Synthesis, characterization and application of a marker substance for monitoring 17-keto-modifications in endogenous steroids caused by microbiological activity

Abstract

Endogene anabole androgene Steroide (EAAS) sind eine Substanzklasse, die häufig für Doping in Sport angewendet wird. Bei einer der am öftesten verwendeten Substanzen dieser Klasse handelt es sich um Testosteron. Das aus dem Harn gemessene Steroid Profil zur Überwachung der individuellen Testosteronkonzentration der Sportler umfasst Konzentrationen und Verhältnisse verschiedener endogen produzierter Steroidhormone und derer Metaboliten. Aufgrund mikrobieller Kontamination des Harns kann es zu Änderungen dieser Konzentrationen kommen, was zu Fehlinterpretationen analytischer Ergebnisse führen kann. Es traten bereits Fälle auf, bei denen es zu Änderungen des Steroidprofils aufgrund von mikrobiologischer Aktivität kam. Die Ketogruppe in Position 17 der endogenen Steroide wird zu einer 17ß-Alkoholgruppe reduziert, was zu Konzentrationsänderungen der analysierten Steroidhormone führt. Das Ziel der Arbeit ist, das Überwachungssystem der mikrobiologischen Aktivität im Harn zu erweitern. Eine Substanz wird synthetisiert, welche ein geeignetes Substrat für das beschriebene Enzym darstellt. Die Substanz soll in die Routineanalytik von Dopingkontrolllaboratorien als interner Standard eingeführt werden. Der Beweis, dass eine der hergestellten Substanzen, 3ß-ethoxy-5αH-androstan-17-on, ihren Zweck erfüllt, wird mittels mikrobiologisch infizierten Harns erbracht, welcher die Substanz in 3ß-ethoxy-5αH-androstan- 17ß-ol umwandelt.

Endogenous anabolic androgenic steroids (EAAS) are a common substance class used for doping in sports. One of the most frequently reported anabolic androgenic steroids used in doping cases is testosterone. The urinary steroid profile for monitoring the individual testosterone level of athletes includes concentrations and ratios of various endogenously produced steroidal hormones and metabolites. Due to microbiological contamination the concentrations of these endogenous steroids may alter, which leads to misinterpretation of analytical results. Cases have been observed were alterations in position 17 of the endogenous steroids happened due to microbiological activity. The 17-keto group is reduced to a 17ß-hydroxy group, leading to changes in concentrations of the urinary steroid profile. The aim of this work is to expand the monitoring system for microbiological contamination of urine samples. A synthesized substance, which is also a suitable substrate for 17-keto reduction is used to be a marker for this kind of microbiological activity. It should be implemented in routine analysis of doping control laboratories as internal standard. The proof, that one of the synthesized substances, 3ß-ethoxy-5αH-androstane-17-one, is fit for purpose, is shown by treatment with bacterial contaminated urine which leads to conversion into 3ß-ethoxy-5αH-androstane-17ß-ol.