Общие представления о генетических маркерах, ассоциированных с физическими качествами человека

Первые попытки использовать генетические методы в спорте были предприняты в 1968 году на Олимпиаде в Мехико. В дальнейшем, в Мон­реале в 1976 году, группа канадских ученых продолжила исследования в поисках генетических различий между участниками Олимпийских игр и людьми, не занимающимися спортом.

• комплекс морфологических признаков, включающий в себя про­порции тела, форму скелетных мышц и их топологический состав, степень жироотложения;

• группы крови, включающие в себя системы эритроцитарных анти­генов — АВО, и лейкоцитарных антигенов — HLA;

• дерматоглифы — узоры на подушечках пальцев рук и ног;

• состав мышечных волокон и их распределение по трем типам в со­ответствии с метаболическим профилем;

• гормональный профиль и содержание гормонов в крови.

Последние данные, полученные в ходе молекулярно-генетических исследований, открыли новые возможности в разработке и примене­нии диагностических комплексов, направленных на решение проблем медико-генетического отбора в спорте, а также на оптимизацию трени­ровочного процесса [123, 752].

К 2005 году была получена информация почти о 150 различных генах, контролирующих физическое развитие человека [281]. Подроб­ный сравнительный анализ частот аллелей этих генов у разных групп спортсменов позволил идентифицировать гены-кандидаты, ассоцииро­ванные с различными физическими качествами человека.

Так, среди полиморфных сайтов, имеющих отношение к физи­ческим способностям человека и к спорту, уже сейчас можно выде­лить следующие: I/D-полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента (ACE) [179, 740], R577X-полиморфизм гена альфа-актини- на-3 (ACTN3) [180, 813], C34T-полиморфизм гена АМФ-дезаминазы (AMPD1) [180, 630], полиморфные сайты альфа-рецептора, активиру­емого пролифераторами пероксисом (PPARA) и 1-альфа-коактиватора гамма-рецептора (PGC1A).

При этом выделяют аллели, ассоциированные с выносливостью (кардиореспираторной и/или мышечной), скоростно-силовыми качест­вами (быстроты, взрывной или абсолютной силы), а также с развитием гипертрофии скелетных мышц. Так, считается, что аллель I гена ACE и аллель G гена PPARA могут способствовать достижению высоких результатов в видах спорта на выносливость (аллели выносливости), а аллели D и C тех же генов — как аллели скорости и силы [180]. К ним следует добавить благоприятные в любом отношении (как скорости/ силы, так и выносливости) аллели R гена ACTN3, Gly гена PGC1A и C гена AMPD1. Другие аллели этих же генов ассоциируются с пони­женной физической работоспособностью [180, 813]. Имеются данные об ассоциации генов альфа-2-адренорецептора ADRA2A (аллель 6.7 kb) и гаплогруппы H митохондриальной ДНК (mtDNA H) с выносливостью, а гаплогрупп K и J2 митохондриальной ДНК (mtDNA K и J2) — с ограниченной физической работоспособностью [752].

Необходимо отметить, что после опубликования генетической карты физической активности версии 2005 года произошло значитель­ное расширение спектра генов, полиморфизм которых ассоциирован с предрасположенностью к тому или иному виду спорта, что связано с возросшей активностью молекулярно-генетического тестирования в ряде лабораторий институтов физической культуры и спорта как у нас в стране, так и за рубежом [24, 752].

Перечень генов и их аллелей, ассоциированных с выносливостью и силой (скоростью), представлен в таблицах 7.4.1 и 7.4.2.

Идентифицированы также аллели, ассоциированные с ограниченной физической активностью человека в результате снижения или повыше­ния экспрессии соответствующих генов-кандидатов. Наличие таких ал­лелей коррелирует с прекращением роста спортивных результатов либо осложняется развитием таких патологических состояний, как гипертро­фия миокарда левого желудочка (ГМЛЖ), сердечная недостаточность, аритмии, а в ряде случаев может быть причиной внезапной смерти.

Поиск полиморфных генов-кандидатов, ассоциированных с на­следственной предрасположенностью к выполнению различных фи­зических нагрузок, основан на знании молекулярных механизмов мы­шечной или любой другой деятельности и предположении о том, что полиморфизм гена-кандидата может влиять на уровень метаболиче­ских процессов [180].

При исследовании ассоциаций используется несколько подхо­дов: 1) сравнение частот генотипов и аллелей по определенному гену у спортсменов и в контрольной группе. Если частота одного из алле­лей или генотипа значительно выше, например в группе стайеров, по сравнению с контрольной группой или с группой спринтеров, данный аллель/генотип считается благоприятствующим проявлению вынос­ливости (аллель/генотип выносливости); 2) корреляционный ана­лиз между генотипами и уровнем физической подготовленности или соревновательной успешностью. В данном случае определяются ге­нотипы, ассоциированные с наивысшими, средними и наименьшими показателями. В дополнение к этому сравнивают частоты генотипов и аллелей у спортсменов с наивысшими и наименьшими показателями; 3) корреляционный анализ между генотипами и приростом различных показателей в процессе длительных тренировок (исследование в ди­намике). При поиске генов-кандидатов, ассоциированных с физичес­кими способностями человека, применяются стандартные методы ге­нетического анализа, включая картирование локусов количественных признаков (Quantitative Trait Loci). В последнее время благодаря появ-

Список генов-кандидатов и их аллелей, ассоциированных с проявлением выносливости у спортсменов [24]

лению метода общегеномного скрининга ассоциаций, появилась реаль­ная возможность детального анализа особенностей геномного профиля однонуклеотидных замен не только при различных хронических

заболеваниях, но и у лиц, занимающихся тем или иным видом спорта. Такой подход, безусловно, окажется эффективным и для идентифика­ции генов-кандидатов и генных локусов, ассоциированных с физичес­кими особенностями человека, его наследственной предрасположен­ностью к спорту и фитнесу.