CC BY
17среднего объема эритроцитов, что позволит отслеживать перенапряжение соответствующих систем регуляции состава красной крови.
Показатели морфологического состава крови могут быть использованы в качестве информативных критериев функционального состояния организма спортсменов. Их диагностические возможности, применительно к условиям спортивной деятельности, существенно расширяются при соблюдении принципа проведения длительных индивидуальных наблюдений за динамикой картины крови.
Список использованных источников
1. Грищенко, Н. А. Новые подходы к оценке картины крови у спортсменов / Н. А. Грищенко / / Спорт: медицина и здоровье. - 2001. - № 2. - С. 46-51.
2. Калинин, А. Н. Особенности морфологического и белкового состава крови у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в гребле на байдарках и каноэ : дис. ... канд. биол. наук : 03.00.13 / А. Н. Калинин. - Краснодар, 2008. - 15 с.
3. Викулов, А. Д. Реологические свойства крови у спортсменов / А. Д. Викулов, А. А. Мельников, И. А. Осетров // Физиология человека. - 2001. - Т. 27. - № 5. - С. 124-132.
4. Макарова, Г. А. Медико-биологическое обеспечение спорта за рубежом / Г. А. Макарова, Б. А. Поляев. - М. : Советский спорт, 2012. - 310 с.
5. Макарова, Г. А. Картина крови и функциональное состояние организма спортсменов / Г. А. Макарова, С. А. Локтев. - Краснодар, 1990. - 125 с.
6. Мельников, А. А. Реологические свойства крови у спортсменов / А. А. Мельников, А. Д. Викулов. - Ярославль : Изд-во ЯГПУ, 2008. - 491 с.
7. Нехвядович, А. И. Оценка эффективности тренировочного процесса спортсменов на основе вариабельности показателей крови : практ. пособие / А. И. Нехвядович, А. Н. Будко ; Белорус. гос. ун-т физ. культуры. - Минск : БГУФК, 2019. - 40 с.
01.11.2019
УДК 796.1:612
ВЗАИМОСВЯЗЬ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАВЫКОВ ЮНЫХ ЛЕГКОАТЛЕТОВ НА ЭТАПЕ НАЧАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ С НАСЛЕДСТВЕННЫМИ ОСОБЕННОСТЯМИ ОРГАНИЗМА
И. Л. Гилеп, канд. хим. наук, доцент,
Белорусский государственный университет физической культуры;
И. В. Гайдукевич, канд. хим. наук,
Институт биоорганической химии НАН Беларуси;
И. М. Калинина,
СДЮШОР «Буревестник»
Аннотация
Генетические факторыс являются определяющими в спорте высших достижений, при этом вклад генетических факторов на начальных этапах подготовки остается малоизученным. Анализ генотипов юных легкоатлетов показал, что как среди девочек, так и среди мальчиков преобладают ребята с высокой предрасположенностью к развитию выносливости. Наличие большого числа «аллелей выносливости» ассоциировано с худшими индивидуальными показателями по отжиманию за 1 мин, прыжком в длину с места и тройным прыжком в длину с места у юных спортсменов. Наши исследования показали, что на этапе начальной подготовки непатологические генетические
особенности не являются лимитирующими факторами развития силы, быстроты, выносливости. Однако они могут существенно ограничить спортивный результат при увеличении уровня соревновательной нагрузки.
YOUNG ATHLETES' MOTOR SKILLS INTERRELATION AT THE STAGE
OF INITIAL PREPARATION WITH HEREDITARY ORGANISM TRAITS
Abstract
High propensity to the endurance development dominates in both girls and boys, young athletes genotype analysis showed. Young athletes' worst individual performance in one-minute push-ups, standing long jumps and triple jump is associated with a large number presence of "endurance alleles". Non-pathological genetic features are not limiting factors in strength, speed, and endurance development of initial training, our studies have shown. However, an increased competitive load level can significantly limit sport results.
Введение
Формирование, проявление и развитие двигательных качеств зависит от взаимосвязи наследственных особенностей организма человека и влияния окружающей среды, которая в процессе многолетней спортивной подготовки включает тренировочные воздействия, соревновательные нагрузки и необходимые средства восстановления [1-3]. В результате такого взаимодействия наследственные особенности могут проявляться частично или полностью. Таким образом, можно говорить о наследовании генетической предрасположенности к проявлению различных двигательных качеств человека, развитие которых зависит от биосоциальных условий. Эффективность тренировочных воздействий определяется адекватностью физических упражнений врожденным и приобретенным особенностям человека. Влияние наследственных факторов на различные физические качества проявляется в разной степени. Известно, что в 50 % случаев дети выдающихся спортсменов имеют выраженные спортивные способности; а если оба родителя спортсмены, то в 70 % случаев [4].
Многочисленные исследования, проведенные «близнецовым» генетическим методом исследования, свидетельствуют о различном влиянии наследственных особенностей организма на формирование фенотипа человека. Таким образом, многие фенотипические особенности организма можно определять по генетическим маркерам. Маркером является легко определяемый устойчивый признак организма, жестко связанный с его генотипом, по которому можно судить о вероятности проявления другой, трудно определяемой характеристики организма [3]. Генетические маркеры позволяют определять наследственные задатки и врожденные способности человека. В настоящее время актуальным остается поиск генетических маркеров, связанных со спортивной деятельностью, управляющих развитием основных двигательных качеств человека, таких как сила, быстрота, выносливость, гибкость, ловкость. Однако ретроспективный анализ научных исследований в данной области позволяет выделить наиболее значимые и изученные генетические маркеры предрасположенности к проявлению и развитию двигательных качеств человека. Данные маркеры, как правило, являются генетическими полиморфизмами генов, отвечающих за развитие и функционирование сердечно-сосудистой системы, аэробного и анаэробного обмена веществ, мышечной и костной ткани. Важными являются гены, отвечающие за работу
центральной и периферической нервной системы. Совокупность наиболее значимых маркеров позволит сориентировать ребенка в выборе правильной спортивной специализации как при поиске вида спорта, так и в уже полюбившемся виде на этапе начальной подготовки, что поможет сконцентрировать внимание в тренировочном процессе на сильные и слабые стороны молодого атлета.
Цель исследования
Оценить взаимосвязь двигательных навыков начинающих спортсменов с присутствием в их геноме наиболее значимых аллелей выносливости и силы
Методы и организация исследования
В исследовании приняли участие юные легкоатлеты 11-12 лет (10 мальчиков, 13 девочек) из спортивной детско-юношеской школы олимпийского резерва «Буревестник» при учреждении образования «Белорусский государственный университет физической культуры». Для изучения двигательных качеств были использованы следующие тесты: бег 60 м, бег 200 м, бег 1000 м, прыжок в длину с места, тройной прыжок в длину с места, количество отжиманий за одну минуту. Бег на 60 м у ребят 11-12 лет позволяет оценить качество быстроты, на 1000 м - выносливости. Хорошим средством контроля развития качества скоростной выносливости является бег на дистанцию 200 м. Прыжки в длину позволяют оценить скоростную силу нижней части тела, проявляемую в горизонтальном направлении. Многократные прыжки свидетельствуют не только о скоростной силе, но и о координации, связанной с сохранением равновесия [5]. Количество отжиманий от пола за одну минуту позволяет оценить силовую выносливость. В процессе отжимания от пола работают грудные мышцы, трицепсы, дельтовидные, включается большое количество мышц в статическом режиме для удержания положения тела: ноги, спина, межреберные мышцы, все мышцы пресса [6].
Выделение ДНК из слюны и определение аллельных вариантов исследуемых генов проводили в лаборатории молекулярной диагностики и биотехнологии государственного научного учреждения «Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси».
Результаты исследования и их обсуждение
Ретроспективный анализ многочисленных литературных данных выявил наиболее изученные и важные генетические маркеры предрасположенности к развитию двигательных качеств человека [1-3, 7-12]. В исследовании использованы следующие маркеры.
Ген ангиотензин-конвертирующего фермента (ACE). Ангиотензин-конвертирующий фермент (АКФ) является гуморальным регулятором артериального давления, способствует поддержанию тонуса кровеносных сосудов; влияет на регуляцию сократительной функции миокарда, рост кардиомиоцитов и развитие сердечной гипертрофии [2, 3]. На основании инсерционно-делеционного (I/D) структурного полиморфизма гена ACE выделяют два аллеля, где I аллель гена АСЕ ассоциирован с предрасположенностью к развитию выносливости. Литературные данные свидетельствуют об ассоциации II АСЕ генотипа с преобладанием медленных мышечных волокон, с высокими значениями аэробной работоспособности, большими значениями максимального потребления кислорода (МПК), с меньшими значениями частоты сердечных сокращений (ЧСС) во время достижения МПК, с лучшими показателями восстановления ЧСС после нагрузки, с высокой устойчивостью к мышечному утомлению, со значительным сердечным выбросом, с улучшенной вентиляцией легких, с увеличенной
вазодилатацией [3, 7]. При этом D аллель гена АСЕ ассоциируется с преобладанием быстрых мышечных волокон, а также с выраженной гипертрофией скелетных мышц, поэтому предрасполагает к скоростно-силовым нагрузкам [3].
Ген BDKRB2 кодирует в2-рецептор брадикинина. Брадикинин является сильным сосудорасширяющим фактором в организме [8], расширяет просвет периферических и коронарных сосудов, снижает артериальное давление, повышает проницаемость капилляров, сокращает гладкую мускулатуру бронхов и других органов, увеличивает свертываемость крови, участвует в процессах регенерации тканей, повышает ударный объем желудочков сердца, вызывает отрицательную хронотропную реакцию (урежение ЧСС), также гипотензивную реакцию. Гипотензивный эффект сопровождается высвобождением катехоламинов из надпочечников. При этом брадикинин является функциональным антагонистом катехоламинов, в частности, норадреналина [9]. Функционально значимый инсерционно-делеционный полиморфизм гена BDKRB2 взаимосвязан со спортивной работоспособностью, где -9 аллель ассоциирован с высокой физической работоспособностью, лучшим кровоснабжением мышечной ткани, увеличением потребления глюкозы скелетными мышцами, а, следовательно, ассоциирован с предрасположенностью к развитию выносливости [3, 10].
Ген NOS3 кодирует эндотелиальную NO-синтазу, фермент, катализирующий образование NO. Монооксид азота участвует в вазодилатации, нейротрансмиссии, расслаблении тонуса гладких мышц, регуляции потребления глюкозы во время физических нагрузок, обеспечении сократительной функции миокарда, регуляции стресс-реакции, состоянии памяти [3]. В гене NOS3 выявлено два значимых полиморфизма ассоциированных с физической работоспособностью: однонуклеотидная замена (rs1799983, G/T полиморфизм) и переменного числа тандемных повторов в 4-м интроне (4 повторяющихся фрагментов 27 пар нуклеотидов (п.н.) - а аллель, 5 - b аллель) [3]. Наличие G аллеля и b аллеля в генотипе дают преимущество в развитии выносливости [3, 10].
Ген PPARG кодирует белок, рецептор PPARy, который участвует в переключении метаболизма с углеводного обмена на жировой, регуляции обмена липидов, глюкозы, энергетического гомеостаза, контроля веса тела [3]. Функционально значимый структурный полиморфизм представлен однонуклеотидной заменой (rs1801282, С/G полиморфизм), что приводит к замещению пролина на аланин в аминокислотном положении 12 изоформы белка PPARG2 [3]. Ala аллель характеризуется наибольшим анаэробным потенциалом за счет повышенной утилизации глюкозы по гликолитическому механизму, за счет подавления липолиза, уменьшения окисления жирных кислот при выполнении физических нагрузок и ассоциируется с развитием скоростно-силовых качеств, pro аллель является физиологической основой развития выносливости [3, 10].
Ген PPARA кодирует белок, рецептор PPARa, который участвует в регуляции аэробного и анаэробного углеводного и липидного обменов, в поддержании энергетического гомеостаза. [11]. Однонуклеотидная замена (rs4253778, G/С) приводит к образованию двух аллелей, где G аллель характеризуется высоким аэробным потенциалом (активизирует окисление жирных кислот) и предрасполагает к проявлению выносливости, а С аллель -наибольшим анаэробным потенциалом (повышенная утилизация глюкозы) и способствует развитию скоростно-силовых качеств у спортсменов [3].
Ген ACTN3 кодирует белок а-актинин-3, синтезирующийся в быстросокращающихся волокнах скелетных мышц. Однонуклеотидная замена (rs1815739, С/Т) приводит к терминации синтеза белка а-актинина-3, что происходит вследствие замены аргинина на терминирующий кодон (замены R577X) [12]. Таким образом, наличие Х аллеля приводит к дефициту а-актинина-3 в быстросокращающихся мышечных волокнах, что может стать причиной снижения скоростно-силовых показателей физической работоспособности человека. Однако дефицит а-актинина-3 не приводит к патологии мышц, так как его отсутствие компенсируется другой изоформой -а-актинином-2. Между тем известно, что частота аллеля 577X понижена у спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, а R аллель данного гена ассоциирован с предрасположенностью к развитию скоростно-силовых возможностей [3].
На основании вышеизложенного можно выделить аллели, предрасполагающие к развитию аэробных возможностей человека, а, следовательно, выносливости. К ним отнесли аллели: I АСЕ, -9 BDKRB2, G NOS3, b NOS3, pro PPARG, G PPARA. Аллели, связанные с развитием анаэробных способностей, быстрых мышечных волокон и скоростно-силовых качеств - D АСЕ, R ACTN3, ala PPARG, C PPARA. Анализ генотипов юных легкоатлетов по данным генам показал, что как среди девочек, так и среди мальчиков преобладают ребята с высокой предрасположенностью к развитию выносливости (от 50 % и выше) и отсутствуют с низкой (ниже 42 %, минимальное количество аллелей, которое встречается у протестированных ребят, 5 из 12 возможных, таблицы 1, 2). Однако аллели, предрасполагающие к развитию скорости и силы, присутствуют в генотипе юных легкоатлетов от 1 до 5 из 8 возможных, что соответствует от 12,5 % до 62,5 %. Возможно это связано с интуитивным выбором вида спорта, как легкоатлетический бег, где базовым качеством являются хорошие аэробные возможности.
Полученные индивидуальные данные тестирования были ранжированы в зависимости от результата и сопоставлены с количеством аллелей предрасположенности к развитию выносливости и силы, далее «аллели силы» и «аллели выносливости» (таблицы 1, 2).
Анализ полученных результатов показал, что наличие высокого числа «аллелей выносливости» по изучаемым генам от 75 % и выше, ассоциировано с худшими индивидуальными показателями по отжиманию за 1 мин, прыжком в длину с места и тройным прыжком в длину с места у юных спортсменов (таблицы 1, 2). Наличие же 4-5 аллелей силы (50-63 %) почти всегда ассоциировано с лучшим результатом в скоростно-силовых упражнениях у протестированных девочек, у 4 девочек из 5 (таблица 1) и всегда у мальчиков, 5 из 5 (таблица 2). Присутствие «аллелей выносливости» и «силы» по изучаемым генам в соотношениях 50 % выносливости, 38-50 % силы не показывает общую закономерность у ребят по лучшему результату. Среди таких юных легкоатлетов встречаются представители, у которых лучший результат показан как по скоростно-силовым упражнениям, так и в беге на 1000 м (таблицы 1, 2).
Таблица 1 - Показатели тестирования функциональных возможностей юных легкоатлетов в зависимости от соотношения аллелей выносливости и силы, девочки_
Спортсмены Количество аллелей выносливости Количество аллелей силы Бег 60 м, с Бег 60 м, результат Бег 200 м, с Бег 200 м, результат Бег 1000 м, мин Бег 1000 м, результат Прыжок в длину с места, см Прыжок в длину с места, результат Тройной прыжок в длину с места, см Тройной прыжок в длину, результат Отжимания за 1 мин, раз Отжимания за 1 мин, результат
1 12 2 8,69 1 30,11 1 3,28,11 1 220 1 655 1 53 2
2 11 2 9,12 5 32,83 5 4,00,00 5 198 5 590 4 40 6
3 9 3 8,85 2 32,44 4 3,58,21 4 188 8 513 9 35 8
4 9 3 9,67 11 33,44 8 4,30,00 10 183 11 510 10 30 10
5 9 5 9,24 7 34,28 9 4,00,13 6 193 7 500 13 31 9
6 8 2 8,9 3 31,01 2 3,45,00 3 209 2 593 3 40 6
7 8 3 9,04 4 32,38 3 4,37,00 12 200 3 575 6 48 3
8 8 3 9,32 8 33,23 6 4,11,82 7 173 12 508 12 41 5
9 8 4 9,43 10 36,01 11 4,30,00 10 200 3 613 2 30 10
10 8 4 10,0 12 36,5 12 4,47,00 13 173 12 525 8 25 12
11 6 4 9,15 6 34,3 10 3,40,00 2 198 5 588 5 61 1
12 6 3 10,09 13 36,56 13 4,29,28 9 184 10 538 7 42 4
13 5 5 9,33 9 33,38 7 4,24,14 8 188 9 510 10 16 13
Таблица 2 - Показатели тестирования функциональных возможностей юных легкоатлетов в зависимости от соотношения аллелей выносливости и силы, мальчики
Спортсмены Количество аллелей выносливости Количество аллелей силы Бег 60 м, с Бег 60 м, результат Бег 200 м, с Бег 200 м, результат Бег 1000 м, мин Бег 1000 м, результат Прыжок в длину с места, см Прыжок в длину с места, результат Тройной прыжок в длину с места, см Тройной прыжок в длину, результат Отжимания за 1 мин, раз Отжимания за 1 мин, результатат
1 10 3 9,37 7 33,48 5 3,53,26 4 185 6 540 5 42 8
2 9 2 8,3 1 29,59 2 3,14,00 1 235 2 675 2 45 6
3 8 3 9,32 6 33,93 6 4,08,62 7 170 9 525 7 33 10
4 7 1 8,93 4 30,2 3 3,47,43 3 205 4 610 3 57 2
5 7 5 9,08 5 35,02 7 4,07,34 6 185 6 520 8 55 3
6 7 3 8,67 3 31,88 4 3,42,82 2 209 3 600 4 52 4
7 6 5 10,24 9 36,86 10 4,35,00 10 165 10 520 8 60 1
8 6 4 8,44 2 29,24 1 4,10,00 8 240 1 680 1 45 6
9 6 4 10,25 10 36,54 9 4,17,73 9 175 8 510 10 40 9
10 5 4 9,78 8 35,51 8 4,06,27 5 195 5 535 6 49 5
Заключение
На этапе начальной подготовки непатологические генетические особенности не являются лимитирующими факторами развития силы, быстроты, выносливости. Однако они могут существенно ограничить результат при увеличении уровня соревновательной нагрузки. Таким образом, генетические особенности начинающих спортсменов необходимо учитывать в выборе спортивной специализации. Наши исследования на данном этапе носят пилотный характер и требуют продолжения дальнейшей работы, направленной на совершенствование тренировочного процесса с учетом наследственных особенностей организма.
Список использованных источников
1. Рогозкин, В. А. Расшифровка генома человека и спорт / В. А. Рогозкин / / Теория и практика физической культуры. - 2001. - № 6. - С. 60-63.
2. The Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness: the 20062007 update / M. S. Bray [et al.] / / Medicine and science in sports and exercise. - 2009. -Vol. 41, N 1. - P. 35-73.
3. Ахметов, И. И. Молекулярная генетика спорта / И. И. Ахметов. - М. : Советский спорт, 2009. - 268 с.
4. Сологуб, Е. Б. Спортивная генетика / Е. Б. Сологуб, В. А. Таймазов. - М., 2000. - 121 с.
5. Платонов, В. Н. Двигательные качества и физическая подготовка спортсменов : моногр. / В. Н. Платонов. - М. : Спорт, 2019. - 656 с.
6. Фохтин, В. Г. Атлетическая гимнастика без снарядов / В. Г. Фохтин. - М. : Физкультура и спорт, 1991. - 77 с.
7. Performance enhancing genetic variants, oxygen uptake, heart rate, blood pressure and body mass index of elite high altitude mountaineers / T. Djarova [et al.] / / Actaphysiologica Hungarica. - 2013. - Vol. 100. - N 3. - P. 289-301.
8. Зинчук, В. В. Нормальная физиология : учеб. пособие / В. В. Зинчук, О. А. Балбатун, Ю. М. Емельянчик ; под ред. В. В. Зинчука. - Минск : Выш. шк., 2010. - 341 с.
9. Яровая, Г. А. Калликреин-кининовая система: новые факты и концепции (обзор) / Г. А. Яровая / / Вопросы медицинской химии. - 2001. - Т. 47, № 1. - С. 20-42.
10. Гилеп, И. Л. Использование данных молекулярной диагностики для специализации и индивидуализации тренировочного процесса конькобежцев : метод. рекомендации / И. Л. Гилеп, А. В. Ильютик, И. Н. Рубченя. - Минск : БГУФК, 2014. - 68 с.
11. A potential link between muscle peroxisome proliferators-activated receptor-a signaling and obesity-related diabetes / B. N. Finck [et al.] / / Cell Metab. - 2005. - Vol. 1. -P. 133-144.
12. Малярчук, Б. А. R577X-полиморфизм альфа-актинина-3 в популяциях человека на северо-востоке Азии / Б. А. Малярчук, М. В. Деренко, Г. А. Денисова // Экологическая генетика человека. - 2017. - Т. 15, № 1. - С. 50-56.
21.10.2019
