Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Полиморфизмы генов миогенного фактора 6 и альфа-актинина-3 и их ассоциация со структурой и функцией скелетных мышц человека

ВАК РФ 03.01.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Полиморфизмы генов миогенного фактора 6 и альфа-актинина-3 и их ассоциация со структурой и функцией скелетных мышц человека"

На правах рукописи

ДРУЖЕВСКАЯ АНАСТАСИЯ МИХАЙЛОВНА

ПОЛИМОРФИЗМЫ ГЕНОВ МИОГЕННОГО ФАКТОРА 6 И АЛЬФА-АКТИНИНА-3 И ИХ АССОЦИАЦИЯ СО СТРУКТУРОЙ И ФУНКЦИЕЙ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА

03.01.04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

003491008

Санкт-Петербург - 2010

003491008

Работа выполнена в Секторе биохимии спорта Федерального государственного учреждения «Санкт-Петербургского научно-исследовательского института физической культуры» (ФГУ СПб НИИФК).

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Астратенкова Ирина Викторовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Розенгарт Евгений Викторович доктор медицинских наук, профессор Шавловский Михаил Михайлович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им.акад. И.П.Павлова.

Защита состоится «....»...............2010 года в .... часов на заседании совета

Д 001.022.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук при Научно-исследовательском институте экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, Каменноостровский пр., д.69/71

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИЭМ СЗО РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Ак. Павлова, д.12

Автореферат разослан «....»..............2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор биологических наук, профессор

Л.В. Пучкова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

После успешной реализации многолетней международной программы «Геном человека» появилась возможность выявлять гены, тесно ассоциированные с формированием, развитием и проявлением физических качеств человека. Генетические факторы наряду с эпигенетическими и средовыми играют важную роль в детерминации индивидуальных различий в проявлении физических качеств и адаптационных возможностях человека [Ahmetov and Rogozkin, 2009]. Последняя генетическая карта физической активности, выпущенная группой американских ученых, включает 239 генов и 119 локусов количественных признаков, полиморфизмы которых ассоциированы с развитием и проявлением выносливости, быстроты и силы, а также связаны со структурой скелетных мышц, тренируемостью и ограничением физической деятельности [Bray et al., 2009]. Фенотипы физической активности являются высоко полигенными [Williams, 2008], поэтому для создания молекулярных диагностических комплексов необходимо увеличивать объем исследований в области функциональной геномики и расширять спектр полиморфных генов, ассоциированных с физической активностью.

Поиск полиморфных генов-кандидатов и их использование в изучении генетической предрасположенности к выполнению различных физических нагрузок основан на знании молекулярных механизмов мышечной деятельности и предположении, что полиморфизм данного гена может повлиять на уровень метаболических процессов в организме [Рогозкин и др., 2004]. Анализ исследований в области молекулярной биологии и генетики физической активности, а также понимание необходимости миогенного фактора 6 (MYF6) и структурного белка а-актинина-3 для формирования скелетных мышц и поддержания целостности мышечного аппарата у взрослого человека повлияли на выбор генов-кандидатов. MYF6 регулирует экспрессию множества генов и является одним из ключевых факторов, выполняющих важную функцию в миогенезе на эмбриональной стадии развития и репарации скелетных мышц во взрослом организме человека [Braun et al., 1990; Kassar-Duchossoy et al., 2004]. Известно также, что MYF6 принимает участие в детерминации композиции мышечных волокон [Pin and Konieczny, 2002; Walters et al., 2004] и гипертрофии скелетных мышц при физических нагрузках [Psilander et al., 2003; Dieli-Conwright et al., 2009]. Альфа-актинин-3, связывающий актиновые филаменты в быстрых гликолитических мышечных волокнах, стабилизирует сократительный аппарат скелетных мышц [Imamaura et al., 1988; Beggs et al., 1992]. Кроме выполнения механической функции а-актинин-3 взаимодействует с белками, вовлеченными во множество сигнальных и метаболических путей, что говорит о его возможной регуляторной роли [Mills et al., 2001]. Отсутствие а-актинина-3 в быстрых мышечных волокнах, вызванное нонсенс-мутацией в кодирующей последовательности гена ACTN3, может стать причиной

\ !

J

пониженного уровня развития скоростно-силовых качеств человека [Yang et al., 2003; Niemi and Majamaa, 2005; Papadimitriou et al., 2007]. На этом основании можно предположить, что вариации генов MYF6 и ACTN3 способны повлиять на метаболизм мышечной ткани и процессы адаптации скелетных мышц к физическим нагрузкам.

Цель настоящей работы заключалась в изучении ассоциации полиморфизмов генов MYF6 и ACTN3 со структурой и функцией скелетных мышц человека.

Задачи исследования:

1. Разработать методику определения полиморфизма С964Т гена MYF6.

2. Провести анализ полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 и распределения частот генотипов и аллелей у жителей России (контрольная группа) и в группах спортсменов различных специализаций и квалификаций.

3. Определить ассоциацию полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 с морфофункциональными показателями человека и морфометрическими параметрами скелетных мышц у спортсменов и в группах физически активных здоровых людей.

4. Проверить гипотезу о возможной ассоциации полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 со степенью гипертрофии мышечных волокон и отдельных мышц в результате длительных тренировок смешанной и силовой направленности.

Научная новизна.

Впервые определены частоты генотипов и аллелей по гену MYF6 (С964Т полиморфизм) и ACTN3 (R577X полиморфизм) у жителей России, Великобритании и у российских спортсменов. Обнаружена ассоциация С964Т полиморфизма гена MYF6 (964ТТ генотип) со спортивной деятельностью, направленной на развитие выносливости. Результаты одномоментных и динамических исследований по поиску ассоциации С964Т полиморфизма гена MYF6 с составом мышечных волокон и размером отдельных мышц позволяют отнести генотип 964ТТ по MYF6 к генетическим маркерам мышечной работоспособности. При проведении исследования «случай-контроль» впервые показано, что 577RR генотип по гену ACTN3 дает преимущество не только для развития и проявления скорости и силы, но и для качества выносливости. Результаты сравнительного анализа R577X полиморфизма гена ACTN3 с морфофункциональными параметрами мышечной деятельности в результате систематической мышечной деятельности подтверждают благоприятное влияние 577R аллеля на развитие и проявление физических качеств человека.

Научно-практическое значение.

Результаты данной работы вносят вклад в развитие геномики физической активности, а также биохимии и физиологии мышечной деятельности. В комплексе с другими генами-маркерами мышечной

деятельности генотшшрование по генам АСТМЗ и МУГб может быть использовано для определения индивидуальной предрасположенности к развитию и проявлению физических качеств человека. Проведение такого генетического теста спортсменам и лицам, занимающимся фитнесом, позволит индивидуализировать тренировочный процесс для оптимального развития двигательных качеств и повышения мышечной массы, а также поможет сохранить здоровье на протяжении спортивной карьеры. Предложенный комплексный подход исследования полиморфизмов - от ассоциации со спортивной деятельностью до анализа мышечных волокон -может быть применен для проведения молекулярно-генетических исследований по поиску взаимосвязи «генотип-фенотип». Более того, знания о генетических маркерах мышечной деятельности могут помочь в правильной организации экспериментов, в которых необходимо учитывать принцип генетической однородности выборок (одинаковое число аллелей, ассоциированных с определенным мышечным фенотипом).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Полиморфизмы С964Т гена МУР6 и Я577Х гена АСШЗ ассоциируются с физической активностью человека. Частота 964ТТ генотипа (статистически значимо) и 964Т аллеля (статистически незначимо) гена МУР6 выше в группе спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости по сравнению с контрольной группой; частота 577Ш1 генотипа и 577Я аллеля гена АСШЗ превалирует в группе спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта и видами спорта на выносливость. На этом основании МУРб ТТ генотип можно рассматривать как маркер предрасположенности к развитию и проявлению выносливости, а АСШЗ II аллель и 1111 генотип - к физической деятельности любой направленности.

2. С964Т полиморфизм гена МУР6 ассоциирован с размером мышц и мышечных волокон. Носители 964ТТ генотипа и 964Т аллеля обладают большей площадью поперечного сечения (ППС) мышц и мышечных волокон за счет преобладания медленных волокон. 11577Х полиморфизм гена АСШЗ не связан с исходным размером мышц, ППС и составом мышечных волокон.

3. В результате силовой тренировки у носителей генотипа 577ЯК по АСШЗ имелась тенденция к большему приросту максимальной произвольной силы (МПС) и более высокой степени гипертрофии отдельных мышц и быстрых мышечных волокон. После тренировки смешанной направленности ассоциация полиморфизмов генов МУРб и АСШЗ со степенью мышечной гипертрофии не выявлена.

4. С964Т полиморфизм гена МКР5 не имеет статистически значимого эффекта на антропометрические, композиционные, силовые и функциональные показатели профессиональных спортсменов.

Внедрение результатов. Результаты научного исследования используются в училищах и детско-юношеских школах олимпийского резерва г.Санкт-ГГетербурга, а также в программе спортивно-ориентированного физического воспитания учеников пяти школ г.Сургута.

Личный вклад автора. Автором лично выполнены обзор литературы, планирование исследований, разработка методики определения С964Т полиморфизма гена MYF6, весь объем молекулярно-генетической диагностики (забор биологического материала, выделение ДНК различными методами, анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализ)), гистоморфологический анализ мышечной ткани, компьютерный анализ изображений магнитно-резонансной томографии (МРТ), измерение морфофункциональных показателей у бодибилдеров, статистический анализ и обработка полученных результатов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены иа X, XI, XII и XIII конгрессах Европейского колледжа спортивных наук (Белград, Сербия и Черногория, 2005; Лозанна, Швейцария, 2006; Ювяскюля, Финляндия, 2007; Эшторил, Португалия, 2008), III и IV Всероссийских с международным участием школах-конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва 2005, 2007), IX и X Всероссийских конференциях «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006, 2007), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы физической культуры и спорта» (Санкт-Петербург, 2008) и на ежегодных научных итоговых конференциях и конференциях аспирантов ФГУ СПб НИИ физической культуры (2006, 2007, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа, в том числе 8 работ в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Текст диссертации изложен на 137 страницах, содержит 22 рисунка и 22 таблицы. Список литературы состоит из 137 источников, включающих 14 работ отечественных авторов и 123 - иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

В исследовании «случай-контроль» приняли участие 2139 человека. Основная контрольная группа состояла из 1197 человек. В спортивную группу при исследовании полиморфизма MYF6 входило 563 спортсмена различных специализаций и квалификаций, ACTN3 - 942 спортсмена. Выборка для исследования с помощью подхода «генотип-фенотип» насчитывала 784 человек: 173 человека, входящих в общую группу спортсменов, и 611 физически активных здоровых людей.

Для анализа полиморфизма гена MYF6 группа спортсменов была разделена на пять подгрупп в соответствии с типом энергообеспечения и характером физической нагрузки:

I группа (и = 135) - умеренная мощность; выносливость;

II группа (и = 86) - большая мощность; выносливость;

III группа (и = 123) - переменная мощность; ловкость, быстрота, сила и выносливость;

IV группа (л = 119) - максимальная мощность; сила и быстрота;

V группа (л = 100) - максимальная мощность; быстрота и сила.

При исследовании полиморфизма ACTN3 спортсмены относились к одной из двух подгрупп: виды спорта с преимущественным проявлением скорости и силы (п = 486) и виды спорта с преимущественным проявлением выносливости (и = 456).

Молекулярно-генетическне методы

Для молекулярно-генетического анализа использовали геномную ДНК испытуемых, выделенную из различного биологического материала (эпителиальные клетки ротовой полости, кровь и мышечная ткань).

Методика определения С964Т полиморфизма гена MYF6 была разработана с использованием биотехнологической информационной базы данных NCBI, приложения «SNP» для идентификации мутации и программы «BLAST» для подбора праймеров.

Генотипирование образцов ДНК проводили при помощи метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием двухпраймерной системы:

Прямой праймер MYF6: 5'-GAAGATCCCACCGACCCTTCCTGGC-3'

Обратный праймер MYF6: 5'-GAGGCTAGACCTAAGCCACTCGCA-3'

Прямой праймер ACTN3: 5'-CTGTTGCCTGTGGTAAGTGGG-3'

Обратный праймер A CTN3: 5'-TGGTCACAGTATGC AGGAGGG-3'

Далее проводили ПДРФ-анализ, применяя для гидролиза ампликонов специфические эндонуклеазы рестрикции: SphI для MYF6 и Ddel для ACTN3. Анализ продуктов рестрикции проводился электрофоретическим разделением в полиакриламидном либо агарозном геле с последующей окраской бромистым этидием и визуализацией в проходящем ультрафиолетовом свете.

Гистоморфологическпй анализ мышечной ткани

Образцы мышечной ткани m. semitendinosus 8 физически активных здоровых мужчин фиксировали в 4% формалине и хранили в 80% растворе этанола при 4°С. Для приготовления гистоморфологического препарата проводили инклюзию образца в парафин и при помощи микротома получали срезы мышечной ткани. После дегидратации этанолом препараты окрашивали гематоксилином и эозином и просматривали в электронном микроскопе. Измерение ППС мышечных волокон осуществляли с использованием компьютерной программы «Infinity Analyse Software».

Иммуногистохимический апализ мышечной ткана

Биопсия скелетных мышц из т. vastus lateralis 15 физически активных здоровых мужчин и 26 конькобежцев проводилась сотрудниками Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН, Москва) под руководством проф. О.Л.Виноградовой. Иммуногнстохимический анализ мышечной ткани выполняли с помощью иммунофлуоресцентной техники. Для выявления изоформ тяжелых цепей миозина (ТЦМ) применяли первичные антитела против медленных и быстрых ТЦМ и вторичные антитела, коныогированные с F1TC.

Метод магнитно-резонансной томографии и компьютерный анализ полученных изображений отдельных мышц

Компьютерные изображения МРТ нижних конечностей 548 рекрутов Великобритании получали, используя мобильный MP сканер 1.5 Tesla Siemens Sonata (работа выполнена сотрудниками University College London под руководством проф. Hugh Montgomery). Нами проводился анализ МРТ изображений с помощью компьютерной программы CMR-Tools©. Измеряли ППС т. rectus femoris правого и левого бедра до и после 12-недельной смешанной тренировки.

Аналогичным способом сотрудники ИМБП РАН проводили анализ МРТ изображений у 15 физически активных здоровых людей до и после силовой тренировки (классической и статодинамической). После определения ППС всего бедра, т. guadriceps

femoris, т. rectus femoris, т. vastus lateralis, m. gluteus max, а также подкожного жира на передней и задней сторонах бедра с использованием программы Autocad 2000 проводили вычисление их объемов. У участников эксперимента также измеряли МПС.

Оценка морфофуикциональных показателей

Определение функциональных показателей аэробной и анаэробной работоспособности у 86 гребцов в тесте с нарастающей нагрузкой на механическом гребном эргометре было проведено сотрудниками ИМБП РАН. Замеры антропометрических показателей и композиционных показателей, а также сбор анкетных данных по силовым параметрам у 61 профессионального бодибилдера осуществлялся нами за день до начала турнира. Толщину кожно-жировых складок измеряли методом калиперометрии, функциональное состояние сердечно-сосудистой системы оценивали с помощью пульсометрии и измерением артериального давления.

Статистический анализ

Статистической анализ проводился с помощью программ GraphPad InStat, Statistica 6.0 или STATA 9.0. Сравнительный анализ осуществляли с использованием критерия хи-квадрат, точного теста Фишера, непарного t-теста Стьюдента и дисперсионного анализа ANO VA. Значение Р < 0.05 считали подтверждением статистически значимых различий.

Результаты собственных исследований

1. Результаты генотипирования спортсменов и контрольной группы

1.1. Распределение генотипов и аллелей по гену MYF6

Впервые получено распределение генотипов и аллелей по полиморфизму С964Т гена MYF6 в российской популяции. Частота встречаемости редкого С аллеля среди жителей Санкт-Петербурга составляла 42.3%, генотипы соотносились следующим образом: СС - 16.5%, СТ - 51.6%, ТТ - 31.9%. Сравнение полученных результатов со значениями базы данных SNP генома человека (The International НарМар Project) показало отсутствие различий в частоте встречаемости генотипов и аллелей гена MYF6 у жителей Санкт-Петербурга по сравнению с данными для европейской популяции. У жителей Великобритании (собственные данные) частота встречаемости генотипа ТТ была на 8% выше, чем у жителей Санкт-Петербурга (Р = 0.03).

Статистически значимых различий между группой спортсменов и группой контроля обнаружено не было. При этом частота ТТ генотипа была выше, а частота гетерозиготного генотипа СТ ниже у спортсменов по сравнению с контролем, однако различие статистической значимости не достигало (ТТ Р — 0.2; СТ Р = 0.1). В таблице 1 представлены результаты распределения генотипов и аллелей по MYF6 в подгруппах спортсменов, разбитых на основании типа энергообеспечения и характера физической нагрузки, а также в отдельных видах спорта.

Увеличение частоты встречаемости Т аллеля и ТТ генотипа обнаружено у спортсменов I группы, занимающихся видами спорта на выносливость с умеренным проявлением мощности выполнения физической нагрузки (Р = 0.07 и Р = 0.044). При этом частота Т аллеля возрастала с ростом квалификации спортсменов-стайеров: квалифицированные спортсмены (1 разряд и KMC) - 62.0%; высококвалифицированные спортсмены (МС, МСМК и ЗМС) - 66.7%, и понижалась с ростом

квалификации спортсменов-спринтеров: квалифицированные спортсмены -63.8%; высококвалифицированные спортсмены - 50.8% (Р = 0.45, Р = 0.06, соответственно).

Таблица 1

Распределение частот генотипов и аллелей по гену MYF6 у спортсменов

и в контрольной группе.

Группа п MYF6 генотип, % Р, Аллель Т, % Рг

СС СТ ТТ

I 135 14.7 42.4 42.9 0.044* 64.0 0.07

П 86 15.1 53.5 31.4 0.95 58.1 0.92

III 123 15.7 43.4 40.9 0.45 62.4 0.48

IV 119 21.2 45.5 33.3 0.40 56.1 0.78

V 100 23.5 52.8 23.8 0.48 50.2 0.54

Все спортсмены 563 17.8 44.7 37.5 0.26 59.9 0.46

Контрольная группа 182 16.5 51.6 31.9 1 57.7 1

Примечание. * P¡ < 0.05 - статистически значимые различия в распределении всех генотипов между группами спортсменов и контрольной группой.

Таким образом, ТТ генотип является благоприятным для развития и проявления качества выносливости, а полиморфизм гена MYF6 может быть ассоциирован с физической активностью человека.

1.2. Распределение генотипов и аллелей по гену ACTN3

Анализ частот встречаемости генотипов и аллелей по гену ACTN3 среди жителей России показал, что частота редкого X аллеля составила 38.7%. Генотипы распределились следующим образом: RR - 36.8%, RX -49.0% и XX - 14.2%. Эти результаты не отличались от данных, полученных при исследованиях полиморфизма R577X в различных европеоидных популяциях [Mills et al., 2001; Yang et al., 2003; Moran et al., 2007].

Распределение частот аллелей и генотипов по ACTN3 среди спортсменов отклонялось от равновесия Харди-Вайнберга (%2 = 11.5; df = 2, Р = 0.003), что указывает на произошедший спортивный отбор на основании генетической предрасположенности человека. Соотношение частот генотипов в общей группе спортсменов скоростно-силовых видов спорта статистически значимо отличалось от распределения в контрольной группе (Р < 0.0001). Частота X аллеля оказалась ниже как у мужчин (34.3% против 39.8% в контрольной группе; Р = 0.021), так и у женщин (30.5% против 37.8%; Р = 0.034). В таблице 2 представлено распределение в группе спортсменов скоростно-силовой направленности с детальным рассмотрением по видам спорта. У представителей почти всех видов спорта в данной группе XX генотип и X аллель наблюдались реже, чем в контрольной группе. Обнаружена линейная зависимость между частотой встречаемости генотипа XX и спортивной квалификацией ЗМС - 3.4% (и = 29), МСМК - 4.2% (и = 71), МС - 7.3% (и = 206), KMC и первый разряд - 6.7% (n = 180) (Р < 0.0001).

В таблице 3 представлено распределение генотипов по ACTN3 и частоты X аллеля среди спортсменов, занимающихся видами спорта, в которых для выполнения упражнений основным физическим качеством

является выносливость. Распределение частот генотипов не подчинялось равновесию Харди-Вайнберга = 14.2; , Р = 0.0008), отличая группу спортсменов-стайеров от обычной популяции.

Таблица 2

Распределение частот генотипов и аллелей по гену АСТШ у спортсменов

скоростно-силовых видов и в контрольной группе.

Вид спорта п АСШЗ генотип, % Р1 X аллель, % Рг

М* ИХ XX

Бег 100-400 м 70 30.0 60.0 10.0 0.19 40.0 0.82

Бодибилдинг 23 60.9 34.8 4.3 0.05* 21.7 0.029*

Борьба 58 39.7 53.4 6.9 0.29 33.6 0.32

Волейбол 9 22.2 77.8 0 0.19 38.9 0.98

Горнолыжный спорт 29 58.6 34.5 6.9 0.052 24.1 0.034*

Конькобежный спорт 90 36.7 57.8 5.5 0.052 34.4 0.29

Метания, толкание ядра 15 40.0 40.0 20.0 0.73 40.0 0.88

Плавание 50-100 м 10 40.0 60.0 0 0.43 30.0 0.57

Прыжки в длину, тройной, с шестом 8 50.0 50.0 0 0.47 25.0 0.39

Прыжки с трамплина 18 38.9 55.6 5.6 0.57 33.3 0.63

Силовое троеборье 9 33.3 55.6 11.1 0.92 38.9 0.98

Спортивная гимнастика 44 40.9 54.5 4.6 0.19 31.8 0.23

Тяжелая атлетика 55 34.5 56.4 9.1 0.44 37.3 0.84

Фигурное катание 10 50.0 50.0 0 0.39 25.0 0.31

Футбол 4 75.0 25.0 0 0.27 12.5 0.25

Хоккей с шайбой 34 41.2 58.8 0 0.059 29.4 0.15

Все спортсмены 486 39.7 53.9 6.4 <0.0001* 33.3 0.004*

Контрольная группа 1197 36.8 49.0 14.2 1.00 38.7 1.00

Примечание. *Р < 0.05 - статистически значимые различия между группами спортсменов и контрольной группой. *!'/ < 0.05, различия в распределении всех генотипов. *Р2 < 0.05, различия в распределении аллелей.

Таблица 3

Распределение частот генотипов и аллелей по гену ЛСТЫЗ у спортсменов

Вид спорта я АСТЮ генотип, % Р, X аллель, % Р2

И* кх XX

Биатлон 40 42.5 55.0 2.5 0.1 30.0 0.13

Лыжные гонки 98 45.9 49.0 5.1 0.019* 29.6 0.0093*

Спортивная ходьба 21 33.3 52.4 14.3 0.95 40.5 0.97

Велошоссе 34 47.1 52.9 0 0.049* 26.5 0.049*

Гребля академическая 187 32.1 62.6 5.3 0.0002* 36.6 0.42

Плавание 0.8-25 км 42 52.4 30.9 16.7 0.059 32.1 0.21

Триатлон 34 35.3 64.7 0 0.038* 32.3 0.33

Все 456 39.3 55.0 5.7 <0.0001* 33.2 0.0025*

Контроль 1197 36.8 49.0 14.2 1.00 38.7 1.00

Примечание. *Р < 0.05 - статистически значимые различия между группами спортсменов и контрольной группой. *Р 1 < 0.05, различия в распределении всех генотипов. < 0.05, различия в распределении аллелей.

Как и в случае со спортсменами скоростно-силовой направленности, распределение частот генотипов среди спортсменов-стайеров статистически значимо различалось с контрольной группой (Р < 0.0001). Носителями

генотипа XX являлись всего 5.7% спортсменов (против 14.2% в контрольной группе; Р < 0.0001). Частота аллеля X оказалась ниже среди спортсменов на 6% по сравнению с контролем (33.2% против 39.0%; Р = 0.0025). При рассмотрении генетического распределения частот аллелей и генотипов по ACTN3 среди спортсменов разных полов выявлены статистически значимые различия по сравнению с контролем как у мужчин (6.8%, Р = 0.0003), так и у женщин (3.7%, Р = 0.003). Ни один из высококвалифицированных спортсменов-стайеров (ЗМС) (п = 30) не был носителем XX генотипа по гену ACTN3 (Р — 0.016 по сравнению с контролем). Частота XX генотипа среди спортсменов с учетом их квалификации распределялась следующим образом: МСМК - 9.1% (п = 99), МС - 7.6% (и = 105) (Р = 0.056) и KMC и первый разряд - 4.1% (и = 222) (Р < 0.0001).

Полученные результаты свидетельствуют о благоприятном эффекте наличия R аллеля (генотипы RR и RX), а значит и наличия белка а-актинина-3 в скелетных мышцах, на двигательную деятельность любой направленности.

2.Ассоциация С964Т полиморфизма гена MYF6 с морфофуикциональными показателями спортсменов

Для проверки гипотезы о возможной ассоциации полиморфизма гена MYF6 с морфофуикциональными показателями (всего 23 показателя) был проведен анализ данного полиморфизма в двух группах обследуемых. В первую группу входили 86 спортсменов, занимающихся академической греблей (32 женщины и 54 мужчины). Вторая группа состояла из 61 профессионального бодибилдера (21 женщина и 40 мужчин). В результате сравнительного анализа полиморфизма MYF6 не выявлено какой-либо статистически значимой ассоциации с композиционными, антропометрическими, силовыми и функциональными показателями спортсменов.

3. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 с размером и композицией мышечных волокон

Для изучения ассоциации полиморфизма MYF6 с размером и композицией мышечных волокон было обследовано 8 здоровых физически активных мужчин (СС генотип - 2 человека, СТ - 2, ТТ - 4). Как видно из диаграммы (Рис.1), средняя ППС мышечных волокон оказалась больше почти в 2 раза у носителей генотипа ТТ (41385 ± 14636 мкм2) по сравнению с носителями гомозиготного СС (23065 ± 20691 мкм2) и гетерозиготного (25642 ± 20084 мкм2) генотипов (Р < 0.0001).

Вторая экспериментальная группа состояла из 26 конькобежцев-многоборцев (СС генотип - 6 человек, СТ - 10, ТТ - 10). Все обследуемые были квалифицированными спортсменами (МСМК - 2 человека, МС - 17 KMC - 7). Выявлено, что носители генотипа ТТ обладали большей ППС мышечных волокон (6278.8 ± 1560.4 мм2) по сравнению с носителями СС (5500.7 ± 852.7 мм2) и СТ (5195.4 ± 1278.8 мм2) генотипов (Р = 0.04) (Табл.4). У носителей ТТ генотипа среднее значение 111 1С медленных мышечных

волокон (6196.2 ± 1197.5 мм2) было выше, чем у СС гомозигот (5280.3 ± 401.5) (Р = 0.09). Статистически значимых различий в процентном соотношении быстрых и медленных волокон у лиц с разными генотипами по гену MYF6 не обнаружено.

um- roooo т 60000 ■ 50000 ■ 40000 -30000 -20000 10000 ■ о -

А-

±

41385 "

23065 25642

СС

CT

TT

Рис.1. Средние значения ППС мышечных волокон т. semitendinosus у физически активных мужчин с учетом генотипа по MYF6. *Р < 0.0001.

Таблица 4

Композиция и ППС мышечных волокон в т. vastus lateralis у конькобежцев

Генотип MB, % БВ, % ППС MB, мм2 ППС БВ, мм2

СС (и = 6) 68.5 ±6.9 38.0 ±5.8 5280.3 ±401.5 5721.0 ± 1149.8

CT («=10) 67.2 ± 10.0 41.8 ± 8.5 5511.1 ± 1201.8 4879.7 ± 1336.5

TT (и = 10) 63.6 ±3.7 42.4 ±11.7 6196.2± 1197.5 6361.3 ± 1921.2

Р 0.60 0.65 0.21 0.13

Для проверки гипотезы об ассоциации полиморфизма ACTN3 с размером и соотношением быстрых и медленных волокон скелетных мышц был проведен иммуногистохимический анализ ткани т. vastus lateralis у 55 здоровых физически активных мужчин. У людей с различными генотипами по ACTN3 статистически значимых отличий в процентном содержании мышечных волокон в т. vastus lateralis, а также в размере быстрых и медленных волокон не выявлено.

4. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 с размером т. rectus femoris

Исследование, проводимое с целью поиска ассоциации полиморфизмов генов мышечных белков ACTN3 и MYF6 с размерами скелетных мышц человека, включало в себя анализ изображений МРТ нижних конечностей человека и сравнительный анализ между рассчитанной ППС т. rectus femoris и генотипами по данным генам. Для оценки однородности выборки проведен анализ антропометрических параметров участников эксперимента; статистически значимых различий в возрасте, росте и весе между носителями разных генотипов по MYF6 (Р = 0.16) и по ACTN3 (Р = 0.9) обнаружено не было. Среднее значение ППС прямой мышцы бедра было меньше у носителей гомозиготного генотипа СС (1413.11 ± 262.40 мм2) по сравнению с носителями СТ (1491.61 ± 264.17 мм2) и ТТ (1473.81 ± 245.16 мм2) генотипов

(Р = 0.05) (Табл.5). После объединения носителей Т аллеля в единую группу (СТ и ТТ генотипы) было выявлено, что у носителей Т аллеля размер мышц был на 5% больше по сравнению с носителями СС генотипа по МУРб (среднее значение ППС: Р = 0.022, правое бедро: Р = 0.037, левое бедро: Р -0.018).

Таблица 5

ППС т. rectus femoris в зависимости от генотипа по MYF6._

ППС, мм2 Генотип

СС (л = 84) СТ (л = 233) ТТ (н = 233) Р

Правое бедро 1443.81 ±288.04 1517.06 ±278.48 1505.55 ±263.21 0.10

Левое бедро 1382.42 ±255.42 1466.16 ±266.74 1442.08 ±243.43 0.04*

Среднее значение 1413.11 ±262.40 1491.61 ±264.17 1473.81 ±245.16 0.05*

Примечание. * Р < 0.05.

Изучение ассоциации полиморфизма гена ACTN3 с размерами т. rectus femoris проводилось по схеме, аналогичной изучению гена MYF6. Статистически значимых различий при сравнении ППС от. rectus femoris у носителей различных генотипов по гену ACTN3 обнаружено не было (Табл.6). Можно отметить тенденцию к увеличению размера исследованной мышцы у носителей R аллеля (RR - 1489.73 ± 248.10 мм2, RX - 1464.97 ± 273.03 мм2) по сравнению с XX гомозиготами (1451.97 ± 228.84; Р = 0.42).

Таблица 6

ППС т. rectus femoris в зависимости от генотипа по ACTN3._

ППС, мм' Генотип Р

RR (я = 185) RX (я = 254) XX (я = 109)

Правое бедро 1519.46 ± 262.16 1495.99 ±294.71 1475.62 ±241.72 0.46

Левое бедро 1460.00 ±250.13 1433.94 ±270.34 1428.32 ±228.57 0.48

Среднее значение 1489.73 ±248.10 1464.97 ± 273.03 1451.97 ±228.84 0.42

5. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и RS77X гена ACTN3 со степенью гипертрофии m. rectus femoris после смешанной тренировки

Влияние систематической мышечной деятельности на размер т. rectus femoris оценивали у рекрутов армии Великобритании с учетом полиморфизмов генов MYF6 и ACTN3. Тренировочная программа продолжительностью 12 недель включала упражнения на развитие выносливости и упражнения, развивающие скоростно-силовые качества. Среднее значение прироста т. rectus femoris обеих конечностей в группе обследованных (333 человека), полностью выполнивших тренировочную программу, составило 179.85 ± 137.95 мм2, или на 12% выше исходных значений среднего размера исследованной мышцы. Связь полиморфизма гена MYF6 со степенью гипертрофии мышцы не найдена, хотя имелась некоторая тенденция к повышению ППС т. rectus femoris у носителей ТТ гомозиготного генотипа (189.31 ± 150.45 мм2) по сравнению с носителями СС гомозиготного (170.09 ± 112.62 мм2) и гетерозиготного (173.26 ± 132.20 мм2) генотипов (Р = 0.46). После тренировки смешанной направленности у носителей разных генотипов по ACTN3 не было обнаружено статистически значимых различий в размере прямой мышцы бедра.

б.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 т. 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 (Р = 0.9 и Р = 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, MB - 1110.3 ± 258.8 мм2) по сравнению с носителями RX генотипа (прирост: БВ - 726.7 ± 108.8 мм2, MB - 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: Р = 0.058, MB: Р = 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 (Р = 0.088).

Рис.2. Воздействие классической силовой тренировки на изменение ППС мышечных волокон с учетом генотипа по АСТИЗ.

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 (Ш1 генотип - 6 человек, ИХ - 2). После завершения тренировок обоих типов различия между носителями двух генотипов по АСШЗ 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 А СШЗ представлены в таблице 7.

Таблица 7

Динамика объемов мышц бедра после силовой тренировки с учетом генотипа по АСШЗ.

Прирост, мм3 Классическая тренировка P Статодииамическая тренировка P

RR гепотип RX генотип RR генотип RX генотип

т. rectus femoris 103.86 ±6.50 97.84 ± 0.67 0.27 103.37 ±7.30 104.67 ±0.14 0.82

т. vastus lateralis 120.75 ±8.57 107.36 ±8.03 0.12 105.95 ± 5.77 103.41 ±3.59 0.59

т. quadriceps femoris 118.09 ±7.20 105.73 ±6.62 0.09 110.09 ± 11.9 106.91 ±9.71 0.75

т. 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; Р = 0.09). После статодинамической тренировки тенденция к ассоциации полиморфизма гена ACTN3 с гипертрофическим эффектом выявлена для т. 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; Р = 0.15).

ОБСУЖДЕНИЕ

Новизна данного исследования заключалась как в выборе генов-кандидатов, так и в применении различных подходов для выявления ассоциации С964Т полиморфизма гена MYF6 и R577X полиморфизма АСШЗ. 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 Т аллеля и ТТ генотипа по гену

MYF6 с размером т. rectus femoris. Анализ связи С964Т полиморфизма гена MYF6 с составом и размером мышечных волокон т. 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 т. semitendinosus в группе физически активных здоровых людей также выявили более высокую ППС мышечных волокон у носителей генотипа ТТ по сравнению с носителями СС и СТ 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 ÂCTN3 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 Их типа у RR гомозигот по сравнению с XX 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 а-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 т. 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 со степенью гипертрофии отдельных мышц. Значения увеличения объема т. quadriceps femoris при тренировке по классической схеме и т. gluteus max при статодинамической тренировке были выше у носителей RR генотипа по ACTN3 по сравнению с носителями гетерозиготного генотипа. Таким образом, присутствие полноценного белка а-актинина-3 создает условия к повышенной степени гипертрофии мышц и мышечных волокон, что приводит к увеличению силовых показателей мышц. Обнаруженная ассоциация с тренируемостыо 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 а-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

1. 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%.

2. 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.

3. Выявлена ассоциация 964ТТ генотипа и 964Т аллеля по MYF6 с более высокими значениями размера т. rectus femoris и ППС мышечных волокон т. semitendinosus и т. vastus lateralis; у носителей 964ТТ генотипа наблюдалась тенденция к увеличению ППС медленных волокон т. vastus lateralis (Р = 0.09). Ассоциация R577X полиморфизма гена ACTN3 с размером т. rectus femoris, а также с ППС и составом мышечных волокон т. vastus lateralis не обнаружена.

4. Сравнительный анализ полиморфизма гена MYF6 с морфофункциональными показателями спортсменов (аэробными, анаэробными, антропометрическими, композиционными, силовыми) не выявил между ними какой-либо ассоциации.

5. В результате силовой тренировки у носителей генотипа 577RR по ACTN3 обнаружена тенденция к большему приросту максимальной произвольной силы (Р = 0.088), более высокой степени гипертрофии отдельных мышц {Р = 0.09) и быстрых мышечных волокон (Р = 0.058). После тренировки смешанной направленности ассоциация полиморфизмов генов MYF6 и ACTN3 со степенью мышечной гипертрофии не выявлена.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОММЕНДАЦИИ

1. Полиморфизмы С964Т 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 964ТТ 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.

2. 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

1. Рогозкин В.А., Астратенкова И.В., Дружевская A.M., Федотовская О.Н. Гены-маркеры предрасположенности к скоростно-силовым видам спорта // Теория и практика физической культуры. - №1. - 2005. -С.2-4.

2. Дружевская A.M., Астратенкова И.В., Рогозкин В.А. Полиморфизм гена альфа-актининаЗ (ACTN3) 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.

3. 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.

4. Ахметов И.И., Астратенкова И.В., Дружевская A.M., Комкова А.И., Любаева Е.В., Таракин П.П., Нетреба А.И., Попов Д.В., Вдовина А.Б., Виноградова О.Л., Шенкман B.C., 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.

5. Druzhevskaya A.M., Netreba A.I., Popov D.V., Lyubaeva E.V., Astratenkova I.V., Montgomeiy 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.l 96.

6. Ахметов И.И., Астратенкова И.В., Дружевская A.M., Комкова А.И., Любаева Е.В., Таракин П.П., Шенкман Б.С., Рогозкин В.А. Ассоциация полиморфизмов генов с типом мышечных волокон // Рос. физиол. жури. им. И.М. Сеченова. - 2006. - Т.92. - №7. - С.883-888.

7. Дружевская A.M. Полиморфизм гена ACTN3 у спортсменов // Генетические, психофизические и педагогические технологии подготовки спортсменов. Сб. науч. тр. - СПб., 2006. - С.58-67.

8. Дружевская A.M., Астратенкова И.В., Любаева Е.В., Нетреба А.И. Попов Д.В. Ассоциация полиморфизма гена ACTN3 с физической деятельностью и гипертрофией скелетных мышц при силовой тренировке // Сб. тр. СПБНИИФК. Итог. науч. конф., 18-19 декабря 2006 г. - СПб., 2006. - С.206-211.

9. Ахметов И.И., Нетреба А.И., Попов Д.В., Астратенкова И.В., Глотов А.С., Глотов О.С., Дружевская A.M., Асеев М.В., Виноградова О.Л., Рогозкин В.А. Выявление генетических факторов, детерминирующих индивидуальные различия в приросте мышечной силы и массы в ответ на силовые упражнения // Медико-биологические технологии повышения работоспособности в условиях напряженных физических нагрузок. Вып. 3. Сб. статей. - М., 2007. - С. 13-21.

10. Druzhevskaya А.М., Ahmetov I.I., Popov D.V., Astratenkova I.V., Missina S.S. Vinogradova O.L. Rogozkin V.A. Application of genetic markers for prognosis of physical performance in athletes // Eur J Hum Genet. Supp 1. - 2007. - V.l5. - P.270.

11. Дружевская A.M. Полиморфизм гена MYF6 у спортсменов // Сб. науч. тр. аспирантов СПбНИИФК. - СПб: СПбНИИФК, 2007. - С.35-41.

12. Druzhevskaya A.M., Popov D.V., Lyubaeva E.V., Missina S.S., Astratenkova I.V., Vinogradova O.L., Ahmetov I.I. MYF6 (myogenic factor 6) gene variation in athletes // 12th Annual Congress ECSS, July 11-14, 2007, Jyvaskyla, Finland. Abs. Book - 2007. - P.85-86.

13. Ахметов И.И., Дондуковская P.P., Рябинкова E.K., Топанова A.A, Дружевская A.M., Можайская И.А., Хальчицкий C.E., Шихова Ю.В., Назаренко А.Ю., Астратенкова И.В. Генетические маркеры предрасположенности к занятиям бодибилдингом и фитнесом // Теория и практика физической культуры. - 2008. -№1 — С.74-80.

14. Ахметов И.И., Хакимуллина A.M., Дружевская А.М., Можайская И.А., Шихова Ю.В., Хальчицкий С.Е., Астратенкова И.В., Комкова А.И., Рогозкин В.А. Оценка суммарного вклада аллелей генов в

\

определение предрасположенности к спорту // Теория и практика физической культуры. - 2008. -№3. - С.67-72.

15. Ахметов И.И. Попов Д.В. Астратенкова И.В. Дружевская А.М. Миссина С.С. Виноградова O.JI. Рогозкин В.А. Использование молекулярно-генетических методов для прогноза аэробных и анаэробных возможностей у спортсменов // Физиология человека. — 2008,- Т.34(3). -С.86-91.

16. Druzhevskaya A.M., Ahmetov I.I., Astratenkova I.V., Rogozkin V.A. Association of the ACTN3 R577X polymorphism with power athlete status in Russians // Eur J AppI Physiol. - 2008. -V. 103(6). - 631 -634.

17. Druzhevskaya A.M., Ahmetov I.I., Astratenkova I.V., Rogozkin V.A. Association of the ACTN3 gene variant with endurance athlete status П Eur J Hum Genet. Supp. 2. - 2008. - V.l6. -P.363-364.

18. Druzhevskaya A., Montgomery H., Astratenkova I., Li K.W., Drenos F., Rogozkin V., Ahmetov I., Humphries S. Association of MYF6 (myogenic factor 6) genotype with muscle size phenotype and hypertrophyc effect in men // 13th Annual Congress ECSS, July 9-12, 2008, Estoril, Portugal. Abs. Book.-2008.-P.366.

19. Астратенкова И.В., Ахметов И.И., Дружевская A.M., Хакимуллина A.M., Рогозкин B.A., Бальсевич В.К., Лубышева Л.И. Генетическое тестирование младших школьников г. Сургута // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2008. - №4. -С.26-28.

20. Дружевская A.M. Ассоциация полиморфизмов генов ACTN3 и MYF6 с размером мышц и мышечной гипертрофией после тренировки // Сб. науч. тр. аспирантов СПбНИИФК. - СПб: СПбННИФК, 2008. - С.24-30.

21. Ahmetov I.I, Druzhevskaya A.M., Astratenkova I.V., Popov D.V., Vinogradova O.L., Rogozkin V.A. The ACTN3 R577X polymorphism in Russian endurance athletes // Br J Sports Med. Published Online First: 21 August 2008.

Подписано в печать 18.01.10. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 4 .

Отпечатано с готового оригинал-макета. ЗАО "Принт-Экспресс" 197101, С.-Петербург, ул. Большая Монетная, 5 лит. А

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дружевская, Анастасия Михайловна

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Ассоциация генетических маркеров с адаптационными возможностями и мышечной деятельностью человека.

1.2 Генетическая обусловленность состава мышечных волокон и гипертрофия мышц.

1.3. Роль миогенного фактора 6 в процессах эмбрионального развития мышечной ткани и регенерации скелетных мышц после повреждения.

1.4. Исследования экспрессии гена миогенного фактора 6 (тШТ^б) в процессе адаптации скелетных мышц к физическим нагрузкам.

1.5. Функция структурного белка скелетных мышц а-актининау человека.

1.6. Исследования Ы577Х полиморфизма гена а-актинина-3 (АСТМЗ) с помощью подхода «случай-контроль».

1.7. Исследования И.577Х полиморфизма гена АСТЫЗ с помощью подхода «генотип-фенотип».

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика исследуемых групп.

2.1.1. Контрольные группы.

2.1.2. Группы спортсменов.

2.1.3. Группы испытуемых.

2.2. Молекулярно-генетические методы.

2.2.1. Выделение ДНК из клеток эпителия ротовой полости.

2.2.2. Выделение ДНК из крови.

2.2.3. Выделение ДНК из мышечной ткани.

2.2.4. Определение С964Т полиморфизма гена MYF6.

2.2.5 Определение R577X полиморфизма гена ACTN3.

2.3. Определение гистоморфометрических показателей мышечных волокон.

2.4. Метод магнитно-резонансной томографии и компьютерный анализ полученных изображений отдельных мышц.

2.5. Оценка морфофункциональных показателей.

2.6. Статистический анализ.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Результаты генотипирования спортсменов и контрольной группы.

3.1.1. Частота встречаемости генотипов и аллелей по гену MYF6.

3.1.2. Частота встречаемости генотипов и аллелей по гену ACTN3.

3.2. Ассоциация С964Т полиморфизма гена MYF6 с морфофункциональными показателями спортсменов.

3.3. Изучение связи полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 с параметрами мышечных волокон.

3.3.1. Ассоциация С964Т полиморфизма гена MYF6 с размером и композицией мышечных волокон.

3.3.2. Ассоциация R577X полиморфизма гена ACTN3 с размером и композицией мышечных волокон.

3.4. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 с размерами т. rectus femoris.

3.5. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 со степенью гипертрофии в результате систематической мышечной деятельности.

3.5.1. Ассоциация полиморфизмов С964Т гена MYF6 и R577X гена ACTN3 со степенью гипертрофии т. rectus femoris после смешанной тренировки.

3.5.2. Ассоциация К577Х полиморфизма гена АСТТЧЗ со степенью гипертрофии отдельных мышц и мышечных волокон после силовой тренировки.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Полиморфизмы генов миогенного фактора 6 и альфа-актинина-3 и их ассоциация со структурой и функцией скелетных мышц человека"

Одной из основных задач современной генетики человека является поиск связи между генотипом и фенотипом [Варфоломеев, 2007]. В функциональном плане геном человека расшифрован всего лишь на 1% [ENCODE, 2007], что указывает на относительность современных знаний о его структуре и функции, а также на необходимость дальнейшего увеличения объема исследований в области функциональной геномики [Ахметов и др., 2008-4].

Детальная расшифровка генома человека включает в себя детекцию полиморфных участков ДНК, влияющих на экспрессию генов и ассоциирующихся с различными фенотипами [Stranger et al., 2005], а также обнаружение новых генетических кодов, связанных с регуляцией генома, эмбриогенезом и дифференцировкой тканей [Hallikas et al., 2006]. Число проводимых в мире ассоциативных генетических исследований настолько велико, что выработаны особые правила для корректного представления их результатов [Little, 2009], а современный этап развития ДНК-технологий привел к использованию достижений молекулярной генетики во всех областях науки, включая и спортивную науку.

В настоящее время признано аксиомой, что высоких спортивных результатов может достичь лишь талантливый человек, обладающий определенным комплексом генетических предпосылок к данной деятельности [Сергиенко, 2004]. Вариабельность в проявлении физической активности у разных людей и способность стать высококвалифицированным спортсменом имеет генетическую основу. Результаты многочисленных исследований семей и близнецов, а также ассоциативных исследований — «случай-контроль» {case-control study), одномоментных поперечных {cross-sectional study), динамических продольных {longitudinal study) — указывают на важную роль генетических факторов наряду с эпигенетическими и внешними факторами в детерминации индивидуальных различий в развитии, проявлении физических качеств и адаптационных возможностях человека

Ahmetov and Rogozkin, 2009]. В 1997 году проф. Hugh Montgomery с коллегами из Лондонского Университетского колледжа впервые показали ассоциацию I/D полиморфизма гена АСЕ с гипертрофией миокарда левого желудочка после тренировки [Montgomery et al., 1997], а в 1998 году опубликовали в журнале «Nature» статью о связи данного полиморфизма с двигательной деятельностью, что послужило отправным пунктом для поиска ассоциаций других генов с различными «спортивными» фенотипами [Montgomery et al., 1998]. В настоящее время во многих лабораториях мира проводится поиск генетических локусов, влияющих на фенотипы, связанные с физической деятельностью человека. Последняя генетическая карта физической активности (The Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness Phenotypes: the 2006-2007 update), выпущенная группой американских ученых под руководством проф. Claud Bouchard, включает 239 генов и локусов количественных признаков [Bray et al., 2009]. В данной версии карты представлен 221 ядерный ген, 18 митохондриальных генов и 119 количественных локусов (QTL - quantitative trait loci), для которых показана ассоциация с физическими качествами человека, либо связи ген -физическая активность и ген — физическая тренировка.

Еще в 80-90 гг. прошлого столетия были разработаны диагностические комплексы, позволяющие определять спортивные задатки по серологическим, гормональным, морфологическим и функциональным маркерам [Ахметов и др., 2007-1]. Генетическое тестирование не заменяет традиционные методы (физиологические, гистологические, биохимические и др.), применяемые для отбора в профессиональный спорт, но может быть хорошим дополнением к ним. Данный подход является неинвазивным, менее дорогим и более точным методом, который возможно осуществлять в юном возрасте [Lippi et al., 2009]. Более того, определение генетической предрасположенности к тем или иным видам физических нагрузок может также являться решением проблемы в области физиологии и спортивной медицины на пути к рациональному и персонализированному тренировочному процессу. Необходимо отметить, что все фенотипы физической активности являются высоко полигенными [Williams, 2008]. Таким образом, для отбора в профессиональный спорт, а также для оптимизации тренировочного процесса нужно использовать диагностические комплексы, включающие анализ полиморфизмов большого числа генов.

Процесс миогенеза начинается в раннем периоде эмбрионального развития человека и приводит к формированию мышечной ткани, наличие которой является основой для любой физической активности взрослого организма. Наиболее сильно свойство пластичности скелетных мышц проявляется при систематической мышечной деятельности. Мышцы отвечают на внешние воздействия путем изменения размера, состава волокон и метаболизма. Данные адаптационные процессы в организме обеспечиваются уровнем экспрессии генов, а их полиморфизмы отвечают за разнообразие в структуре мышц и двигательной деятельности человека [Stewart et al., 2006].

В геноме человека насчитывается более 13 миллионов вариабельных участков, на долю которых главным образом приходятся однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) [IHMP, 2005], сегментальные дупликации [Sharp et al., 2005], инсерции/делеции [McCarrollet al., 2006] и инверсии [Kidd et al., 2008]. Большинство SNP являются нейтральными аллельными вариантами, но некоторые из них, несомненно, функциональны и обуславливают существование различных фенотипов. Такие SNP влияют на функцию и стабильность белков или на экспрессию отдельных генов и областей генома, ответственных за регуляцию транскрипции и сплайсинга [Варфоломеев, 2007].

Анализ результатов исследований в области молекулярной генетики спорта, а также понимание важной роли регулятороного фактора 6 и саркомерного белка а-актинина-3 в развитии скелетных мышц и поддержании целостности мышечного аппарата у взрослого человека позволили высказать предположение, что SNP в гене миогенного регулятороного фактора 6 (MYF6) может являться функциональным, аналогично тому, что было показано ранее для R577X полиморфизма гена а-актинина-3 (ACTN3). Исследования R577X полиморфизма гена ACTN3 были проведены в некоторых популяциях и в группах спортсменов, но полученные результаты противоречивы. Утверждение о том, что обнаруженные ассоциации вариации генов со спортивными фенотипами в одной популяции будут существовать в другой популяции, требует экспериментального подтверждения [Lippi et al., 2009]. Для этого нами было проведено изучение R577X полиморфизма ACTN3 у жителей России и российских спортсменов. Исследование С964Т полиморфизма гена MYF6 в российской популяции также не проводилось. В ходе крупного международного проекта The International НарМар Project (http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/) с целью создания базы данных SNP генома человека, определяли частоту встречаемости генотипов и аллелей по С964Т гена MYF6 в различных популяциях методом геномного секвенирования, однако литературных данных об ассоциативных исследованиях данного полиморфизма нами обнаружено не было.

Определение ассоциаций между генетическими полиморфизмами и функционированием мышц, а также мышечной адаптацией в ответ на внешние стимулы является актуальным не только для практики спорта, но и для общего понимания физиологических возможностей человека осуществлять физическую деятельность.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель данной научной работы заключалась в изучении ассоциации полиморфизмов генов МУР6 и АСТЫЗ со структурой и функцией скелетных мышц человека.

Задачи исследования:

1. Разработать методику определения полиморфизма С964Т гена МУ¥6.

2. Провести анализ полиморфизмов С964Т гена МУРб и 11577Х гена АСТИЗ и распределения частот генотипов и аллелей у жителей России (контрольная группа) и в группах спортсменов различных специализаций и квалификаций.

3. Определить ассоциацию полиморфизмов С964Т гена МУРб и Я577Х гена АСТИЗ с морфофункциональными показателями человека и морфометрическими параметрами скелетных мышц у спортсменов и в группах физически активных здоровых людей.

4. Проверить гипотезу о возможной ассоциации полиморфизмов С964Т гена МУРб и Я577Х гена АСТЫЗ со степенью гипертрофии мышечных волокон и отдельных мышц в результате длительных тренировок смешанной и силовой направленности.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Полиморфизмы С964Т гена МУР6 и 11577Х гена АСТЫЗ ассоциируются с физической активностью человека. Частота 964ТТ генотипа (статистически значимо) и 964Т аллеля (статистически незначимо) гена МУГб выше в группе спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости по сравнению с контрольной группой; частота 577ЯЯ генотипа и 577Я аллеля гена АСТЫЗ превалирует в группе спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта и видами спорта на выносливость. На этом основании МУР6 ТТ генотип можно рассматривать как маркер предрасположенности к развитию и проявлению выносливости, а АСТЫЗ К аллель и ЫИ. генотип - к физической деятельности любой направленности.

2. С964Т полиморфизм гена МУГб ассоциирован с размером мышц и мышечных волокон. Носители 964ТТ генотипа и 964Т аллеля обладают большей площадью поперечного сечения (ППС) мышц и мышечных волокон за счет преобладания медленных волокон. Я577Х полиморфизм гена АСТЫЗ не связан с исходным размером мышц, III 1С и составом мышечных волокон.

3. В результате силовой тренировки у носителей генотипа 577Ы1 по АСТЫЗ имелась тенденция к большему приросту максимальной произвольной силы (МПС) и более высокой степени гипертрофии отдельных мышц и быстрых мышечных волокон. После тренировки смешанной направленности ассоциация полиморфизмов генов ЛТУГб и АСТЫЗ со степенью мышечной гипертрофии не выявлена.

4. С964Т полиморфизм гена т\4YF6 не имеет статистически значимого J эффекта на антропометрические, композиционные, силовые и функциональные показатели профессиональных спортсменов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Впервые определены частоты генотипов и аллелей по гену МУРб (С964Т полиморфизм) и АСТЫЗ (11577Х полиморфизм) у жителей России, Великобритании и у российских спортсменов. Обнаружена ассоциация С964Т полиморфизма гена МУРб (964ТТ генотип) со спортивной деятельностью, направленной на развитие выносливости. Результаты одномоментных и динамических исследований по поиску ассоциации С964Т полиморфизма гена МУРб с составом мышечных волокон и размером отдельных мышц позволяют отнести генотип 964ТТ по МУРб к генетическим маркерам мышечной работоспособности. При проведении исследования «случай-контроль» впервые показано, что 577ЯЯ генотип по гену АСТМЗ дает преимущество не только для развития и проявления скорости и силы, но и для качества выносливости. Результаты сравнительного анализа Я577Х полиморфизма гена АСТЫЗ с морфофункциональными параметрами мышечной деятельности в результате систематической мышечной деятельности подтверждают благоприятное влияние 577Я аллеля на развитие и проявление физических качеств человека.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Результаты данной работы вносят вклад в развитие геномики физической активности, а также биохимии и физиологии мышечной деятельности. В комплексе с другими генами-маркерами мышечной деятельности генотипирование по генам АСТЫЗ и MYF6 может быть использовано для определения индивидуальной предрасположенности к развитию и проявлению физических качеств человека. Проведение такого генетического теста спортсменам и лицам, занимающимся фитнесом, позволит индивидуализировать тренировочный процесс для оптимального развития двигательных качеств и повышения мышечной массы, а также поможет сохранить здоровье на протяжении спортивной карьеры. Предложенный комплексный подход исследования полиморфизмов — от ассоциации со спортивной деятельностью до анализа мышечных волокон — может быть применен для проведения молекулярно-генетических исследований по поиску взаимосвязи «генотип-фенотип». Более того, знания о генетических маркерах мышечной деятельности могут помочь в правильной организации экспериментов, в которых необходимо учитывать принцип генетической однородности выборок (одинаковое число аллелей, ассоциированных с определенным мышечным фенотипом). Таким образом, при сравнении изменений мышечных параметров между группами спортсменов, тренируемыми по разным схемам, интерпретация результатов для определения более эффективного типа тренировки приобретает более объективный и качественный характер.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Дружевская, Анастасия Михайловна

ВЫВОДЫ

1. 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%.

2. 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.

3. Выявлена ассоциация 964ТТ генотипа и 964Т аллеля по MYF6 с более высокими значениями размера т. rectus femoris и ППС мышечных волокон т. semitendinosus и т. vastus lateralis; у носителей 964ТТ генотипа наблюдалась тенденция к увеличению ППС медленных волокон т. vastus lateralis {Р = 0.09). Ассоциация R577X полиморфизма гена ACTN3 с размером т. rectus femoris, а также с ППС и составом мышечных волокон т. vastus lateralis не обнаружена.

4. Сравнительный анализ полиморфизма гена MYF6 с морфофункциональными показателями спортсменов (аэробными, анаэробными, антропометрическими, композиционными, силовыми) не выявил между ними какой-либо ассоциации.

5. В результате силовой тренировки у носителей генотипа 577RR по ACTN3 обнаружена тенденция к большему приросту максимальной произвольной силы (Р = 0.088), более высокой степени гипертрофии отдельных мышц (Р = 0.09) и быстрых мышечных волокон (Р = 0.058). После тренировки смешанной направленности ассоциация полиморфизмов генов MYF6 и ACTN3 со степенью мышечной гипертрофии не выявлена.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Полиморфизмы С964Т гена МП?б и Я557Х гена АСТЫЗ могут быть использованы в диагностическом комплексе с другими значимыми генетическими полиморфизмами в качестве маркеров предрасположенности к физической деятельности. Носителям генотипа 964ТТ по МУР6 могут быть предложены занятия видами спорта с преимущественным проявлением выносливости; носителям генотипа 5771^.11 по АСТЫЗ — занятия видами спорта как скоростно-силовой направленности, так и на выносливость, поскольку генотип 577ЯЯ является благоприятным для любой физической деятельности человека.

2. 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.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дружевская, Анастасия Михайловна, Санкт-Петербург

1. Ахметов И.И., Дружевская A.M., Хакимуллина A.M., Можайская И.А. Рогозкин В.А. Генетические маркеры предрасположенности к занятиям футболом // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. — 2007. — V.ll(33). -С.5-10.

2. Ахметов И.И. Нетреба А.И. Попов Д.В. Астратенкова И.В., Глотов

3. A.C. Глотов О.С. Дружевская A.M. Асеев М.В. Виноградова O.J1. Рогозкин

4. Дружевская A.M. Полиморфизм гена ACTN3 и силовая тренировка // Сборник науч.трудов аспирантов и соискателей СПбНИИФК. — СПб.: СПбННИФК, 2006. С.61-67.

5. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование.1. М.: Мир, 1984. -480 с.

6. Варфоломеев С.Д. Молекулярный полиморфизм человека. Структурное и функциональное индивидуальное разнообразие биомакромолекул / Под ред. Чл.-корр. РАН С.Д. Варфоломеева. — М.: Российский Университет Дружбы Народов, 2007. — 84 с.

7. Рогозкин В.А., Астратенкова И.В., Дружевская A.M., Федотовская О.Н. Гены-маркеры предрасположенности к скоростно-силовым видам спорта // Теория и практика физической культуры. 2005. — №1. — С.2-4.

8. Рогозкин В.А., Назаров И.Б., Казаков В.И., Томилин Н.В. Возможности генетического отбора спортсменов: реальность и перспективы // Вестник спортивной медицины. 1999. - № 3. - С.52.

9. П.Сергиенко Л.П. Основы спортивной генетики: учеб. пособие. К.: Вища шк., 2004. - 631с.

10. Сологуб Е.Б., Таймазов В.А. Спортивная генетика. Учебное пособие для ВУЗов физической культуры. М.: Терра-спорт, 2000. - 200с.

11. Яковлев Н.Н. Биохимия спорта. — М.: Физкультура и спорт, 1974. —288 с.

12. Ahmetov II, Astratenkova IV, Druzhevskaya AM, Rogozkin VA. Combinatorial genetic analysis of physical performance in athletes // Eur J Hum Genet. 2007. - V.15(l). - P.301.

13. Ahmetov II, Hakimullina AM, Shikhova JV, Rogozkin VA. The abilityto become an elite endurance athlete depends on the carriage of high number of endurance-related alleles // Eur J Hum Genet. 2008. - 16(2). - P.341.

14. Ahmetov II, Rogozkin VA. Genes, athlete status and training. An Overview // Med Sport Sci. 2009. - V.54. - P.43-71.

15. Andersen JL, Schjerling P, Saltin B. Muscle, genes and athletic performance // Sci Am. 2000. - V.283(3). - P.48-55.

16. Arnold H.-H, Winter B Arnold. Muscle differentiation: more complexity to the network of myogenic regulators // Curr. Opinion Genet. Develop. 1998. -V.8. - P.539-544.

17. Bamman MM, Ragan RC, Kim JS, Cross JM, Hill VJ, Tuggle SC, Allman RM. Myogenic protein expression before and after resistance loading in 26- and 64-yr-old men and women // J.Appl Physiol. 2004. - V.97. - P. 13291337.

18. Baron MD., Davison MD, Jones P. Isolation and characterization of cDNA encoding a chick a-actinin // J. Biol.Chem. 1987. - V.262. - P.2258-2261.

19. Beggs AH., Byers TJ., Knoll JHM. Cloning and characterization of two human skeletal muscle a-actinin genes located on chromosomes 1 and 11// Journal of biological chemistry. 1992. - V.267(13). -P.9281-9286.

20. Beunen G, Thomis M, Peeters M, Maes HH, Claessens AL, Vlietinck R. Genetics of strength and power characteristics in children and adolescents // Ped Exerc Sci. 2003. - V.15. - P.128-138.

21. Blanchard A, Ohanian V, Critchley D. The structure and function of a-actinin // Journal of muscle research and cell motility. 1989. - V. 10. - P.280-289.

22. Braun T, Bober E, Winter B, Rosenthal N, Arnold H Braun T. Myf-6, a new member of the human gene family of myogenic determination factors: evidence for a gene cluster on chromosome 12 // EMBO J. 1990. - V.9. - P.821

23. Bray MS, Hagberg JM, Pérusse L, Rankinen T, Roth SM, Wolfarth B, Bouchard C. The human gene map for performance and health-related fitness phenotypes: the 2006-2007 update // Med Sci Sports Exerc. 2009. - V.41(l). -P.35-73.

24. Brutsaert TD, Parra EJ. What makes a champion? Explaining variation in human athletic performance // Respir Physiol Neurobiol. — 2006. V. 151(2-3). -P. 109-123.

25. Bryan A, Hutchison KE, Seals DR, Allen DL. A transdisciplinary model integrating genetic, physiological, and psychological correlates of voluntary exercise // Health Psychol. 2007. - V.26. - P.30-39.

26. Carvajal JJ, Keith A, Rigby PW. Global transcriptional regulation of the locus encoding the skeletal muscle determination genes Mrf4 and Myf5 // Genes Dev. 2008. - V.22(2). - P.265-276.

27. Chan Yiu-mo, Tong H-Q, Beggs AH. Human skeletal muscle-specific a-actinin-2 and -3 isoforms form homodimers and heterodimers in vitro and in vivo // Biochemical and biophysical research communications. 1998. - V.248 (1). -P.134-138.

28. Chargé SB, Rudnicki MA. Cellular and molecular regulation of muscle regeneration // Physiol Rev. 2004. - V.84(l). - P.209-38.

29. Clarkson PM, Devaney JM Clarkson PM. ACTN3 Genotype is Associated with Increases in Muscle Strength and Response to Resistance Training in Women // J Appl Physiol. 2005. - V.99. - P. 154-163.

30. Coffey VG, Hawley JA. The molecular bases of training adaptation // Sports Med. 2007. - V.37. - P.737-763.

31. Day IN, Humphries SE, Richards S, Norton D, Reid. High-throughputgenotyping using horizontal Polyacrylamide gels with wells arranged for microplate array diagonal gel electrophoresis (MADGE) // Biotechniques. 1995. - V.19(5). -P.830-835.

32. De Moor MH, Spector TD, Cherkas LF, Falchi M, Hottenga JJ, Boomsma Dl, De Geus EJ. Genome-wide linkage scan for athlete status in 700 British female DZ twin pairs // Twin Res Hum Genet. 2007. - V.10(6). - P.812-820.

33. Dieli-Conwright CM, Spektor TM, Rice JC, Sattler FR, Schroeder ET. Influence of hormone replacement therapy on eccentric exercise induced myogenic gene expression in postmenopausal women // J Appl Physiol. 2009. Aug 20. Epub ahead of print.

34. Djinovic-Carugo K, Gautel M, Ylanne J. The spectrin repeat: a structural platform for cytoskeletal protein assembles // FEBS Lett. 2002. - V.513. -P.l 19-123.

35. ENCODE Project Consortium. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project // Nature. -2007. V.447. - P.799-816.

36. Eynon N, Duarte JA, Oliveira J, Sagiv M, Yamin C, Meckel Y, Sagiv M, Goldhammer E. ACTN3 R577X polymorphism and Israeli top-level athletes // Int J Sports Med. 2009. - V.30(9). - P.695-698.

37. Flück M, Hoppeler H. Molecular basis of skeletal muscle plasticity—from gene to form and function // Rev Physiol Biochem Pharmacol. 2003. -V.146. -P.159-216.

38. Frey N, Olson EN. Calsarcin-3, a novel skeletal muscle-specific member of the calsarcin family, interacts with multiple Z-disc proteins // J. Biol Chem. — 2002. V.277. - P.13998-14004.

39. Gimona M, Djinovic-Carugo K, Kranewitter WJ. Functional plasticity of CH-domains // FEBS Lett. 2002. - V.513. - P.98-106.

40. Gomez-Gallego F, Santiago C, Gonzalez-Freire M, Muniesa CA, Fernández Del Valle M, Pérez M, Foster C, Lucia A. Endurance performance: genes or gene combinations? // Int J Sports Med. 2009. - V.30. - P.66-72.

41. Gross-Bellard M, Oudet P, Chambón P. Isolation of high-molecular-weight DNA from mammalian cells // Eur J Biochem. 1973. - V.36(l). - P.32-38.

42. Hagerman FC. Applied physiology of rowing // Sports Med. 1984. -V.l. - P.303-326.

43. Hallikas O, Palin K, Sinjushina N, Rautiainen R, Partanen J, Ukkonen E, Taipale J. Genome-wide prediction of mammalian enhancers based on analysis of transcription-factor binding affinity // Cell. 2006. - V.l24. - P.47-59.

44. Hamamori Y, Wu HY, Sartorelli V, Kedes L. The basic domain of myogenic basic helix-loop-helix (bHLH) proteins is the novel target for direct inhibition by another bHLH protein, Twist // Mol Cell Biol. 1997. - V.l7. -P.6563-6573.

45. Harridge SD. Plasticity of human skeletal muscle: gene expression to in vivo function // Exp Physiol. 2007. - V.92(5). - P.783-797.

46. IHMP. International Hap Map Consortium. A haplotype map of thehuman genome // Nature. 2005. - V.437. - P. 1299-1320.

47. Imamaura M., Endo T., Kuroda M., Tanaka T., Masaki T. Substructure and higher sructure of chiken smooth muscle a-actinin molecule // J.biol.Chem. — 1988. V.263. -P.7800-7805.

48. Kassar-Duchossoy L, Gayraud-Morel B, Gomes D, Rocancourt D, Buckingham M, Shinin V, Tajbakhsh S. Mrf4 determines skeletal muscle identity in Myf5:Myod double-mutant mice // Nature. 2004. - V.431. - P.466-471.

49. Keren A, Tamir Y, Bengal E. The p38 MAPK signaling pathway: a major regulator of skeletal muscle development // Mol Cell Endocrinol. — 2006. — V.252(l-2). P.224-230.

50. Lippi G, Favaloro EJ, Guidi GC. The genetic basis of human athletic performance. Why are psychological components so often overlooked? // J Physiol. 2008. - V.586(l). - P.l 13-121.

51. Lippi G, Longo UG, Maffulli N. Genetics and sports // Br Med Bull. -2009 Feb 9. Epub ahead of print.

52. Lucia A, San Juan AF, Montilla M, CaNete S, Santalla A, Earnest C, Pérez M. In professional road cyclists, low pedaling cadences are less efficient // Med Sei Sports Exerc. 2004. - V.36. - P. 1048-1054.

53. Lucia A, Gómez-Gallego F, Santiago C. ACTN3 genotype in professional endurance cyclists // Int J Sports Med. 2006. - V.27. - P.880-884.

54. Lucia A, Oliván J, Gómez-Gallego F, Santiago C, Montil M, Foster C. Citius and longius (faster and longer) with no alpha-actinin-3 in skeletal muscles? // Br J Sports Med. 2007. - V.41. - P.616-617.

55. Maak S, Neumann K, Swalve HH. Identification and analysis of putative regulatory sequences for the MYF5/MYF6 locus in different vertebrate species // Gene. 2006. - V.379. - P.141-147.

56. Mac Arthur DG, North KN. A gene for speed? The evolution and function of a-actinin-3 // BioEssays. 2004. - V.26. - P.786-795.

57. Massidda M, Vona G, Calo CM. Association between the ACTN3 R577X polymorphism and artistic gymnastic performance in Italy // Genet Test Mol Biomarkers. 2009. - V.13(3). - P.377-380.

58. Matiegka J. The testing of physical efficiency // Am J Phys Anthropol. -1921. — V.4. -P.223-230.

59. McCarroll SA, Hadnott TN, Perry GH, Sabeti PC, Zody MC, Barrett JC, Dallaire S, Gabriel SB, Lee C, MJ Daly, Altshuler DM. Common deletion polymorphisms in the human genome // Nature Genetics. 2006. - V.38. - P.86-92.

60. McCauley T, Mastana SS, Hossack J, Macdonald M, Folland JP. Human angiotensin-converting enzyme I/D and alpha-actinin 3 R577X genotypes and muscle functional and contractile properties // Exp Physiol. 2009. - V.94(l). -P.81-89.

61. McNamee MJ, Miiller A, van Hilvoorde I, Holm S. Genetic testing and sports medicine ethics // Sports Med. 2009. - P.39(5) - P.339-344.

62. Miah A. Genetically modified athletes: Biomedical ethics, gene doping and sport. UK,2004. - 116p.

63. Miller SA, Dykes DD, Polesky HF Miller SA. A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells // Nucleic Acids Res. -1988. V.16(3). -P.1215.

64. Miner JH, Wold B. Herculin: a fourth member of the MyoD family of myogenic regulatory genes // Proc. Nat. Acad. Sci. 1990. - V.87. - P.1089-1093.

65. Molkentin JD, Olson EN. Combinatorial control of muscle development by basic helix-loop-helix and MADS-box transcription factors // Proc Natl Acad

66. Sei. 1996. - V.93. - P.9366-9373.

67. Musaro A, Rosenthal N. Attenuating muscle wasting: Cell and gene therapy approaches // Curr Genom. 2003. — V.4. — P.575-585.

68. Niemi A-K, Majamaa K. Mitochondrial DNA and ACTN3 genotypes in Finnish elite endurance and sprint athletes // European Journal of Human Genetics 2005. - V. 13. - P. 965-969.

69. Norman B, Esbjörnsson M, Rundqvist H, Österlund T, von Waiden F, Per A. Strength, power, fiber types, and mRNA expression in trained men and women with different ACTN3 R577X genotypes // J Appl Physiol. 2009. -V. 106. - P.959-965.

70. North KN, Beggs AH. Deficiency of a skeletal muscle isoform of a-actinin-3 in merosin-positive congenital muscular dystrophy // Neuromuscular disorders. 1996. - V.6. - P.229-235.

71. North K, Nan Yang, Mills M. A common nonsense mutation results in a-actinin-3 deficiency in general population // Nature genetics. 1999. - V.21.1. P.353-354

72. Ohtsuka H., Yajima H., Maruyama K. The N-terminal Z repeat 5 of connectin/titin binds to the C-terminal region of a-actinin // Biochem Biophys Res Commun.- 1997.-V.235.-P.1-3.

73. Papadimitriou ID, Papadopoulos C, Kouvatsi A, Triantaphyllidis C. The ACTN3 Gene in Elite Greek Track and Field Athletes // Int J Sports Med. 2007. - V.29. - P.352-355.

74. Paparini A, Ripani M, Giordano GD, Santoni D, Pigozzi F, Romano-Spica V. ACTN3 genotyping by real-time PCR in the Italian population and athletes // Med Sci Sports Exerc. 2007. - V.39. - P.810-815.

75. Patapoutian A, Yoon JK, Miner JH, Wang S, Stark K, and Wold B. Disruption of the mouse MRF4 gene identifies multiple waves of myogenesis in the myotome // Development. 1995. - V.121. - P.3347-3358.

76. Pavlath GK, Dominov JA, Kegley KM, Miller JB. Regeneration of transgenic skeletal muscles with altered timing of expression of the basic helix-loop-helix muscle regulatory factor MRF4 // Am J Pathol. 2003. - V. 162(5). -P.1685-1691.

77. Pin CL, Konieczny SF. A fast fiber enhancer exists in the muscle regulatory factor 4 gene promoter // Biochem Biophys Res Commun. 2002. -V.299(l). -P.7-13.

78. Psilander N, Damsgaard R, Pilegaard H. Resistance exercise alters MRF and IGF-I mRNA content in human skeletal muscle // J Appl Physiol. 2003. -V.95(3). -P.1038-1044.

79. Roth SM, Kostek MS, Delmonico MJ. The alpha-actinin-3 (ACTN3) R577X polymorphism is associated with muscle strength in older individuals // Medicine and science in sports and exercise. 2004. - V.36 (5). - P.39.

80. Roth SM. Genetics Primer for Exercise Science and Health. USA.: Human Kinetics, 2007. - 192 pp.

81. Roth SM, Walsh S, Liu D, Metter EJ, Ferrucci L, Hurley BF. The ACTN3 R577X nonsense allele is under-represented in elite-level strength athletes

82. Eur J Hum Genet. 2008. - V. 16. - P.391-394.

83. San Juan AF, Gomez-Gallego F, Cañete S, Santiago C, Pérez M, Lucia A. Does complete deficiency of muscle alpha actinin 3 alter functional capacity in elderly women? A preliminary report // Br J Sports Med. 2006. - V.40(l). -P.el.

84. Santiago C, González-Freire M, Serratosa L, Morate FJ, Meyer T, Gómez-Gallego F, Lucia A. ACTN3 genotype in professional soccer players // Br J Sports Med. 2008. - V.42. - P.71-73.

85. Saunders CJ, September AV, Xenophontos SL, Cariolou MA, Anastassiades LC, Noakes TD, Collins M. No association of the ACTN3 gene R577X polymorphism with endurance performance in Ironman Triathlons // Ann Hum Genet. 2007. - V.71. - P.777-781.

86. Schafer BW, Heizmann CW. The S-100 Family of EF-hand Calcium-binding Proteins: Functions and Pathology // Trends Biochem. Sci. — 1996. V.21. -P.134-140.

87. Schmalbruch H, Lewis DM. Dynamics of nuclei of muscle fibers and connective tissue cells in normal and denervated rat muscles // Muscle Nerve. — 2000.-V.23.-P.617-626.

88. Scott RA, Pitsiladis YP. Genotypes and distance running : clues from Africa // Sports Med. 2007. - V.37(4-5). - P.424-7.

89. Secher NH. Physiological and biomechanical aspects of rowing. Implications for training // Sports Med. 1993. - V.l 5. - P.24-42.

90. Sharp NC. The human genome and sport, including epigenetics and athleticogenomics: a brief look at a rapidly changing field // J Sports Sci. 2008. — V.26(ll).-P.l 127-1133.

91. Sheridan H, Pasveer B, van Hilwood I. Gene-talk and sport-talk: A view from the radical middle ground // European Journal of Sport Science. — 2006.- V.6(4). P.223-230.

92. Simoneau J.-A., Bouchard C. Genetic determinism of fiber type proportion in human skeletal muscle // FASEB J. 1995. - V.9. - P.1091-1095.

93. Smith CK, Janney MJ, Allen RE. Temporal expression of myogenic regulatory genes during activation, proliferation and differentiation of rat skeletal muscle satellite cells // J Cell Physiol. 1994. - V.159. - P.379-385.

94. Stewart CE, Rittweger J. Adaptive processes in skeletal muscle: molecular regulators and genetic influences // J Musculoskelet Neuronal Interact. -2006. V.6(l). - P.73-86.

95. Stranger BE, Forrest MS, Clark AG, Minichiello MJ, Deutsch S, Lyle R, Hunt S, Kahl B, Antonarakis SE, Tavare S, Deloukas P, Dermitzakis ET. Genome-wide associations of gene expression variation in humans // PLoS Genet.- 2005. V.l(6). - E78.

96. Suelves M, Lluis F, Ruiz V, Nebreda AR, Munoz-Canoves P. Phosphorylation of MRF4 transactivation domain by p38 mediates repression of specific myogenic genes // EMBO J. 2004. - V.23(2). - P.365-375.

97. Summerbell D, Halai C, Rigby PW. Expression of the myogenic regulatory factor Mrf4 precedes or is contemporaneous with that of Myf5 in the somitic bud // Mech Dev. 2002. - V.l 17(1-2). - P.331-335.

98. Sun WH, Zhu Q, Jiang XS, Du HR. Genetic diversity and genetic effects of Myf6 gene in chickens // Yi Chuan. 2008. - V.30(l). - P.71-76.

99. Tesch P. Target Bodybuilding // Publisher: Human Kinetics Publishers, 1998- 153 pp.

100. Thomis MA, Beunen GP, Maes HH. Strength training: importance of genetic factors // Med Sci Sports Exerc. 1998. - V.30. - P.724-731.

101. Vincent B, De Bock K, Ramaekers M, Van den Eede E, Van Leemputte M, Hespel P, Thomis MA. ACTN3 (R577X) genotype is associated with fiber type distribution // Physiol Genomics. 2007. - V.32(l). - P.58-63.

102. Wackerhage H, Miah A, Harris RC, Montgomery HE, Williams AG. Genetic research and testing in sport and exercise science: A review of the issues // J Sports Sci. 2009. - V.31. - P. 1 -8.

103. Walsh S, Liu D, Metter EJ, Ferrucci L, Roth SM. ACTN3 genotype is associated with muscle phenotypes in women across the adult age span // J Appl Physiol. 2008. - V. 105(5). - P. 1486-1491.

104. Walters EH, Stickland NC, Loughna PT. MRF-4 exhibits fiber type-and muscle-specific pattern of expression in postnatal rat muscle // Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2000. - V.278(5). - P. 1381-1381.

105. Weis J, Kaussen M, Calvo S, Buonanno A. Denervation induces a rapid nuclear accumulation of MRF4 in mature myofibers // Dev Dyn. 2000. -V.218(3). -P.438-451.

106. Williams AG, Dhamrait SS, Wootton PT, Day SH, Hawe E, Payne JR, Myerson SG, World M, Budgett R, Humphries SE, Montgomery HE. Bradykinin receptor gene variant and human physical performance // J Appl Physiol. 2004. -V.96(3). - P.938-942.

107. Williams AG, Folland JP. Similarity of polygenic profiles limits the potential for elite human physical performance // J Physiol. 2008. - V.586(l). -P.113-121.

108. Wittke-Thompson JK, Pluzhnikov A, Cox NJ. Rationale inferences about departures from Hardy-Weinberg equilibrium // Am J Hum Genet. — 2005. -V.76. P.967-986.

109. Yang N., Daniel G.M., Jason P.G. ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance // American J. Human Genetetics. 2003. -V.73. — P.627-631.

110. Yang Q., M.J. Khoury, J. Friedman, J. Little, W.D. Flanders. How many genes underlie the occurrence of common complex diseases in the population? // Int J Epidemiol. 2005. - V.34(5). - P.l 129-1137.

111. Yang N, MacArthur DG, Wolde B, Onywera VO, Boit MK, Lau SY, Wilson RH, Scott RA, Pitsiladis YP, North K. The ACTN3 R577X polymorphism in East and West African athletes // Med Sci Sports Exerc. 2007. - V.39. -P.1985-1988.

112. Yngvadottir B, Xue Y, Searle S, Hunt S, Delgado M, Morrison J, Whittaker P, Deloukas P, Tyler-Smith C. A genome-wide survey of the prevalence and evolutionary forces acting on human nonsense SNPs // Am J Hum Genet. — 2009. V.84(2). - P.224-234.

113. Yoon JK, Olson EN, Arnold HH, Wold BJ. Different MRF4 knockout alleles differentially disrupt Myf-5 expression: cis-regulatory interactions at the MRF4/Myf-5 locus //Dev Biol. 1997.-V. 188.-P.349-362.

114. Zanoteli E, Lotuffo RM, Oliveira AS, Beggs AH, Canovas M, Zatz M, Vainzof M. Deficiency of muscle alpha-actinin-3 is compatible with high muscle performance // J Mol Neurosci. 2003. - V.20(l). - P.39-42.

115. Zhang W, Behringer RR, Olson EN. Inactivation of the myogenic bHLH gene MRF4 results in up-regulation of myogenin and rib anomalies // Genes Dev. 1995. - V.9. -P.1388-1399.

116. Zhang HJ, Chen H, Fang XT, Zhang RF, Bao B, Gao XY, Shao RY. Association of variations in MyoD family of genes with body measurement traits in goat // Yi Chuan. 2007. - V.29(9). - P. 1077-82.

117. Zhou Z, Bornemann A. J. Mrf4 protein expression in regenerating rat muscle // Muscle Res Cell Motil. 2001. - V.22. - P.311-316.