CC BY
3110. Галеев, А.Р. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6-16 лет / А.Р. Галеев, Л.Н. Игишева, Э.М. Казин // Вестник Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2002. - № 3 (545). - С. 35-40.
11. Жукова, А.А. Сравнительная оценка вегетативной регуляции сердечного ритма у пловцов и гимнастов / А.А. Жукова, Л.А. Будько, П.А. Севостьянов // Проблемы здоровья и экологии. - 2014. - Т. 40, № 2. - С. 100-104.
12. Gavrilova, E.A. Heart rate variability and sports / Е.А. Gavrilova // Human Physiology. - 2016. - Vol. 42, № 5. - P. 571-578.
13. Диагностика адаптации пловцов на начальном этапе специализированной подготовки / В.А. Лиходеева [и др.] / / Теория и практика физической культуры. - 2011. - № 6. - С. 50-52.
14. Брынцева, Е.В. Определение индекса централизации как донозологический показатель нарушения работы вегетативной системы юных спортсменов / Е.В. Брынцева, К.П. Зимова // Профилактическая медицина-2017: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, Санкт-Петербург, 6-7 дек. 2017 г. - С. 117-121.
13.11.2020
УДК 796.1: 612
ВЗАИМОСВЯЗЬ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ЛЕГКОАТЛЕТОВ С ГЕНЕТИЧЕСКИМ ПОЛИМОРФИЗМОМ ОТДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ
И. Л. Гилеп, канд. хим. наук, доцент,
Н. В. Шведова,
Республиканский научно-практический центр спорта;
И. В. Гайдукевич, канд. хим. наук,
Институт биоорганической химии НАН Беларуси;
И. М. Калинина,
Учреждение «СДЮШОР «Буревестник»;
Е. В. Планида, канд. биол. наук, доцент,
Белорусский государственный университет физической культуры
Аннотация
Важным в современном спорте остается выбор правильной спортивной специализации с учетом наследственных особенностей юных спортсменов. В данной работе проведена комплексная оценка взаимосвязи аллельных вариантов АСЕ, BDKRB2, NOS 3 генов с успешностью белорусских легкоатлетов высокого класса в зависимости от специализации, а также с показателями двигательных качеств юных спортсменов. На основе проведенного анализа к аллелям, предрасполагающим к развитию аэробных возможностей легкоатлетов, отнесли I АСЕ, -9 BDKRB2, G NOS3, b NOS3, pro PPARG. Аллели, связанные с развитием анаэробных способностей и скоростно-силовых качеств -
D АСЕ, R ACTN3, ala PPARG, b NOS3 и вариант GT NOS3. Однако, на этапе начальной подготовки изученные аллелъные варианты не являются лимитирующими факторами развития двигательных качеств.
RELATIONSHIP BETWEEN TRACK ATHLETES' SPECIALIZATION AND THE GENETIC POLYMORPHISM OF INDIVIDUAL GENES
Abstract
It is essential in modern sports to choose the right sporting specialisation, taking into account the inherited characteristics of young athletes. This work provides a complex analysis of the relationship between allele variants of ACE, BDKRB2, NOS 3 genes and the success of Belarusian high-class athletes, depending on their specialisation, as well as the motor performance of young athletes. Based on the analysis carried out, I ASEAN, -9 BDKRB2, G NOS3, b NOS3, pro PPARG were classified as the alleles predisposing to the development of aerobic capabilities of athletes. D ASEAN, R ACTN3, ala PPARG, b NOS3 and the ST NOS3 variant were classified as alleles related to the development of anaerobic abilities and speed-force qualities. However at the early stage of preparation, the allele options studied are not the limiting factors for the development of motor performance.
Введение
Важным в современном спорте остается выбор правильной спортивной специализации, основанный на многофакторной взаимосвязи наследственных особенностей организма юных спортсменов с тренировочными воздействиями. В связи с этим ведется поиск наследственных маркеров предрасположенности индивида к спортивной деятельности. К настоящему моменту известно более ста предполагаемых генетических маркеров, ассоциированных с успешной спортивной деятельностью [1-2]. Однако для имплементации молекулярной диагностики в спортивную практику важно аккумулировать корреляционные генетические данные в привязке к конкретному виду спорта и изучать ассоциацию предполагаемого маркера с тренировочным процессом. Основываясь на ретроспективном анализе литературных данных [1-5] и собственных исследованиях, проведенных ранее [6-8], мы акцентировали внимание на некоторых наиболее значимых генах и их полиморфных вариантах: PPARA G/С (rs4253778), PPARG С/G (rs1801282) - регулируют метаболизм углеводов и липидов; ACTN3 С/Т (rs1815739 или R577X -кодирует мышечный белок а-актинин-3 быстросокращающихся волокон; АСЕ I/D, BDKRB2 +9/-9, NOS G/T (rs1799983), NOS 4a/5b -отвечают за работу сердечно-сосудистой системы.
Цель исследования
Выявить наиболее благоприятные аллельные варианты АСЕ, BDKRB2, NOS 3, генов для развития спортивного мастерства в легкой атлетике. Оценить взаимосвязь двигательных навыков начинающих
спортсменов с присутствием в их геноме изучаемых аллелей выносливости и силы.
Методы и организация исследования
В исследовании были использованы образцы геномной ДНК спортсменов национальной команды Республики Беларусь и спортивного резерва по лёгкой атлетике и юные легкоатлеты, мальчики 11-12 лет из спортивной детско-юношеской школы олимпийского резерва «Буревестник» при учреждении образования «Белорусский государственный университет физической культуры». В тестировании принимали участие спортсмены-мужчины и женщины в возрасте от 16 до 33 лет, ЗМС - 10 человек, МСМК - 67, МС - 78, КМС - 28, 11 юных легкоатлетов без разрядов и 241 человек группы сравнения, которую составили мужчины и женщины, не имеющие спортивных разрядов.
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».
Для изучения двигательных качеств учеников спортивной детско-юношеской школы олимпийского резерва «Буревестник» 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.
Для выявления статистически значимых различий между выборками использовали многомерный критерий углового преобразования Фишера (ф). Достоверность различий частот генотипов и аллелей в сравниваемых группах определяли с помощью х2 с учетом поправки Йетса. Статистически значимыми считали различие при величине Р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Всех спортсменов высокого класса разделили на группы с учетом выбранной специализации. Анализ частот встречаемости аллельных вариантов изучаемых генов у спортсменов высокого класса в разных группах выявил следующие закономерности. Увеличивается частота встречаемости полиморфных вариантов II и ГО гена АСЕ среди бегунов на длинные и средние дистанции, в то время как в группе спортсменов, метающих молот и толкающих ядро, статистически значимо возрастает встречаемость генотипа DD того же гена (58,6 % против 23,2 % в группе сравнения (таблица 1). Частота встречаемости DD генотипа значимо выше, а II генотипа значимо ниже в группе спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции (таблица 1). Используя критерий х2 с учетом поправки Йетса, для сравнения групп спортсменов спринтеров и стайеров выявили статистически значимые (Р<0,01) различия в частоте встречаемости полиморфных вариантов гена АСЕ: среди бегунов на короткие дистанции чаще встречаются представители, имеющие в своем
генотипе D аллель, DD АСЕ, а среди стайеров чаще встречаются представители, имеющие в своем генотипе I аллель, II АСЕ.
Среди спортсменов, специализирующихся в беге на длинные дистанции, значимо выше частота встречаемости генотипа -9/-9 гена BDKRB2 (66,7 % против 26,4 % в группе сравнения) и -9 аллеля того же гена (78,6 % против 46,5 % против 53,5 % в группе сравнения), в то время как +9/+9 BDKRB2 чаще встречается среди спринтеров (42,5 % против 33,3 в группе сравнения (таблица 1).
Таблица 1 - Частота встречаемости генотипов и аллелей генов АСЕ, BDKRB2, NOS среди спортсменов, тренирующихся в легкой атлетике, и группы сравнения
Специализация n Генотип Аллели,%
АСЕ, %
II ID DD I D
Л/а, спринт 57 14,0(8)* 43,9(25)* 42,1(24)* 36,0* 64,0*
Л/а, средние 53 32,1(17) 45,3(24) 22,6(12) 54,7 45,3
Л/а, длинные 33 33,3(11) 54,6(18) 12,1(4) 60,6 39,4
Л/а, метание, толкание 29 10,4(3)* 31,0(9) 58,6(17)* 25,9* 74,1*
Л/а, прыжки 11 18,2(2) 27,3(3) 54,5(6) 31,8 68,2
Все спортсмены 183 22,4(41) 43,2(79) 34,4(63) 44,0 56,0
Группа сравнения 241 29,1(70) 47,7(115) 23,2(56) 52,9 47,1
Специализация n BDKRB2, %
-9/-9 -9/+9 +9/+9 -9 +9
Л/а, спринт 40 15,0(6) 42,5(17) 42,5(17) 36,2 63,8
Л/а, средние 45 28,9(13) 48,9(22) 22,2(10) 53,3 46,7
Л/а, длинные 21 66,7(14)* 23,8(5) 9,5(2) 78,6* 21,4*
Л/а, метание, толкание 16 25,0(4) 43,8(7) 31,2(5) 46,9 53,1
Л/а, прыжки 4 25,0(1) 50,0(2) 25,0(1) 50,0 50,0
Все спортсмены 126 30,1(38) 42,1(53) 27,8(35) 51,2 48,8
Группа сравнения 72 26,4(19) 40,3(29) 33,3(24) 46,5 53,5
Специализация n NOS 3(a,b), %
bb ab aa b a
Л/а, спринт 41 73,2(30) 26,8(11) 0* 86,6 13,4
Л/а, средние 45 77,8(35) 22,2(10) 0* 75,0 25,0
Л/а, длинные 21 66,7(14) 33,3(7) 0 83,3 16,7
Л/а, метание, толкание 16 87,5 (14)* 12,5(2) 0* 93,7 6,3
Л/а, прыжки 4 50,0(2) 50,0(2) 0 75,0 25,0
Все спортсмены 127 74,8 (95) 25,2(32) 0* 87,4* 12,6*
Группа сравнения 164 64,0(105) 29,9(49) 6,1(10) 79,0 21,0
Примечание: * - статистически значимые различия между спортсменами и группой сравнения по многомерному критерию углового преобразования Фишера ф, Р<0,05. Жирным шрифтом выделены значимые различия между спортсменами и группой сравнения по критерию х2 с учетом поправки Йетса, Р<0,05.
Важно отметить, что по критерию х2 с учетом поправки Йетса статистически значимые (Р<0,01) различия наблюдались между группами спортсменов спринтеров и стайеров по инсерционно-
делеционному полиморфизму гена -9/+9 BDKRB2, где среди спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции, чаще встречаются представители +9/+9 BDKRB2 генотипа и +9 аллеля, а среди спортсменов, специализирующихся в беге и спортивной ходьбе на длинные дистанции, чаще встречаются представители генотипа -9/-9 гена BDKRB2 и -9 аллеля.
Анализ полиморфизма гена эндотелиальной N0 синтазы (переменного числа тандемных повторов в 4-м интроне) показал, что среди спортсменов не выявлено ни одного носителя генотипа аа по полиморфизму а/Ь гена NOS3 (таблица 1). Данный аллельный вариант можно отнести к неблагоприятным для роста спортивного мастерства в легкой атлетике. Ранее наши исследования показали [8], что среди спортсменов, специализирующихся в легкой атлетике, отсутствует ТТ генотип гена NOS3. Данный полиморфизм представлен однонуклеотидной заменой гуанина тимидином в 894-й позиции гена NOS3 (^1799983), что приводит к замене глутамина аспарагином в 298-й позиции самого фермента [2]. Таким образом, к неблагоприятным аллелям для роста спортивного мастерства в легкой атлетике можно отнести генотипы аа и ТТ гена NOS3.
В большинстве спортивных групп частота встречаемости ЬЬ генотипа гена NOS3 выше, чем в контрольной группе (таблица 1), статистически значимые отличия (Р<0,05) по сравнению с группой сравнения зафиксированы у спортсменов, специализирующихся в метании молота и толкании ядра (таблица 1). В целом по группе спортсменов частота встречаемости а аллеля гена NOS3 статистически значимо ниже, а Ь аллеля - выше по сравнению с контрольной группой (таблица 1). Вместе с тем наличие 25,2 % обследованных спортсменов высокого класса с гетерозиготным генотипом свидетельствует о том, что наличие одного аллеля Ь гена NOS3 достаточно для обеспечения выработки оксида азота в концентрации, необходимой для поддержания должного тонуса кровеносных сосудов и регуляции тонуса гладкомышечной мускулатуры, а, как следствие, для достижения высоких спортивных результатов. Таким образом, генотипы ЬЬ NOS3 и аЬ NOS3 являются благоприятными для занятия спортом и роста спортивного мастерства. Однако частота встречаемости генотипа ЬЬ NOS3 статистически значимо выше в группе спортсменов, специализирующихся в легкой атлетике, по сравнению с контрольной группой.
Ранее нами было установлено, что среди спортсменов, специализирующихся в беге на длинные дистанции, чаще встречаются представители генотипа GG NOS3, а среди спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции, метании молота и толкании ядра, чаще встречаются представители генотипа GT N05^3 [8].
Наши исследования показали, что частота встречаемости генотипа RR гена АСТN3 у спортсменов значимо выше по сравнению с группой контроля. В группе спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции, частота встречаемости генотипа XX АСТЫ3
значимо ниже. Однако генотип XX ACTN3 несмотря на то, что не является благоприятным для развития быстроты и специализации в беге на короткие и средние дистанции, не является лимитирующим фактором, свидетельствующим о невозможности проявления выдающихся результатов в спринте.
Ранее нами было установлено, что среди спортсменов, специализирующихся в беге на длинные и средние дистанции, не обнаружены обладатели генотипа ala/ala гена PPARG, в то время как частота встречаемости данного полиморфного варианта выше в группах спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции и в метании молота, толкании ядра по сравнению с контрольной группой [8].
Суммируя вышеизложенное, можно выделить аллели, предрасполагающие к развитию аэробных возможностей легкоатлетов, а, следовательно, выносливости. К ним отнесли аллели: I АСЕ, -9 BDKRB2, G NOS3, b NOS3, pro PPARG. Аллели, связанные с развитием анаэробных способностей и скоростно-силовых качеств - D АСЕ, R ACTN3, ala PPARG, b NOS3 и вариант GT NOS3. Известно, что аэробные возможности человека лежат в основе аэробной или общей выносливости, а анаэробные возможности составляют основу таких качеств, как сила и быстрота [9].
Используя данные аллельные варианты, мы определили предрасположенность юных легкоатлетов к развитию аэробных и анаэробных возможностей, взяв за основы количество аллелей, предрасполагающих к их развитию. Полученные индивидуальные данные тестирования детей были ранжированы в зависимости от результата, где 1 - самый лучший результат, а 11 - самый худший, и сопоставлены с количеством аллелей предрасположенности к развитию выносливости и силы, далее «аллели силы» и «аллели выносливости» (таблица 2). В целом по группе юные легкоатлеты имели более выраженную предрасположенность к развитию выносливости (64 %), чем к развитию скоростно-силовых качеств (46 %). У восьми детей преобладали «аллели выносливости» над «аллелями силы». Анализ полученных результатов показал, что наличие более 60% «аллелей выносливости» ассоциировано с личным лучшим результатом в беге на 1000 м, по сравнению с бегом на 60 м и 200 м. Преобладание «аллелей силы» над «аллелями выносливости» согласуется с лучшим результатом в отжимании за 1 мин (таблица 2). Равное количество «аллелей силы» и «аллелями выносливости» ассоциировано с личным лучшим результатом в беге на 60 м и 200 м у одного юного спортсмена и прыжками у другого юного спортсмена, однако стоит отметить, что у этих детей показатель «аллели выносливости» соответствует 40 % (таблица 2). Анализ результатов не выявил лимитирующего влияния аллельного варианта аа NOS3 на развитие двигательных качеств у юных легкоатлетов, так как спортсмены 9, 10, 11 имели в своем геноме данный полиморфизм.
Таким образом, необходимо продолжить наблюдение и анализ данной группы юных легкоатлетов для выявления наиболее благоприятной специализации.
Таблица 2 - Показатели тестирования двигательных качеств юных легкоатлетов в зависимости от количества аллельных вариантов, благоприятных для развития выносливости и силы
Спортсмен Аллели выносливости, % Аллели 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, результат с места Тройной прыжок в длину с места, см Тройной прыжок в длину, результат Отжимания за 1 мин, раз Отжимания за 1 мин, результат
1 90 50 10,9 11 40,03 11 4,14,3 7 160 11 505 11 50 2
2 80 50 10,3 8 35,4 8 4,12,5 6 170 9 550 8 39 7
3 80 50 9,7 6 35 6 4,06,1 5 195 5 580 5 36 9
4 70 60 8,6 3 30,63 3 3,48,0 2 215 4 670 3 50 3
5 70 50 8,6 4 33,6 4 4,00,1 3 220 3 640 4 57 1
6 60 30 9,4 5 34,7 5 4,14,8 8 190 6 580 6 45 5
7 60 40 10,02 7 35,3 7 4,15,1 9 190 7 580 7 36 8
8 60 70 10,4 9 36,3 9 4,47,1 10 170 10 510 10 45 4
9 50 30 10,4 10 39,1 10 4,50,0 11 185 8 530 9 20 11
10 40 40 8,54 2 29,2 2 4,02,0 4 240 1 710 1 36 10
11 40 40 8,03 1 28,25 1 3,44,5 1 240 2 705 2 41 6
Выводы
Наши исследования позволили выделить аллели, предрасполагающие к развитию аэробных возможностей легкоатлетов, а, следовательно, выносливости. К ним отнесли аллели: I АСЕ, -9 BDKRB2, G NOS3, b NOS3, pro PPARG. Аллели, связанные с развитием анаэробных способностей и скоростно-силовых качеств - D АСЕ, R ACTN3, ala PPARG, b NOS3 и вариант G7 NOS3. У юных легкоатлетов 11-12 лет наличие более 60 % «аллелей выносливости» ассоциировано с личным лучшим результатом в беге на 1000 м по сравнению с бегом на 60 м и 200 м.
На этапе начальной подготовки изученные аллельные варианты не являются лимитирующими факторами развития силы, быстроты, выносливости. Однако есть предположение, что они могут существенно ограничить спортивный результат или улучшить его при увеличении уровня соревновательной нагрузки.
Список использованных источников
1. Athlome Project Consortium: a concerted effort to discover genomic and other «omic» markers of athletic performance / Y.P. Pitsiladis [et al.] / / Physiol Genomics. - 2016. - Vol.48(3). - 183-190.
2. Ахметов, И.И. Молекулярная генетика спорта / И.И. Ахметов. -М.: Советский спорт, 2009. - 268 с.
3. The Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness: the 2006-2007 update / M. S. Bray [et al.] // Medicine and science in sports and exercise. - 2009. - Vol. 41, № 1. - P. 35-73.
4. Sports genetics moving forward: lessons learned from medical research / С.М. Mattson [et al.] // Physiological Genomics. - 2016. -Vol. 48, №3. - Р. 175-182.
5. 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, № 3. - P. 289-301.
6. 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.
7. Гилеп, И.Л. Взаимосвязь двигательных навыков юных легкоатлетов на этапе начальной подготовки с наследственными особенностями организма / И.Л. Гилеп, И.В. Гайдукевич, И.М. Калинина / / Прикладная спортивная наука. - 2019. - № 2 (10). - C. 72-78.
8. Анализ частоты встречаемости аллельных вариантов отдельных генов у спортсменов высокого класса в циклических видах спорта / И.Л. Гилеп [и др.] // Прикладная спортивная наука. - 2020. - № 1 (11). -С. 36-44.
9. Биохимия мышечной деятельности в спорте: пособие / И.Л. Гилеп [и др.]; Белорус. гос. ун-т физ. культуры. - Минск: БГУФК, 2019. - 168 с.
10.11.2020
УДК 612.17
КАРДИОЛОГИЧЕСКИЙ СКРИНИНГ: ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У СПОРТСМЕНОВ ЦИКЛИЧЕСКИХ И ИГРОВЫХ ВИДОВ СПОРТА
А. Л. Захаревич, Е. А. Барановская,
Республиканский научно-практический центр спорта
Аннотация
Актуальной задачей спортивной медицины на современном этапе является выявление ранних признаков нарушения адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам.
