Днк-полиморфизмы, ассоциированные с развитием длины тела спортсменов

Е.П. Ильин. - СПб. : Питер, 2002. - 544 с. : ил. - (Мастера психологии).

5. Леонтьев, А.Н. Деятельность. Сознание. Личность / А.Н. Леонтьев. - М. : Политиздат, 1975. - 304 с.

6. Рубинштейн, С.Л. Проблемы общей психологии / С.Л. Рубинштейн. - М. : Педагогика, 1973. - 423 с.

7. Цикунова, Н.Г. Гендерные характеристики личности спортсменов в маскулинных и феминных видах спорта : дис. ... канд. пед. наук : 13.00.04 - теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры / Цикунова Н.Г. - СПб., 2003. - 150с.

8. Якимович, В.С. Культура в мире спорта / В.С. Якимович. - М. : Советский спорт, 2006. - 126 с.

9. Bem, S. Theory and measurement of androgyny // Journal of Personal and Social Psychology. - 1979. - V. 37. - P. 1047-1054.

ДНК-ПОЛИМОРФИЗМЫ, АССОЦИИРОВАННЫЕ С РАЗВИТИЕМ ДЛИНЫ

ТЕЛА СПОРТСМЕНОВ

Ильдус Ильясович Ахметов, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник,

Всероссийский НИИ физической культуры и спорта,

Москва

Ирина Альбертовна Можайская, научный сотрудник Санкт-Петербургский НИИ физической культуры,

Санкт-Петербург

Аннотация

Цель исследования заключалась в выявлении взаимосвязи аллелей генов PPARG и PGC1A с длиной тела у спортсменов. В исследовании приняло участие 175 действующих российских квалифицированных спортсменов, занимающихся академической греблей, конькобежным многоборьем и баскетболом. Обнаружена взаимосвязь между высоким ростом и PGC1A Ser аллелем у гребцов и PPARG Ala аллелем у конькобежцев и баскетболисток.

Ключевые слова: ДНК-полиморфизмы, PPARG, PGC1A, длина тела

DNA-POLYMORPHISMS ASSOCIATED WITH DEVELOPMENT OF ATHLETES

BODY LENGTH

Ildus Ilyasovich Ahmetov, the candidate of medical sciences, senior researcher All-Russian research institute of physical culture and sports, Moscow Irina Albertovna Mozhayskaya, researcher St Petersburg research institute of physical culture,

St-Petersburg

Abstract

The aim of the study was to find correlation between PPARG and PGC1A gene alleles and body length of athletes. 175 Russian competing athletes involved in rowing, all-round skating and basketball, participated in the study. We found interrelation between PGC1A Ser allele and high growth in rowers and interrelation between PPARG Ala allele and high growth in skaters and basketball players.

Keywords: DNA polymorphisms, PPARG, PGC1A, body length.

ВВЕДЕНИЕ

Морфологические признаки человека, с одной стороны, можно рассматривать как маркеры предрасположенности к развитию ряда мультифакториальных заболеваний, с другой - как маркеры, определяющие склонность человека к занятиям различными видами спорта. Среди морфологических признаков наиболее значительны влияния наследственности на продольные размеры тела, меньшие - на объемные размеры, еще меньшие - на состав тела. Установлено, что величина коэффициента наследуемо-

сти наиболее высока для костной ткани (72-97%), меньше - для мышечной и наименьшая - для жировой ткани [2].

Не вызывает сомнения тот факт, что индивидуальные различия в степени развития тех или иных антропометрических и композиционных характеристик человека во многом обусловлены ДНК-полиморфизмами, которых насчитывается не менее 12 миллионов.

Поиск молекулярно-генетических маркеров, ассоциированных с развитием длины тела человека, активно ведется уже 15 лет, однако, до сих пор не обнаружен ни один полиморфизм, который бы влиял на рост существенным образом. Это связано с тем, что в процесс роста вовлечено множество полиморфных генов, каждый из которых в отдельности вносит лишь небольшой вклад в общее развитие продольных размеров тела человека. К настоящему времени известны, по меньшей мере, 23 гена, полиморфизмы которых ассоциированы с развитием длины тела человека (табл. 1).

Таблица 1

Полиморфизмы генов, ассоциированные с развитием длины тела человека

Гены Полиморфизмы

Ген коллагена I, тип 2a (COL1A2) (GT)n, MspI

Ген катехол-О-метилтрансферазы (COMT) Val158Met

Ген цитохрома 450, тип 19 (CYP19) rs730154

Ген рецептора дофамина Д2 (DRD2) DRP

Ген a-рецептора эстрогена (ERa) XbaI, PvuII

Ген фибриллина I (FBN1) rsS033037

Ген гормона роста (GH1) A1663T, T21SG, G439T

Ген рецептора гормона роста (GHR) d3Ifl

Ген инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1) (CA)n

Ген инсулиноподобного фактора роста 2 (IGF2) T1156C, G820A

Ген у-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом (PPARG) Pro12Ala

Ген рецептора паратиреоидного гормона 1 типа (PTHR1) (AAAG)n

Ген рецептора витамина D (VDR) G1521C иA1012G

Ген протеина 3S, содержащего цинковый палец и BTB-домен (ZBTB38) Несколько SNP

Гены сигнального пути Hedgehog (IHH, HHIP, PTCH1) Несколько SNP

Гены, кодирующие белки внеклеточного матрикса (EFEMP1, ADAMTSL3, ACAN) Несколько SNP

Онкогены (CDK6, HMGA2, DLEU7) Несколько SNP

К генам, отрицательно регулирующим рост костей в длину и толщину, следует отнести ген у-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом (PPARG). Этот ядерный рецептор является транскрипционным фактором, координирующим экспрессию множества генов, вовлеченных в адипогенез, обмен углеводов, жиров, сигнальный путь инсулина и дифференцировку остеобластов. В частности, PPARy может ингибировать сигналы гормона роста и снижать продукцию инсулиноподобного фактора роста 1, что приводит к подавлению остеобластогенеза и уменьшению костной массы [6]. Обнаруженный в PPARG Pro12Ala полиморфизм представляет собой C34G замену в экзоне B. Продукт экспрессии PPARG Ala аллеля обладает пониженной активностью связываться с регуляторными участками генов, которые он активирует либо подавляет [3]. Этот факт объясняет связь носительства PPARG Ala аллеля с высоким ростом [5].

Необходимо отметить, что PPARy регулирует активность генов, связываясь с 1а-коактиватором PPARy (PGC1a; кодируется геном PGC1A). Особый интерес среди всех обнаруженных вариаций в гене PGC1A представляет Gly482Ser полиморфизм. Он заключается в замене нуклеотида G на A в положении 1444 8-го экзона и приводит к замещению глицина на серин в аминокислотном положении 482 белка PGC1a. PGC1A Ser аллель ассоциируется со снижением уровня экспрессии гена PGC1A, а значит - с

уменьшением сочетанного действия комплекса PPARy-PGC1a на остеогенез [4].

На основании этих данных нами было предположено, что PPARG Ala и PGC1A Ser аллели ассоциируются с высоким ростом у спортсменов.

Цель исследования заключалась в выявлении взаимосвязи аллелей генов PPARG и PGC1A с длиной тела у спортсменов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Характеристика групп испытуемых. В исследовании приняло участие 175 действующих российских квалифицированных спортсменов, занимающихся академической греблей (мужчины 20-27 лет, n=99; рост - 191.1 (5.4) см, вес - S6 (9.7) кг), конькобежным многоборьем (мужчины 20-25 лет, n=64; рост - 179.6 (б) см, вес - 74.9 (S.S) кг) и баскетболом (женщины 19-25 лет, n=12; рост - 1S0.3 (7.S) см, вес - 6S.9 (7.S) кг). Гребцы были поделены на три подгруппы 1) очень высокие (рост - 195-204 см), 2) высокие (рост - 1S9-194 см) и 3) гребцы среднего роста (1S2-1SS см).

Фенотипирование. Длину и массу тела спортсменов измеряли утром до начала тренировок с использованием ростомера и электронных весов.

Выделение ДНК. Для молекулярно-генетического анализа использовали образцы ДНК испытуемых, выделенные методом щелочной экстракции или сорбентным методом.

Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. Для определения каждого полиморфизма генов использовали двухпраймерную систему. Для выявления однонуклеотидных замен ампликоны инкубировали вместе с эндонуклеазами рестрикции фирмы «Fermentas» (Литва) (для PPARG - Bsh1236I, для PGC1A - MspI).

Методы статистического анализа. Статистический анализ данных проводили, используя пакет прикладной программы «GraphPad InStat». Определяли средние значения (M) и среднее квадратическое отклонение (s). Значимость различий в частоте аллелей сравниваемых выборок определяли с использованием точного теста Фишера. Сравнение групп по количественному признаку проводили с помощью непарного теста. Различия считались статистически значимыми при p<0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ длины тела спортсменов показал, что в среднем гребцы-академисты (191.1 (5.4) см) и баскетболистки (1S0.3 (7.S) см) имеют значительно более высокий рост по сравнению с популяционными данными (для мужчин высоким считается рост 1S5 см и выше (средний - 174-176 см), для женщин - 175 см и выше (средний - 15S-162 см)).

Частота PPARG Ala аллеля в группах гребцов, конькобежцев и баскетболисток составила 15.3%, 12.5% и 16.7%, соответственно, и не отличалась от популяционных данных (16.2%) [1]. При распределении частот аллелей по гену PGC1A у гребцов обнаружена низкая частота PGC1A Ser аллеля по сравнению с контролем (24.0% против 33.5; p=0.045). При этом у конькобежцев и баскетболисток частота PGC1A Ser аллеля не отличалась от популяционных данных (33.6% и 41.7%, соответственно).

Анализ взаимосвязи полиморфизма гена PPARG с длиной тела выявил ассоциацию PPARG Ala аллеля с высоким ростом как у конькобежцев (AlaIAla+ProIAla -1S2.7 (4.9) см, ProIPro - 17S.7 (6.1) см; p=0.023), так и у баскетболисток (ProIAla -1S7.3 (2.1) см, ProIPro - 176.9 (7.3) см, p=0.02).

При распределении гребцов-академистов на 3 группы обнаружена линейная зависимость частоты PGC1A Ser аллеля от роста спортсменові если в группе гребцов среднего роста частота PGC1A Ser аллеля была минимальной, то у самых высоких спортсменов она достигала максимальных значений (средний рост (1S.S%) ^ высокий рост (22.5%) ^ очень высокий рост (33.3%); p=0.032 для линейного тренда).

Длина тела человека имеет принципиальное значение в некоторых видах спорта. Так, высокий рост считается маркером предрасположенности к занятиям академи-

ческой греблей, баскетболом, волейболом, плаванием, теннисом, футболом, некоторыми видами легкой атлетики и др. Исследованные нами квалифицированные спортсмены, занимающиеся академической греблей, баскетболом и конькобежным многоборьем, в среднем имели значимо более высокий рост по сравнению с популяционными данными.

Анализ данных генотипирования выявил значимо низкую частоту PGC1A Ser аллеля у гребцов-академистов по сравнению с популяционным контролем, что связано с благоприятствующим влиянием PGC1A Gly аллеля на аэробную работоспособность человека [1]. Вместе с тем, обнаруженная взаимосвязь PGC1A Ser аллеля с высоким ростом у гребцов свидетельствует о том, что наличие PGC1A Ser аллеля может компенсировать низкий аэробный потенциал. Иными словами, сильной стороной организма носителей PGC1A Gly/Gly генотипа являются их высокие аэробные возможности, а у носителей PGC1A Ser аллеля - их высокий рост.

Сопоставление данных генотипирования с показателями длины тела спортсменов выявило ассоциацию PPARG Ala аллеля с высоким ростом конькобежцев и баскетболисток, что согласуется с ранее полученными результатами на примере лиц, не занимающихся спортом [5].

Связь функционально значимых PGC1A Ser и PPARG Ala аллелей с выраженными продольными размерами тела человека может быть объяснена их низкой транскрипционной активностью и экспрессией. Поскольку PPARy и PGC1a являются отрицательными регуляторами роста, то их низкая активность в отношении подавления остеогенеза может благоприятно сказаться на развитии длины тела.

Таким образом, полиморфизмы генов PGC1A и PPARG ассоциируются с развитием длины тела спортсменов. Результаты проведенного исследования открывают возможность создания диагностических комплексов на основе ДНК-технологий для прогноза развития длины тела человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахметов, И.И. Ассоциация полиморфизмов генов-регуляторов с аэробной и анаэробной работоспособностью спортсменов / И.И. Ахметов и др.// Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2007. - Т.93. - №8. - С.837-843.

2. Сергиенко, Л.П. Основы спортивной генетики : учеб. пособие / Л.П. Серги-енко. - К.: Вища шк., 2004. - 631с.

3. Deeb S.S., Fajas L., Nemoto M., Pihlajamaki J., Mykkanen L., Kuusisto J., La-akso M., Fujimoto W., Auwerx J. A Pro12Ala substitution in PPARgamma2 associated with decreased receptor activity, lower body mass index and improved insulin sensitivity // Nat Genet. - 1998. - V.20(3). - P.7-284.

4. Ling C., Poulsen P., Carlsson E., Ridderstrale M., Almgren P., Wojtaszewski J., Beck-Nielsen H., Groop L., Vaag A. Multiple environmental and genetic factors influence skeletal muscle PGC-1a and PGC-1P gene expression in twins // J Clin Invest. - 2004. -V.114. - P.1518-1526.

5. Meirhaeghe A., Fajas L., Helbecque N., Cottel D., Auwerx J., Deeb S.S., Amouyel P. Impact of the Peroxisome Proliferator Activated Receptor gamma2 Pro12Ala polymorphism on adiposity, lipids and non-insulin-dependent diabetes mellitus // Int J Obes Relat Metab Disord. - 2000. - V.24(2). - P.9-195.

6. Ricote M., Li A.C., Willson T.M., Kelly C.J., Glass C.K. The peroxisome prolif-erator-activated receptor-gamma is a negative regulator of macrophage activation // Nature. -1998. - V.391(6662). - P.79-82.