Полиморфизмы генов миогенного фактора 6 и альфа-актинина-3 и их ассоциация со структурой и функцией скелетных мышц человека 03. 01. 04 Биохимия

6.Ассоциация R577X полиморфизма гена ACTN3 со степенью гипертрофии отдельных мышц и мышечных волокон после силовой тренировки Изучение ассоциации полиморфизма ACTN3 со степенью рабочей гипертрофии после 8-недельной силовой тренировки включала проведение оценки размера мышц и мышечных волокон, а также измерение МПС мышц у 15 здоровых физически активных мужчин. Семь человек тренировались по классической схеме силовой тренировки с нагрузкой 80-85% от МПС (RR генотип – 4 человека, RX – 3). Данная тренировка незначительно изменила состав мышечных волокон m. vastus lateralis обследуемых. Статистически значимых отличий в составе волокон у людей с различными генотипами по ACTN3 до и после тренировки выявлено не было. Разная степень увеличения содержания быстрых волокон (RR: 4.1 ± 2.5 %, RX: 6.7 ± 3.9 %) и уменьшения медленных волокон (RR: 3.9 ± 3.5 %, RX: 1.3 ± 1.7 %) в ходе тренировки также не имела статистически значимой корреляции с носительством того или иного генотипа (P = 0.9 и P = 0.8, соответственно). После классической силовой тренировки прирост ППС быстрых и медленных мышечных волокон оказался больше у носителей RR генотипа (прирост: БВ – 1933.1 ± 548.2 мм2, МВ – 1110.3 ± 258.8 мм2) по сравнению с носителями RX генотипа (прирост: БВ – 726.7 ± 108.8 мм2, МВ – 678.6 ± 34.0 мм2) (Рис.2). Статистически значимая ассоциация между приростом ППС волокон и полиморфизмом по ACTN3 не была обнаружена, однако тенденция была весьма значимой (БВ: P = 0.058, МВ: P = 0.088). До и после классической силовой тренировки у испытуемых был проведен анализ МПС с учетом генотипов по ACTN3. Прирост МПС составил 392 ± 49 Н у носителей RR гомозиготного генотипа и 294 ± 49 Н – у носителей гетерозиготного генотипа (P = 0.088). Рис.2. Воздействие классической силовой тренировки на изменение ППС мышечных волокон с учетом генотипа по ACTN3. Сравнительный анализ изменения композиционных показателей мышц в результате силовых тренировок проведен у семи испытуемых, которые тренировались по классической схеме и у восьми испытуемых, завершивших низкоинтенсивную статодинамическую тренировку без расслабления с нагрузкой 50% от МПС (RR генотип – 6 человек, RX – 2). После завершения тренировок обоих типов различия между носителями двух генотипов по ACTN3 в таких показателях, как прирост общей сухой мышечной массы бедра (без жира), изменение объемов всего бедра и жировой складки оказались статистически незначимыми. Результаты анализа увеличения объемов мышц бедра после силовых тренировок разного типа с учетом полиморфизма ACTN3 представлены в таблице 7. Таблица 7 Динамика объемов мышц бедра после силовой тренировки с учетом генотипа по ACTN3. Прирост, мм3 Классическая тренировка P Статодинамическая тренировка P RR генотип RX генотип RR генотип RX генотип m. rectus femoris 103.86 ± 6.50 97.84 ± 0.67 0.27 103.37 ± 7.30 104.67 ± 0.14 0.82 m. vastus lateralis 120.75 ± 8.57 107.36 ± 8.03 0.12 105.95 ± 5.77 103.41 ± 3.59 0.59 m. quadriceps femoris 118.09 ± 7.20 105.73 ± 6.62 0.09 110.09 ± 11.9 106.91 ± 9.71 0.75 m. gluteus maximus 116.76 ± 7.37 119.66 ± 2.02 0.62 114.39 ± 7.88 104.27 ± 4.40 0.15 После силовой тренировки, проводимой по классической схеме, прирост m. guadriceps femoris был выше у носителей гомозиготного генотипа RR по сравнению с носителями гетерозиготного генотипа (118.09 ± 3.22 мм3 против 105.73 ± 4.68 мм3; P = 0.09). После статодинамической тренировки тенденция к ассоциации полиморфизма гена ACTN3 с гипертрофическим эффектом выявлена для m. gluteus max. Увеличение объема данной мышцы после такого типа тренировки было также выше у носителей RR генотипа, чем у носителей гетерозиготного генотипа (114.39 ± 3.22 мм3 против 104.27 ± 3.11 мм3; P = 0.15). ОБСУЖДЕНИЕ Новизна данного исследования заключалась как в выборе генов-кандидатов, так и в применении различных подходов для выявления ассоциации C964T полиморфизма гена MYF6 и R577X полиморфизма ACTN3. Исследование было организовано таким образом, что выявление ассоциации полиморфизмов с мышечной деятельностью проводили с применением различных подходов – «случай-контроль» (case-control study), одномоментное поперечное исследование (cross-sectional study), динамическое продольное исследование (longitudinal study) на трех уровнях: организма человека (оценка морфофункциональных параметров), отдельных мышц и мышечных волокон. При анализе распределения частот генотипов и аллелей у российских спортсменов 13 видов спорта частота ТТ генотипа статистически значимо выше у спортсменов-стайеров, основным физическим качеством которых для выполнения физических нагрузок является выносливость с проявлением умеренной мощности. Частота Т аллеля возрастала с ростом квалификации в данной подгруппе, что подтверждает благоприятствующее воздействие Т аллеля для развития физического качества выносливости (на уровне тенденции). При исследовании фенотипа мышц в большой однородной группе рекрутов Великобритании выявлена связь T аллеля и ТТ генотипа по гену MYF6 с размером m. rectus femoris. Анализ связи C964T полиморфизма гена MYF6 с составом и размером мышечных волокон m. vastus lateralis, проводимый в группе спортсменов, занимающихся конькобежным многоборьем, показал, что ППС всех мышечных волокон была больше у носителей генотипа ТТ по сравнению с носителями СС и СТ генотипов. Результаты определения размеров мышечных волокон m. semitendinosus в группе физически активных здоровых людей также выявили более высокую ППС мышечных волокон у носителей генотипа ТТ по сравнению с носителями СС и CT генотипов. Следует отметить, что для подтверждения ассоциации С964Т полиморфизма гена MYF6 с мышечной деятельностью человека требуется проведение дальнейших исследований на группах высококвалифицированных спортсменов в других лабораториях мира, а причины обнаруженных различий необходимо изучать на клеточном и молекулярном уровне. Результаты настоящего исследования R577X полиморфизма гена ACTN3 согласуются с ранее полученными данными [Yang et al., 2003; Niemi and Majamaa, 2005; Papadimitriou et al., 2007; Santiago et al., 2008; Roth et al., 2008]. Новизна нашей работы заключалась в том, что полиморфизм гена ACTN3 был впервые изучен в российской популяции и у российских спортсменов, причем на более многочисленных выборках высококвалифицированных спортсменов, чем это сделано в других лабораториях. Наши результаты показывают, что RR и RX генотипы ассоциированы с предрасположенностью к скоростно-силовым видам спорта и положительно коррелируют с высокой квалификацией спортсменов спринтеров и силовиков. Механизмы, которые лежат в основе обнаруженной ассоциации R577X полиморфизма ACTN3 со скоростно-силовой деятельностью, возможно, связаны с более высоким содержанием быстрых мышечных волокон IIx типа у RR гомозигот по сравнению с ХХ гомозиготами [Vincent et al., 2007]. Наше исследование является первым, показавшим, что пониженная частота 577ХХ генотипа наблюдалась также среди спортсменов, занимающихся видами спорта на развитие выносливости по сравнению с контрольной группой. Возможным объяснением найденной ассоциации может быть негативное воздействие, которое оказывает отсутствие α-актинина-3, на силовой компонент в видах спорта на выносливость. Исследование полиморфизма гена ACTN3 с помощью подхода «генотип-фенотип» позволило обнаружить некоторое подтверждение полученным данным с помощью анализа распределений частот и аллелей в группе спортсменов. Влияние полиморфизма гена ACTN3 на степень гипертрофии отдельных мышц бедра и мышечных волокон m. vastus lateralis в результате 8-недельной силовой тренировки разных типов проводили в группе физически активных здоровых мужчин. Тенденция к большему гипертрофическому эффекту, происходящему за счет увеличения объема быстрых мышечных волокон, наблюдалась у носителей RR генотипа. Прирост МПС в ходе классической силовой тренировки наблюдался также в большей степени у носителей RR гомозиготного генотипа по ACTN3, что объясняется большей степенью гипертрофии быстрых мышечных волокон у носителей данного генотипа. Обнаружены тенденции к ассоциации R577X полиморфизма cо степенью гипертрофии отдельных мышц. Значения увеличения объема m. quadriceps femoris при тренировке по классической схеме и m. gluteus max при статодинамической тренировке были выше у носителей RR генотипа по ACTN3 по сравнению с носителями гетерозиготного генотипа. Таким образом, присутствие полноценного белка α-актинина-3 создает условия к повышенной степени гипертрофии мышц и мышечных волокон, что приводит к увеличению силовых показателей мышц. Обнаруженная ассоциация с тренируемостью согласуется с данными зарубежных исследований [Norman et al., 2009] и поддерживает полученные нами данные о связи полиморфизма гена ACTN3 со скоростно-силовым статусом у российских спортсменов, а также гипотезу о том, что присутствие в мышцах α-актинина-3 имеет благоприятный эффект на функционирование мышц при генерации сильных сокращений на большой скорости. В заключение следует отметить, использование полученных данных в практической работе тренеров повысит результативность спортивного отбора и сохранит здоровье спортсменов при реализации учебно-тренировочной программы в стрессовых ситуациях, с которыми сопряжены занятия спортом. ВЫВОДЫ Впервые проанализированы полиморфные варианты генов MYF6 и ACTN3 у жителей России. Частоты редких аллелей генов в контрольной выборке составили: аллель 964С гена MYF6 – 42.3%, аллель 577Х гена ACTN3 – 38.7%. На основании сравнения данных распределения частот генотипов и аллелей у российских спортсменов различных специализаций и квалификаций и в контрольной выборке, обнаружена ассоциация генотипа 964ТТ по MYF6 с предрасположенностью к развитию и проявлению выносливости, генотипа 577RR и аллеля 577R по ACTN3 – с предрасположенностью к развитию и проявлению скоростно-силовых физических качеств и качества выносливости. Выявлена ассоциация 964ТТ генотипа и 964Т аллеля по MYF6 с более высокими значениями размера m. rectus femoris и ППС мышечных волокон m. semitendinosus и m. vastus lateralis; у носителей 964ТТ генотипа наблюдалась тенденция к увеличению ППС медленных волокон m. vastus lateralis (P = 0.09). Ассоциация R577X полиморфизма гена ACTN3 с размером m. rectus femoris, а также с ППС и составом мышечных волокон m. vastus lateralis не обнаружена. Сравнительный анализ полиморфизма гена MYF6 с морфофункциональными показателями спортсменов (аэробными, анаэробными, антропометрическими, композиционными, силовыми) не выявил между ними какой-либо ассоциации. В результате силовой тренировки у носителей генотипа 577RR по ACTN3 обнаружена тенденция к большему приросту максимальной произвольной силы (P = 0.088), более высокой степени гипертрофии отдельных мышц (P = 0.09) и быстрых мышечных волокон (P = 0.058). После тренировки смешанной направленности ассоциация полиморфизмов генов MYF6 и ACTN3 со степенью мышечной гипертрофии не выявлена. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОММЕНДАЦИИ Полиморфизмы C964T гена MYF6 и R557X гена ACTN3 могут быть использованы в диагностическом комплексе с другими значимыми генетическими полиморфизмами в качестве маркеров предрасположенности к физической деятельности. Носителям генотипа 964TT по MYF6 могут быть предложены занятия видами спорта с преимущественным проявлением выносливости; носителям генотипа 577RR по ACTN3 – занятия видами спорта как скоростно-силовой направленности, так и на выносливость, поскольку генотип 577RR является благоприятным для любой физической деятельности человека. Предложенный комплексный подход, включающий поиск ассоциаций полиморфизмов генов со спортивной деятельностью, морфофункциональными характеристиками организма, параметрами мышц и мышечных волокон может быть применен для выявления новых значимых генетических маркеров предрасположенности к физической деятельности. СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Рогозкин В.А., Астратенкова И.В., Дружевская А.М., Федотовская О.Н. Гены-маркеры предрасположенности к скоростно-силовым видам спорта // Теория и практика физической культуры. – №1. – 2005. – С.2-4. Дружевская А.М., Астратенкова И.В., Рогозкин В.А. Полиморфизм гена альфа-актинина3 (АCTN3) у спортсменов // Мат. III Всерос. с межд. участием школы-конф. по физиологии мышц и мышеч. деятельности, посвящ. 250-летию МГУ им.М.В.Ломоносова. 1-4 февраля 2005 г. – Москва, 2005. – С.69. Druzhevskaya A., Astratenkova I. Alfa-actinin-3 gene (ACTN3) polymorphism in power-oriented athletes // The 10th Annual Congress ECSS, July 13-16, 2005, Belgrade, Serbia. Abs. Book. – 2005. – P.213. Ахметов И.И., Астратенкова И.В., Дружевская А.М., Комкова А.И., Любаева Е.В., Таракин П.П., Нетреба А.И., Попов Д.В., Вдовина А.Б., Виноградова О.Л., Шенкман Б.С., Рогозкин В.А. Значение комплексного анализа факторов генетической предрасположенности к мышечной деятельности человека // Медико-биологические технологии повышения работоспособности в условиях напряженных физических нагрузок. Сб. статей. – М., 2006. – С.23-38. Druzhevskaya A.M., Netreba A.I., Popov D.V., Lyubaeva E.V., Astratenkova I.V., Montgomery H.E., Rogozkin V.A. Association of ACTN3 genotype with physical performance and response to power training // The 11th Annual Congress ECSS. July 5-8, 2006, Lausanne, Switzerland. Abs. Book. – 2006. – P.196.

Похожие:

	Урок по теме: Работа мышц. Утомление. Значение физических упражнений... Раскрыть условия правильного формирования скелета и мышц. Подвести школьников к выводу о важнейшем значении мышечной активности для...		Особенности метаболизма и кинетики сократительных белков скелетных... Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Российский научный центр «Восстановительная травматология и...
	Урок биологии в 9 классе по теме «Взаимодействие генов» Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биохимия молока и мяса» составлен на основе		Росводоканал Бывшего СССР. С 2003 года «роcводоканал» входит в состав «Альфа-Групп». Использование инвестиционных ресурсов «Альфа-Групп» в сочетании...
	Конкурсная документация №1401220 Объявления ОАО «Альфа-Банк» Оао «Альфа-Банк» сообщает о проведении 22 января 2014 года в Центральном офисе Банка (г. Москва, ул. Каланчевская, 27) открытого...		Образовательное учреждение высшего профессионального образования Днк-технологий для выявления генов высокой продуктивности и устойчивости к заболеваниям; диагностики болезней животных посредством...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Продолжить знакомить детей со строением тела человека, со значением скелета и мышц		Методические указания к самостоятельной работе Специальность 020208. 65 Биохимия Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Биохимия»
	Методические указания к самостоятельной работе Специальность 020208. 65 Биохимия Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Биохимия»		Реферат По специальности 05020152 преподавание математики в основной... Числовая после­довательность есть функция натурального аргумента. (Так, на­пример, арифметическая прогрессия является линейной функцией...
	Методические указания Для лучшего запоминания наименования костей... «Технология изделий легкой промышленности» и 262200. 62 «Конструирование изделий легкой промышленности»		Биохимия тканей Биохимия тканей: методические указания к самостоятельной работе [Текст ] / cост. Е. В. Инжеваткин – Красноярск: Сибирский федеральный...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Я подвижность суставов, снижается эластичность мышц, сухожилий, уменьшается гибкость. Все негативные факторы приводят к повышению...		Реферат Направление: Сохраним свое здоровье Тема: «Культура здорового закаливания» Оно является важнейшей предпосылкой к познанию окружающего мира, к самоутверждению и счастью человека. Активная долгая жизнь – это...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Закреплять знания детей o своем организме: частях тела, его коже, внутренних органов, их роли для человека, o роли костей и мышц		Рабочая программа учебной дисциплины В результате освоения дисциплины «Биохимия человека» выпускник должен сформировать следующие общекультурные компетенции (ОК)