CC BY
10
УДК 797.123.1 + 616.12
DOI: 10.14529/hsm210307
ПОВЫШЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ГРЕБЦОВ АССОЦИИРОВАНА С АЛЛЕЛЯМИ UCP2 55VAL И UCP3 -55T
А.С. Бобылев1, А.А. Мельников2'3, О.Б. Подоляка2, Р.Ю. Николаев4
1 Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского, г. Ярославль, Россия,
2 Череповецкий государственный университет, г. Череповец, Россия,
3Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), г. Москва, Россия,
4Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева, г. Рыбинск, Россия
Цель: изучение роли полиморфизмов Ala55Val гена UCP2 (rs660339 C/T) и -55С/Т гена UCP3 (rs1800849) в модуляции ВСР у спортсменов-гребцов. Материалы и методы. Показатели ВСР (SDNN, HF, LF, VLF), ударный и сердечный индексы определены с помощью кардиореографии в положении лежа и стоя у гребцов (n = 35, возраст: 18,4 ± 1,9 года, стаж занятий: 6,3 ± 3,3 года, МПК: 59,0 ± 12,2 мл/мин/кг). Максимальное потребление кислорода (МПК) регистрировали на гребном эргометре с помощью газоанализатора (MetaLyzer Cortex). Полиморфизмы UCP2 Ala55Val (rs660339) и UCP3 -55C/T (rs1800849) в ДНК бук-кального эпителия анализировали методом полимеразной цепной реакции и анализом длин продуктов рестрикции. Результаты. Установлено, что полиморфизм UCP2 Ala55Val был ассоциирован с МПК и спектральными показателями ВСР в положении лежа. У спортсменов с генотипом UCP2 Val/Val уровни МПК и HF были выше, а отношение LF/HF -ниже, чем у лиц с генотипами Ala/Ala и Ala/Val. Кроме того, полиморфизм UCP3 -55C/T ассоциировался с показателями ВСР в положении лежа и более существенно - в ортостазе. У спортсменов с генотипом UCP3 Т/Т уровни МПК, HF и VLF в положении стоя были выше, чем у носителей генотипа С/С. Заключение. Генетические полиморфизмы UCP2 Ala55Val и UCP3 -55C/T, вероятно, вовлечены в автономную регуляцию сердца. Аллели UCP2 55Val и UCP3 -55Т могут, по крайней мере частично, отвечать за повышенную ВСР у высокотренированных спортсменов.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, полиморфизмы генов разобщающих белков, спортсмены.
Введение. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) является неинвазивным индикатором автономной регуляции сердца, имеющим прогностическое значение [8, 14]. Многими авторами показано, что повышенная ВСР отражает высокие функциональные способности [6]. Напротив, снижение парасимпатических индексов ВСР свидетельствует о неполном восстановлении организма [14] и может являться симптом функционального перенапряжения [19].
Несмотря на изменчивость показателей ВСР в тренировочном процессе [14], их значения характеризуются достаточной стабильностью во время повторных измерений [8], а доля наследственности составляет около 45-55 % [6, 9].
В последние годы идет интенсивный поиск генетических полиморфизмов, оказываю-
щих влияние на ВСР. Особое значение в модуляции ВСР могут иметь гены, ответственные за синтез митохондриальных разобщающих белков 2-го (иСР2) и 3-го типа (иСРЗ). Белки иСР2/3 разобщают окисление и фосфо-рилирование в митохондриях разных тканей, тем самым снижают их метаболическую эффективность [4, 13, 15]. Но также эти белки снижают образование активных форм кислорода (АФК), глюкозо-индуцированную секрецию инсулина, повышают выведение свободных жирных кислот из митохондрий, снижая липотоксичные и оксидативные повреждения в них [4, 13]. Кроме того, белки ИСР2/3 оказывают влияние на инсулиновую чувствительность тканей [21], уровень лептина [16] и активность ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) [13]. Все эти и другие функции разобщающих белков могут опосредовать эф-
фекты генетических полиморфизмов UCP2/3 на автономную регуляцию сердца и ВСР. Действительно, ранее показано, что полиморфизмы UCP2 45bp I/D и UCP3 -55C/T были ассоциированы с ВСР и уровнем артериального давления у молодых нетренированных японцев [3].
Таким образом, целью работы было изучение роли полиморфизмов Ala55Val гена UCP2 (rs660339 C/T) и -55С/Т гена UCP3 (rs1800849) в модуляции ВСР у спортсменов-гребцов.
Организация и методы исследования.
Обследовано 35 спортсменов-гребцов на байдарках, занимающихся в спортивных школах г. Санкт-Петербурга. Их возраст составил 18,4 ± 1,9 года; длина тела: 180,5 ± 8,0 см; масса тела: 76,1 ± 10,9 кг, спортивный стаж занятий греблей: 6,3 ± 3,4 года; МПК: 59,0 ± ± 12,2 мл/мин/кг. Обследование проводилось в конце предсоревновательного периода с высокими тренировочными нагрузками.
Максимальное потребление кислорода (МПК) определялось на гребном эргометре Weba Sport Slider Kayak ergometer (Австрия) с помощью ступенчато-возрастающего теста до отказа. Начальная ступень нагрузки составила 120 Вт и увеличивалась через каждые две минуты на 75 Вт. Между ступенями был интервал отдыха 30 с. Потребление кислорода регистрировалось с помощью газоанализатора MetaMax 3B (Cortex, Leipzig, Germany) по прилагаемой к анализатору методике. МПК регистрировалось как наибольшее среднее значение, зафиксированное за 30-секундный период.
Генетический анализ проводился в специализированной лаборатории «Хеликс» (г. Санкт-Петербург). Анализ полиморфизмов Ala55Val гена UCP2 (rs660339 C/T) и -55С/Т гена UCP3 (rs1800849) в ДНК кубиттального эпителия, выделенных сорбентным методом, выполнен методом полимеразной цепной реакции с электрофоретической детекцией продуктов амплификации в агарозном геле [1].
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) и ударного индекса сердца. ЭКГ и кардиореограмма определялись в течение 6-10 мин в положении лежа, а также в течение 2-6 мин активного ортостаза с помощью АПК «Реодин-504» («Медасс», г. Москва) Рассчитывали индексированные к площади поверхности тела сердечный (СИ, л/мин/м2) и ударный индексы (УИ, мл/м2).
Для оценки ВСР определяли индексы спектрального анализа (на основе быстрого преобразования Фурье): мощность высокочастотных (0,15-0,4 Гц, HF, мс2), низкочастотных (0,04-0,14 Гц, LF, мс2) и очень низкочастотных колебаний (меньше 0,04 Гц, VLF, мс2) RR-интервалов, отношение LF/HF, а также среднее квадратическое отклонение NN-интервалов (SDNN) [8]. Для обозначения положения стоя к показателям добавлялось «ойо», например, 4CCorto, HFopTO.
Статистика. Результаты представлены как средняя арифметическая (М) и стандартное отклонение (о) средней арифметической. Соответствие распределения генотипов равновесию Харди - Вайнберг определялось по критерию Хи-квадрат. Ассоциации изученных показателей с полиморфизмами оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и критерия Bonferroni при апостериорных сравнениях. Показатели ВСР ввиду ненормального распределения были логарифмированы с основанием 10 (Lg).
Результаты исследования. Распределение генотипов и аллелей у спортсменов. Распределения генотипов по полиморфизмам UCP2 Ala55Val (Хи2 = 0,357; р = 0,837) и UCP3 -55С/Т (Хи2 < 0,001; р = 0,999) подчинялись равновесию Харди - Вайнберга.
Ассоциации показателей ВСР и кар-диогемодинамики с полиморфизмом UCP2 Ala55Val. Полиморфизм UCP2 Ala55Val ассоциировался с МПК (р = 0,005). Величины МПК были наибольшие у спортсменов с генотипом Val/Val как относительно гребцов с генотипом Ala/Ala (р = 0,018), так и лиц с гетерозиготной формой Ala/Val (р = 0,010). Эти данные согласуются с работами, которые показали повышенную аэробную работоспособность у спортсменов с генотипом Val/Val этого полиморфизма [1, 2]. Механизмы влияния аллели Val на МПК, предположительно могут быть обусловлены повышенной метаболической эффективностью мышц вследствие высокой АТФ-синтезирующей способности митохондрий [17].
В положении лежа UCP2 Ala55Val ассоциировался со следующими показателями ВСР: HF (p = 0,003), LF (p = 0,020), LF/HF (p = 0,024), а также ЧСС (р = 0,020) и УИ (р = 0,071) (табл. 1). В положении стоя установленные ассоциации показателей ВСР с полиморфизмом UCP2 Ala55Val стали не суще-
Таблица 1 Table 1
Вариабельность сердечного ритма, СИ и УИ у гребцов с различными генотипами полиморфизма UCP2 Ala55Val (M ± а)
Heart rate variability (HRV), stroke index (SI) and cardiac index (CI) in oarsmen with different genotypes of the UCP2 Ala55Val polymorphism (M ± а)
Показатель Parameter Ala/Ala (n = 6) Ala/Val (n = 19) Val/Val (n = 10) p1 p2 p3 p4
МПКотн, мл/мин/кг VO2max, ml/min/kg 52,7 ± 6,2 55,8 ± 10,5 70,0 ± 12,7 0,005 1,0 0,018 0,010
ЧСС, уд./мин HR, bpm 62,0 ± 8,6 65,7 ± 8,3 57,8 ± 10,2 0,020 1,0 0,435 0,017
ЧССорто, уд./мин HRortho, bpm 72,0 ± 15,5 79,7 ± 11,0 71,3 ± 13,3 0,300 1,0 1,0 0,378
СИ, мл/мин/м2 CI, ml/min/m2 3,79 ± 1,25 3,61 ± 0,82 3,97 ± 1,34 0,676 1,0 1,0 1,0
СИорто, мл/мин/м2 Clortho, ml/min/m2 3,26 ± 1,07 3,09 ± 1,04 3,33 ± 1,46 0,858 1,0 1,0 1,0
УИ, мл/м2 SI, ml/m2 60,9 ± 16,4 56,0 ± 14,3 72,5 ± 23,4 0,071 1,0 0,634 0,067
УИорто, мл/м2 Slortho, ml/m2 43,9 ± 9,9 40,7 ± 15,5 48,3 ± 21,0 0,502 1,0 1,0 0,735
Lg (SDNN), (Lg ms) 4,29 ± 0,41 4,09 ± 0,49 4,36 ± 0,62 0,385 1,0 1,0 0,577
Lg (SDNN)ortho, (Lg ms) 4,02 ± 0,40 3,83 ± 0,40 3,95 ± 0,47 0,566 1,0 1,0 1,0
LgHF (Lg ms2) 7,36 ± 0,65 7,36 ± 1,19 8,77 ± 0,67 0,003 1,0 0,030 0,003
LgHFortho (Lg ms2) 6,72 ± 0,89 6,60 ± 1,24 7,34 ± 1,07 0,257 1,0 0,913 0,317
LgLF (Lg ms2) 7,94 ± 0,47 7,24 ± 1,15 8,34 ± 0,79 0,020 0,423 1,00 0,021
LgLFortho(Lg ms2) 7,45 ± 0,90 7,39 ± 0,94 7,64 ± 1,17 0,815 1,0 1,0 1,0
LgVLF (Lg ms2) 6,85 ± 1,44 6,91 ± 1,31 7,57 ± 1,26 0,406 1,0 0,907 0,636
LgVLFortho (Lg ms2) 6,27 ± 0,63 6,62 ± 1,27 7,13 ± 1,19 0,339 1,0 0,492 0,831
LgLF/HF, (Lg %) 0,58 ± 0,63 -0,12 ± 0,68 -0,42 ± 0,67 0,024 0,106 0,021 0,756
LgLF/HFortho, (Lg %) 0,73 ± 1,24 0,80 ± 0,86 0,30 ± 0,82 0,389 1,0 1,0 0,539
Примечание: р1 - уровень значимости по данным ANOVA, p2 - Ala/Ala по сравнению с AlaVal, p3 - Ala/Ala по сравнению с Val/Val, p4 - Ala/Val по сравнению с Val/Val; Lg - логарифм с основанием 10.
Note: pi - significance level for ANOVA, p2 - Ala/Ala vs AlaVal, p3 - Ala/Ala vs Val/Val, p4 -Ala/Val vs Val/Val; Lg - logarithm base 10.
ственны. Полиморфизм UCP2 Ala55Val не ассоциировался с реакциями ВСР, СИ и УИ в ответ на ортостаз (все р > 0,1).
Таким образом, высокая ВСР у спортсменов в положении лежа ассоциировалась с генотипом UCP2 Val/Val. На это указывали повышенные величины HF в группе Val/Val по отношению к генотипам Ala/Ala и Ala/Val, а также LF по сравнению с Ala/Val.
Механизмы полученных ассоциаций малопонятны, так как сниженная активность UCP2, ассоциированная с Val/Val генотипом, в большей степени активирует образование АФК [13], а также АПФ [13], оба из которых имеют симпатические эффекты [5, 10]. В подтверждение этого выявлено, что генотип I/I полиморфизма UCP2 45bp I/D, связанный
с низкой активностью UCP2, ассоциируется с пониженным уровнем ВСР, что авторы объяснили активацией симпатического тонуса и повышенным образованием АФК в нервной системе у носителей 45bp I аллели [3].
Мы полагаем, что повышенные парасимпатические влияния в группе Val/Val могут быть обусловлены эффектами высокой инсу-линовой чувствительности [21] или низким уровнем лептина [16]. Оба фактора ассоциированы с генотипом Val/Val, а также снижают симпатическую активность и повышают ВСР [11, 20]. Вместе с тем мы не исключаем, что выявленная ассоциация генотипа Val/Val с повышенной HF может быть обусловлена эффектами других генотипов, которые тесно сцеплены с Val/Val генотипом [18].
Ассоциации показателей ВСР и кар-диогемодинамики с полиморфизмом иСРЗ -55Т/С. МПК проявила тенденцию к более высоким значениям в группе Т/Т по сравнению с группой С/С (р = 0,063, табл. 2). Эти результаты в целом согласуются с данными работ [1], показавшими повышенную частоту этого генотипа Т/Т у спортсменов с высокой аэробной работоспособностью. Механизм позитивного эффекта Т/Т генотипа может быть связан с утилизацией жирных кислот для энергообразования [15], а также с защитными антиоксидантными эффектами в отношении митохондрий, обусловленными высокой разобщающей активностью этого генотипа [13].
Полиморфизм иСРЗ -55Т/С ассоциировался с: Lg(HF) (р = 0,026), Lg(HFорто) (р = 0,017), Lg(LF) (р = 0,006) и Lg(LFорто)
(р = 0,004), а также с Lg(VLFорто) (р = 0,014), что указывает на повышенные уровни ВСР и тонус вагуса у спортсменов в положении стоя с генотипом Т/Т (см. табл. 2). Реакции показателей ВСР, СИ и УИ на активный ортостаз были схожими в группах с различными генотипами полиморфизма иСРЗ -55Т/С (все р > 0,1. Результаты не показаны). Таким образом, повышенная ВСР у спортсменов ассоциировалась с генотипом иСРЗ -55Т/Т, причем связь была более выражена в положении стоя.
Наши данные о повышенной ВСР у гребцов с генотипом Т/Т согласуются с работой [3], показавшей, что у носителей этого генотипа уровень парасимпатических индексов ВСР был повышен особенно в положении стоя. Можно предложить несколько механизмов для объяснения повышенной ВСР у спорт-
Показатель Parameter T/T (n = 6) С/Т (n = 17) C/C (n = 12) p1 p2 p3 p4
МПКотн, л/мин/кг VO2max, ml/min/kg 69,3 ± 14,7 58,1 ± 12,5 55,3 ± 7,8 0,061 0,150 0,063 1,0
ЧСС, уд./мин HR, bpm 55,9 ± 12,8 64,6 ± 8,6 60,7 ± 8,8 0,150 0,182 0,960 0,827
ЧССорто, уд./мин HRortho, bpm 73,6 ± 5,8 74,3 ± 15,3 76,0 ± 14,3 0,929 1,0 1,0 1,0
СИ, мл/мин/м2 CI, ml/min/m2 4,05 ± 0,97 3,43 ± 0,85 4,04 ± 1,26 0,225 0,627 1,000 0,378
СИорто, мл/мин/м2 Clortho, ml/min/m2 3,03 ± 1,01 2,86 ± 0,90 3,74 ± 1,38 0,116 1,0 0,634 0,128
УИ, мл/м2 SI, ml/m2 72,6 ± 6,9 53,4 ± 13,9 67,5 ± 23,6 0,032 0,076 1,0 0,112
УИорто, мл/м2 Slortho, ml/m2 41,1 ± 13,9 39,2 ± 12,2 50,6 ± 20,9 0,168 1,0 0,731 0,198
Lg(SDNN), (Lg ms) 4,17 ± 0,77 4,16 ± 0,49 4,29 ± 0,46 0,796 1,0 1,0 1,0
Lg(SDNN)ortho, (Lg ms) 3,82 ± 0,49 3,82 ± 0,42 4,04 ± 0,36 0,350 1,000 0,900 0,522
LgHF (Lg ms2) 8,87 ± 0,41 7,42 ± 1,13 7,69 ± 1,18 0,026 0,023 0,103 1,0
LgHFortho (Lg ms2) 8,01 ± 0,69 6,55 ± 1,18 6,63 ± 0,99 0,017 0,019 0,038 1,0
LgLF (Lg ms2) 8,87 ± 0,49 7,35 ± 0,95 7,54 ± 1,07 0,006 0,005 0,024 1,0
LgLFortho (Lg ms2) 8,48 ± 0,53 7,03 ± 0,98 7,59 ± 0,78 0,004 0,003 0,135 0,278
LgVLF (Lg ms2) 7,77 ± 1,33 6,91 ± 1,28 7,01 ± 1,37 0,385 0,533 0,770 1,0
LgVLFortho (Lg ms2) 7,93 ± 1,10 6,39 ± 1,17 6,53 ± 0,84 0,014 0,013 0,038 1,0
LgLF/HF, (Lg %) 0,01 ± 0,56 -0,07 ± 0,66 -0,15 ± 0,93 0,918 1,0 1,0 1,0
LgLF/HFortho, (Lg %) 0,47 ± 0,89 0,48 ± 0,84 0,96 ± 1,02 0,337 1,0 0,856 0,505
Примечание: р1 - уровень значимости по данным ANOVA, p2 - Т/Т по сравнению с С/Т, p3 - Т/Т по сравнению с С/С, p4 - С/Т по сравнению с С/С; Lg - логарифм с основанием 10.
Note: pi - significance level for ANOVA, p2 - Т/Т vs С/Т, p3 - Т/Т vs С/С, p4 - С/Т vs С/С; Lg - logarithm base 10.
Таблица 2 Table 2
Вариабельность сердечного ритма, СИ и УИ у гребцов с различными генотипами полиморфизма UCP3 -55T/C (M ± а) Heart rate variability (HRV), stroke index (SI) and cardiac index (CI) in oarsmen with different genotypes of the UCP3 -55T/C polymorphism (M ± а) (in the supine position)
сменов с генотипом UCP3 Т/Т. Повышенный тонус сердечного вагуса у носителей генотипа UCP3 Т/Т может быть опосредован низкой активностью ангиотензина 2, повышенной инсу-линовой чувствительностью или сниженным уровнем АФК. Так, показано, что активность АПФ [13], уровень глюкозы крови и инсулино-вой резистентности [21], а также, вероятно, уровень АФК [13, 15] могут быть снижены у переносчиков UCP3 Т/Т. С другой стороны, сниженный уровень ангиотензина 2 [10], повышенная инсулиновая чувствительность [11] и низкий уровень АФК [5], как правило, связаны с повышенной ВСР. Однако все эти механизмы предполагаемые и необходимы дополнительные исследования для их изучения.
Ввиду небольшого числа обследованных спортсменов наша работа является пилотной, а результаты имеют предварительный характер. С целью дальнейшего уточнения и расшифровки механизмов полученных ассоциаций необходимы более масштабные исследования.
Заключение. Наши результаты показывают, что полиморфизмы разобщающих белков UCP2 Ala55Val и UCP3 -55C/T ассоциированы с ВСР у спортсменов, что позволяет говорить о их влиянии на автономную регуляцию ритма сердца. Установленные связи генотипов UCP2 Val/Val и UCP3 Т/Т с повышенной ВСР у гребцов позволяют отнести эти генотипы к мо-лекулярно-генетическим факторам, ответственным за повышенную ВСР у спортсменов.
Литература
1. Использование молекулярно-генети-ческих методов для прогноза аэробных и анаэробных возможностей у спортсменов / И.И. Ахметов, Д.В. Попов, И.В. Астратенко-ва и др. // Физиология человека. - 2008. -Т. 34, № 3. - С. 86-91.
2. Полиморфизм гена UCP2 реципрокно ассоциирован с аэробной а анаэробной производительностью у спортсменов / Э.А. Бондарева, О.И. Парфентьева, А.В. Козлов и др. // Физиология человека. - 2018. - Т. 44, № 6. -С. 79-86.
3. Association of UCP2 and UCP3 polymorphisms with heart rate variability in Japanese men / T. Matsunaga, N. Gu, H. Yamazaki et al. // J. Hypertens. - 2009. - Vol. 27. - P. 305-313.
4. Bouillaud, F. UCPs, at the interface between bioenergetics and metabolism / F. Bouillaud, M.C. Alves-Guerra, D. Ricquier //Biochim. Biophys. Acta. - 2016. - Vol. 1863. -P. 2443-2456.
5. Danson, E.J. Reactive oxygen species and autonomic regulation of cardiac excitability / E.J. Danson, D.J. Paterson // J. Cardiovasc. Electrophysiol. - 2006. - Vol. 17. - P. 104-112.
6. Genetic influences on heart rate variability / S. Golosheykin, J.D. Grant, O.V. Novak et al. //Int. J. Psychophysiol. - 2017. - Vol. 115. -P. 65-73.
7. Heart rate variability indexes as a marker of chronic adaptation in athletes: a systematic review / V.P. Da Silva, N.A. de Oliveira, H. Sil-veira et al. // Ann. Noninvasive Electrocardiol. -2015. - Vol. 20. - P. 108-118.
8. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology / A.J. Camm, J.T. Bigger, G. Breithardt et al. // Circulation. -1996. - Vol. 93, № 5. - P. 1043-1065.
9. Heritability of cardiac vagal control in 24-h heart rate variability recordings: influence of ceiling effects at low heart rates / M. Neijts, R. Van Lien, N. Kupper et al. // Psychophysio-logy. - 2014. - Vol. 51. - P. 1023-1036.
10. Impact of gender on the cardiac auto-nomic response to angiotensin 2 in healthy humans / M.C. Mann, D.V. Exner, B.R. Hemmelgarn et al. // J. Appl. Physiol (1985). - 2012. -Vol. 112. - P. 1001-1007.
11. Low Heart Rate Variability and Sympathetic Dominance Modifies the Association Between Insulin Resistance and Metabolic Syndrome - The Toon Health Study / I. Saito, K. Ma-ruyama, E. Eguchi et al. // Circ. J. - 2017. -Vol. 81. - P. 1447-1453.
12. Mitochondrial superoxide: production, biological effects, and activation of uncoupling proteins /M.D. Brand, C. Affourtit, T.C. Esteves et al. //Free Radic. Biol. Med. - 2004. - Vol. 37. -P. 755-767.
13. Mitochondrial uncoupling proteins regulate angiotensin-converting enzyme expression: crosstalk between cellular and endocrine metabolic regulators suggested by RNA interference and genetic studies / S.S. Dhamrait, C. Mau-baret, U. Pedersen-Bjergaard et al. // Inside. Cell. - 2016. - Vol. 1. - P. 70-81.
14. Monitoring Athletic Training Status Through Autonomic Heart Rate Regulation: A Systematic Review and Meta-Analysis / C.R. Bellenger, J.T. Fuller, R.L. Thomson et al. // Sports Med. - 2016. - Vol. 46. - P. 1461-1486.
15. Novel uncoupling proteins / C. Affourtit, P.G. Crichton, N. Parker et al. // Novartis.
Found Symp. - 2007. - Vol. 287. - P. 70-80.
16. Rance, K.A. Plasma leptin levels are related to body composition, sex, insulin levels and the A55V polymorphism of the UCP2 gene / K.A. Rance, A.M. Johnstone, S. Murison // Int. J. Obes. (Lond). - 2007. - Vol. 31. - P. 1311-1318.
17. The association between the val/ala-55 polymorphism of the uncoupling protein 2 gene and exercise efficiency / B. Buemann, B. Schier-ning, S. Toubro et al. // Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. - 2001. - Vol. 25. - P. 467-471.
18. Uncoupling protein-2 polymorphisms in type 2 diabetes, obesity, and insulin secretion / H. Wang, W.S. Chu, T. Lu et al. //Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2004. - Vol. 286. - P. 1-7.
19. Uusitalo, A.L. Heart rate and bloodpres-sure variability during heavy training and overtraining in the female athlete / A.L. Uusitalo, A.J. Uusitalo, H.K. Rusko // Int. J. Sports Med. -2000. - Vol. 21. - P. 45-53.
20. Van De Wielle, R. Longitudinal Associations of Leptin and Adiponectin with Heart Rate Variability in Children / R. Van De Wielle, N. Michels // Front. Physiol. - 2017. - Vol. 8. -P. 498. DOI: 10.3389/fphys.2017.00498
21. Vimaleswaran, K.S. Uncoupling protein 2 and 3 gene polymorphisms and their association with type 2 diabetes in asian indians / K.S. Vimaleswaran, V. Radha, S. Ghosh // Diabetes Technol. Ther. - 2011. - Vol. 13. - P. 19-25.
Бобылев Артем Сергеевич, аспирант кафедры физического воспитания, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского. 150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, 108/1. E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0003-4145-2030.
Мельников Андрей Александрович, доктор биологических наук, профессор кафедры физкультурно-оздоровительных технологий, Череповецкий государственный университет. 162600, Вологодская обл., г. Череповец, проспект Луначарского, 5; профессор кафедры физиологии, Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодёжи и туризма. 105122, г. Москва, Сиреневый бульвар, 4. E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0001-5281-5306.
Подоляка Олег Борисович, кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой физкультурно-оздоровительных технологий, Череповецкий государственный университет. 162600, Вологодская обл., г. Череповец, проспект Луначарского, 5. E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0001-5606-1409.
Николаев Роман Юрьевич, кандидат биологических наук, заведующий кафедрой физической культуры, Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева. 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53. E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0001-5480-3229.
Поступила в редакцию 10 мая 2021 г.
DOI: 10.14529/hsm210307
INCREASED HEART RATE VARIABILITY IN OARSMEN IS ASSOCIATED TO UCP2 55VAL AND UCP3 -55T ALLELES
A.S. Bobylev1, [email protected], ORCID: 0000-0003-4145-2030, A.A. Melnikov2'3, [email protected], ORCID: 0000-0001-5281-5306, O.B. Podoliaka2, [email protected], ORCID: 0000-0001-5606-1409, R.Yu. Nikolaev4, [email protected], ORCID: 0000-0001-5480-3229
1Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky, Yaroslavl, Russian Federation,
2Cherepovets State University, Cherepovets, Russian Federation,
3Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism, Moscow,
Russian Federation,
4P.A. Solovyov Rybinsk State Aviation Technical University, Rybinsk, Russian Federation
Aim: The paper aims to identify the effect of the Ala55Val polymorphism of the UCP2 (rs660339 C/T) gene and -55C/T of the UCP3 (rs1800849) gene on heart rate variability in oarsmen. Materials and methods. HRV data (SDNN, HF, LF, VLF), stroke and cardiac indices
were obtained using cardiography and rheography in the supine and standing positions (n = 35, age: 18.4 ± 1.9 years, sports experience: 6.3 ± 3.3 years, VO2max: 59.0 ± 12.2 ml/min/kg). The maximum oxygen consumption (VO2max) was measured on the rowing ergometer by means of a spiroergometry system (MetaLyzer Cortex). UCP2 Ala55Val (rs660339) and UCP3 -55C/T (rs1800849) polymorphisms in buccal epithelium were detected by polymerase chain reaction and analysis of restriction products. Results. It was found that the UCP2 Ala55Val polymorphism was associated with VO2max and spectral HRV indices in the supine position. Athletes with the UCP2 Val/Val genotype had higher levels of VO2max and HF and lower LF/HF compared to the carriers of Ala/Ala and Ala/Val genotypes. Moreover, the UCP3 -55C/T polymorphism was associated with HRV in the supine position and more significantly in orthostasis. In athletes with the UCP3 T/T genotype, the levels of VO2max, HF and VLF in the standing position were higher than in the C/C genotype carriers. Conclusions. UCP2 Ala55Val and UCP3 -55C/T polymorphisms are likely to be involved in cardiac autonomic regulation. UCP2 55Val and UCP3 -55T alleles may, at least partially, be responsible for increased HRV in highly skilled athletes.
Keywords: heart rate variability, genetic polymorphisms, uncoupling protein, athletes.
References
1. Akhmetov I.I., Popov D.V., Astratenkova I.V. et al. [The Use of Molecular Genetic Methods for Predicting Aerobic and Anaerobic Capabilities in Athletes]. Fiziologiya cheloveka [Human Physiology], 2008, vol. 34, no. 3, pp. 86-91. (in Russ.) DOI: 10.1134/S0362119708030110
2. Bondareva E.A., Parfent'yeva O.I., Kozlov A.V. et al. [Polymorphism of the UCP2 Gene is Reciprocally Associated with Aerobic and Anaerobic Performance in Athletes]. Fiziologiya cheloveka [Human Physiology], 2018, vol. 44, no. 6, pp. 79-86. (in Russ.) DOI: 10.1134/S036211971806004X
3. Matsunaga T., Gu N., Yamazaki H. et al. Association of UCP2 and UCP3 Polymorphisms with Heart Rate Variability in Japanese Men. J. Hypertens., 2009, vol. 27, pp. 305-313. DOI: 10.1097/HJH.0b013e32831ac967
4. Bouillaud F., Alves-Guerra M.C., Ricquier D. UCPs, at the Interface Between Bioenergetics and Metabolism. Biochim. Biophys. Acta, 2016, vol. 1863, pp. 2443-2456. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.04.013
5. Danson E.J., Paterson D.J. Reactive Oxygen Species and Autonomic Regulation of Cardiac Excitability. J. Cardiovasc. Electrophysiol., 2006, vol. 17, pp. 104-112. DOI: 10.1111/j.1540-8167.2006.00391.x
6. Golosheykin S., Grant J.D., Novak O.V. et al. Genetic Influences on Heart Rate Variability. Int. J. Psychophysiol, 2017, vol. 115, pp. 65-73. DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2016.04.008
7. Da Silva V.P., de Oliveira N.A., Silveira H. et al. Heart Rate Variability Indexes as a Marker of Chronic Adaptation in Athletes: a Systematic Review. Ann. Noninvasive Electrocardiol., 2015, vol. 20, pp. 108-118. DOI: 10.1111/anec.12237
8. Camm A.J., Bigger J.T., Breithardt G. et al. Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation and Clinical Use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation, 1996, vol. 93, no. 5, pp. 1043-1065. DOI: 10.1161/01.CIR.93.5.1043
9. Neijts M., Van Lien R., Kupper N. et al. Heritability of Cardiac Vagal Control in 24-h Heart Rate Variability Recordings: Influence of Ceiling Effects at Low Heart Rates. Psychophysiology, 2014, vol. 51, pp. 1023-1036. DOI: 10.1111/psyp.12246
10. Mann M.C., Exner D.V., Hemmelgarn B.R. et al. Impact of Gender on the Cardiac Autonomic Response to Angiotensin 2 in Healthy Humans. J. Appl. Physiol (1985), 2012, vol. 112, pp. 1001-1007. DOI: 10.1152/japplphysiol.01207.2011
11. Saito I., Maruyama K., Eguchi E. et al. Low Heart Rate Variability and Sympathetic Dominance Modifies the Association Between Insulin Resistance and Metabolic Syndrome - The Toon Health Study. Circ. J, 2017, vol. 81, pp. 1447-1453. DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0192
12. Brand M.D., Affourtit C., Esteves T.C. et al. Mitochondrial Superoxide: Production, Biological Effects, and Activation of Uncoupling Proteins. Free Radic. Biol. Med., 2004, vol. 37, pp. 755-767. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2004.05.034
13. Dhamrait S.S., Maubaret C., Pedersen-Bjergaard U. et al. Mitochondrial Uncoupling Proteins Regulate Angiotensin-Converting Enzyme Expression: Crosstalk Between Cellular and Endocrine Metabolic Regulators Suggested by RNA Interference and Genetic Studies. Inside. Cell, 2016, vol. 1, pp. 70-81. DOI: 10.1002/icl3.1019
14. Bellenger C.R., Fuller J.T., Thomson R.L. et al. Monitoring Athletic Training Status through Autonomic Heart Rate Regulation: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med, 2016, vol. 46, pp. 1461-1486. DOI: 10.1007/s40279-016-0484-2
15. Affourtit C., Crichton P.G., Parker N. et al. Novel Uncoupling Proteins. Novartis. Found Symp, 2007, vol. 287, pp. 70-80. DOI: 10.1002/9780470725207.ch6
16. Rance K.A., Johnstone A.M., Murison S. Plasma Leptin Levels are Related to Body Composition, Sex, Insulin Levels and the A55V Polymorphism of the UCP2 Gene. Int. J. Obes. (Lond), 2007, vol. 31, pp. 1311-1318. DOI: 10.1038/sj.ijo.0803535
17. Buemann B., Schierning B., Toubro S. et al. The Association Between the val/ala-55 Polymorphism of the Uncoupling Protein 2 Gene and Exercise Efficiency. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord, 2001, vol. 25, pp. 467-471. DOI: 10.1038/sj.ijo.0801564
18. Wang H., Chu W.S., Lu T. et al. Uncoupling Protein-2 Polymorphisms in Type 2 Diabetes, Obesity, and Insulin Secretion. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2004, vol. 286, pp. 1-7. DOI: 10.1152/ajpendo.00231.2003
19. Uusitalo A.L., Uusitalo A.J., Rusko H.K. Heart Rate and Blood Pressure Variability During Heavy Training and Overtraining in the Female Athlete. Int. J. Sports Med, 2000, vol. 21, pp. 45-53. DOI: 10.1055/s-2000-8853
20. Van De Wielle R., Michels N. Longitudinal Associations of Leptin and Adiponectin with Heart Rate Variability in Children. Front. Physiol, 2017, vol. 8, p. 498. DOI: 10.3389/fphys.2017.00498
21. Vimaleswaran K.S., Radha V., Ghosh S. Uncoupling Protein 2 and 3 Gene Polymorphisms and Their Association with Type 2 Diabetes in Asian Indians. Diabetes Technol. Ther., 2011, vol. 13, pp.
19-25. DOI: 10.1089/dia.2010.0091
Received 10 May 2021
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ
FOR CITATION
Повышенная вариабельность сердечного ритма у гребцов ассоциирована с аллелями UCP2 55VAL и UCP3 -55T / А.С. Бобылев, А.А. Мельников, О.Б. Подоляка, Р.Ю. Николаев // Человек. Спорт. Медицина. -2021. - Т. 21, № 3. - С. 56-63. DOI: 10.14529/hsm210307
Bobylev A.S., Melnikov A.A., Podoliaka O.B., Ni-kolaev R.Yu. Increased Heart Rate Variability in Oarsmen is Associated to UCP2 55VAL and UCP3-55T Alleles. Human. Sport. Medicine, 2021, vol. 21, no. 3, pp. 56-63. (in Russ.) DOI: 10.14529/hsm210307
