CC BY
40
ФИЗИОЛОГИЯ
УДК [612.13+612.261]:796 DOI: 10.17238/issn2542-1298.2019.7.3.251
АССОЦИАЦИЯ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ АСЕ, СМА1 И BDKRB2 С СОСТОЯНИЕМ КИСЛОРОДТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА У ЮНОШЕЙ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
А.З. Даутова*, В.Г. Шамратова**, Е.В. Воробьева***
*Башкирский институт физической культуры (филиал) Уральского государственного университета физической культуры
(Республика Башкортостан, г. Уфа) **Башкирский государственный университет (Республика Башкортостан, г. Уфа) ***Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы
(Республика Башкортостан, г. Уфа)
Рассмотрена ассоциация полиморфных вариантов ге4646994 (1Ю) гена АСЕ, ге1800875 (-1903A>G) гена CMAl и ге5810761 (+9/-9) гена ББККБ2 с рядом параметров кислородтранспортной системы организма юношей с разным уровнем двигательной активности. Оценивались следующие показатели кислородтранспортной системы: системы крови - число эритроцитов, уровень гемоглобина, гематокрит, средний объем эритроцита, среднее содержание и средняя концентрация гемоглобина в клетке; гемодинамики -артериальное давление, частота сердечных сокращений, удельный минутный объем кровообращения; интегральные показатели деятельности сердечно-сосудистой системы - индекс напряжения миокарда, уровень физического состояния, коэффициент выносливости и коэффициент экономизации кровообращения. Степень доступности кислорода для тканей определялась по показателю р50 (напряжение 02 при 50 %-й десатурации крови). Показано, что физически малоактивным юношам с аллелью *1 гена АСЕ свойственны более экономное функционирование сердечно-сосудистой системы, а также более эффективная регуляция сродства гемоглобина к кислороду. При наличии в генотипе аллеля *+9 гена БОКЯБ2 лица, испытывающие гиподинамию, характеризуются гиперкинетическим типом кровообращения и низкой толерантностью к физическим нагрузкам. В группе спортсменов протективную роль несет в себе аллель *G гена CMAl, обеспечивая улучшение резервных и компенсаторных возможностей сердечно-сосудистой системы. На основании совместного корреляционного анализа трех полиморфных вариантов генов АСЕ, CMAl и БОКЯБ2 сделан вывод о влиянии аллелей *1, *G и *-9 на состояние красной крови у спортсменов: увеличение числа данных аллелей в генотипе сопряжено с уменьшением количественных (число эритроцитов) и повышением качественных показателей крови (средний объем эритроцита и содержание гемоглобина в клетке).
Ответственный за переписку: Даутова Альбина Зуфаровна, адрес: 450077, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Коммунистическая, д. 67; e-mail: dautova.az@mail.ru
Для цитирования: Даутова А.З., Шамратова В.Г., Воробьева Е.В. Ассоциация полиморфизмов генов АСЕ, СМА1 и BDKRB2 с состоянием кислородтранспортной системы организма у юношей с разным уровнем двигательной активности // Журн. мед.-биол. исследований. 2019. Т. 7, № 3. С. 251-260. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2019.7.3.251
Ключевые слова: генетический полиморфизм, двигательная активность, кислородтранспортная система, красная кровь, гемодинамика.
Основным фактором нормальной жизнедеятельности организма является адекватное физическому напряжению потребление тканями кислорода. Это обеспечивается деятельностью функциональных систем внешнего дыхания, крови и кровообращения. При длительных физических нагрузках физиологические механизмы [1-4] дополняются мо-лекулярно-генетическими звеньями регуляции [5, 6].
В последние годы активно изучаются генетические маркеры, ассоциированные с проявлением и развитием физических качеств, играющих ключевую роль в успешной спортивной деятельности [7, 8]. К их числу относятся, в частности, полиморфные варианты: ге5810761 (+9/-9) гена рецептора брадикини-на Р2 (БВКЯБ2), ге4646994 (1/0) - гена ан-гиотензин-превращающего фермента (АСЕ) и ^1800875 (-1903А^) - гена химазы сердца (С'МЛ1). Полиморфный вариант 1/0 (АСЕ) связан с делецией (О) или инсерцией (I) А1и-повтора размером 287 п. н. в 16-м интроне 17-й хромосомы (Щ23) [9]. Ген BDKRВ2 локализуется в 32-м сегменте короткого плеча 14-й хромосомы (14q32.1-q32.2). Наибольший интерес для исследователей представляет обнаруженный в 1-м экзоне гена ВОККБ2 полиморфный вариант (+9/-9), связанный со вставкой или выпадением 9 нуклеотидов [10]. Ген СМЛ1 локализован на длинном плече 14-й хромосомы (14q11.2). В 5'-нетранслиру-емой области гена СМЛ1 обнаружена точечная замена остатка А на G в положении -1903, которая может быть идентифицирована после расщепления рестриктазой BstXI. Белки, кодируемые этими генами, участвуют в формировании регуляторных механизмов, отвечающих за функционирование сердечно-сосудистой системы (ССС) при выполнении спортивных нагрузок различной интенсивности [6, 11, 12].
Многочисленными исследованиями установлена связь полиморфизма I/D гена АСЕ с аэробно-анаэробными возможностями организма [13, 14]. Показано, что аллель *I гена ACE при интенсивной физической нагрузке ассоциируется с высокими значениями максимального потребления кислорода [15], аллели *I (АСЕ) и *-9 (BDKRB2) - с пониженным объемом вентилируемого воздуха [16], а также с наиболее оптимальным гемодинамическим состоянием [17]. Вместе с тем конкретные физиологические механизмы обеспечения этих возможностей остаются малоизученными.
Нами продемонстрирована связь полиморфного варианта I/D гена АСЕ с показателями газотранспортной системы организма: у лиц с аллелем *D гена ACE по мере возрастания уровня физической активности повышаются уровень парциального давления кислорода в крови, кислородная сатурация и уровень окси-генированного гемоглобина [18]. Представляют интерес комплексное изучение показателей основных звеньев кислородтранспортной системы (КТС) у обладателей разных генотипов генов АСЕ, СМА1 и BDKRB2, а также поиск аллелей, участвующих в обеспечении аэробных возможностей организма на физиологическом уровне.
С учетом вышеизложенного цель настоящей работы заключалась в изучении связей полиморфных вариантов генов АСЕ, СМА1 и BDKRB2 с рядом показателей КТС. Принимая во внимание, что на фенотипическое проявление признаков влияет уровень двигательной активности (ДА) [19], нами проводилось сравнение действия генов на указанные показатели у лиц с ее различным уровнем.
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 206 юношей в возрасте 21±2 года, признанных клинически здоровыми по результатам ежегодного диспансерного ос-
мотра. Все обследуемые были проинформированы о задачах, используемых методиках и дали добровольное письменное согласие на участие в эксперименте. Протокол эксперимента одобрен локальным этическим комитетом Института биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН (заключение от 25.04.2016 г.). Первая группа - с низкой ДА (НДА) - представлена студентами очной формы обучения (n = 151), у которых физические нагрузки, согласно данным анкет, составляли менее 150 мин в неделю. Вторая группа (n = 55) составлена из студентов факультета физической культуры - спортсменов, имеющих на момент обследования первый взрослый спортивный разряд по легкой атлетике (бег на средние и длинные дистанции); в данной группе тренировки проходили 4 раза в неделю по 2 ч (480 мин и более), следовательно, их ДА можно считать высокой (ВДА).
Суммарные и индивидуальные характеристики эритроцитов (количество - RBC, средний объем - MCV, среднее содержание гемоглобина в отдельном эритроците - MCH, среднюю концентрацию гемоглобина в клетке - MCHC, гематокрит - Ht, гемоглобин - Hb) определяли с помощью гематологического анализатора ADVIA 60 производства Bayer (Германия), напряжение O2 при 50 %-й десатурации крови (р50) - на автоматическом анализаторе газов кровиАВ^800 FLEX производства Radiometer (Дания).
У всех испытуемых измеряли систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД, мм рт. ст.), частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) электронным портативным тонометром Omron S1 (Япония) с цифровой регистрацией показателей. Рассчитывали показатели, характеризующие адаптационные возможности ССС: коэффициент выносливости (КВ, усл. ед.), коэффициент эко-номизации кровообращения (КЭК, мл), индекс напряжения миокарда (ИНМ, усл. ед.), уровень
физического состояния (УФС, баллы). Для определения типа кровообращения использовали удельный минутный объем кровообращения (УМОК, %), вычисленный по формуле УМОК = (МОК /ДМОКУШ, где МОК -
4 факт ^ ^ ' факт
фактический минутный объем крови, мл/мин; ДМОК - должный минутный объем крови, мл/мин. ДМОК рассчитывали по Н.Н. Савицкому [20]: ДМОК = ДОО/281, где ДОО - это должный основной обмен, ккал. В соответствии со значениями УМОК были выделены 3 типа кровообращения: гиперкинетический (ГрТК) - при УМОК > 110 %; эукинетический ^тк) - при УМОК = 90...110 %; гипокинетический (ГпТК) -при УМОК < 90 % [21].
Физическую выносливость устанавливали путем расчета кардиореспираторного индекса в модификации Н.Н. Самко (КРИС). КРИС определяли в адинамической (КРИСа, усл. ед.) и динамической (КРИСдин, усл. ед.) фазах -после выполнения дозированной нагрузки на велотренажере (нагрузка составляла 20 Н/м, скорость педалирования - 40 об/мин, число оборотов - 100). Толерантность к физическим нагрузкам оценивали по снижению КРИС после выполнения дозированной физической нагрузки (КРИСтол, %)1.
Для генетического анализа использовали ДНК, выделенную из лимфоцитов крови методом фенольно-хлороформной экстракции [22]. Метод определения полиморфизмов генов ACE и BDKRB2 заключался в амплификации специфических фрагментов ДНК (полимеразная цепная реакция - ПЦР) с помощью специфических оли-гонуклеотидов. ПЦР проводили на термоциклере «Терцик» (ООО «ДНК-Технология», Москва). Для определения нуклеотидных замен в гене CMA1 использовали метод полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализ), ПЦР - продукты расщепляли рестриктазой BstXI. Результаты амплификации оценивали путем проведения вертикального электрофореза в 7 %-м полиакриламидном геле (ПААГ).
'Большой практикум по физиологии человека и животных: в 2 т. / А.Д. Ноздрачев, А.Г. Марков, Е.Л. Поляков и др.; под ред. А.Д. Ноздрачева. Т. 2. Физиология висцеральных систем. М.: Академия, 2007. 541 с.
Статистическую обработку данных проводили с помощью стандартного пакета программ Statistica версии 10.0 с использованием корреляционного анализа по критерию Спирмена. Количественные данные представлены в виде среднего (М) и стандартной ошибки среднего (т). Достоверными считали результаты прир < 0,05.
Результаты. При изучении корреляционных связей между показателями, характеризующими различные звенья КТС, и полиморфными вариантами ге4646994 (1/0), ге1800875 (-1903А>0) и ге5810761 (9 Ьр +9/-9 Ьр 9) генов АСЕ, СМА1 и ВЭКЯВ2 было установлено, что существенную роль играет уровень ДА. Так, в группе юношей, испытывающих гиподинамию, наибольшее количество корреляционных связей наблюдается у носителей аллеля *1 гена АСЕ: выявлены значимые отрицательные связи с ЧСС (г = -0,28; р = 0,41) и КВ (г = -0,31; р = 0,22), положительные - с уровнем физического состояния юношей (г = 0,29; р = 0,035) (рис. 1).
Сравнительный анализ указанных показателей по группам обследованных юношей подтвердил описанные закономерности. Действительно, в ряду D/D - I/D - I/I уменьшаются ЧСС (77,8±1,7; 76,3±1,6 и 73,2±2,6 уд./мин соответственно) и КВ (18,8±1,7; 18,6±1,7 и 13,7± ±0,2 усл. ед., р < 0,05) и возрастает УФС (0,60±0,02; 0,62±0,02 и 0,66±0,02 баллов).
Положительная корреляция с р50 в группе юношей, испытывающих гиподинамию (r = 0,31; р = 0,01), свидетельствует о вкладе аллеля *I в модуляцию сродства гемоглобина к кислороду, проявляющемся в более эффективной отдаче О2 тканям организма у обладателей этого аллеля в генотипе. Аналогичная связь также выявляется при расчете корреляций без учета уровня ДА (r = 0,25; p = 0,01).
Результаты корреляционного анализа подтверждаются наличием внутригрупповых различий между обладателями генотипов D/D и I/I как в группе юношей с НДА, так и в группе спортсменов (рис. 2).
Рис. 1. Корреляционные взаимодействия между параметрами КТС и аллелями генов АСЕ, ВВКЯВ2 и СМЛ1 в группах юношей с разной двигательной активностью
Рис. 2. Средние значения р50 в зависимости от генотипа гена АСЕ в группах юношей с разной двигательной активностью
Согласно проведенному анализу, аллель *+9 гена БОКЯБ2 у малоподвижных юношей, напротив, оказывает неблагоприятное влияние на состояние аппарата кровообращения и физические возможности организма. Наличие положительной корреляционной связи между ал-лелем *+9 и такими показателями, как УМОК (г = 0,42; р = 0,02) и КРИСтол (г = 0,42; р = 0,03), свидетельствует о менее экономной деятельности системы кровообращения и низкой толерантности к физическим нагрузкам у носителей данного аллеля. Так, средние значения УМОК при генотипе +9/-9 в группе НДА составили 86,6±2,3 %, что статистически значимо ниже, чем при генотипе +9/+9 (102,3±7,2 %; р < 0,05); КРИСтол был также ниже при гетерозиготном генотипе +9/-9 (20,9±2,5 %), чем у лиц с генотипом +9/+9 (33,5±4,9 %;р < 0,05).
У лиц в группе НДА корреляций между полиморфным вариантом 1903A>G гена СМА1 и показателями КТС не обнаружено.
Картина корреляций у физически тренированных юношей имеет ряд особенностей. В частности, у носителей аллелей *1 и *+9 обнаружено меньшее количество связей с параметрами КТС, чем у малоактивных юношей, при
этом отчетливо проявляются корреляции аллеля *G гена СМА1, демонстрируя усиление вклада этого гена в гемодинамическое звено КТС. У спортсменов с генотипом G/G установлены более низкие значения УМОК (71,1±2,7 %), чем у юношей, имеющих в своем генотипе аллель *А: A/G - 81,1±2,3 %, A/A - 83,2±3,7 % (р < 0,05), что подтверждается данными корреляционного анализа (r = -0,87; р = 0,001); КЭК: G/G -3155±213 мл, A/G - 3348±198 мл (r = -0,85; p = 0,001), а также ИНМ: G/G - 79,9±3,1 усл. ед., A/G - 84,4±4,5 усл. ед. (r = -0,66; p = 0,26).
По результатам корреляционного анализа была выявлена положительная связь аллеля *I гена АСЕ с показателем, характеризующим индивидуальные характеристики эритроцита, - средним объемом эритроцита (r = 0,75; p = 0,004). Из сравнительного анализа вытекает, что у спортсменов - носителей генотипа D/D эритроциты имеют меньшие размеры (82,2± ±1,0 фл) по сравнению с обладателями генотипов I/I (88,6±0,3 фл; р < 0,05) и I/D (85,8± ±1,4 фл).
У спортсменов выявлена высокая положительная корреляционная связь аллеля *+9 гена BDKRB2 с ДАД (r = 0,79; p = 0,016). Юноши с
генотипом +9/-9 имели значения ДАД в пределах 68,9±1,6 мм рт. ст., тогда как спортсмены с генотипом +9/+9 - 76,5±2,0 мм рт. ст.
Установлено совместное влияние трех аллелей *I, *G, *-9 на показатели красной крови. В группе спортсменов выявлена отрицательная корреляционная связь с числом эритроцитов (r = -0,42; p = 0,04), положительная - с размером эритроцитов (r = 0,47; p = 0,02) и средним содержанием гемоглобина в клетке (r = 0,44; p = 0,03). Знаки корреляций свидетельствуют об участии этих аллелей в обеспечении реци-прокности отношений количественных и мор-фофункциональных характеристик эритроцитов, направленной, очевидно, на поддержание общей дыхательной поверхности красной крови (рис. 3).
Обсуждение. Знаки корреляций с показателями адаптационных возможностей ССС в группе юношей с НДА указывают на то, что при наличии в генотипе аллеля *I гена АСЕ наблюдается экономизация ее деятельности, что согласуется с исследованиями ряда авторов [17, 23]. Учитывая более высокие значения р50 как в группе юношей, не занимающихся спортом, так и в целом по выборке у лиц с генотипом I/I гена АСЕ, можно гово-
рить о более эффективной регуляции системы кислородообеспечения клеток у его представителей. В связи с этим можно полагать, что при прочих равных условиях данный механизм, модулируя сродство гемоглобина к кислороду в зависимости от текущих потребностей в нем тканей, обеспечивает сохранение в течение длительного времени высокой работоспособности у лиц с генотипом I/I. Не исключено, что этот механизм вносит определенный вклад в формирование аэробных возможностей организма.
Принимая во внимание значимые отрицательные корреляции аллеля *G гена СМА1 с ИНМ, КЭК и УМОК, можно констатировать, что для носителей этого аллеля характерны более экономная работа ССС и гипокинетический тип кровообращения. Аллель *+9 гена BDKRB2 ассоциируется с повышенным ДАД, что согласуется с литературными данными об ассоциации аллеля *+9 с уменьшенной активностью кининовых рецепторов, а значит, и менее выраженным сосудорасширяющим эффектом [24]. Так, носители варианта +9/+9 склонны к систолической гипертензии, тогда как гомозиготы (-9/-9) в большей степени - к гипотензии [25].
Рис. 3. Зависимость средних значений показателей красной крови от числа аллелей *1, *0, *-9 в группе юношей с высокой двигательной активностью
Таким образом, проведенное исследование не только подтвердило, что аллели *1 гена АСЕ, *0 гена СМА1 и *-9 гена ВОКЯВ2 являются благоприятными для занятий спортом, где требуются высокие аэробные воз-
можности организма, но и продемонстрировало некоторые физиологические пути их реализации.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Кривощеков С.Г., Диверт В.Э., Мельников В.Н., Водяницкий С.Н., Гиренко Л.А. Сравнительный анализ реакций газообмена и кардиореспираторной системы пловцов и лыжников на нарастающую нормобарическую гипоксию и физическую нагрузку // Физиология человека. 2013. Т. 39, № 1. С. 117-125. DOI: 10.7868/ S0131164612060070
2. Диверт В.Э., Комлягина Т.Г., Красникова Н.В., Мартынов А.Б., Тимофеев С.И., Кривощеков С.Г. Кардиореспираторные реакции на гипоксию и гиперкапнию у пловцов // Вестн. Новосиб. гос. пед. ун-та. 2017. Т. 7, № 5. С. 207-224. DOI: 10.15293/2226-3365.1705.14
3. Melnikov V.N., Divert V.E., Komlyagina T. G., Consedine N.S., Krivoschekov S.G. Baseline Values of Cardiovascular and Respiratory Parameters Predict Response to Acute Hypoxia in Young Healthy Men // Phys. Res. 2017. Vol. 66, № 3. P. 467-479.
4. Tomschi F., Bloch W., Grau M. Impact of Type of Sport, Gender and Age on Red Blood Cell Deformability of Elite Athletes // Int. J. Sports Med. 2018. Vol. 39, № 1. P. 12-20.
5. Рогозкин В.А. Генетическая предрасположенность человека к выполнению физических нагрузок // Генетические, психофизические и педагогические технологии подготовки спортсменов: сб. науч. тр. СПб.: СПБНИИФК, 2006. С. 21-33.
6. Papadimitriou L.D., Lucia A., Pitsiladis Y.P., Pushkarev VP., Dyatlov D.A., Orekhov E.F., Artioli G.G., Guilherme J.P., Lancha A.H. Jr., Gineviciene V. ACTN3 R577X and ACE I/D Gene Variants Influence Performance in Elite Sprinters: A Multi-Cohort Study // BMC Genomics. 2016. Vol. 17. Art. № 285.
7. Ahmetov I.I., Egorova E.S., Gabdrakhmanova L.J., Fedotovskaya O.N. Genes and Athletic Performance: An Update // Med. Sport Sci. 2016. Vol. 61. P. 41-54.
8. Peplonska B., Adamczyk J.G., Siewierski M., Safranow K., Maruszak A., Sozanski H., Gajewski A.K., Zekanowski C. Genetic Variants Associated with Physical and Mental Characteristics of the Elite Athletes in the Polish Population // Scand. J. Med. Sci. Sports. 2017. Vol. 27, № 8. P. 788-800.
9. RigatB., Hubert C., Corvol P., Soubrier R. PCR Detection of the Insertion/Deletion Polymorphism of the Human Angiotensin Converting Enzyme Gene (DCP1) (Dipeptidyl Carboxypeptidase 1) // Nucleic Acids Res. 1992. Vol. 20, № 6. Р. 1433.
10. Ma J.-X., WangD.-Z., WardD.C., ChenL., Dessai T., Chao J., ChaoL. Structure and Chromosomal Localization of the Gene (BDKRB2) Encoding Human Bradykinin B2 Receptor // Genomics. 1994. Vol. 23, № 2. P. 362-369.
11. Bouchard C., Rankinen T., Timmons J.A. Genomics and Genetics in the Biology of Adaptation to Exercise // Compr. Physiol. 2011. Vol. 1, № 3. P. 1603-1648.
12. Sgourou A., Fotopoulos V., Kontos V., Patrinos G.P., Papachatzopoulou A. Association of Genome Variations in the Renin-Angiotensin System with Physical Performance // Hum. Genomics. 2012. Vol. 6, № 1. Art. № 24.
13. Nazarov I.B., Woods D.R., Montgomery H.E., Shneider O.V., Kazakov V.I., Tomilin N.V, Rogozkin V.A. The Angiotensin Converting Enzyme I/D Polymorphism in Russian Athletes // Eur. J. Hum. Genet. 2001. Vol. 9, № 10. P. 797-801.
14. Ахметов И.И., Попов Д.В., Астратенкова И.В., Дружевская А.М., Миссина С.С., Виноградова О.Л., Рогозкин В.А. Использование молекулярно-генетических методов для прогноза аэробных и анаэробных возможностей у спортсменов // Физиология человека. 2008. Т. 34, № 3. С. 86-91.
15. Ворошин И.Н., Астратенкова И.В. Зависимость общей выносливости от полиморфизма гена ACE у спортсменов // Физиология человека. 2008. Т. 34, № 1. С. 129-131.
16. Ахметов И.И. Влияние полиморфизмов генов ACE и BDKRB2 на аэробные возможности спортсменов // Пед.-психол. и мед.-биол. проблемы физ. культуры и спорта. 2010. № 3(16). С. 6-10.
17. ИльютикА., Гилеп И. Взаимосвязь полиморфизмов генов с развитием физических качеств у спортсменов (на материале конькобежного спорта) // Наука в олимп. спорте. 2017. № 3. С. 51-56.
18. ДаутоваА.З., АюповаА.Р., Шамратова В.Г. Особенности функционирования газотранспортной системы и красной крови при разном уровне двигательной активности в зависимости от полиморфизма генов ACE и PPARG // Физ. культура, спорт - наука и практика. 2018. № 1. С. 101-106.
19. Даутова А.З., Шамратова В.Г., Воробьева Е.В. Влияние полиморфизмов генов АСЕ и BDKRB2 на различные звенья кислородтранспортной системы организма юношей в зависимости от уровня двигательной активности // Вестн. Адыг. гос. ун-та. Сер. 4. Естеств.-мат. и техн. науки. 2018. Вып. 2(221). С. 70-78.
20. Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л.: Медицина. Ленингр. отд-ние, 1974. 311 с.
21. Терегулов Ю.Э. К методике определения типов центральной гемодинамики в клинической практике // Практ. медицина. 2011. № 4(52). С. 138-140.
22. Mathew C.C. Methods in Molecular Biology. New York: Human Press, 1984. Vol. 2. P. 31-34.
23. Коломейчук С.Н., Алексеев Р.В., Путилов А.А., Мейгал А.Ю. Ассоциация полиморфных вариантов генов ACE и BDKRB2 с параметрами вариабельности сердечного ритма у спортсменов Республики Карелии // Вестн. РГМУ 2017. № 4. C. 50-58.
24. Williams A.G., Dhamrait S.S., Wootton P.T., Day S.H., Hawe E., Payne J.R., Myerson S.G., World M., BudgettR., Humphries S.E., Montgomery H.E. Bradykinin Receptor Gene Variant and Human Physical Performance // J. Appl. Physiol. (1985). 2004. Vol. 96, № 3. P. 938-942.
25. Dhamrait S.S., Payne J.R., Li P., Jones A., Toor I.S., Cooper J.A., Hawe E., Palmen J.M., Wootton P.T., Miller G.J., Humphries S.E., Montgomery H.E. Variation in Bradykinin Receptor Genes Increases the Cardiovascular Risk Associated with Hypertension // Eur. Heart J. 2003. Vol. 24, № 18. P. 1672-1680.
References
1. Krivoshchekov S.G., Divert V.E., Mel'nikov V.N., Vodyanitskiy S.N., Girenko L.A. Comparative Analysis of Gas Exchange and Cardiorespiratory System Responses of Swimmers and Skiers to Increasing Normobaric Hypoxia and Physical Load. Hum. Physiol., 2013, vol. 39, no. 1, pp. 98-105. DOI: 10.7868/S0131164612060070
2. Divert V.E., Komlyagina T.G., Krasnikova N.V., Martynov A.B., Timofeev S.I., Krivoshchekov S.G. Kardiorespiratornye reaktsii na gipoksiyu i giperkapniyu u plovtsov [Cardiorespiratory Responses of Swimmers to Hypoxia and Hypercapnia]. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta, 2017, vol. 7, no. 5, pp. 207-224. DOI: 10.15293/2226-3365.1705.14
3. Melnikov VN., Divert VE., Komlyagina T.G., Consedine N.S., Krivoschekov S.G. Baseline Values of Cardiovascular and Respiratory Parameters Predict Response to Acute Hypoxia in Young Healthy Men. Phys. Res., 2017, vol. 66, no. 3, pp. 467-479.
4. Tomschi F., Bloch W., Grau M. Impact of Type of Sport, Gender and Age on Red Blood Cell Deformability of Elite Athletes. Int. J. Sports Med, 2018, vol. 39, no. 1, pp. 12-20.
5. Rogozkin V.A. Geneticheskaya predraspolozhennost' cheloveka k vypolneniyu fizicheskikh nagruzok [Human Genetic Predisposition to Performing Physical Activities]. Geneticheskie, psikhofizicheskie i pedagogicheskie tekhnologii podgotovki sportsmenov [Genetic, Psychophysical and Pedagogical Technologies of Training Athletes]. St. Petersburg, 2006, pp. 21-33.
6. Papadimitriou L.D., Lucia A., Pitsiladis Y.P., Pushkarev V.P., Dyatlov D.A., Orekhov E.F., Artioli G.G., Guilherme J.P., Lancha A.H. Jr., Gineviciene V. ACTN3 R577X and ACE I/D Gene Variants Influence Performance in Elite Sprinters: A Multi-Cohort Study. BMC Genomics, 2016, vol. 17. Art. no. 285.
7. Ahmetov I.I., Egorova E.S., Gabdrakhmanova L.J., Fedotovskaya O.N. Genes and Athletic Performance: An Update. Med. Sport Sci., 2016, vol. 61, pp. 41-54.
8. Peplonska B., Adamczyk J.G., Siewierski M., Safranow K., Maruszak A., Sozanski H., Gajewski A.K., Zekanowski C. Genetic Variants Associated with Physical and Mental Characteristics of the Elite Athletes in the Polish Population. Scand. J. Med. Sci. Sports, 2017, vol. 27, no. 8, pp. 788-800.
9. Rigat B., Hubert C., Corvol P., Soubrier R. PCR Detection of the Insertion/Deletion Polymorphism of the Human Angiotensin Converting Enzyme Gene (DCP1) (Dipeptidyl Carboxypeptidase 1). Nucleic Acids Res., 1992, vol. 20, no. 6, p. 1433.
10. Ma J.-X., Wang D.-Z., Ward D.C., Chen L., Dessai T., Chao J., Chao L. Structure and Chromosomal Localization of the Gene (BDKRB2) Encoding Human Bradykinin B2 Receptor. Genomics, 1994, vol. 23, no. 2, pp. 362-369.
11. Bouchard C., Rankinen T., Timmons J.A. Genomics and Genetics in the Biology of Adaptation to Exercise. Compr. Physiol., 2011, vol. 1, no. 3, pp. 1603-1648.
12. Sgourou A., Fotopoulos V., Kontos V., Patrinos G.P., Papachatzopoulou A. Association of Genome Variations in the Renin-Angiotensin System with Physical Performance. Hum. Genomics, 2012, vol. 6, no. 1. Art. no. 24.
13. Nazarov I.B., Woods D.R., Montgomery H.E., Shneider O.V., Kazakov V.I., Tomilin N.V., Rogozkin VA. The Angiotensin Converting Enzyme I/D Polymorphism in Russian Athletes. Eur. J. Hum. Genet., 2001, vol. 9, no. 10, pp. 797-801.
14. Akhmetov I.I., Popov D.V., Astratenkova I.V., Druzhevskaya A.M., Missina S.S., Vinogradova O.L., Rogozkin V.A. The Use of Molecular Genetic Methods for Prognosis of Aerobic and Anaerobic Performance in Athletes. Hum. Physiol., 2008, vol. 34, no. 3, pp. 338-342.
15. Voroshin I.N., Astratenkova I.V Dependence of Endurance Performance on ACE Gene Polymorphism in Athletes. Hum. Physiol., 2008, vol. 34, no. 1, pp. 117-119.
16. Akhmetov I.I. Vliyanie polimorfizmov genov ACE i BDKRB2 na aerobnye vozmozhnosti sportsmenov [The Influence of ACE and BDKRB2 Genes' Polymorphisms on the Aerobic Capacity of Athletes]. Pedagogiko-psikhologicheskie i mediko-biologicheskieproblemy fizicheskoy kul'tury i sporta, 2010, no. 3, pp. 6-10.
17. Il'yutik A., Gilep I. Vzaimosvyaz' polimorfizmov genov s razvitiem fizicheskikh kachestv u sportsmenov (na materiale kon'kobezhnogo sporta) [Relationship Between Gene Polymorphisms and Development of Physical Qualities in Athletes (Based on the Material of Speed Skating)]. Nauka v olimpiyskom sporte, 2017, no. 3, pp. 51-56.
18. Dautova A.Z., Ayupova A.R., Shamratova V.G. Functioning Features of the Gas Transport System and the Red Blood at Different Levels of Motor Activity Depending on the Polymorphism of the ACE and PPARG Genes. Fizicheskaya kul'tura, sport - nauka i praktika, 2018, no. 1, pp. 101-106 (in Russian).
19. Dautova A.Z., Shamratova V.G., Vorob'eva E.V. Vliyanie polimorfizmov genov ACE i BDKRB2 na razlichnye zven'ya kislorodtransportnoy sistemy organizma yunoshey v zavisimosti ot urovnya dvigatel'noy aktivnosti [Influence of Polymorphisms of the ACE and BDKRB2 Genes on Various Links of the Oxygen Transport System of the Young Men Depending on the Level of Physical Activity]. VestnikAdygeyskogogosudarstvennogo universiteta. Ser. 4. Estestvenno-matematicheskie i tekhnicheskie nauki, 2018, no. 2, pp. 70-78.
20. Savitskiy N.N. Biofizicheskie osnovy krovoobrashcheniya i klinicheskie metody izucheniya gemodinamiki [Biophysical Principles of Blood Circulation and Clinical Methods of Studying Haemodynamics]. Leningrad, 1974. 311 p.
21. Teregulov Yu.E. K metodike opredeleniya tipov tsentral'noy gemodinamiki v klinicheskoy praktike [To a Technique of Definition of Types of Central Hemodynamic in Clinical Practice]. Prakticheskaya meditsina, 2011, no. 4, pp. 138-140.
22. Mathew C.C. Methods in Molecular Biology. New York, 1984. Vol. 2, pp. 31-34.
23. Kolomeychuk S.N., Alekseev R.V., Putilov A.A., Meygal A.Yu. Assotsiatsiya polimorfnykh variantov genov ACE i BDKRB2 s parametrami variabel'nosti serdechnogo ritma u sportsmenov Respubliki Karelii [Association of Polymorphic Variants of ACE and BDKRB2 with Heart Rate Variability in Athletes of the Republic of Karelia]. Vestnik RGMU, 2017, no. 4, pp. 50-58.
24. Williams A.G., Dhamrait S.S., Wootton P.T., Day S.H., Hawe E., Payne J.R., Myerson S.G., World M., Budgett R., Humphries S.E., Montgomery H.E. Bradykinin Receptor Gene Variant and Human Physical Performance. J. Appl. Physiol. (1985), 2004, vol. 96, no. 3, pp. 938-942.
25. Dhamrait S.S., Payne J.R., Li P., Jones A., Toor I.S., Cooper J.A., Hawe E., Palmen J.M., Wootton P.T., Miller G.J., Humphries S.E., Montgomery H.E. Variation in Bradykinin Receptor Genes Increases the Cardiovascular Risk Associated with Hypertension. Eur. Heart J., 2003, vol. 24, no. 18, pp. 1672-1680.
DOI: 10.17238/issn2542-1298.2019.7.3.251 Al'bina Z. Dautova*, Valentina G. Shamratova**, Elena V. Vorob'eva***
*Bashkir Institute of Physical Culture (Branch) of the Urals State University of Physical Culture
(Ufa, Republic of Bashkortostan, Russian Federation) **Bashkir State University (Ufa, Republic of Bashkortostan, Russian Federation) ***Bashkir State Pedagogical University named after M. Akmulla (Ufa, Republic of Bashkortostan, Russian Federation)
ASSOCIATION OF POLYMORPHISMS OF THE ACE, СМА1 AND BDKRB2 GENES WITH THE STATE OF OXYGEN TRANSPORT SYSTEM IN YOUNG MEN WITH DIFFERENT LEVELS OF MOTOR ACTIVITY
This article studies the association of polymorphic variants rs4646994 (I/D) of the ACE gene, rs1800875 (-1903A>G) of the CMA1 gene, and rs5810761 (+9/-9) of the BDKRB2 gene with a number of parameters of the oxygen transport system in young men with different levels of motor activity. The following indicators were assessed: blood system - red blood cell count, haemoglobin level, haematocrit, mean red blood cell volume, mean haemoglobin concentration, and mean corpuscular haemoglobin concentration; haemodynamics - blood pressure, heart rate, and cardiac output; integral indicators of the cardiovascular system - myocardial stress index, level of physical condition, endurance coefficient, and coefficient of economization of blood circulation. Tissue oxygen availability was evaluated by the p50 indicator (O2 voltage at 50 % blood desaturation). It was shown that physically inactive young men with the *I allele of the ACE gene are characterized by a more economical functioning of the cardiovascular system, as well as by a more efficient regulation of haemoglobin's affinity for oxygen. Physically inactive young men having the *+9 allele of the BDKRB2 gene in their genotype are characterized by the hyperkinetic type of blood circulation and low tolerance to physical exertion. In the group of athletes, the *G allele of the CMA1 gene plays a protective role, improving reserve and compensatory capacities of the cardiovascular system. Based on a joint correlation analysis of three polymorphic variants of the ACE, CMA1 and BDKRB2 genes, a conclusion is made about the influence of the alleles *I, *G and *-9 on the state of red blood cells in athletes: an increase in the number of these alleles in the genotype is associated with a decrease in quantitative blood indicators (red blood cell count) and an increase in qualitative blood indicators (mean red blood cell volume and mean corpuscular haemoglobin concentration).
Keywords: genetic polymorphism, motor activity, oxygen transport system, red blood cells, haemodynamics.
Поступила 12.03.2019 Принята 15.05.2019 Received 12 March 2019
__Accepted 15 May 2019
Corresponding author: Al'bina Dautova, address: ul. Kommunisticheskaya 67, Ufa, 450077, Respublika Bashkortostan, Russian Federation; e-mail: dautova.az@mail.ru
For citation: Dautova A.Z., Shamratova VG., Vorob'eva E.V. Association of Polymorphisms of the ACE, СМА1 and BDKRB2 Genes with the State of Oxygen Transport System in Young Men with Different Levels of Motor Activity. Journal of Medical and Biological Research, 2019, vol. 7, no. 3, pp. 251-260. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2019.7.3.251
