Для того чтобы воспользоваться данной функцией,
необходимо войти или зарегистрироваться.

Закрыть

Войти или зарегистрироваться

Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Популярное

Виды спорта: Общеспортивная тематика

Рубрики: Спортивная наука

Автор: Ворошин И. Н., Астратенкова И. В., Ахметов И.И.

Ассоциация полиморфизмов генов с уровнем развития специальной выносливости у бегунов на 400 метров

ВВЕДЕНИЕ

Каждый вид спорта характеризуется проявлением совокупности специальных физических качеств, которые диктуются, в том числе, особенностями энергообеспечения соревновательного упражнения. Энергообеспечение бега на дистанции 400 метров находится в субмаксимальной зоне мощности. Основным процессом, обеспечивающим работу данного характера, является анаэробный гликолиз [3,7]. Специалисты в области теории и практики спортивной тренировки сходятся во мнении, что к специальным физическим качествам бегунов на 400 метров необходимо отнести специальную выносливость (далее СпВ) и скоростно-силовые качества (далее ССК) [2,4,5]. СпВ называют воспитание выносливости, отвечающей особенностям данной деятельности, приводящее к специфическим адаптационным перестройкам в организме [8]. Для бегуна на 400 метров СпВ является способностью на протяжении дистанции поддерживать оптимальную скорость бега.

Аэробные и анаэробные возможности человека относятся к количественным признакам, развитие, формирование и проявление которых контролируется множеством генов с суммирующим эффектом. Согласно современным положениям генетики, именно полиморфизмы (вариации) в виде замен нуклеотидов, выпадений или вставок фрагментов ДНК лежат в основе индивидуальных генетических различий, поскольку они способны повлиять на степень экспрессии конкретного гена или свойства продукта экспрессии (структуру белка, активность фермента).

Адаптация сердечно-сосудистой системы (ССС) спортсмена к физическим нагрузкам, а также тип энергообеспечения мышечной деятельности являются одними из важнейших аспектов в практике спорта, в том числе, в беге на 400 метров. Поэтому для выявления перспективности развития вышеперечисленных специальных физических качеств помимо физиологических и педагогических тестов необходимо определение наследственных задатков с использованием генетических маркеров, ассоциированных с производительностью ССС и типом энергетического обеспечения мышечной деятельности. Данными маркерами могут являться полиморфизмы генов ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) - АСЕ и альфа-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом (PPARa) - PPARA [1,9-13].

АПФ является ключевым ферментом ренин-ангиотензиновой и каллекреин-кининовой систем, важнейших гуморальных регуляторов сосудистого тонуса. Под действием АПФ происходит образование ангиотензина-2 - наиболее активного сосудосуживающего вещества, и деградация брадикинина -важнейшего сосудорасширяющего фактора. Генетический полиморфизм в гене АСЕ обусловлен наличием или отсутствием участка длиной 287 пар оснований в 16-м интроне (инсерционно-делеционный полиморфизм - I/D). При наличии этого участка (I аллель) наблюдается понижение активности АПФ в крови и тканях, при его отсутствии (D аллель) активность АПФ повышена. В соответствии с носительством различных сочетаний аллелей, индивиды могут иметь различные генотипы - II, ID или DD. Носители АСЕ DD генотипа предрасположены к развитию скоростных и силовых качеств (ассоциация с гиперкинетическим типом кровообращения, гипертрофией миокарда и скелетных мышц, а также с преобладанием быстрых мышечных волокон), а обладатели АСЕ II генотипа - к развитию качества выносливости (ассоциация с гипокинетическим типом кровообращения, преобладанием медленных мышечных волокон) [9,12,13].

PPARA G/C полиморфизм обусловлен заменой нуклеотида G на C в положении 2528 (7-й интрон). Предполагается, что PPARA C аллель ассоциируется со снижением экспрессии гена, что приводит к нарушению регуляции липидного и углеводного обменов в виде уменьшения окисления жирных кислот и увеличения утилизации глюкозы. Как следствие, PPARA C аллель предрасполагает к развитию скоростно-силовых качеств, гипертрофии миокарда, а также к преобладанию быстрых мышечных волокон, а PPARA G аллель - к развитию и проявлению выносливости и преобладанию медленных мышечных волокон [10,11].

Цель исследования заключалась в выявлении ассоциации полиморфизмов генов ACE и PPARA с динамикой уровня подготовленности по специальным физическим качествам квалифицированных бегунов на 400 метров в естественных условиях тренировочного процесса.


МЕТОДИКА

В исследовании приняли участие 20 квалифицированных бегунов на 400 м (12 КМС и 8 МС; возраст - от 20 до 27 лет (22,5±0,5)). В естественных условиях тренировочного процесса была использована батарея педагогических тестов, направленных на комплексную оценку уровня тренированности специальных физических качеств спортсменов: скоростно-силовых качеств и специальной выносливости. Спортсмены тестировались в начале базового мезоцикла - середина марта (1-БМ), в конце (перед началом специально-подготовительного мезоцикла) - первая половина мая (2-БМ) и в соревновательном после ответственного старта - первая половина июля (3-СМ).

Тесты были подобраны согласно рекомендациям, выявленным по данным специальной литературы [2,4-6] и мнениям тренеров, занимающихся проблематикой данного вопроса. Скоростно-силовые качества оценивали по результатам бега на 30 м с хода, бега на 60 м с низкого старта и прыжка в длину с места; скоростную выносливость определяли по результатам бега на 200 м с низкого старта; специальную выносливость оценивали по результатам бега на 350 м со старта и 10-го прыжка с места (отметим, что по результатам последнего теста можно также оценивать скоростную выносливость).

В беге на 30 м с хода, 60 м со старта, в 10-м прыжке в длину с места спортсмены выполняли по две попытки, лучшая из которых заносилась в протокол. В прыжке в длину с места испытуемые выполняли по три попытки, лучшая из которых заносилась в протокол. Измерения результатов в беге на 30 м с хода, 60 м со старта проводились при использовании системы автоматического хронометрирования. Тестирования проводились два дня, которым предшествовал день отдыха. В первый день тестирования утром проводились прыжок в длину с места и бег на 60 м с низкого старта, вечером - бег на 350 м со старта. Во второй день утром проводился тест в беге на 30 м с хода и десятерной прыжок с места, вечером бег на 200 м со старта. Нагрузка выполнялась в начале основной части тренировочного занятия, после индивидуальной разминки.

Автохронометрирование проводилось системой автохронометража SPEED TRAP II (США) (с точностью до 0,01 с) с использованием фотодатчиков, применяющих широкий луч. Широкий луч останавливает считывающее устройство (секундомер) только при пересечении створа финиша туловищем спортсмена, а не рукой или другой частью тела (в соответствии с правилами). С помощью электронного хронометража SPEED TRAP II осуществляется измерение времени в двух режимах:
  1. первый - время пробегания отрезка до 100 м по команде. После команды «На старт» спортсмен «вставал» в колодки, под одной из рук устанавливалась контактная площадка. Звучал длинный звуковой сигнал, равнозначный команде «Внимание», затем следовал короткий звуковой сигнал, равнозначный выстрелу стартового пистолета. Измерялся временной интервал от короткого сигнала до пересечения грудью финишного створа;
  2. второй - время пробегания отрезка до 100 м «с хода». Спортсмен набирает скорость до «прохождения» первого створа, при пересечении данного створа секундомер включается, при пересечении финишного (второго) створа секундомер останавливается.

Для устранения индивидуальных разбросов при сравнении изменений результатов подгрупп в педагогическом тестировании относительно начала сезона использовалось нормирование по первому показателю, при сравнении изменений результатов подгрупп относительно начала специально-подготовительного этапа использовалось нормирование по второму показателям.

Выделение ДНК. Для молекулярно-генетического анализа использовали образцы ДНК испытуемых, выделенных методом щелочной экстракции или сорбентным методом (в соответствии с прилагаемой инструкцией по применению к комплекту «ДНК-сорб-А» (Центральный НИИ Эпидемиологии МЗ РФ)), в зависимости от способа забора биологического материала (смыв либо соскоб эпителиальных клеток ротовой полости) [10].

Проведение полимеразной цепной реакции (ПЦР). Для определения каждого полиморфизма генов использовали двухпраймерную систему (для I/D полиморфизма гена ACE: прямой праймер (п.п.) - 5'-CTGGAGACCACTCCCATCCTTTCT-3'; обратный праймер (о.п.) - 5'-GATGTGGCCTACACATTCGTCAGAT-3'; для G/C полиморфизма 7-го интро-на гена PPARA: п.п. - 5'-ACAATCACTCCTTAAATATGGTGG-3'; о.п. - 5'-AAGTAGGGACAGACAGGACCAGTA-3'). Синтез специфических праймеров осуществлялся в НПФ «ЛИТЕХ» (Москва). Для выявления однонуклеотидной замены в 7 интроне гена PPARA ампликоны дополнительно инкубировали вместе с эндонуклеазой рестрикции TaqI фирмы «Fermentas». Анализ длин ам-плификата по ACE и рестрикционных продуктов по PPARA проводился элек-трофоретическим разделением в 8% полиакриламидном геле с последующей окраской бромистым этидием и визуализацией в проходящем ультрафиолетовом свете при помощи трансиллюминатора «ETS Vilber-Lourmat» (Франция).

Статистический анализ данных осуществлялся с применением пакета прикладных программ «Statistica 6.0» и «GraphPad InStat». Определяли: средние значения (M) и стандартную ошибку (±m). Для сравнения результатов педагогического тестирования использовался t-критерий Стьюдента для зависимых и независимых выборок. Различия считались значимыми при _р<0.05.


РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Распределение частот генотипов и аллелей по ACE и PPARA у спортсменов и в популяционном контроле (n=866) представлено в таблице 1.


Распределение генотипов и аллелей по ACE и PPARA у спортсменов (n=20) и в популяционном контроле (n=866)

Группы Генотипы поACE,% Генотипы поPPARA%
DD ID II D
аллель
CC GC GG С
аллель
Опытная группа 25,0 60,0 15,0 55,0 10,0 30,0 60,0 25,0
Популяционный контроль 26,3 50,0 23,7 51,3 3,0 26,9 70,1 16,5
 

Условно опытная группа была разделена на две подгруппы. В первую подгруппу (1П; n=7) вошли спортсмены, являющиеся носителями ACE D и PPARA C аллелей; во вторую подгруппу (2П; «=13) были включены носители ACE II и PPARA GG генотипов (не являющиеся носителями ACE D и PPARA C аллелей).

В тренировочном процессе спортсменов на специально-подготовительном этапе был выявлен акцент в применении средств, направленных на развитие качества специальной выносливости. Средние результаты педагогического тестирования спортсменов 1П и 2П приведены в таблице 2.
 

Средние результаты педагогического тестирования подгрупп спортсменов
 

При сравнении результатов первого педагогического тестирования (1-БМ) между подгруппами по всем тестам различий выявлено не было.

Полученные данные свидетельствуют об однородности результатов до начала использования тренировочных нагрузок.

В таблице 3 приведено нормирование по первому показателю. В 1П и 2П по всем тестам было выявлено улучшение результатов от 1-БМ к 2-БМ и от 2-БМ к 3-СМ (p<0.05). Различий по результатам педагогических тестов между 1 П и 2П с использованием нормирования по первому показателю выявлено также не было.

Средние результаты педагогического тестирования спортсменов 1П и 2П с использованием нормирования по первому показателю

При проведении нормирования по второму показателю в 1П и 2П по всем тестам было выявлено улучшение результатов от 1-БМ к 2-БМ и от 2-БМ к 3-СМ (p<0.05) (таблица 4). Обнаружены более высокие средние результаты у спортсменов подгруппы 1П в третьем срезе в десятерном прыжке с места (p=0.048) и в пробегании 350 метрового отрезка (p=0.01).

Средние результаты педагогического тестирования спортсменов 1П и 2П с использованием нормирования по второму показателю


Полученные результаты по ассоциации ACE D и PPARA C аллелей с энергетическим обеспечением работы в субмаксимальной зоне мощности полностью согласуются с литературными данными [1,9,10,12,13].

Таким образом, в группе квалифицированных бегунов на 400 метров носители ACE D и PPARA C аллелей под действием тренировочной нагрузки, направленной на развитие специальной выносливости, показали значимо более высокие результаты в педагогических тестах, отражающих тренированность по данным видам выносливости (десятерной прыжок с места, бег на 350 метров).

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ахметов, И.И. Ассоциация полиморфизмов генов-регуляторов с физической деятельностью, адаптацией сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам и типом мышечных волокон человека : автореф. дис. ... канд. мед. наук / И.И. Ахметов ; СПб МАПО. - СПб., 2006. - 22 с.
  2. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. - Киев : Олимпийская литература, 2000. - 503 с.
  3. Вовк, О.И. Специальная физическая подготовка в беге на 400 м в годичном цикле на этапе спортивного совершенствования : автореф. дис. ... канд. пед. наук / О.И. Вовк ; РГАФК. - М., 1992. - 25 с.
  4. Востриков, Н.А. Особенности педагогического контроля за структурой физической подготовленности и величиной нагрузок спортсменок, специализирующихся в беге на 400 м : автореф. дис. ... канд. пед. наук / Н.А. Востриков ; РГАФК. - М., 1996. - 22 с.
  5. Димитров, Д.А. Исследование непосредственной предсоревнова-тельной подготовки спринтеров : автореф. дис. ... канд. пед. наук / Д.А. Димитров ; ГЦОЛИФК. - М., 1976. - 28 с.
  6. Когут, А.М. Индивидуализация процесса совершенствования скоро-стно-силовых качеств и скоростной выносливости легкоатлеток-спринтеров : автореф. дис. ... канд. пед. наук / А.М. Когут ; Минский ГИФК. - Минск, 1992. - 24 с.
  7. Лисовский, Й. Бег на 400 метров : энергетическое обеспечение и тренировка / Й. Лисовский // Лёгкая атлетика. - 2001. - № 12. - С. 20-22.
  8. Матвеев, Л.П. Основы общей теории спорта и системы подготовки спортсменов / Л.П. Матвеев. - Киев : Олимпийская литература, 1999. - 318 с.
  9. Рогозкин, В.А. Генетические маркеры физической работоспособности человека / В.А. Рогозкин, И.Б. Назаров, В.И. Казаков // Теория и практика физической культуры. - 2000. - № 12. - С. 34-36.
  10. Association of angiotensin-converting enzyme gene I/D polymorphism with change in left ventricular mass in response to physical training / H.E. Montgomery, P. Clarkson, C.M. Dollery, K. Prasad, M.A. Losi, H. Hemingway, D. Stat-ters, M. Jubb, M. Girvain, A. Varnava, M. World, J. Deanfield, P. Talmud, J.R. McEwan, W.J. McKenna, S. Humphries // Circulation. - 1997. - V. 96. - P. 741747.
  11.  Human angiotensin I-converting enzyme gene and endurance performance / S. Myerson, H. Hemingway, R. Budget, J. Martin, S. Humphries, H. Montgomery // J. Appl. Physiol. - 1999. - V. 87. - P. 1313-1316.
  12. Peroxisome proliferator-activated receptor a gene regulates left ventricular growth in response to exercise and hypertension / Y. Jamshidi, H.E. Montgomery, H-W. Hense, S.G. Myerson, I.P. Torra, B. Staels, M.J. World, A. Doering, J. Erdmann, C. Hengstenberg, S.E. Humphries, H. Schunkert, D.M. Flavell // Circulation - 2002. - V. 105. - P. 950-955.
  13. PPARalpha gene variation and physical performance in Russian athletes / I.I. Ahmetov, I.A. Mozhayskaya, D.M. Flavell, I.V. Astratenkova, A.I. Komkova, E.V. Lyubaeva, P.P. Tarakin, B.S. Shenkman, A.B. Vdovina, A.I. Netreba, D.V. Popov, O.L. Vinogradova, H.E. Montgomery, V.A. Rogozkin // Eur J Appl Physiol. - 2006. - V. 97 (1). - P. 103-108.

Помимо статей, в нашей спортивной библиотеке вы можете найти много других полезных материалов: спортивную периодику (газеты и журналы), книги о спорте, биографию интересующего вас спортсмена или тренера, словарь спортивных терминов, а также многое другое.

Похожие статьи

Социальные комментарии Cackle