Als Nederlander lijk je weinig kans te hebben om de marathon te winnen. Het zijn veelal de Kenianen of Ethiopiërs die er met de prijzen vandoor gaan. Is dit toeval? Nee, het is aanleg, het zit in de genen. De Fin Eero Mäntyranta won in zijn tijd (de jaren ’60, begin ’70 van de vorige eeuw) alle wedstrijden cross country skiën. Hij bleek een zeldzame genetische afwijking te hebben: congenitale polycytemie als gevolg van een mutatie in de erytropoëtinereceptor. Hierdoor was hij gevoeliger voor erytropoëtine, een hormoon dat de aanmaak van rode bloedcellen stimuleert en inmiddels berucht is als het dopingmiddel Epo. Daardoor had hij meer rode bloedcellen in zijn bloed dan gemiddeld, zodat zijn capaciteit om zuurstof te transporteren groter was.
We kennen ook het voorbeeld van een Duits jongetje – dat inmiddels vijf jaar oud is – met opvallend grote spieren; ongeveer twee keer zo groot als normaal. Toen hij vierenhalf jaar oud was, kon het kind twee gewichten van elk drie kilogram met ge-strekte armen in de lucht houden. Probeer dat zelf maar eens. Het blijkt dat dit jongetje een verandering heeft in het gen voor myostatine, waardoor zijn spieren een abnormaal grote omvang hebben. Dezelfde afwijking komt ook voor bij koeien: de Belgische dikbilkoe. Deze voorbeelden laten zien dat sommige genetische veranderingen een groot effect kunnen hebben op iemands sportprestaties.
200 genen anders bij topsporters
Maar meestal gaat het om subtiele, en minder zichtbare genetische variaties, die ook een subtieler effect hebben op de prestaties. Er zijn al meer dan 200 genen bekend die bij topsporters net iets anders zijn dan bij gewone mensen. Sommige van die varianten verbeteren het uithoudingsvermogen, andere lijken een betere prestatie op bijvoorbeeld de sprint te geven. Zo is er het eiwit alpha-actinine 3, dat alleen voorkomt in specifieke spiervezels die nodig zijn voor korte en krachtige actie, zoals sprinten (de type IIA en IIX vezels). Het eiwit verankert bepaalde samentrekkende elementen in een spiervezel aan elkaar. Een mutatie in het gen voor alpha-actinine 3 (ACTN3) waarbij slechts één aminozuur is verwijderd, geeft een inactief eiwit. Ongeveer een derde van de mensen heeft deze mutatie, maar bij Olympische sprinters wordt deze nooit gevonden. Lange afstandlopers hebben de mutatie weer wel. Een ander eiwit – Angiotensin Converting Enzyme (ACE) – is belangrijk voor het handhaven van een goede bloeddruk. Er zijn twee varianten van het gen voor dit enzym: een korte en een lange versie. Het blijkt dat onder sprinters vrijwel geen lange versies van het ACE-gen voorkomen, terwijl dit er bij 25 procent van de langeafstandslopers en gewone mensen wel is.
Op basis van genprofilering van de mutaties in de genen voor ACTN3 of ACE lijkt het dus mogelijk te voorspellen of iemand een goede sprinter zal zijn. Commerciële bedrijven, zoals Atlas First Sport Gene Test, Gonidio en DNAFIT hebben hier al op ingehaakt en bieden tests aan voor deze (en andere) genen. Zo kost bij Atlas Sports Genetics een genetische test op ACTN3 minder dan 200 dollar. De test wordt bij ouders aangeprezen als een manier om een weloverwogen beslissing te nemen over welke sport het beste is voor hun kind. De website ronkt dat de test ‘ouders en coaches al vroeg informatie geeft over de genetische aanleg voor succes in teamsport of individuele snelheid-, kracht- en duursporten’. Hoewel het waarschijnlijk is dat zulke tests in de toekomst nauwkeuriger zullen worden bij het voorspellen van het atletische vermogen, geven dit soort bedrijven een verkeerde voorstelling van de wetenschap achter de tests en het belang van ACTN3 in iemands sportcapaciteiten. De vraag is echter of het sturen van een kind in de richting van een sport waarin hij waarschijnlijk goed zal zijn anders is dan het huren van een pianoleraar voor een muzikaal kind of een tutor die een kind dat begaafd is in wiskunde sneller vooruit helpt.
In de voetsporen van je voorouders
Ons DNA verraadt waar we oorspronkelijk vandaan komen. DNA wordt overgeleverd van ouder naar kind en verandert slechts heel langzaam. Toch veranderen er soms specifieke stukjes in het DNA en aan deze variaties zijn bevolkingsgroepen uit verschillende geografische gebieden te herkennen. Zo is bijvoorbeeld in ons genoom te zien dat de vroege moderne mens, die zo’n 200.000 jaar geleden in Afrika leefde en van daaruit langzaam op weg is gegaan naar Europa en West-Azië, ergens onderweg niet alleen het pad maar ook het genoom heeft gekruist met Neanderthalers. Deze leefden vanaf 400.000 jaar geleden in delen van Europa en West-Azië. Op wereldschaal bekeken, komen sommige DNA-variaties alleen maar voor bij mensen van wie de voorouders uit West-Europa komen of die afkomstig zijn uit Zuid-Amerika. Maar wist je dat Afrikanen onderling genetisch meer van elkaar kunnen verschillen dan een Europeaan van een Aziaat? Dat komt omdat die laatsten ook een gezamenlijke voorouder hebben uit – jawel – Afrika. Op kleinere schaal, bijvoorbeeld nationaal en lokaal, zijn ook genetische verschillen te zien. Want mannen en vrouwen vrijden vroeger niet zo ver van huis als tegenwoordig, waardoor ze van hun eigen ouders veel dezelfde genvariaties kregen. Antina de Jong
Minder sportblessures
Niet alleen sportprestaties kunnen afhangen van onze genetische achtergrond, ook bij de gevoeligheid voor sportblessures speelt aanleg een rol. COL5A1 (alpha-1 type V collageen) is belangrijk bij de opbouw van collageenvezels. Deze vezels beïnvloeden de stevigheid van onze huid, zoals we uit reclames weten. Ze zijn ook belangrijk voor de stevigheid van pezen die de spieren aan het skelet verbinden. Het gen voor COL5A1 kent genetische variaties. Zo leidt een bepaalde mutatie in het gen tot het Ehlers-Danlos syndroom: instabiele gewrichten en huidaandoeningen. Bij gezonde mensen kennen we twee varianten in het COL5A1-gen die voorspellend kunnen zijn voor iemands aanleg voor peesblessures.
Er zijn dramatische voorbeelden van sporters die, soms zelfs op het veld, onverwacht overlijden aan een hartstilstand. Op internet zijn daarvan lange lijsten te vinden. Het overkwam bijvoorbeeld de Nederlandse marathonschaatser Sjoerd Huisman op de laatste dag van 2013. Een van de eerste beschreven gevallen van zo’n dood zou de Griekse koerier Pheidippides zijn, in 490 voor Christus. Naar hem is de langeafstandsloop de marathon genoemd omdat hij, volgens één versie van het verhaal, ongeveer 40 kilometer naar Athene rende om te berichten dat de Atheners de Perzen hadden verslagen in de Slag bij Marathon. Na het uitspreken van het woord nenikèkamen – we hebben gewonnen – zou hij ter plekke in elkaar zijn gezakt en gestorven.
Verdikte hartspier
Of het hier inderdaad om een plotselinge hartdood ging, blijft natuurlijk duister, maar helaas zijn er genoeg meer recente voorbeelden waar dat wel het geval is. De hartstilstand lijkt spontaan, maar meestal is er toch een hartaandoening bij betrokken. Een daarvan is hypertrofische cardiomyopathie, waarbij de spierwand van de linker hartkamer is verdikt. Er bestaat een erfelijke vorm die vaak ontstaat door een mutatie in het gen voor het myosine bindend eiwit type C (MYBPC3). Dit eiwit bevindt zich in het dwarsgestreept spierweefsel en speelt een rol bij de stabiliteit van de kleinste samentrekkende eenheden van de spiervezel. MYBPC3 is specifiek voor de hartspier en mutaties in dit gen zijn verantwoordelijk voor 25 procent van de hypertrofische cardiomyopathie. De aanleg voor deze ziekte komt bij minstens één op de 500 mensen voor.
Deze voorbeelden laten zien dat het zinvol kan zijn om (top)sporters te screenen voor genen die duiden op een aanleg voor blessures. De sporter kan hierop anticiperen door bijvoorbeeld in het geval van een COL5A-mutatie een sport te kiezen die de pezen, bijvoorbeeld van de Achilleshiel, minder belast of om met een ingetapete enkel te spelen.
Verplicht testen
Over de wenselijkheid en de noodzaak sporters genetisch te screenen komt langzamerhand een discussie op gang. Sommige cardiologen zijn voorstander van een verplichte uitgebreide preventieve genetische cardiologische screening van professionele topsporters en fanatieke amateursporters. Zij menen dat sporters nu onnodig het gevaar lopen dat ze plots overlijden. Het genetisch testen bij topsport wordt ook bij sommige bestuurders serieus overwogen. In de Verenigde Staten bijvoorbeeld, heeft de chief medical officer van de staat New York bedacht om boksers te verplichten zich genetisch te laten testen op de E4-variant van het ApoE-gen. Mensen met deze genetische variatie hebben een grotere kans op hersenletsel en dementie, waarschijnlijk doordat de schade na een hersenschudding zich minder goed herstelt. De New Yorkse gezondheidsautoriteit zag er uiteindelijk van af vanwege de privacy van de boksers. Men was bang dat de gegevens op straat zouden belanden.
Sporters (verplicht) genetisch laten testen heeft zowel voor- als nadelen. Gezondheidsschade en vroegtijdig overlijden zou-den ermee kunnen worden voorkomen. Voorbeelden daarvan zijn de eerder genoemde hypertrofische cardiomyopathie, de peesblessures, hersenschade en het kiezen van de juiste sport voor je kind. Een ander voordeel van screening is natuurlijk dat sportclubs weten waaraan ze toe zijn als ze voor miljoenen euro’s sporters contracteren. De nadelen van het genetisch testen is dat deze tests in het algemeen een geringe voorspellende waarde hebben. Het is verre van zeker dat iemand met een verhoogd risico ook werkelijk de ziekte (in ernstige mate) zal ontwikkelen of iemand met een ‘gunstig’ spier-gen ook echt een topsporter zal worden. Mensen kunnen zich te veel gaan verlaten op de uitslag van dit soort tests en niet meer kiezen voor de sporten waarbij hun hart ligt, maar waarvan de test zegt dat ze er goed in zijn. Ook de reden waarom in New York geen genetische test voor boksers is ingevoerd, is een zeer belangrijk en principieel argument tegen dit soort tests: de privacy van de sporter (voor je het weet staan je testgegevens in Runners World of Voetbal International) en het recht om niet te willen weten, bijvoorbeeld wat je genetische voorbestemming is voor toekomstige ziekten zoals Alzheimer.
Genetische doping
Onze genen (onze ‘aanleg’) bepalen dus voor een deel onze sportprestaties. Als we die genen zouden kunnen veranderen, kunnen we hiermee dus ook onze mogelijke sportprestaties verbeteren. Genen kunnen worden veranderd met gentherapie – het inbrengen van genen voor het behandelen van genetische ziekten. Gentherapie wordt nog maar weinig toegepast en ze beperkt zich tot ernstige aangeboren afwijkingen. De successen zijn wisselend. Er blijken meer dan gedacht haken en ogen te kleven aan het aanschakelen van gewenste (ingebrachte) genen en het uitschakelen van ongewenste genen in het lichaam. Er wordt echter langzaam maar zeker vooruitgang mee geboekt.
Niet meer moe op de Mont Ventoux
Binnen de wielersport (zoals hier op de Mont Ventoux) doen geregeld geruchten de ronde over toepassing van genetische doping. Nog nooit is iemand betrapt op deze tot de verbeelding sprekende vorm van bedrog.
Biowetenschappen en maatschappij
Veel dopingschandalen en -bekentenissen van de afgelopen tijd hebben te maken met prestatieverhogende en stimulerende middelen als anabole steroïden, erytropoëtine (Epo), amfetaminen en bloeddoping. Dat atleten prestatiebevorderende middelen gebruiken, is niet nieuw. Al in 1967 viel Tommy Simpson tijdens de Tour de France dood neer op de helling van de kale berg de ‘Mont Ventoux’. Hij overleed aan de combinatie van amfetamine, alcohol en hitte. Atleten willen steeds opnieuw hun prestaties verbeteren. Sponsors en publiek (fans) verwachten dat ook van topatleten. De vraag is dan wel hoe je de grens bepaalt tussen wat nog wel en wat niet meer toelaatbaar is om de beste te zijn. Dat je uitblinkt in een bepaalde sport wordt deels ook bepaald door je genen. Mag je sportprestaties verbeteren met producten die het genetisch materiaal van je cellen wijzigen? Er was al wel een product (reproxygen) op ‘de dopingmarkt’ dat het DNA van cellen bleek te veranderen door toegevoegd DNA dat erytropoëtrine aanmaakte en dus de epoproductie bevordert. Al snel werd een handjevol atleten ervan verdacht dit te gebruiken. Het middel is echter levensgevaarlijk en zeker nog niet klaar voor menselijk gebruik. Gendoping staat nu nog in de kinderschoenen, net als het gebruik van onzichtbare motortjes in fietsframes; de zogenoemde ‘mechanische doping’. Hoe komen we uiteindelijk niet meer moe aan op de Mont Ventoux: met een gemanipuleerde fiets of met gemanipuleerde genen? Rachèl van Hellemondt
Die gentherapie zou ook kunnen worden gebruikt voor het verbeteren van sportprestaties. Dan heet zij genetische doping. Het gen voor erytropoëtine zou kunnen worden ingespoten in bijvoorbeeld een spier. De spiercellen kunnen daarna erytropoëtine gaan maken, wat leidt tot een grotere productie van rode bloedcellen en dus tot meer zuurstoftransport door het bloed. Andere voorbeelden zijn het inbrengen van genen voor het verbeteren van de doorbloeding, zoals de vascular endothelial growth factor. Dat is een hormoon dat extra bloedvaten doet groeien en overigens ook geactiveerd wordt tijdens de groei van sommige tumoren. Spieren zouden versterkt kunnen worden met extra genen voor de Insulinegelijkende groeifactor (IGF-1) en het uithoudingsvermogen kan worden vergroot met het gen voor het enzym PEPCK-C. Gentherapie met dit enzym, dat is betrokken bij de energiehuishouding, heeft in 2007 geleid tot de zogenoemde metabole supermuis. De Amerikaanse onderzoeker die hem had gemaakt, vergeleek het diertje met ‘Lance Armstrong die tegen de Pyreneeën opfietst’. Zonder te eten en te drinken konden de muizen vijf uur achterelkaar rennen, waren ze tien keer zo actief als gewoonlijk, wogen ze de helft minder en leefden ze een jaar langer. Ook kan de pijngrens en daarmee de prestatie van een sporter worden opgerekt door het injecteren van genen die coderen voor endorfines, de natuurlijke pijnstiller in de hersenen.
Geen betrouwbare test
Elk weldenkend mens zal het uit zijn hoofd laten om gendoping toe te passen. Het is niet voor niets dat het lichaam grenzen stelt aan de opbouw van spieren, het aanmaken van bloedvaatjes of het produceren van endorfines. Wie zegt dat een groeifactor als IGF-1 zich beperkt tot alleen de spiercellen waarin ze zijn gespoten? Als ze op andere plaatsen in het lichaam cellen versterken, wat zijn daarvan dan de consequenties: opgeblazen organen, een lichaam in onbalans, kanker? Tot nu toe is er nooit iemand daadwerkelijk betrapt op gendoping. Maar elke keer als de Olympische Spelen voor de deur staan wordt er weer druk over gespeculeerd. Velen menen echter dat het niet de vraag is óf de gendoping er komt, maar wannéér dat zal zijn. Bij de Spelen van 2016, 2020? Wetenschappelijke vooruitgang heeft de topsport altijd geholpen, of we het nou willen of niet. Daarvoor zijn de financiële belangen en belofte van roem en eer te groot.
Wanneer er geen stoppen meer aan is, zal uiteindelijk ook de dopingautoriteit zich gewonnen moeten geven, is de verwachting. Deze denkt daar vooralsnog anders over. De wereld anti-doping organisatie WADA heeft de opkomst van gendoping voorzien en genetische doping op de lijst van verboden middelen en methoden gezet. Het probleem is echter dat er tot nu toe geen betrouwbare test is voor genetische doping. Het gaat immers om menselijke genen, die niet te onderscheiden zijn van de genen van de gebruiker. Verwacht wordt echter dat er binnenkort tests beschikbaar komen, die onderscheid kunnen maken tussen lichaamseigen en lichaamsvreemde genen. Maar ook daarop zullen sporters waarschijnlijk wel weer een trucje vinden, zoals het al eeuwen gaat. Want winnen zullen ze: of het nu met hun eigen genen is, of met die van een ander.