CC BY
154SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 2 I ISSUE 1 I 2021
ISSN: 2181-1601
РОЛЬ СПОРТИВНОЙ ГЕНЕТИКИ В СОВРЕМЕННОМ СПОРТЕ
Зилола Шапулатовна Шайдуллаева
Узбекский Государственный университет физический культуры и спорта
АННОТАЦИЯ
Известно, что успех в любой деятельности человека, в том числе и спортивной, на 75-80% зависит от его генотипа, и лишь 15-20 % успеха дают воспитание, обучение, тренировки и все другие средовые факторы. Реакция организма на физическую нагрузку имеет особое значение для организации тренировочного процесса и соревновательной практики спортсменов высокой квалификации. Установлены наследственные факторы, обеспечивающие быстрые и адекватные ответы на физическую нагрузку. Спорт высших достижений направлен, в первую очередь, на получение высоких результатов, рост спортивного мастерства в конкретном виде спорта. Однако, результаты, которые показывают спортсмены в спорте, уже не увеличиваются из года в год по экспоненте, поскольку достигнуты пределы тренируемости и, вероятно, физических и функциональных возможностей. Эти пределы заложены в генетических структурах человека. Теперь для достижения спортивных результатов мирового значения требуется еще и спортивная одаренность, а для достижения мировых рекордов - спортивная гениальность. Но гении рождаются не часто. Как же улучшить спортивные способности человека?
В спорте, чтобы достичь наиболее высокой производительности, талантливые спортсмены должны быть отобраны правильно и своевременно, а затем включены в долгосрочные, распланированные тренировочные программы [10]. Сегодня, в связи с тем, что инвестиции в спорт и отдельных спортсменов достигают серьезных сумм, вопрос эффективного отбора атлетов как никогда актуален.
Ключевые слова: спортивная генетика, высокая квалификация, спортивная одарённость, увеличение по экспоненте.
THE ROLE OF SPORT GENETICS IN MODERN SPORT
Zilola Shapulatovna Shaydullaeva
Uzbek State University of Physical Culture and Sports
ABSTRACT
It is known that success in any human activity, including sports, depends by 7580% on its genotype, and only 15-20% of success is given by upbringing, education, training and all other environmental factors.
The body's response to physical activity is of particular importance for the organization of the training process and competitive practice of highly qualified athletes. Hereditary factors have been established that provide quick and adequate responses to physical activity.
Sports of the highest achievements are aimed, first of all, at obtaining high results, the growth of sportsmanship in a particular sport. However, the results that athletes show in sports are no longer increasing exponentially from year to year, as the limits of fitness and, probably, physical and functional capabilities have been reached. These limits are inherent in human genetic structures.
Now, in order to achieve sports results of world significance, sports talent is also required, and to achieve world records, sports genius is required. But geniuses are not often born. How to improve a person's athletic ability?
In sports, in order to achieve the highest performance, talented athletes must be selected correctly and in a timely manner, and then included in long-term, planned training programs [10]. Today, due to the fact that investments in sports and individual athletes reach serious sums, the issue of effective selection of athletes is more relevant than ever.
Keywords: sports genetics, high qualifications, sports giftedness, exponential increase.
ВВЕДЕНИЕ
Использование генетических особенностей организма приведет человечество к новым рекордам, потому что теперь важны не только упорство, регулярные тренировки, сила воли и мот ивация спортсмена, но и его «олимпийская» наследственность. Применение современных молекулярно-генетических методов позволяет выявить индивидуальные особенн ости организма человека.
К настоящему моменту известны около 200 генов, которые связаны с развитием и проявлением физических качеств человека. Подробное изучение этих генов необходимо для правильной организации тренировочного процесса, для прогнозирования возможностей спортсменов.
МЕТОДОЛОГИЯ
В спортивной генетике для подробного исследования генетического материала широкое применение нашли такие молекулярно-генетические методы как: ПЦР, ПЦР в реальном времени, ПДРФ анализ, QTL-картирование, NGS, NNGS, технология биочипов, а также цитогенетические (кариотипирование, флюоресцентная гибридизация in situ или метод FISH), генеалогические и биохимические методы исследования. Генетический анализ предоставляет информацию о наследственной предрасположенности к определенному виду
спорта. Например, скелетные мышцы со стоят из двух отдельных типов мышечных волокон: быстрых и медленных. Медленные волокна характеризуются небольшой силой сокращения, но низкой утомляемостью, они участвуют в выполнении низкоинтенсивной силовой работы в течение длительного времени. Быстрые волокна, напротив, отличаются большей силой сокращения и высокой утомляемостью, они задействуются при выполнении короткой высокоинтенсивной силовой работы. Для мышц, в составе которых преобладают медленные волокна, наиболее эффективными будут аэробные нагрузки. Такими видами спорта являются плавание, гребля, большой теннис, бег на длинные дистанции, велосипедный спорт, спортивная ходьба. А для мышц, в составе которых преобладают быстрые мышечные волокна, наиболее эффективны анаэробные нагрузки (силовые тренировки). Борьба,спринтерский бег, пауэрлифтинг, армрестлинг, скалолазание - примеры двигательной активности, основанной на анаэробном метаболизме мышц.
Тип мышечных волокон, превалирующих в нашем организме, определен генетически (это связывают с полиморфизмом гена АСЕ). Так, результаты стайера (бегун на длинные дистанции) в беге на 2000 метров негативно коррелируют с его же результатами в беге на 100 метров.
Действительно, для разных видов спорта необходимы различные качества, например, выносливость или способность к кратковременным «взрывным» усилиям. Согласно обнаруженным эффектам полиморфизмов генов, выделяют аллели, ассоциирующиеся с развитием и проявлением выносливости или быстроты и силы. Имеющиеся в настоящее время генетические тесты оценивают несколько общих вариантов, предположительно связанных с атлетическими способностями (такие гены, как ACTN3, ACE, NOS3) или травмами (такие гены, как COL5A1, COL1A1, MMP3). Получив определенные данные, мы можем быть вполне уверены в некоторых из ассоциаций этих генов с какой-либо физической предрасположенностью. Так, например, ген ACE определяет выносливость, а ACTN3 - силовые качества. Однако интерпретацию результатов генетических испытаний спортсмена необходимо делать осторожно, принимая во внимание тот факт, что любой генетический вариант объясняет лишь небольшую часть производительности, и многое зависит от количества тренировок, их организации, питания, суточного режима и прочих факторов внешней среды
Надо ли анализировать у спортсменов гены? Во-первых, это чрезвычайно трудная и дорогостоящая работа, а во-вторых, большинство генов, хотя и связаны с физической деятельностью, но практически не отличаются у разных людей. На современном этапе учёные пришли к выводу, что достаточно тестировать 11-15 главных «спортивных» генов, существенно влияющих на результативность спортсмена.
ОБСУЖДЕНИЕ
ДНК-тестирование позволяет существенно улучшить отбор и профилизацию спортсменов, поскольку традиционные тесты не всегда могут корректно определить, в каком виде спорта тот или иной человек может достигнуть наилучших результатов.
Это направление эффективно разрабатывается в Беларуси: в Институте генетики цитологии и Институте биоорганической химии НАН Беларуси, а также в Полесском Университете и в НИИ физкультуры и спорта МСиТ.
Это направление позволяет решить две задачи:
1) выявить у отдельных атлетов неблагоприятные варианты генов для корректировки их эффектов;
2) выявить редкие благоприятные аллели, дающие преимущества в разных видах спорта, для разработки программ отбора начинающих спортсменов.
Частоты положительных вариантов по большинству генов у спортсменов высшей квалификации значительно превышают средние показатели, характерные для населения в целом, что говорит о наличии у данных спортсменов хорошей генетической составляющей, необходимой для достижения высоких спортивных показателей.
Выбор генов для определения наследственной предрасположенности к тому или иному виду спорта должен производиться с учетом того, что в разных видах спорта необходимы различные качества, например, выносливость или способность к кратковременным «взрывным» усилиям..
Проведение ДНК-типирования по генам, определяющим спортивный потенциал, является особенно актуальным у юных спортсменов. Полученные данные являются объективным основанием для выбора оптимального вида спорта. Тестирование генов, ответственных за те или иные физические качества, может уже на начальном этапе подготовки спортсмена дать первичную информацию тренерам для отбора детей в спортивные секции и выбора индивидуального подхода к тренировкам, что позволит добиться более высоких результатов.
Необходимо выяснить вклад комплекса основных генов в развитие спортивных качеств, необходимых для разных видов спорта, и разработать рекомендации для отбора перспективных спортсменов среди детей, обладающих генетической предрасположенностью к спортивным достижениям, а также для составления тренировочных программ с учетом их индивидуальных особенностей. Использование ДНК-технологий может служить научной основой построения компьютерных программ многолетней подготовки спортсменов, начиная с детско-юношеских школ.
Проведение молекулярно-генетического тестирования элитных спортсменов разной специализации позволяет выявить те комплексы генных вариантов, присутствующих в генотипах разных спортсменов, которые обеспечивают достижение высоких результатов в каждом конкретном виде спорта
Таким образом, выявляя генетические различия между атлетами разных видов спорта, можно использовать эти данные для разработки программ отбора начинающих спортсменов.
Кроме того, определение генетического потенциала спортсменов открывает реальные возможности применения дифференцированного подхода к организации и проведению не только отбора, но и тренировочного процесса.
Будущее генетики спорта уже сегодня диктует необходимость развития нового направления в данной области - разработка методов выявления генного допинга.
РЕЗУЛЬТАТ
В последние годы все большее развитие получает генная терапия, основанная на введении в клетку терапевтического гена, который может компенсировать функцию аномального или отсутствующего гена. Генетический материал (ДНК или РНК), заключенный в вирус или липид, попадает в организм путем прямой инъекции в орган-мишень (или с помощью аэрозолей при легочном применении). При введении ДНК в организм гены способны индуцировать РНК, которая синтезирует соответствующий белок, который обладает терапевтическим эффектом. Эти методы генной терапии разрабатываются для лечения пациентов со смертельными заболеваниями, для которых нет других способов лечения.
В спорте генная терапия может использоваться для лечения травм, таких как мышечные повреждения, разрывы связок и сухожилий, переломов костей, что требует больших усилий и времени. Перенос генов, кодирующих необходимые ростовые факторы, в поврежденную ткань способствует ускоренной регенерации тканевых дефектов, вызванных травмой. Генная терапия уже пришла в большой спорт, но она может применяться и в качестве генетического допинга.
Генный допинг - это «нетерапевтическое применение клеток, генов, генетических элементов или модуляторов экспрессии генов, обладающих способностью повышать спортивные результаты». Введение спортсменам генов, продуцирующих «внутренние» биологически активные вещества, может повысить возможности спортсменов. Работающий в клетках организма ген - это надолго или навсегда.
Спортсмен, который подвергается генетическому допингу, получает «дополнительное» количество генетической информации (ДНК или РНК) путем генно-терапевтических манипуляций. Одним из генов, используемых для генного
допинга, является ген Еро, кодирующий эритропоэтин. Введение дополнительной копии этого гена в организм человека индуцирует усиленную продукцию эритроцитов крови, что способствует увеличению переноса кислорода от легких к тканям, повышая выносливость. В экспериментах на животных при введении гена Еро гематокрит увеличивался на 80% [12].
Генный допинг также может использоваться для стимулирования роста новых кровеносных сосудов, что способствует увеличению доставки кислорода и питательных веществ к тканям [14]. Для этой цели может использоваться ген, ответственный за синтез фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). В терапии этот ген уже используется для формирования шунтов у пациентов с ишемической болезнью сердца и заболеваниями периферических артерий. Векторы с геном VEGF также могут служить генетическим допингом.
В качестве допинга могут также использоваться гены, синтезирующие вещества, блокирующие образование или эффекты миостатина - вещества, контролирующего рост мышц. Применение блокаторов миостатина способствует существенному увеличению мышечной массы за счет гиперплазии и гипертрофии [15]. В медицине этот метод был предназначен для лечения мышечной дистрофии Дюшенна и миотонической дистрофии.
Генетический допинг более эффективен по сравнению с химическим, при этом на данный момент не существует адекватных методов диагностики его применения. В то же время неконтролируемое проведение генной терапии в спортивных целях может привести к серьезным отрицательным последствиям для здоровья спортсменов. Повышенная продукция даже безобидного, «родного» биологически активного вещества в организме неминуемо затронет регуляторные системы, следящие за балансом биологически активных веществ в крови. Предсказать долговременные последствия таких вмешательств - трудная задача.
ДНК, которая используется для переноса гена, является естественной и поэтому не отличима от собственной ДНК спортсмена. Модифицированный ген доставляется в организм с помощью вектора, содержащего ДНК. Определить наличие вектора, частиц вирусов или химических агентов можно только путем взятия образца ткани (биопсии) в месте инъекции, однако для этого надо знать, где точка укола, к тому же подвергать всех спортсменов инвазивным процедурам крайне нежелательно.
При использовании многих форм генетического допинга нет необходимости прямого введения генов в необходимый орган-мишень. Например, ген Еро можно ввести практически в любую точку тела для локальной продукции эритропоэтина, который затем попадет в кровоток и будет воздействовать на костный мозг.
В большинстве случаев генетический допинг приводит к образованию протеина, идентичного собственным протеинам спортсмена. Только уровень
этого протеина в крови может указывать на применение допинга. О применении генетического допинга с введением гена Еро может свидетельствовать повышенный уровень гемоглобина и гематокрит. Однако гены можно регулировать, включая их и отключая с помощью специальных медицинских препаратов. В исследовании на обезьянах было показано, что таким образом можно контролировать уровень эритропоэтина, в итоге получая необходимый уровень гематокрита [16].
В 2003-м было заведено первое в мире уголовное дело о применении в спорте репоксигена - препарата на основе популярного в генной инженерии аденовирусного вектора, несущего ген эритропоэтина - в качестве генного допинга. Немецкий тренер-экспериментатор Томас Спрингштейн опробовал генетический допинг на юниорах до 18 лет, не думая о том, что избыток эритропоэтина может привести к сгущению крови и образованию тромбов. Фирма-производитель разрабатывала этот препарат для больных анемией, а не для спорта. Но репоксиген только первая ласточка (или первый блин).
Судя по тому, с какой скоростью внедряются в качестве допинга другие достижения медицины и биологии, такие частично модифицированные спортсмены появятся раньше, чем будут официально одобрены клеточные технологии лечения больных.
Основной проблемой для спортивного сообщества, особенно для антидопинговых агентств, является обнаружение генетического допинга. ВАДА выделяет на разработку методов выявления генного допинга около миллиона долларов в год. Тем не менее, до настоящего момента нет эффективных способов обнаружения генного допинга в спорте.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последние годы благодаря успехам в соматической генной терапии был открыт новый метод определения генетического допинга. Этот метод основан на spiPCR (single-copy primer-internal mtron-spanning PCR), для его проведения достаточно образца цельной крови. В основе диагностического метода лежит различие в структуре между трансгенной ДНК и геномной ДНК - тДНК не содержит частей интронных последовательностей. Чувствительность метода позволяет выявлять тДНК в огромном количестве геномной ДНК [17].
В настоящий момент нет доказательств применения генного допинга в спорте. Однако, по некоторым данным, на черном рынке уже предлагают все необходимое для генетического допинга [18]. Принятие превентивных мер поможет в борьбе с этой угрозой. Иначе уже в ближайшем будущем Олимпийские соревнования превратятся в биотехнологические гонки генетически модифицированных спортсменов.
REFERENCES
1. The World Anti-Doping Agency. The 2004 prohibited list international standard // Molecular Therapy. - 2001. - Vol. 3. - P. 819-820.
2. Human gene for physical performance / H.E. Montgomery [et al.] // Nature. - 1998.
3. Жабборова, О., Ташпулатова, Д. (2021). Бошлангич синф укитувчиларининг малака талаблари. Ekonomika i sotsium, 5(84).
4. Каримжонов, А., Жабборова, О. (2021). Ян Амос Коменскийнинг таълим-тарбияга оид карашлари. Ekonomika i sotsium, 5(84).
5. Жабборова, О. М., Ахмедова, Н. Ш. (2021). Бошлангич синф укувчиларини миллий гоя асосида тарбиялаш омиллари. Ekonomika i sotsium, 4(83).
6. Jabborova, O. M. (2021). Systems for The Development of Primary Education in The Process of Higher Pedagogical Education. The American Journal of Social Science and Education Innovations, 3(04), 449-453.
7. Жабборова, О. М. (2021). Мураккаб шароитларда булажак тасвирий санъат укитувчиларини касбий тайёрлаш. Ekonomika i sotsium, 4(83).
8. Жабборова, О. М. (2021). Бошлангич таълимда интеграциялаш масалалари. Academic research in educational sciences, 2(4), 702-706.
9. Жабборова, О. М., Бахтиёрова, С. Э. (2021). Бошлангич таълим йуналишида хорижий тилларни укитишнинг янгича ёндашувлар тизими. Academic research in educational sciences, 2(3), 1040-1045.
10. Жабборова, О. М., Ташпулатова, Д. М. (2021). Узбекистон янги мафкурасининг педагогик талкини. Academic research in educational sciences, 2(3), 584-589.
11. Жабборова, О. М., Ташпулатова, Д. М. (2021). Бошлангич синф укитувчиларига куйиладиган талаблар. Academic research in educational sciences, 2(2).
12. Жабборова, О. М., Чимпулатова, Ч. Д. (2021). Бошлангич таълимда Тарбия фанининг кластер усулида укитилиши. Academic research in educational sciences, 2(1).
13. Жабборова, О. М., Умарова, З. А. (2021). "Тарбия" фанини кластер усулида укитишда педагогик конфликтларни бартараф этиш. Academic research in educational sciences, 2(1).
14. Jabborova, O.M., Umarova, Z. A. (2021). Pedagogical conflicts in primary school students-as an important social-pedagogical problem. European Journal of Molecular & Clinical Medicine, 7(2), 516-523.
15. Kuzmanova, G. B., Beketov, N. AO. (2020). Use of Historical Materials in Teaching Mathematics in Continuous Education. The American Journal of Social Science and Education Innovations, 2(09), 531-537.
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 2 I ISSUE 1 I 2021
ISSN: 2181-1601
16. Seytov, A. J., Esonturdiyev, M. N., Qarshiboyev, O. S. O., & Quzmanova, G. B. (2020). Logarifmlarning ayrim hayotiy masalalardagi taTbiqi. Academic research in educational sciences, (3).
17. Kuzmanova, G.B., Kuzmanova, N. N. (2021). Umumiy o'rta ta'lim maktab matematika darslarida o'rganiladigan konsentratsiyaga va aralashmaga doir matnli masalalarni yechishni ba'zi tadbiqlari. Ekonomika i sotsium, 5(84).
18. Kuzmanova, G.B. (2021). Umumiy o'rta ta'lim maktablari matematika darslarida matnli masalalarni o'rgatishda innovatsion klaster usulining ahamiyati. Ekonomika i sotsium, 4(83).
19. Kuzmanova, G.B. (2021). Umumiy o'rta ta'lim maktablarida matnli masalalarning ta'limiy ahamiyati. Academic research in educational sciences, 2(3), 1154-1159.
20. Ахмедов, Б. А. (2021). Задачи обеспечения надежности кластерных систем в непрерывной образовательной среде. Eurasian Education Science and Innovation Journal, 1(22), 15-19.
21. Ахмедов, Б. А. (2021). Динамическая идентификация надежности корпоративных вычислительных кластерных систем. Academic Research in Educational Sciences, 2(3), 495-499.
22. Ахмедов, Б. А. (2020). О развитии навыков интерактивных онлайн-курсов в дистанционных условиях современного общества (модель-программа для преподавателей образовательных учреждений). Universum: технические науки, 12-1 (81).
23. Akhmedov, B. A. (2021). Cluster methods for the development of thinking of students of informatics. Academy, 3(66), 13-14.
24. Akhmedov, B. A. (2021). Innovative cluster model for improving the quality of education. Academic Research in Educational Sciences, 2(3), 528-534.
25. Akhmedov, B. A. (2021). Information technologies in Cluster systems: a competence approach. Universum: технические науки, 4 (85
26. Ахмедов, Б. А. (2020). Математические модели оценки характиристик качества и надежности программного обеспечения. Eurasian Education Science And Innovation Journal, 3(10), 97-100.
27. Akhmedov, B. A. (2021). Development of network shell for organization of processes of safe communication of data in pedagogical institutions. Scientific progress, 1(3), 113-117.
28. Наримбетова, З. А., Сытина, Н. (2021). Учитель-нравственный пример для ученика. Academic research in educational sciences, 2(1), 1153-1159.
