De farmacokinetiek van opiaten na toediening van maanzaad bij duiven

Silke Raats
De uitdaging was om een onderscheid te maken tussen toevallige contaminatie via het voedsel of bewuste toediening van de zuivere morfinemedicatie om vals-positieve analyseresultaten te vermijden.

Dopinggebruik in de duivensport: het maanzaadverhaal

Een boete van 250 000 euro en een schorsing van drie jaar. Dat riskeert een duivenmelker wanneer er maanzaad in zijn duivenvoeding terechtkomt. Net als sporters kunnen duiven positief testen voor morfine na het eten van een kleine hoeveelheid maanzaad. Hoe kunnen we erop toezien dat niemand onterecht veroordeeld wordt? Daarop biedt wetenschappelijk onderzoek gelukkig een antwoord.

Waarom duiven drogeren?

Duiven die belangrijke internationale wedstrijden gewonnen hebben, worden op veilingen verkocht en kunnen bedragen van enkele honderdduizenden euro's opleveren. België is wereldtop wat betreft de duivenkweek. In maart 2017 ging de duurste duif ter wereld onder de hamer. Niet letterlijk natuurlijk. Het Belgische prijsdier werd voor maar liefst 360 000 euro verkocht. Het is dus niet ondenkbaar dat sommige duivenmelkers niet kunnen weerstaan aan veelbelovende prestatieverbeterende middeltjes. De voedingsindustrie speelt hierop in door zogenaamd ‘natuurlijke’ producten aan te bieden, waarvan de samenstelling niet volledig vermeld is. Vooral op het internet zijn leveranciers van dubieuze voedingssupplementen werkzaam. Doping is nog steeds gespreksonderwerp nummer 1 in de duivensport tegenwoordig. “Als ze de duiven enkel graan- en zaadmengsels of zuiver water geven, kan het toch nooit fout lopen?” denk je dan. Maar dat is buiten maanzaad gerekend, dat morfine bevat, een stof die op de lijst van verboden producten in de duivensport staat.

Maanzaad

Maanzaad is het zaad van de slaapbol, een papaverachtige plant die op een klaproos lijkt. Na het eten van enkele broodjes met maanzaad erop zal ook bij jou een test die het gebruik van morfine detecteert positief zijn. Na het zondagse ontbijt zullen die blauw-zwarte zaadjes  echter geen enkele uitwerking op je hebben. Maar bij duiven zouden ze vanwege hun pijnstillende werking als doping gebruikt kunnen worden. Die werking is echter niet bewezen, want duiven hebben minder morfinereceptoren in de hersenen dan de mens. Zonder binding van morfine aan die receptoren ontstaat er geen pijnstillend effect.

Doel van het onderzoek

De noodzaak voor dit onderzoek ontstond tijdens het duivensportseizoen 2016. Controlestalen van wedstrijdduiven, ontleed in een bekend labo in Zuid-Afrika, testten positief voor morfine. Enkele duivenmelkers, onder wie een bekende naam in de Belgische duivensport, werden van morfinegebruik als doping beschuldigd. Na onderzoek bleek er sprake te zijn van contaminatie van het duivenvoedsel met maanzaad. Ik werkte mee aan dit onderzoek in het Toxicologisch Centrum van de Universiteit Antwerpen. Via de analyse van hun uitwerpselen wilde men de farmacokinetiek van opiaten na toediening van maanzaad bij wedstrijdduiven nagaan. De farmacokinetiek bestudeert hoe de opname, het metabolisme en de uitscheiding van de componenten in maanzaad verloopt. De uitdaging was om een onderscheid te maken tussen toevallige contaminatie via het voedsel of bewuste toediening van de zuivere morfinemedicatie om vals-positieve analyseresultaten te vermijden.

 

De resultaten

De gebruikte stalen waren afkomstig van zes vrouwelijke wedstrijdduiven van een Belgische duivenmelker. De analyse gebeurde met een gaschromatograaf en een massaspectrometer, de wasmachine en de droogkast van een chemisch labo, maar dan wel duurder en ingewikkelder. In de stalen zochten we naar vijf componenten van het maanzaad, namelijk morfine, codeïne, thebaïne, papaverine en noscapine. Eerst bepaalden we hoeveel microgram morfine er gemiddeld in één gram maanzaad aanwezig is. We keken ook naar de verhouding tussen het morfinegehalte en de vier andere componenten .

Duiven

Vervolgens bootsten we verschillende omstandigheden na. Een eerste situatie is de bewuste dopering, waarbij elke duif maanzaad in een capsule kreeg toegediend. Uit de farmacokinetische curven konden we afleiden dat morfine een maximumconcentratie bereikt tussen drie en zes uur na toediening. We namen ook een tweede piek waar, veroorzaakt door de enterohepatische recirculatie. Dat betekent dat een component vanuit de lever in de gal terechtkomt en via de dunne darm opnieuw naar de lever wordt getransporteerd. Alle morfineconcentraties vielen na maximaal 30 uur weer onder de detectielimiet. We merkten onderlinge farmacokinetische verschillen tussen de duiven op, die veroorzaakt kunnen worden door individuele gevoeligheid voor stress, de leeftijd van de duif of genetische verschillen in enzymconcentraties die instaan voor metabolisatie. De farmacokinetische curven voor codeïne en thebaïne zijn gelijkaardig aan die voor morfine. Dit maakt het onderscheid: thebaïne is bij inname van maanzaad steeds aanwezig, maar nooit na toediening van morfinemedicatie.

Daarna simuleerden we de tweede situatie: de eenmalige blootstelling aan maanzaad via het voedsel, zoals bij een vlucht over een maanzaadveld. Hier detecteerden we morfine slechts bij één duif, wat kan wijzen op een individuele voorkeur voor maanzaad. We stelden vast dat diezelfde duif de grootste eetlust had, waardoor de kans vergroot dat enkele maanzaadjes aan de rest van het voedsel blijven kleven. De farmacokinetische curve is bij deze test gelijkaardig aan de curve na toediening van de capsule, maar de piek is ongeveer 24 keer lager. De concentraties codeïne, thebaïne, noscapine en papaverine waren echter te laag voor detectie. Maanzaadjes zijn dus te klein om gepikt te worden, of de duiven vinden ze niet lekker. Bij herhaling van het experiment zou men tarwekiemolie (gebruikt om het hoge gehalte aan vitamine E) met het voedsel kunnen mengen, waardoor het kleine maanzaad aan de grotere granen kleeft. Zo wordt de opgenomen dosis hoger en dus detecteerbaar.

Ten slotte onderzochten we de dagelijkse blootstelling aan maanzaad via het voedsel. Bij dit onderdeel detecteerden we morfine bij de helft van de duiven. Het tijdstip waarop de stalen positief waren, bleek afhankelijk van de hoeveelheid resterend voedsel in de voederbak. Als er iets anders te eten valt, blijft het maanzaad liggen.

We berekenden tevens de halfwaardetijd van morfine. Dat is de tijd die het lichaam nodig heeft om de helft van de opgenomen dosis terug uit te scheiden. De duif heeft daarvoor gemiddeld 2 uur en 45 minuten nodig. Dat is een snellere uitscheiding van morfine dan bij de mens, omdat de duif een sneller metabolisme heeft.

Als u ze ziet vliegen..

Wetenschappelijk onderzoek is dus belangrijk voor controle op dierenwelzijn. Gesteund door het team van het Toxicologisch Centrum en dankzij mijn zes gevleugelde vriendinnen kon ik een boeiend eindwerk schrijven. Mocht je ze zien vliegen, gelost in Quiévrain of Barcelona en op weg naar huis, doe ze dan de groetjes.

Bibliografie

Agilent Technologies. (2014). AGILENT BOND ELUT CERTIFY AND CERTIFY II METHODS MANUAL. Geraadpleegd op 26 mei 2017 via http://www.agilent.com/cs/library/brochures/Bond%20Elut%20Certify%20Met…

Baselt, R.C. (1978). Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man. Foster City: Biomedical Publications.

Basselier, D. (2015 - 2016 ). Doping bij de sportduif. Universiteit Gent, Gent. Geraadpleegd op 15 maart 2017 via http://lib.ugent.be/fulltxt/RUG01/002/274/435/RUG01-
002274435_2016_0001_AC.pdf

Belgisch Staatsblad. (2013). Soortspecifieke normen voor vogels. Geraadpleegd op 15 maart 2017 via http://environnement.wallonie.be/bea/AR_29052013_labo_protection_animau…
f

Brahm, N. (2010). Commonly Prescribed Medications and Potential False-positive Urine Drug Screen. Geraadpleegd op 23 maart 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20689123

Carabotti, M. (2015). The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Geraadpleegd op 18 mei 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4367209/

Cattoor, A. (2010-2011 ). Methodeontwikkeling voor de bepaling van psychotrope/verdovende stoffen in bloed met behulp van UPLC-MS/MS. Universiteit Gent, Gent. Geraadpleegd op 4 maart 2017 via http://lib.ugent.be/fulltxt/RUG01/001/790/020/RUG01-001790020_2012_0001…

Chen, W., Wu, H., Bernard, D., Metcalf, MD., Deschamps, JR., Flippen-Anderson, JL., … & Coop, A. (2003). Rearrangement of 5-trimethylsilylthebaine on theatment with L-selectride: an efficient synthesis of (+)-bractazonine. Geraadpleegd op 18 mei 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12608812

de Kock, S. (2016). Pigeon faeces prohibited substance screening and confirmation. Geraadpleegd op 15 maart 2017 via http://docslide.us/documents/1-2-pigeon-faeces-prohibited-substancescre…

De Pauw, E. (2008-2009). Opstellen van een urinair excretieprofiel van DHEA en zijn precursoren en metabolieten na orale en intramusculaire toediening. Universiteit Gent, Gent. Geraadpleegd op 3 maart 2017 via http://lib.ugent.be/fulltxt/RUG01/001/790/020/RUG01-
001790020_2012_0001_AC.pdf

Drug Tests Direct. (2012). DipScan Home Drug Testing Kit. Geraadpleegd op 8 maart 2017 via https://www.drugtestsdirect.com.au/store/drug-tests/dipscan-home-drug-t…

El-Haj, B.M., Al-Amri, A.M., & Ali, H.S. (2007). GC-MS detection and characterization of thebaine as a urinary marker of opium use. Geraadpleegd op 25 mei 2017 via
https://link.springer.com/article/10.1007/s11419-007-0028-4

Europese Commissie. (2010). Richtlijn 2010/63/EU betreffende de bescherming van dieren die voor wetenschappelijke doeleinden worden gebruikt. Geraadpleegd op 15 februari 2017 via http://ec.europa.eu/environment/chemicals/lab_animals/pdf/guidance/dire…

Fritschi, G. (1985). Morfine levels in urine subsequent to poppy seed consumption. Geraadpleegd op 14 maart 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3979930

Hawkins, M. G. (2006). The Use of Analgesics in Birds, Reptiles, and Small Exotic Mammal. Journal of Exotic Pet Medicine. Geraadpleegd op 1 maart 2017 via
https://ucdavis.pure.elsevier.com/en/publications/the-use-of-analgesics…

Hughes, R. (1990). Codeine analgesic and Morfine hyperalgesic effects on thermal nociception in domestic fowl. PubMed. Geraadpleegd op 20 maart 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2339149

Iowa State University. (2015). Mass Spectrometry Tutorial. Geraadpleegd op 7 maart 2017 via http://www.cif.iastate.edu/mass-spec/ms-tutorial

KBDB. (2015, 28 mei). Persmededeling 28/05/2015. Geraadpleegd op 9 maart 2017 via
http://www.herbots.be/upload/Persmededeling-28-05-201520150528162419.pdf

KBDB. (2017, 11 januari). Verslag persconferentie 'Doping'. Geraadpleegd op 15 maart 2017 via https://www.deduif.be/sites/default/files/documenten/kbdb-persconferent…

Knapp, D. R. (1979). Handbook of Analytical Derivatization Reactions. New York.

KomKom.BE. (2017, 5 januari). Doping in het land. Duivenvaria. Geraadpleegd op 14 maart 2017 via http://www.duivenvaria.nl/columnisten/arie-huizer/8-laatste-nieuws/5917…

Machin, K. L. (2005). Avian Analgesia. Geraadpleegd op 7 maart 2017 via
http://www.exoticpetmedicine.com/article/S1055-937X(05)00072-1/pdf

Milone, M. C. (2012). Laboratory Testing for Prescription Opioids. Geraadpleegd op 17 maart 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3550258

Niessen, W. (1997). Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (Third ed.). Den Haag.

PubChem. (2017). Safety and Hazards. Geraadpleegd op 8 april 2017 via
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/6397#section=Hazards-Identifi…

PIPA. (2017). Reporting of results. Geraadpleegd op 10 mei 2017 via https://static2.pipa.be/sites/pipa/files/content/2016q1/probelfly_persc…

Raats, S. (2014-2015). Toepasbaarheid van stikstof als dragergas ter vervanging van helium in analytische GC toepassingen. (Professionele Bachelor in de chemie), Karel de Grote hogeschool, Hoboken.

Restek. (2013). Guide to GC Column Selection and Optimizing Separations. Geraadpleegd op 1 maart 2017 via https://www.restek.com/pdfs/GNBR1724-UNV.pdf

Roche. (2017). β-Glucuronidase/Arylsulfatase. Geraadpleegd op 12 april 2017 via
https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigmaaldrich/docs/Roche/Bullet…

Samano, K., Clouette, R., Rowland, B., & Sample, B. (2015). Concentrations of Morphine and Codeine in Paired Oral Fluid and Urine Specimens Following Ingestion of a Poppy Seed Roll and Raw Poppy Seeds. Geraadpleegd op 19 mei 2017 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4570939/

Schott, R. P. W. (2017). The Quadrupole Mass Spectrometer. Geraadpleegd op 22 maart 2017 via http://www.analyticalspectroscopy.net/ap8-23.htm

Schulz, M. (2003). Therapeutic and toxic blood concentrations of more than 800 drugs and other xenobiotics. Geraadpleegd op 20 mei 2017 via http://www.ingentaconnect.com/content/govi/pharmaz/2003/00000058/000000…

Sigma-Aldrich. (1989). Guide to Solid Phase Extraction. Geraadpleegd op 26 mei 2017 via
http://www.sigmaaldrich.com/Graphics/Supelco/objects/4600/4538.pdf

Sigma-Aldrich. (2010). Derivatization of polar compounds for GC. Geraadpleegd op 19 mei 2017 via https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigmaaldrich/docs/promo_NOT_IN…

Sigma-Aldrich. (2017). BSTFA + TMCS Product Specification. Geraadpleegd op 15 april 2017 via http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigmaaldrich/
docs/Aldrich/General_Information/bstfa_tmcs.pdf

Van Lysebeth, J. (2013-2014). Metabolisme van dopeermiddelen door middel van in vitro modellen. Universiteit Gent, Gent. Geraadpleegd op 5 maart 2017 via http://lib.ugent.be/fulltxt/RUG01/002/163/754/RUG01-002163754_2014_0001…

Universiteit of Hogeschool
Professionele bachelor Biomedische Laboratoriumtechnologie: afstudeerrichting Farmaceutische en Biologische Laboratoriumtechnologie
Publicatiejaar
2017
Promotor(en)
K. Van Haelst
Kernwoorden