Untersuchung zur Pharmakokinetik der Methylxanthine Coffein und Theobromin hinsichtlich der Dopingrelevanz beim Pferd

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des pharmakokinetischen Verhaltens von Coffein und Theobromin und die Optimierung und Validierung einer geeigneten Analysemethode zur Detektion und Quantifizierung von Coffein, Theobromin und der Metaboliten Theophyllin und Paraxanthin in Pferdeplasma und -urin. Die Validierung und die Messung der Plasma- und Urinproben erfolgten mit Hilfe eines Hochflüssigkeitschromatographen mit angeschlossenem Tandemmassenspektrometer. Die Validierung umfasste die Kriterien Selektivität, Linearität, Richtigkeit, Präzision, Stabilität und Wiederfindung. Die Bestimmungsgrenzen für Coffein, Theobromin und Theophyllin lagen im Plasma bei 100 ng/ml und im Urin bei 50 ng/ml für Coffein, Theophyllin und Paraxanthin. Die Bestimmungsgrenze für Theobromin betrug 100 ng/ml. Die Nachweisgrenzen im Plasma betrugen für Coffein 14 ng/ml, für Theobromin 15 ng/ml und für Theophyllin 13 ng/ml. Im Urin lagen die Nachweisgrenzen für Coffein bei 33 ng/ml, für Theobromin bei 26 ng/ml, für Theophyllin bei 20 ng/ml und für Paraxanthin bei 32 ng/ml. In dem ersten Abschnitt der pharmakokinetischen Studie wurde sechs Pferden einmalig 4 mg Coffein pro kg Körpergewicht intravenös verabreicht. Die Maximalkonzentrationen von Coffein im Plasma lagen bei 4410 bis 12237 ng/ml. Die Maximalkonzentrationen von Coffein im Urin lagen zwischen 5704 und 12053 ng/ml. 144 Stunden nach Applikation war die Konzentration von Coffein im Plasma und im Urin bei allen sechs Pferden unterhalb der Nachweisgrenze. Im Plasma und Urin konnten die Metaboliten Theophyllin, Theobromin und Paraxanthin detektiert werden. Die Konzentrationen im Plasma lagen jedoch größten Teils unterhalb der Quantifizierungsgrenze. Anschließend wurden die analysierten Ergebnisse der Coffeinkonzentration im Plasma und Urin mit Hilfe eines Pharmakokinetisch/Pharmakokodynamischen-Modells nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) quantitativ verknüpft. Durch die Berechnungen werden so genannte irrelevante Plasma- und Urinkonzentrationen ermittelt, bei denen eine Wirkung von Coffein auf den Organismus ausgeschlossen wird. Berechnungen der effektiven Plasmakonzentration, der irrelevanten Plasmakonzentration und der irrelevanten Urinkonzentration nach dem PK/PD-Modell von TOUTAIN und LASSOURD (2002) zeigten, dass die irrelevante Plasma- (10,8 ng/ml) und Urinkonzentration (4,5 ng/ml) bei einem Dosierungsintervall von 13 Stunden deutlich unterhalb der Nachweisgrenzen liegen. Daraus ist zu folgern, dass jeglicher Nachweis von Coffein im Plasma oder Urin als positiver Dopingbefund zu betrachten ist. Im zweiten Abschnitt der pharmakokinetischen Studie wurde sechs Pferden einmalig 4 mg Coffein pro kg Körpergewicht oral verabreicht. Die orale Bioverfügbarkeit von Coffein betrug 56,9 %. Die Maximalkonzentrationen von Coffein im Plasma lagen bei 2331 bis 4118 ng/ml. Die Maximalkonzentrationen von Coffein im Urin lagen bei 2373 bis 7950 ng/ml. 120 Stunden nach Applikation war die Konzentration von Coffein im Plasma und im Urin bei allen sechs Pferden unterhalb der Nachweisgrenze. Im Plasma und Urin konnten die Metaboliten Theophyllin, Theobromin und Paraxanthin detektiert werden. Auch hier lagen die Konzentrationen im Plasma lagen größten Teils unterhalb der Quantifizierungsgrenze. Im dritten Abschnitt der pharmakokinetischen Studie wurde sechs Pferden einmalig 4 mg Theobromin pro kg Körpergewicht oral verabreicht. Die Maximalkonzentrationen von Theobromin im Plasma lagen bei 1442 bis 5177 ng/ml. Die Maximalkonzentrationen von Theobromin im Urin lagen bei 40211 bis 88140 ng/ml. 168 Stunden nach Applikation war die Konzentration von Theobromin im Plasma bei allen sechs Pferden unterhalb der Nachweisgrenze. Nach 144 Stunden unterschritten alle Pferde die Nachweisgrenze im Urin. Im Plasma und Urin konnten keine Metaboliten detektiert werden. Anhand des Metabolitenmusters kann auf die applizierte Ursprungssubstanz geschlossen werden. Ist im Plasma oder Urin fast ausschließlich Theobromin nachweisbar, liegt eine Theobromingabe vor. In Anbetracht der relativ geringen Anzahl von Versuchtieren und der erheblichen interindividuellen Variabilität, lässt die Streuung keine absolut sichere Aussage über die Ausscheidungszeiten von Coffein und Theobromin zu. Der Ansatz, die Anwendung therapeutisch relevanter Substanzen bis zu einem Schwellenwert zuzulassen, erscheint für Coffein nicht sinnvoll. Jeglicher Nachweis von Coffein im Plasma oder Urin muss daher als dopingrelevant gelten und entsprechend geahndet werden.