CC BY
60
СПОРТИВНА МЕДИЦИНА
© Дроздовська С. Б.
УДК 612. 766. 1:577. 21:796. 015
Дроздовська С. Б.
КОМПЛЕКСНИЙ АНАЛ13 ПОЛ1МОРФ13М1В ГЕН1В
АНГ1ОТЕНЗИНПЕРЕТВОРЮЮЧОГО ФЕРМЕНТУ I а-актин\ну 3 ПРИ ВИЗНАЧЕННЯ СХИЛЬНОСТ1 ДО РОЗВИТКУ Ф13ИЧНИХ ЯКОСТЕЙ
Нац\ональний ун\верситет ф\зичного виховання \ спорту УкраГни
(м.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася зпдно теми 2.22 «Розробка комплексно! системи визначення ¡н-дивщуально-типолопчних властивостей спортсмеыв на основi прояву геному» (номер державно! реестрацй 0111 и001729) та держбюджетно! науково-дослщно'! теми «Mонiторинг процесу адаптацп квалiфiкованих спортсменiв з урахуванням ¿х iндивiдуальних осо-бливостей» (№ державно! реестрацй 0111 и001732) зведеного плану науково-дослщно! роботи у сферi фi-зично! культури i спорту на 2011 - 2015 рр.
Вступ. Проблемi використання молекулярно-ге-нетичних маркерiв у визначеннi спадково! схильност до розвитку тих чи ¡нших фiзичних якостей за останнi роки присвячено безлiч наукових публiкацiй [2, 4]. 6 дектька причин, що зумовили дане явище. 3 одые'! сторони, бурхливий розвиток молекулярно-гене-тичних методiв дослiдження сприяе впроваджен-ню !х у рiзнi сфери життя людини. Зокрема, у галузi фiзичного виховання та спорту цi методи дозволили зробити значний прорив в дослщженнях як фундаментального, так i прикладного характеру, викликали змЫи в пiдходах до спортивного добору та орieнтацi! спортсменiв, внесли суттевий внесок у розумiння механiзмiв адаптацп до напружених фiзичних на-вантажень. 3 ¡ншого боку, юнуе низка проблем, що не дозволяють чтео та швидко визначити основнi молекулярно-генетичн маркери розвитку фiзичних якостей, i вимагають реплiкацiйних дослiджень у рiзних популяцiйних вибiрках. До таких проблем належать: недостатня ктькють обстежених або проб, використання необ'ективних критерпв визначення фiзичних якостей, непрямi методи дослщження [7, 17]. Kрiм того, сила бюлопчного ефекту генетич-ного маркеру (полiморфiзму) визначаеться етно-або популяцiйно-специфiчними факторами, як генетично!, так i негенетично! природи (гаплотипи, взаeмодiя ген-ген та ген-середовище) [1].
На сьогодншнм день встановлено асоцiацiю спортивно! працездатност з молекулярно-ге-нетичними маркерами, перелк яких мiстить бiльше 200 полiморфiзмiв [4, 16]. Хоча цей список полiморфiзмiв генiв вражае уяву за сво!м обсягом,
КиГв)
але при повторних дослщженнях у рiзних умовах не всi результати повторюються [7, 17]. Серед дано-го перел^ е полiморфiзми, якi мають виршальне значення, для розвитку фiзичних якостей, що пояснюеться плейотропною дieю генiв. Зростае кiлькiсть доказiв, що спортсмени свтового класу е ноЫями мiнiмального набору особливих генiв, що посилюють працездатнють. Наприклад, майже вс чоловiки, що спецiалiзуються у бiзi на короткi дистанцп, е ноЫями 577Я алелi, одного з варiантiв гену a-актинiну-3 (ЛСТЫ3)[3].
Ген анпотензинперетворюючого ферменту (АСЕ) був першим дослщжений як генетичний фактор, що ютотно впливае на фiзичну працездатнiсть людини. ВЫ кодуе синтез ангiотензинперетворюючого ферменту, що е одним з основних у реын-анпотензиновм та каллiкре!н - кiнiновiй системах, вiдiграe важливу роль у регуляцi! артерiального тиску [12]. Пiд впливом АСЕ вщбуваеться утворення ангiотензину II, самого сильнодючого з вiдомих судинозвужуючих речовин.
Ген АСЕ картований у хромосомi 17д23. На сьогод-нi вiдомо бтьш як 100 полiморфiзмiв цього гену, але основним, що визначае схильнють до рiзних видiв фi-зично! активностi е 1/0 полiморфiзм. В якос^ маркера полiморфiзма АСЕ використовуеться вiдсутнiсть або присутнiсть (делецiя/вставка) 287 п. о. у 16 штроы гену. Цей полiморфiзм не е структурним, але впливае на ступЫь експресi! даного гену. Це пщтверджуеться дослiдженнями, у яких було показано, що у оЫб з 0/0 генотипом визначаеться максимальний рiвень анпотензинперетворюючого ферменту (АПФ), у людей з 1/1 генотипом рiвень АПФ вдвiчi нижчий, а у гетерозигот рiвень фермента кровi - промiжний. На сьогоднiшнiй момент отримано велику кiлькiсть доказiв про асоцi-ацт цього полiморфiзму з розвитком фiзичних якостей у спортсменiв. Встановлена висока кореля^я 0 - алеля зi збiльшенням маси лiвого шлуночка серця пiсля iзометричних тренувань, з типом м'язових волокон, зi стмкютю до розвитку втоми та загальною фiзичною працездатнiстю [11, 18, 20]. Деяю автори наголошують, що генотип гену АСЕ е единим реаль-ним фактором, що детермшуе спортивний фенотип [13]. Ген а-актиншу-3 (ЛСТЫ3) кодуе бiлок, що
забезпечуе швидке скорочення м'язових волокон. Ген знаходиться на довгому плеч1 11-i хромосоми (11q13-q14). Вщомо, що в скелетних м'язах ¡снуе дв1 ¡зоформи бiлка a-актинiна: ¡зоформа a-актинiн-2 (ACTN2) i ¡зоформа а-актинш-3 (ACTN3). Всi м'язовi волокна мютять a-актинiн-2, тодi як a-актинiн-3 лока-лiзований тiльки у швидко скоротливих скелетних волокнах. У скелетному м'язi a-актинiн-2 i 3 вщносяться до головних компонентiв Z - дисюв, де вони зв'язують тоню актиновi фiламенти. Öi бiлки виконують статичну функцю в органiзацii тонких фтаменпв i взаeмодiють мiж саркомерним цитоскелетом i саркоплазмою, за-безпечуючи впорядкування масиву мiофiбрил. (зоформи a-актинiнiв у скелетних м'язах, крiм статичноi, виконують i регуляторну функцю, приймаючи участь у регуляцп диферен^ацп i скорочення мiофiбрил. Де-фщит a-актинiну-3 у швидко скоротливих м'язових волокнах може знижувати швидкiсно-силовi показни-ки фiзичноi працездатностi людини. Причиною тако'| недостатностi ACTN3 у людини е однонуклеотидна замiна цитозина на тимЫ у 577-му нуклеотидi коду-ючоi послiдовностi, який знаходиться у 16-му екзонг У результатi цього кодон, що кодуе амiнокислоту ар-гiнiн, перетворюеться у стоп-кодон, i синтез полтеп-тидного ланцюга бтку a-актинiну-3 зупиняеться.
Hаявнiсть полiморфiзму у ген ACTN3 дозволяе виявити три генотипи: RR-гомозиготи за нормальним алелем, RX-гетерозиготи, XX-гомозиготи за мутант-ним алелем. Бтя 16 % св^ово'| популяцii гомозиготнi за Х-алелем i не мiстять бiлок a-актинiн-3 у м'язах. Проте патологи м'язiв у таких людей не спостерта-ються, тому що a-актинiн-2 компенсуе його вщсут-нiсть у Z-дисках швидко скоротливих м'язових волокон. Разом з тим, присутнють 577R алеля, що свщчить про присутнють у скелетних м'язах a-актинiну-3, дае перевагу ¡ндивщуумам у проявi швидкiсно-силових фiзичних якостей [2, 3, 10].
Мета роботи - дослiдити поодиноку частоту зу-стрiчi алелей та генотитв генiв ACE i ACTN3 серед укра'шських спортсменiв рiзних видiв спорту та виявити найбтьш сприятливi комбiнацii генотипiв для розвитку фiзичних якостей.
Об'ект i метод и дослщження. В обстеженнi прийняло участь 567 оЫб, з них 284 квалiфiкованих спортсмени та 283 особи, як не мають регулярного стажу занять спортом та складали контрольну групу. Вс обстеженi спортсмени залежно вщ характеру енергозабезпечення м'язовоi дiяльностi в обраному видi спорту були подтеы на 3 групи: 1) спортсмени, як спецiалiзуються у дисциплiнах спорту, що вимага-ють прояву витривалост^ 2) спортсмени, якi спещали зуються у дисциплЫах, що вимагають прояву сили та швидкост^ 3) спортсмени, як спецiалiзуються у дис-циплшах, що вимагають прояву витривалостi та сили.
Обстеження спортсменiв проводили на базi ла-бораторii теорii методики спортивно'! подготовки i резервних можливостей спортсменiв НД1 НУФВСУ. Молекулярно-генетичний аналiз виконували на базi лабораторii вщдту загальноi i молекулярноi патофк зюлогп ¡нституту фiзiологii ¡м. О. О. Богомольця HAH Украши. ДНК видтяли ¡з букального епiтелiю за допо-могою набору реактивiв DiatomTM DNA Prep (Biokom).
Методом полiмеразноi ланцюговоi реакцii (ПЛР) з наступним рестрикцмним аналiзом визначали на-ступнi полiморфiзми: I//D полiморфiзм гену анпотен-зинперетворюючого ферменту (ACE), R577X (С/Т) полiморфiзм гена a-актинiну-3 (ACTN3). Для прове-дення ПЛР використовували реакцiйну сум0 такого складу: 5 мкл 5xPCR-буферу («Aмплiсенс», Росiя), 2,5 мкл dNTP, по 25 пмоль/л кожного з праймерiв i 0,1 Од Tag-полiмерази («AмплiСенс», Росiя), об'ем доводили до 25 мкл деюызованою водою. До сум0 додавали 50-100 нг ДНК. ПЛР проводили в термоциклерi «Applied Biosystems 2700» (США).
Для визначення ¡нсерцмно-делецмного полiмор-фiзму 16-го ¡нтрону гена ACE використовували пару специфiчних праймерiв: прямий (sense) - 5'-CTG-GAG-ACC-ACT-CCC-ATC-CTT-TCT-3' та зворотний (antisense) - 5'-GAT-GTG-GCC-ATC-ACA-TTC-GTC-AGAT-3'. Програма амплiфiкацii була наступною: де-натура^я - 94°С (1 хв), пбридиза^я праймерiв - 58°С (1 хв) та елонга^я - 74°С (1 хв), разом 30 циктв. За наявност 287 пар основ в 16-му ¡нтрон вказаного гену утворюеться амплiфiкат бiльшоi молекулярноi маси, що повтьнше рухаеться в електричному пол^ а при делецii зазначеноi дтянки - утворюеться ПЛР - продукт меншоi молекулярноi маси. Якщо в геномi е обидвi алелi (I та D), - вiзуалiзуються двi смуги, що вiдповiдають амплiфiкатам фрагмен^в ¡нтрону гена ACE у гетерозиготному станк
Для амплiфiкацii гена ACTN3 були використаы наступнi олiгонуклеотиди: прямий - 5'-CTG TTG CCT GTG GTA AGTGGG-3' i зворотнiй - 5'-TGG TCACAG TAT GCA GGA GGG-3. Aмплiфiкацiя фрагменту складала-ся з 36 цикшв: денатурацiя - 94°С (1 хв), пбридиза-цiя праймерiв - 62°С (1 хв) i елонгацiя - 74°С (7 хв). Довжина амплiфiкованого фрагменту складае 290 н. п. Продукти ПЛР розщеплювались ендонуклеазою рестрикции HDdel (Hpy F31). Один сайт рестрикцп в амплiфiкованому фрагментi ДНК ¡снуе завжди i довжина фрагмен^в при обробцi ¿х рестриктазою складае 205 та 85 п. н. Через формування нового сайта рестрикцп у випадку нонсенс-мутацп фрагмент ДНК 205 н. п. розрiзаeться рестриктазами на фрагменти 108 i 97 н. п. Таким чином, гомозиготному генотипу ХХ вщповщали фрагменти довжиною 85, 97 та 108 н. п., RR - 85 i 205 н. п.; RX - 4 фрагменти (85, 97, 108, 205 н. п.).
Aмплiфiкати пюля рестрикцп роздтяли в 2,5 % агарозному гел^ що мютив 10 мкг/мл бромистого етидю. ДНК пюля горизонтального електрофорезу (160 V протягом 40 хв) вiзуалiзували за допомогою транстюмЫатору ("Бюком", РоЫя) та вiдеосистеми ViTran (Росiя). Biрогiднiсть вiдмiнностей у розподiлi вибiрок визначали за критерieм с2. Значення Р < 0,05 вважали достовiрним.
Результати дослiджень та Yx обговорення.
Аналiз алельних варiантiв I/D полiморфiзму гену АСЕ в популяцГГ украГнських спортсмежв. Хоча I/D полiморфiзм гену ACE е одним ¡з найбiльш вивчених, серед полiморфiзмiв тих генiв, бiлковi продукти яких приймають участь у процесах адаптацп до фiзичних навантажень, проте данi про його значення як молекулярно-генетичного маркера схильнос^ до рiзних видiв спорту, е суперечливими. Крiм того,
Таблиця 1
Розподт алельних BapiaHTiB I/D пол1морф1зму гену АСЕ в групах спортсмешв piзних видiв спорту та контpольнiй
rpyni (n = 567)
Група Спортсмени, як спещали зуються в видах спорту на витpивал¡сть Спортсмени, як спец^лгёуються в швидкюно-силових видах спорту Спортсмени, як спещалгёуються в видах спорту, що вимагають поеднання витривалост та сили Контрольна група
Генотип %
I/I 26,5 25,9 23,9 25,1
I/D 48,2 45,4 43,5 53,0
D/D 25,3 28,7 32,6 21,9
Частота D-алеля 0,494 0,514 0,543 0,484
n 85 110 46 326
р1 0,503 0,04* 0,166 -
Р2 - 0,491 0,715 -
Пpимiткa: p1 - у пороняны з контрольною групою; Р2 - у пороняны 3¡ спортсменами на витривалють; * - в^огщы в¡дм¡нност¡ у поp¡внянн¡ з контрольною групою за с2-критерюм.
загальноприинятим вважаеться положения, що в кожшИ популяцп е нацюнальш та етшчш особливос-tí, як можуть змнювати ¡нтерпретацю та значення молекулярно-генетичних маркер^ [1]. Тому ми провели генотипування за даним полíморфíзмом ¡ в укра-íнськíИ популяцíí, ¡ в групах спортсменíв рíзних видт спорту.
Генотипування дозволило нам встановити по-ширенíсть в украíнськíИ популяцп алельних варíантíв одного з наИбшьш вивчених полíморфíзмíв, що сто-суються гешв, якí приИмають участь у адаптацмних реакцíях до фíзичних навантажень. За нашими дани-ми, частота зустрм I/I, I/D, D/D генотитв складае 29; 51,1; та 19,8 % вщповщно. ОтриманиИ розподíл частот вщповщае рíвновазí Xардí-BаИнберга ( Р = 0,946).
Результати генотипування спортсменíв представ-ленí в таблиц! 1.
B загальшИ грут спортсменíв (n = 238) частота зу-стрíчí I/I-, I/D-, D/D-генотитв складала 26,2; 47,2; та 26,6 % вщповщно, а частота D-алеля складала 0,51. Як бачимо, в грут спортсмешв частота рщкюного алеля дещо вища, але вщмЫнють вщ контрольно") групи не вíрогíдна (р = 0,3).
У всЫ групах обстежених переважають особи з I/D -генотипом, але ¿х наИбшьшиИ вщсоток знаходиться у контрольнíИ групí. НаИвища частота зустрíчí I/I - генотипу та I- алеля спостер^алась в контрольна групí. Серед спортсмешв, наИвищою частотою I- алеля ха-рактеризувалися особи, якí спецíалíзуються в видах спорту на витривалють, наИменшою - tí, що спещали зуються в видах спорту з поеднанням витривалост та сили. Частота зустр^ D/D та D-алеля переважала в грут спортсмешв, ям спецíалíзуються в видах спорту з поеднанням сили та витривалосл, але в^огщш вщ-мíнностí вíд контрольно" групи спостер^алися в групí спортсменíв, якí спец^л^уються в швидюсно-сило-вих видах спорту. B цм групí частота D-алеля складала 0,514, що на 13,2 % вище вщ аналопчно" величини в
контрольна гpуп¡ (р = 0,024) ^ис. 1). Таким чином, наш¡ результати пщтверджують, що D-алель е сприятливим для спортсмешв, що займаються швидк¡сно-силовими видами спорту.
Для встановлення важливост I алел¡ для споpтсмен¡в вид¡в спорту з переважанням розвитку витривалост ми провели аналгё частоти зустp¡ч¡ u¡eí алел¡ в групах пщгрупах споpтсмен¡в p¡зних вид¡в спорту з переважанням витривалостк У найб¡льш чисель-них виб¡pках споpтсмен¡в pозпод¡л алельних вар^нлв гену АСЕ скла-дав: I/I - 28,1 %; I/D - 48,4 %; D/D - 23,4 % (академнне веслуван-ня) та 25; 50; 25 % (лижш гонки). В^огщноТ p¡зниц¡ м¡ж розподшами у цих виб¡pках не спостер^алось, хоча у поp¡внянн¡ з контрольною групою спостер^аеться не-значне збшьшення к¡лькост¡ D/D генотип¡в. Серед спортсмешв швидкюно-силових вид¡в спорту розподт мав ¡ншу тенденц¡ю.
Хоча вщмнност pозпод¡л¡в м¡ж п¡дгpупами ¡ контрольною групою не в^огщш, що може бути пов'язано з невисокою кшькютю спортсмешв, але частота D-алеля переважае аналопчну величину контpольноí групи у спортсмешв всЫ з представлених швидкюно-силових вид¡в спорту. Так, у спортсмешв, ям займаються б¡гом на коротк дистанц¡í ( п¡дгpупа л/а спринт) частота D-алел¡ на 32,2 % перевищуе частоту у контрольна гpуп¡.
Aнал¡з pезультат¡в за квалфкацюю споpтсмен¡в дозволив встановити залежн¡сть розподшу генотип¡в в¡д квал¡ф¡кац¡í споpтсмен¡в серед видт спорту з пе-реважним проявом витривалост (pис. 2). 3¡ зростан-ням споpтивноí майстеpност¡ обстежуваних кшькють генотип¡в I/I зб¡льшуeться (КМС - 21,1 %; МС - 23,5 %;
Рис. 1. Частота D- алеля I/D полiмоpфiзмy гену АСЕ у фупах споpтсменiв piзних видiв споpтy та контpольнiй фут. Пpимiтки: 1- група споpтсмен¡в, що спец¡ал¡зуються у швидкюно-силових видах спорту; 2 - група спортсмеыв, що спе^алюуються у видах спорту на витривалють; 3- змшаы види спорту; 4 - контрольна група; *- в^огщы вщмнност у пороняны з контрольною групою.
Рис. 2. РозподГл генотипГв по гену АСЕ у спортсменГв рГзноГ квалГфГкацп, якГ займаються видами спорту з переважним розвитком витривалостГ ПримГтка: А - спортсмени з квалГфГкацГею майстри спорту УкраГни мГжнародного класу; В - спортсмени з квалГфГкацГею майстри спорту УкраГни; С - спортсмени з квалГфГкацГею кандидати у майстри спорту.
МСМК- 33,3 % ), й/й, навпаки, - зменшуеться (КМС
- 31,6 %; МС - 29,4 %%%; МСМК- 16,7 0%). Так, р!зниця у частот! зустр!ч! 1/1 генотипу серед спортсмен!в з квал!ф!кац!ею МСМК та КМС становить 12,2 %, а у частот! зустр!ч! генотипу й/й - 14,9 %. Частота алеля I також зб!льшуеться з! зростанням квал!ф!кацп.
Анал!з результат!в проведеного досл!дження до-зволяе нам стверджувати, що О -алель сприяе роз-витку швидкост! та сили, I алель сприяе розвитку витривалост!, тому в якост! молекулярно-генетичного маркера в видах спорту на витривал!сть сл!д вико-ристовувати I алель 1/й пол!морф!зму гену АСЕ.
Анал1з алельних вар1ант1в Р/Х пол1морф1зму гену АСТЫ3 в популяцГГ украГнських спортсмешв. Хоча даний пол!морф!зм належить до числа найб!льш вивчених пол!морф!зм!в в област! спортивно! генетики, до сьогодн!шнього моменту точиться супереч-ка про його значення як маркера для прогнозування спортивно! усп!шност!. Анал!з основних тенденц!й та асоц!ац!й у вивченн! функц!онального значення цього маркера св!дчать про те, що Я/Я-генотип е сприятли-вим для занять швидк!сно-силовими видами спорту б!льш!сть досл!дник!в погоджуються [3, 5, 9]. Основне сп!рне питання полягае в тому, чи е Х алель сприятли-вий для розвитку витривалост!, чи е несприятливим для занять будь-яким видом? 3 огляду на супереч-лив!сть результат!в досл!джень, проведених у р!зних краУнах ми провели анал!з поширення алельних вар!-ант!в Я/Х пол!морф!зму гену АСТЫ3 серед украУнських спортсмен!в. У ос!б, що не займаються спортом розподш генотип!в складав: Я/Я - 36,9 %%; Я/Х - 48,8 %%; 14,3 - 7,4 о%. Серед спортсмен!в р!зних вид!в спорту в!н мав наступний вигляд: Я/Я - 40,7 %; Я/Х - 54,8 %; Х/Х - 4,4 %. Серед спортсмен!в частота зустр!ч! Х-алеля становила 0, 318, тод!,як у контрольн! груп!
- 0,387. В!дм!нност! у розпод!л! генотип!в в!рог!дн! (р = 0,035).
Под!л спортсмен!в на групи за характером ф!-зичних навантажень не виявив р!зницю у частот! поширення р!зних генотип!в в групах спортсмен!в, як! спец!ал!зуються в видах спорту на витривал!сть та в швидк!сно-силових видах спорту (табл. 2).
У спортсмен!в швидк!сно-силових вид!в спорту частота зустр!ч! генотипу Я/Я на 4,4 % вища, н!ж у спортсмен!в, що спец!ал!зуються в видах спорту з переважним розвитком витривалост!. Присутн!сть Х-алеля не л!м!туе ф!зичну працездатн!сть у вс!х видах
спорту. Б!льш яскрав! в!дм!нност! у розпод!л! геноти-п!в за ЭЫР Я/Х у ген! АСТЫ3 вдалося встановити п!сля генотипування отриманих результат!в за видами спорту.
Под!л спортсмен!в, як! спец!ал!зуються у видах спорту з переважним розвитком витривалост! на п!дгрупи за внеском аеробного компоненту в енер-гозабезпечення змагальноУ д!яльност! дозволив нам встановити, що серед спортсмен!в тих вид!в спорту, де аеробний механ!зм забезпечуе менше н!ж 75 % в!дновлення енергоресурс!в, част!ше зустр!чаеться Х- алель (на 4,7 % ). Серед спортсмен!в, як! займаються видами спорту з внеском аеробного механ!зму ресинтезу б!льше н!ж 75 % спортсмени з Х/Х - генотипом в!дсутн! (рис. 3).
Найменша частота Х-алеля спостер!галася у спортсмен!в, що спец!ал!зуються легкоатлетичних метаннях та легкоатлетичних стрибках. Наш! резуль-тати п!дтверджують, що Я- алель гену АСТЫ3 сприяе розвитку якостей необх!дних для прояву високоУ спортивно! працездатност! у швидк!сно-силових видах спорту.
Комб!нований анал!з частот генотип!в та алелей двох пол!морф!зм!в виявив, що найб!льш поширеною в ус!х групах е комб!нац!я 1/Э- Я/Х генотип!в. Частота ц!еУ комб!нац!У в групах не в!др!зняеться.
Таблиця 2
Розпод1л алельних вар1ант1в Р/Х пол1морф1з-му гену АСТЫ3 у спортсмешв р1зних вид1в спорту
Генотип Спортсмени, як! спец!ал!зуються в видах спорту на витривал!сть Спортсмени, як! спец!ал!зу-ються в швид-к!сно-силових видах спорту Контрольна група
п % п % п %
Я/Я 17 37,8 38 42,2 31 36,9
Я/Х 27 60 47 52,2 41 48,8
Х/Х 1 2,2 5 5,6 12 14,3
Частота Х- алеля 0,322 0,317 0,387
Загальна к!льк!сть 45 90 84
р, 0,08 0,149 1
Р2 0,56 1
Прим1тка: Р1 - у пор!внянн! з контрольною групою; Р2 - у пор!внянн! з! спортсменами на витривал!сть.
Рис. 3. Розподш алельних BapiaHTiB R/X пол1морф1зму гену ACTN3 серед ви-
д1в спорту з piзним внеском аеробного MexaHi3My ресинтезу енергГГ. Пpимiткa: А - види спорту з внеском аеробного мехашзму ресинтезу до 75 %; В - види спорту з внеском аеробного мехашзму ресинтезу бшьше 75 %.
Таблиця 3
Частота зyстpiчi комбiнaцiй гeнотипiв за двома полiмоpфiзмaми, %
Генотип Спортсмени швид-юсно-си-лових видш спорту Спортс-мени видш спорту з переважним розвитком витривалос^ Спортс- мени змлшаних видш спорту Контрольна група
D/D - R/R 11 9 16 8
D/D - R/X 15 15 11 10
D/D -Х/Х 2 0 3 2
I/D- R/X 25 27 24 26
I/D -R/R 17 21 24 17
I/D -X/X 3 1 3 5
I/I -R/R 13 9 8 12
I/I -R/X 13 18 13 13
I/I - Х/Х 2 0 0 7
Контрольна група в1др1знялася вщ ¡нших високою частотою комбшацм I/I - Х/Х та I/D -X/X. Частота I/I - Х/Х на 5 % вище, ыж в груп спортсмеыв швидкю-но-силових вид1в спорту. В групах спортсмеыв на ви-тривалють та змшаних вид1в спорту така комбша^я генотитв вщсутня.
Спортсмени швидкюно-силових вид1в спорту характеризуются бтьш високою частотою комбшацм I/I - R/R. Спортсмени, що спец1ал1зуються у видах спорту з переважним розвитком витривалост мають найвищу частоту генотипу I/I -R/X серед груп (на 5 % вище ыж у ¡нших групах).
В груп спортсмеыв змiшаних видiв спорту найви-
вище, нiж в контрольна групi та групi витривалостi)(тaбл. 3).
Схожi дослiдження вже про-водилися на вибiрках спортсме-нiв ¡нших кра1н. Так, наприклад, було показано, що для iзраIль-ських б^ыв на короткi дистанцi,i е найбтьш сприятливими на-ступнi комбiнацii: генотипу RR+ I алель та генотипу II+ R-алель [6].
Таким чином, хоча вщмшност мiж групами за частотою 9 ком-бiнацiй генотиПв незначнi, але вони носять характер тенденций що свiдчить про важливють 1-алеля для розвитку витрива-лостi, R - для швидкюно-силових здiбностей, Х- алель - е найбiльш несприятливий для рiзних видiв спорту. Специфiка виду спорту ставить сво, вимоги до розвитку фiзичних якостей, а отже вимагае поеднання най-бiльш сприятливих генотипiв. Тому, доцтьним вважа-емо визначати сприятливу комбшацт полiморфiзмiв генiв для окремих видiв спорту.
Висновки.
1. Частота D-алеля I/D полiморфiзму гену ACE в групi спортсменiв швидкiсно-силових видiв спорту на 13,2 % (р = 0,024) вище вщ частоти в контрольна групi, що свщчить про те, що D-алель е сприятливим для розвитку тих фiзичних якостей, що забезпечують високу фiзичну працездатнiсть у цих видах спорту.
2. Частота R- алеля гену ACTN3 найвищою е в груп спортсмеыв швидкiсно-силових видiв спорту, що свщчить про його сприяння розвитку якостей не-обхщних для прояву високо,, спортивно, працездат-ностi у швидкюно-силових видах спорту.
3. Комплексний аналiз комбЫацм полiморфiз-мiв двох геПв виявив вiдмiнностi у розподл частот комбiнацiй генотипiв спортсменiв рiзних груп. Вста-новлено, що спортсмени, яю спецiалiзуються у видах спорту з переважним розвитком витривалос^ вiдрiз-няються пiдвищеною частотою комбiнацii генотитв I/I -R/X, швидкiсно-силових видiв спорту — I/I - R/R, а спортсмени змшаних видiв спорту — комбшаци D/D - R/R.
Подaльшi дослiджeння, спрямованi збiльшення кiлькостi геыв-кандида^в та аналiзу вибiрок окремих видiв спорту, дозволять визначити найбiльш сприят-ливi комбiнацiй полiморфiзмiв генiв, що дозволить вдосконалювати процеси, як спортивного добору, так i корекцю тренувального процесу спортсмеыв.
^a cepefl rpyn nacTOTa KOM6iHauiI D/D - R/R (Ha 7 i 8 %
.niTepaTypa
1. CTenaHOB B. A. TeHOMbi, nony^HUMM, 6o^e3HM: 3THMHecKaa reHOMUKa m nepcoHM^MUMpoBaHHaa MeAMUMHa / B. A. CTenaHOB // Acta Naturae. - 2010. - T. 2, № 4 (7). - C. 18-34.
2. Ahmetov I. I. Sport genomics: current state of knowledge and future directions / I. I. Ahmetov // Cellular and Molecular Exercise Physiology. - 2012. - Vol. 1, № 1. - P. 1-24.
3. Berman Y A gene for speed: the emerging role of alpha-actinin-3 in muscle metabolism / Y Berman, K. N. North // Physiology. -2010. - Vol. 25, № 4. - P. 250-259.
4. Bray M. S. The human gene map for performance and health-related fitness phenotypes: the 2006-2007 update / M. S. Bray, J. M. Hamberg, L. Perrusse [et al.] // Medicine &Science in Sports & Exercise. - 2009. - Vol. 41, № 1. - P. 35-73.
5. Druzhevskaya AM Association of the ACTN3 R577X polymorphism with power athlete status in Russians / A. M. Druzhevskaya, I. I. Ahmetov, I. V. Astratenkova, V. A. Rogozkin // Eur. J. Appl. Physiol. - 2008. - Vol. 103. - P. 631-34.
6. Eynon N. Is there an ACE ID - ACTN3 R577X polymorphisms interaction that influences sprint performance? / N. Eynon, A. J. Alves, C. Yamin [et al.] // Int. J. Sports Med. -2009. - Vol. 30. -P. 888-891.
7. Hagberg J. M. Advances in exercise, fitness, and performance genomics in 2010 / J. M. Hagberg, T. Raikinen, R. F. Loos, L. Perusse [et al.] // Med. Sci. Sports Exerc. -2011. -P. 743-752.
8. Gineviciene V. Genetic Variation of the Human ACE and ACTN3 Genes and Their Association With Functional Muscle Properties in Lithuanian Elite Athletes / V. Gineviciene, A. Pranculis, A. Jakaitiene [et al.] // Medicina (Kaunas). - 2011. - Vol. 47, № 5. -P. 284-290.
9. Lucia A. ACTN3 Genotype in professional endurance cyclists / A. Lucia, F. Gomez-Gallego, C. Santiago [et al.] // Int. J. Sports Med. - 2006. -№ 27. -P. 1-5.
10. Macarthur D. G. ACTN3: A genetic influence on muscle function and athletic performance / D. G. Macarthur, K. N. North // Exerc. Sport Sci. Rev. -2007. -Vol. 35, № 1. -P. 30-34.
11. Montgomery H. Human gene for physical performance / H. Montgomery [et al.] // Nature. - 1998. - Vol. 393. - P. 221.
12. Mooren F. C. Molecular and cellular exercise physiology / F. C. Mooren, K. Volkern. -Human Kinetics, 2005. -451 p.
13. Puthucheary Z. The ACE gene and human performance. 12 years on / Z. Puthucheary, J. R. A. Skipworth, J. Rawal [et al.] // Sports medicine. -2011. - Vol. 41, № 6. -P. 433-448.
14. Rankinen T. Angiotensin-converting enzyme I/D polymorphism and trainability of the fitness phenotypes. The HERITAGE family study / T. Rankinen, L. Perusse, J. Gagnon [et al.] // J. Appl. Physiol. -2000. -Vol. 88. -P. 1029-1035.
15. Rankinen T. No association between the angiotensin-converting enzyme I/D polymorphism and elite endurance athlete status / T. Rankinen, B. Wolforth, J. A. Simoneau [et al.] // J. Appl. Physiol. -2000. -Vol. 88. -P. 1571-1575.
16. Rankinen T. The Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness Phenotypes: The 2005 Update / T. Rankinen, M. Bray, J. M. Hagberg // Medicine & Science in Sports & Exercise. - 2006. - Vol. 38, № 11. -P. 1863-1888.
17. Rankinen T. Advances in Exercise, Fitness, and Performance Genomics / T. Rankinen, S. M. Roth, M. S. Bray [et al.] // Medicine and Science in Sports and Exercise. - 2010. - Vol. 42 (5). - P. 835-846.
18. Williams A. G. Circulating angiotensin converting enzyme activity is correlated with muscle strength / A. G. Williams, S. H. Day, J. P. Folland [et al.] // Med. Sci. Sports Exerc. -2005. -Vol. 37, № 6. -P. 944-948.
19. Yang N. ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance / N. Yang, G. M. Daniel, P . G. Jason // American J. Human Genetetics. -2003. -Vol. 73. -P. 627-631.
20. Zhang B. The I allele of the angiotensin-converting enzyme gene is associated with an increased percentage of slow-twitch type I fibers in human skeletal muscle / B. Zhang, H. Tanaka, N. Shono [et al.] // Clin. Genet. -2003. -Vol. 63. -P. 139-144.
УДК 612. 766. 1:577. 21:796. 015
КОМПЛЕКСНИЙ АН АЛ 13 ПОЛ1МОРФ13М1В ГЕН1В АНГЮТЕНЗИНПЕРЕТВОРЮЮЧОГО ФЕРМЕНТУ I А-АКТИН1НУ 3 ПРИ ВИЗНАЧЕННЯ СХИЛЬНОСТ! ДО РОЗВИТКУ Ф13ИЧНИХ ЯКОСТЕЙ
Дроздовська С. Б.
Резюме. 3 метою дослщити частоту 3ycTpini алелей та генотиглв геыв та ix комбЫацп в трупах укра'шських спортсменлв piзниx видiв спорту проведено комплексний аналiз частоти алелей та генотитв I/D полiмоpфiз-му гену анпотензинперетворюючого ферменту (ACE) та R/X полiмоpфiзмy гену а-актиыну 3 (ACTN3) серед спортсмеыв i оЫб, як не займаються спортом. В обстеженн прийняло участь 567 оЫб, з них 284 квалiфiкова-них спортсмени та 283 особи контрольно'!' групи. Полiмоpфiзми визначали методом полiмеpазноi ланцюгово' реакцп з наступним визначенням довжини рестрикцм них фрагмен^в. Встановлено частоту поодиноко' зycтpi-чi алелей та генотитв вказаних полiмоpфiзмiв. Доведено, що D-алель гену ACE та R - алель гену ACTN3 е спри-ятливими для розвитку високо' фiзичноi працездатност у швидкюно-силових видах спорту. Виявили комбшацп генотитв двох полiмоpфiзмiв, що найчастше зycтpiчаютьcя у спортсмеыв piзниx видiв спорту.
Кпючов1 слова: полiмоpфiзм геыв, ACE, ACTN3, спорт, спортивний добip, молекулярно-генетичн маркери
УДК 612. 766. 1:577. 21:796. 015
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ АНГИОТЕНЗИНПРЕВРАЩАЮЩЕГО ФЕРМЕНТА И А-АКТИНИНА 3 ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К РАЗВИТИЮ ФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ
Дроздовская С. Б.
Резюме. С целью исследовать частоту встречи аллелей и генотипов генов и их комбинации в группах украинских спортсменов различных видов спорта проведен комплексный анализ частоты аллелей и генотипов I/D полиморфизма гена ACE (ACE) и R/X полиморфизма гена а - актинина 3 (ACTN3) у спортсменов и лиц, не занимающихся спортом. В обследовании приняли участие 567 человек, из них 284 квалифицированных спортсмена и 283 человека контрольной группы. Полиморфизмы определяли методом полимеразной цепной реакции с последующим определением длины рестрикционных фрагментов. Установлена частота встречи аллелей и генотипов указанных полиморфизмов. Доказано, что D-аллель гена ACE и R - аллель гена ACTN3 способствуют развитию высокой физической работоспособности в скоростно-силовых видах спорта. Определены комбинации генотипов двух полиморфизмов часто встречающихся у спортсменов различных видов спорта.
Ключевые слова: полиморфизм генов, ACE, ACTN3, спорт, спортивный отбор, молекулярно-генетичес-кие маркеры.
UDC 612. 766. 1:577. 21:796. 015
Complex Analysis of Gene Polymorphisms of Angiotensin-Converting Enzyme and a-Actinin 3 in Determining the Predisposition to the Development of Physical Skills
Drozdovska S. B.
Abstract. Genetic factors has a great influence over several phenotype traits related to physical performance and training response as well as to elite athletic status, such as strength, power, endurance, muscle fibre size and composition, flexibility, neuromuscular coordination, temperament and other phenotypes. Despite the fact that today an association of sports performance of molecular genetic markers is established, which list contains more than 200 SNPs, but during repeated studies in different conditions, not all results are repeated. The lack of patients, the use of non-objective criteria for determining the physical traits, indirect methods, the impact of population-specific factors (haplotypes, the interaction of gene-gene and gene-environment) require replication studie. The list of polymorphisms that are crucial for the development of physical qualities, due to pleiotropic action of genes includes polymorphisms of genes ACE and ACTN3. With a large number of publications issue is still controversial.
In order to investigate the frequency of alleles and genotypes of the genes and their combinations in groups of Ukrainian athletes in various sports a comprehensive analysis of the frequency of alleles and genotypes of I/D polymorphism of angiotensin-converting enzyme gene (ACE) and R/X polymorphism gene a - actinin 3 (ACTN3) among athletes and people who are not involved in sports was conducted.
In total, 284 Ukraininan athletes (65 elite athletes, 127 sub-elite athletes and 18 non-elite athletes) were recruited from the endurance-oriented (n = 85; cross-country skiers, rowers), power and strength-oriented (n = 46) and power-oriented (n = 110; short distance runners, short distance swimmers, jumpers, throwers) sports. Controls were 326 healthy unrelated Ukrainians without any competitive sport experience. Molecular genetic analysis was performed with DNA samples obtained from epithelial mouth cells using a Diatom™ DNA Prep kit according to the manufacturer's instruction (Biokom, Russia). Genotyping for 2 gene polymorphisms was performed by PCR and restriction enzyme digestion.
The frequency of alleles and genotypes of these polymorphisms was observed. There were proved that the D-allele of ACE gene and R - allele of the gene ACTN3 are favorable for the development of high physical performance of power-oriented sports. D-allele frequency of I/D polymorphism of ACE gene in a group of athletes power- oriented sports by 13,2 % (p = 0,024) higher than the rate in the control group. Among the athletes who are involved in the running for short distances D-allele frequency is 32,2 % higher than the rate in the control group. The dependence of the distribution of genotypes on skills among endurance-oriented athletes consists in the fact that an increase sports skills leads to increases a number of I/I genotypes, D/D on the contrary is reduced. Thus, the difference of the frequency of I/I genotype between elite athletes and sub-elite athletes is 12,2 %, while the difference of frequency of genotype D/D - 14,9 %.
R- allele gene frequency ACTN3 is highest in the group of athletes is speed-strength sports. There were established that in the power- oriented athletes R/R genotype frequency was 4,4 % higher than in endurance-oriented athletes. The combinations of genotypes of the two SNPs that are most often occurring in athletes in various kinds of sports were determined. We found that endurance-oriented athletes have a high frequency of combination of genotypes I/I -R/X, speed-strength sports — I/I - R/R, and mixed sports athletes — combination D/D - R/R.
Keywords: gene polymorphism, ACE , ACTN3, sport, sports selection, molecular genetic markers.
Рецензент - проф. Олйник С. А.
Стаття надшшла 22. 09. 2014 р.
