerweile ein völlig anderes Niveau erreicht.

"Man sollte der World Anti-Doping Agency eine internationale Pro-Doping-Agentur zur Seite stellen. Deren Ziel wäre es dann, sich um sichere Formen der Leistungssteigerung zu bemühen."Andy Miah

"Es hat etwas von einem Wettrüsten", sagt Thomas Murray, der frühere Präsident des Hastings-Center, einer in Garrison im US-Bundesstaat New York ansässigen Stiftung für Bioethik. Als Amateurradrennfahrer gehört Murray zur großen Gruppe der Fans, die über die nicht enden wollende Kette von Dopingfällen im Radsport entsetzt den Kopf schütteln. "Ich käme wahrscheinlich auch viel besser den Berg hinauf, wenn ich EPO nehmen würde", sagt er. "Und noch besser, wenn ich mir einen Motor ans Fahrrad schraube. Nur: Darum geht es im Sport eben nicht." Mit dieser Meinung weiß er bekanntlich das Internationale Olympische Komitee auf seiner Seite sowie nahezu jeden anderen Sportverband, sei er für Profisportler oder Amateure.

Auf verlorenem Posten

Aber längst nicht alle teilen diese Ansicht: Der Einsatz leistungssteigernder Hilfsmittel sei inzwischen so weit verbreitet, dass die einzige Handlungsoption in der Freigabe aller Mittel bestehe. Die Sportler sollen nehmen, was sie wollen, solange es nicht gesundheitsgefährdend ist.

"Wenn es tatsächlich das Ziel ist, die Gesundheit der Athleten zu schützen", meint beispielsweise der Bioethiker Andy Miah von der University of the West of Scotland in Ayr, "dann wäre Doping unter medizinischer Aufsicht wahrscheinlich der geeignetere Weg. Oder noch besser: Man sollte der World Anti-Doping Agency eine internationale Pro-Doping-Agentur zur Seite stellen. Deren Ziel wäre es dann, sich um sichere Formen der Leistungssteigerung zu bemühen."

Wissenschaftlich lässt sich das ethische Dilemma beim Doping nicht lösen. Aber immerhin kann die Forschung eine rein technische Frage beantworten: Wenn alles Doping erlaubt wäre, wie weit ließe sich unser Körper verändern?

Was lässt der Körper zu?

Was eine reine Steigerung der Kraft angeht, stammen die bekanntesten und am weitesten verbreiteten Wirkstoffe aus der Klasse der anabolen Steroide. Diese ohnehin schon große Familie bekommt zudem noch regelmäßig Zuwachs: Beim Versuch unter dem Radar der Dopingtester zu bleiben, werden die Molekülstrukturen permanent abgewandelt und so neue Varianten geschaffen. "Es gibt gut und gerne 2000 Stellen, an denen man bei so einem Steroidmolekül schrauben kann, und es würde wahrscheinlich immer noch groß und stark machen", erklärt Don Catlin, ein Pharmakologe von der University of California in Los Angeles.

Die Substanzen imitieren die Art und Weise wie Testosteron auf den Körper wirkt, stoßen die Proteinsynthese an und sorgen so für einen stärkeren Muskelaufbau. In Verbindung mit Training können sie eine Erhöhung der Körperkraft um 38 Prozent bei Männern hervorrufen – bei Frauen womöglich sogar noch mehr.

Ein anderer beliebter "Kraftverstärker" ist ein menschliches Wachstumshormon, das den Spiegel des insulinähnlichen Wachstumsfaktors 1 (insulin-like growth factor 1, IGF1) erhöht. Das regt den Muskelaufbau an, wobei allerdings umstritten ist, ob dadurch auch die Kraft zunimmt. In nur einer Studie war ein positiver Effekt bei Freizeitsportlern nachweisbar, wobei sich die Sprintleistung der Teilnehmer um vier Prozent erhöhte [1]. Das mag zwar nach wenig klingen, aber es könnte bei einem 50-Meter-Freistil-Rennen oder dem 100-Meter-Finale im Sprint über Sieg und Niederlage entscheiden, sagt einer der Autoren der Studie, der Endokrinologe Kenneth Ho von der University of Queensland in Australien. "Rekorde werden heutzutage um Tausendstelsekunden überboten."

Bei Ausdauersportarten, bei denen Kraft eine untergeordnete Rolle spielt, profitieren Athleten vor allem durch Blutdoping. Dabei ist es das Ziel, die Anzahl der sauerstofftragenden roten Blutkörperchen zu erhöhen, was man entweder durch Bluttransfusionen erreichen kann oder durch Gabe von EPO. Auch hier bestätigen Studien die Wirksamkeit: In einer Untersuchung [2] erhöhte Blutdoping die Ausdauer normaler Menschen um 34 Prozent; bei einer anderen ließ es die Teilnehmer eine 8-Kilometer-Strecke auf dem Laufband um 44 Sekunden schneller absolvieren als vorher. Im letzten Monat veröffentlichten Zürcher Forscher um Max Gassmann Ergebnisse, die nahelegen, dass das Hormon überdies einen Einfluss auf das Gehirn hat und zu härterem Training motiviert [4].

"Gendoping ist einfach keine gute Idee. Aber es würde mich nicht wundern, wenn es irgendwo da draußen jemand gerade ausprobiert."Don Catlin

Auch Medikamente, die zurzeit noch in Entwicklung sind, werden wohl bald ihren Weg in die Hände dopingwilliger Sportler finden. Eine im Test befindliche Wirkstoffklasse zur Therapie von Muskeldystrophie und anderen Muskelschwunderkrankungen hemmt etwa das Protein Myostatin, das das Muskelwachstum begrenzt. Zum Doping könnten sich auch HIF-Stabilisatoren eignen. Mit diesen Medikamenten sollen einmal Anämie und Nierenerkrankungen behandelt werden. Ihre Wirkung besteht darin, Proteine zu steuern, die wiederum Gene zur Herstellung roter Blutzellen – darunter auch das Gen für EPO – aktivieren.

Und schließlich dürften auch Medikamente zur kognitiven Leistungssteigerung ihren Platz im Dopingarsenal finden. "Es gibt eine ganze Anzahl von Verbindungen, die vermutlich klares Denken trotz großer Erschöpfung ermöglichen", erklärt Chris Cooper, ein Biochemiker von der University of Essex in Colchester.

Mit Rote-Bete-Saft zum Supersportler

Eine verbesserte Leistung versprechen jedoch nicht nur die Mittelchen aus der Apotheke. Die meisten Leistungssportler vertrauen in ganz erheblichem Maße auf Nahrungsergänzungsmittel – und das ganz legal. Nur: "Zu 98,5 Prozent ist das alles Hype", sagt der an der University of Bath forschende Sportwissenschaftler Conrad Earnest. Die Zusatzstoffe bewirken kaum etwas – mit wenigen Ausnahmen. Kreatin erwies sich etwa bei einigen Athleten als nützlich. Das Molekül wirkt im Training an der Synthese des zellulären Energieträgers ATP mit. Laut Earnests Schätzungen dürften Sportler, die Kreatin zu sich nehmen, ihre Leistung um rund acht Prozent verbessern.

Auch Saft aus Roter Bete hat sich als wirksam erwiesen. Forscher der University of Essex haben herausgefunden, dass das darin enthaltene Nitrat die Stickstoffversorgung der Zellen erhöht und damit den Muskelzellen erlaubt, Sauerstoff effizienter zu verwerten. Versuchspersonen konnten infolgedessen ihren Atem um etwa elf Prozent länger anhalten [5]. Das könnte Schwimmern helfen, die die Zahl der Atemzüge bei Rennen über die kurze Distanz verringern wollen.

Die meisten dieser leistungssteigernden Substanzen haben jedoch bekanntermaßen eine ganze Palette von Nebenwirkungen. Steroide verursachen Bluthochdruck, eine Verdickung der Herzklappen, geringere Fruchtbarkeit und Libido und bewirken mitunter andere Veränderungen, etwa Brusthaarwachstum bei Frauen und Hodenschrumpfung bei Männern. Die Anzahl roter Blutkörperchen zu erhöhen, verdickt gleichzeitig auch das Blut, was das Schlaganfallrisiko steigert.

Hinzu kommt ein weiterer Unsicherheitsfaktor: Viele der Medikamente sollen eigentlich gegen Erkrankungen wie Krebs, Aids oder Muskeldystrophie helfen. Daher wurden sie überwiegend an Schwerkranken getestet, deren Hormonwerte und Wachstumsfaktoren sich im alleruntersten Bereich bewegen. Von da aus zur Anwendung bei Sportlern zu schließen, sei schwer möglich, meint Cooper. "Eliteathleten sind von ganz anderem Kaliber als der Rest der Menschheit, sie sind jetzt schon genetisch verbesserte Varianten des Normalmenschen", meint der Forscher. Sonst wären sie nie durch die harte Selektion auf dem Weg zur Spitze gekommen. "Und sie sind natürlich völlig durchtrainiert."

Würde man die wahrscheinlichsten Dosierungen und Wirkstoffkombinationen an gesunden Probanden testen, hätte man das nächste ethische Problem auf dem Tisch. Deshalb, sagt Charles Yesalis, emeritierter Sportwissenschaftler von der Pennsylvania State University, "kann niemand wissen, welche Vorteile welche Kombination aus Steroiden, Nahrungsergänzungsmitteln und Ernährungsvorschriften eigentlich hat. Es geht zu wie in einer Alchimistenküche."

Schrauben an der Gen-Maschine

Hinzu kommt, dass seit nunmehr zehn Jahren das Gerücht vom Gendoping durch die Umkleidekabinen geistert. Gemeint ist damit der Versuch, durch Hinzufügung oder Veränderung einzelner Gene einen sportlichen Leistungszuwachs herbeizuführen. Dabei muss es nicht einmal eine künstliche Genvariante sein, die ins Erbgut geschleust wird – es gibt ausreichend natürliche Varianten, deren Besitz den ein oder anderen Sportler sehr glücklich machen würde.

So zum Beispiel die des finnischen Skilangläufers Eero Mäntyranta, der Anfang der 1960er Jahre drei Goldmedaillen gewann und insgesamt siebenmal bei Olympia aufs Treppchen kam. Eine Mutation in seinem Erbgut steigert die Effektivität seiner EPO-Rezeptoren. Daneben machte im Jahr 2004 ein Kleinkind Schlagzeilen, dessen Myostatin auf Grund einer Genveränderung ausgeschaltet war, was ihm das Aussehen eines kleinen Bodybuilders verlieh. Ein weiteres Gen – es stellt ein Angiotensin-verarbeitendes Enzym her – wird als "Gen der körperlichen Leistungsfähigkeit" gepriesen. Es liegt bei manchen Menschen in einer Variante vor, die der Ausdauer einen kräftigen Schub verleiht, indem sie die Sauerstoffversorgung und die Kapillardichte erhöht. Eine andere Variante hingegen hängt eng mit Muskelwachstum und -kraft zusammen [6, 7].

Andere Forschergruppen arbeiten an Substanzen, mit denen sich Gene an- oder abschalten lassen. Ronald Evans und Kollegen von Salk Institute in La Jolla experimentieren beispielsweise mit dem Wirkstoff GW1516. Er aktiviert ein Gen, das das Verhältnis zwischen "langsamen" und "schnellen" Muskelfasern verschiebt. Langsam zuckende oder Slow-Twitch-Fasern kontrahieren zwar in geringerem Tempo als die schnell zuckenden Fast-Twitch-Muskeln, arbeiten aber bei aeroben Ausdauersportarten effizienter. Evans und Team fanden heraus, dass bei Mäusen die Gabe von GW1516 in Verbindung mit Training die Ausdauerleistung um ganze 70 Prozent erhöhte.

Austrainiert ist austrainiert

Allerdings sind sowohl Evans als auch Sweeney skeptisch, was den Nutzen einer solchen Therapie für Athleten angeht. "Bei Menschen erwarte ich grundsätzlich denselben Zusammenhang", sagt Evans. Wirkstoffe, die Trainingseffekte imitieren, würden am ehesten bei den Untrainierten Wirkung zeigen. "Meiner Meinung nach sind Spitzensportler bereits ohnehin so sehr körperlich im Vorteil, dass sie den geringsten Nutzen daraus ziehen", glaubt Evans.

Darüber hinaus hat auch die Gentherapie ihre ganz eigenen Schattenseiten. Das Immunsystem könnte beispielsweise heftig auf die Viren reagieren, die als Genfähren benutzt werden. Außerdem könnten die Auswirkungen nur schwer unter Kontrolle zu bringen sein. "Wenn Sie meinen, dass Sie unbedingt ein Gen wie das für EPO anschalten müssten, dann sollten Sie besser wissen, wie Sie es wieder ausschalten", warnt Catlin. "Gendoping ist einfach keine gute Idee. Aber es würde mich nicht wundern, wenn es irgendwo da draußen gerade jemand ausprobiert."

Medikamente sind bei weitem nicht der einzige Weg, mit dem sich die sportliche Leistung verbessern ließe. Auch Chirurgie und Technologie könnten einen Athleten aufs Treppchen hieven, zumindest in näherer Zukunft. Baseballspieler, denen Bänder im Ellbogen operativ durch Gewebe aus Bein- oder Armsehnen ersetzt wurde, berichten beispielsweise davon, nach der OP und zweijährigen Reha-Phase einen härteren Wurf zu haben als davor.

Diese Erfahrungen deckten sich allerdings nur bedingt mit der Wissenschaft, schränkt Scott Rodeo, orthopädischer Chirurg am Hospital for Special Surgery in New York ein. "Es wäre schon ein bisschen weit hergeholt zu behaupten, dass man den Ellbogen tatsächlich ein Stück weit besser macht."

Auch der Austausch ganzer Gelenke dürfte für einen Spitzensportler nur wenig Vorteil bringen – die Befestigung könnte sich lockern, die Mechanik wäre nicht exakt die gleiche und auf Dauer würde sich das Implantat ohnehin abnutzen. Wenn es jedoch größere Fortschritte bei der Herstellung von Ersatzkörperteilen aus biologischen oder körpereigenen Materialien gebe, meint Rodeo, müsse man diese Einschätzung nochmals überdenken.

Mit Schwimmhäuten zum Olympia-Gold

Der schottische Bioethiker Miah sieht das größere Potential hingegen in eher kreativen Eingriffen. "Man könnte sich beispielsweise überlegen, mit Hauttransplantaten die Verbindung zwischen Fingern oder Zehen zu vergrößern. Das könnte die Leistungen beim Schwimmen steigern", meint der Forscher. "Ich halte solche kleine Optimierungen unserer Biologie für die wahrscheinlichsten Ansatzpunkte, die die Sportler in Zukunft ausprobieren werden." Auch im Bereich Nanotechnologie sehen Experten Entwicklungen auf uns zukommen. So gibt es bereits Versuche, mit nanobasierten Blutzusätzen die Sauerstoffkapazität drastisch zu erhöhen – bislang ist das zwar nur für Notfallsituationen gedacht. Aber die Diskussion, "ob man mit der Zufuhr von Nanopartikeln bestimmte Grenzbelastungen permanent halten könnte", finde bereits statt, erklärt Miah.

Mechanische Prothesen im Spitzensport sind bereits Realität geworden, seitdem Beinamputierte wie der südafrikanische Sprinter Oscar Pistorius ihre "Geparden-Beine" auch bei den Olympischen Spielen einsetzen dürfen – Pistorius, der bereits bei den Paralympics Gold gewann, darf laut einem Beschluss an den Läufen in London 2012 teilnehmen. Allerdings sind auch hier die Wissenschaftler uneins darüber, ob die künstlichen Gliedmaßen tatsächlich einen echten Vorteil gegenüber ihren Vorbildern aus Fleisch und Blut bringen.

Der Protheseningenieur Bryce Dryer von der University of Bournemouth erläutert beispielsweise, dass Pistorius dank seiner federnden Beine zwar einen rasanten Zielspurt hinlegen kann, aber nur schwer aus den Startblöcken oder um die Kurve kommt. "Wenn er geradeaus läuft, erreicht er irgendwann einen harmonischen Zustand, der dem Springen auf einem Trampolin ähnelt", sagt Dryer. "Aber dann trägt es ihn manchmal aus der Kurve, weil er die Richtung nicht kontrollieren kann."

Der Prothese fehlt noch die Steifheit eines menschlichen Fußgelenks und auch die Kraftübertragung auf den Boden ist geringer. Pistorius kompensiert dies, indem er seine Beine schneller bewegt. "Biomechanisch gesehen ist das eine andere Art des Sprints, aber nicht zwangsläufig eine schnellere", meint der Biomechaniker Hugh Herr vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Cyborgs beim Boxenstopp

Technische Neuentwicklungen könnten diese Probleme umgehen. "Wenn ich ein paar Jahrzehnte in die Zukunft schaue, halte ich es durchaus für möglich, dass bionische Gliedmaßen auf den Markt kommen, die die biologische Funktion naturgetreu nachahmen. Das wäre dann eine von den olympischen Komitees akzeptierte Technologie", findet Herr, dessen Arbeitsgruppe am MIT derzeit an der Entwicklung eines bionischen Sprinterbeins arbeitet. "Lässt man die Menschenähnlichkeit als Kriterium weg, hätte man mit 'paralympischen Beinen' sozusagen die Grundlage für einen Mensch-Maschinen-Sport gelegt, der dem Autorennfahren gar nicht so unähnlich ist."

Geht es nach Herr werden sich leistungssteigernde Technologien zu einem Punkt weiterentwickeln, an dem sie nicht nur die menschlichen Grenzen überwinden, sondern die Einführung eigener Olympischer Spiele rechtfertigen. "Zu jeder Disziplin gesellt sich eine neue dazu: Power-Laufen, Power-Schwimmen und Power-Klettern", vermutet Herr. "Genau wie die Erfindung des Fahrrads zum Radsport geführt hat, werden wir künftig die Entstehung völlig neuer Sportarten erleben."

Dieser Artikel erschien unter dem Titel "Performance enhancement: Superhuman athletes" in Nature 487, S. 287-289, 2012

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