Спорт и гены: какой вид спорта выбрать?

В какой спорт отдать ребенка?

Каждый родитель хочет, чтобы его ребенок был крепким и здоровым. И для этого многие выбирают подходящую спортивную секцию, ведь не секрет, что спорт важен для полноценного физического развития ребенка. Да и мы, взрослые, часто задумываемся, какой вид спорта будет для нас самым лучшим, хотим подобрать подходящие для себя физические нагрузки, оптимальные для здоровья, поддержания формы и/или сброса веса.

Итак, от чего же зависят наши спортивные достижения?

На треть – от тренировок и тренеров, питания, медицинского обеспечения. А целых две трети – это… генетика! Сила, скорость, способность к выносливости, рост, вес, скорость восстановления после нагрузок и травм и другие составляющие во многом определяются именно генами. Например, если ловкость и координация зависят от генетики только на 40%, то силовые качества – на 70%, а состав мышечных волокон – на 90% заслуга генов.

Быстрее? Сильнее? Выносливее?

Многие из вас, конечно, помнят, как на геометрии в старшей школе мы чертили оси координат X, Y и Z, и положение точек в пространстве задавалось именно относительно этих трех осей. Почему бы не сделать то же самое с видами спорта, требующими силы, скорости и выносливости? Тогда, в зависимости от того, насколько эти характеристики необходимы для успеха в том или ином виде спорта, эти спортивные дисциплины (или их группы) будут соответственно распределены в такой системе координат.



Например, в ребенке генетически заложен достаточно высокий силовой потенциал, чуть меньше, но тоже на хорошем уровне – скоростной, выносливости же не так много. Тогда с большой вероятностью он достигнет определенных успехов, например, в боевых искусствах, прыжках, гребле на короткие дистанции, велоспринте.

Гены силы, скорости, выносливости

Одним из первых открытых «генов спорта» был ген ангиотензин-превращающего фермента (АПФ). От его строения зависит предрасположенность к видам физической активности, требующим выносливости (аллель I – наличие нескольких дополнительных звеньев цепи ДНК) или силы (аллель D – отсутствие дополнительного участка ДНК). Таким образом, носителям генотипа DD больше подойдут такие виды спорта, как борьба, гиревой спорт и другие силовые, а носители генотипа II – это потенциальные стайеры, марафонцы.



Другой ген – AGT – кодирует пре-ангиотензиноген – предшественник субстрата АПФ, про который мы только что говорили. Известен и достаточно хорошо изучен один из вариантов этого гена, который связан с повышенным силовым потенциалом и благоприятен для занятий силовыми видами спорта. Эти два белка и кодирующие их гены входят в состав ренин-альдостерон-ангиотензиновой системы (РААС), регулирующей баланс электролитов и кровяное давление в нашем организме.

Есть еще две группы генов, которые исследованы с точки зрения влияния на силу и выносливость.

Первая группа – адренорецепторы. С ними все довольно просто. Это специальные белки на наших клетках, реагирующие на адреналин и норадреналин, вырабатываемые в организме при стрессах (в том числе и физических нагрузках). Самый исследованный из них – ADRB2, адренорецептор В 2-го типа. Один из вариантов этого гена способствует предрасположенности к достаточно низкому пульсу покоя и повышенной выносливости.

Другой класс генов с мудреным названием «рецепторы, активируемые пролифераторами пероксисом» (PPARs) – это ядерные рецепторы, которые регулируют работу генов, отвечающих за образование и работу жировой ткани, жировой обмен, выраженность воспалительного ответа и многие другие обменные и не только процессы организма. Из них наиболее исследованы рецепторы альфа, гамма и дельта (гены PPARA, PPARG, PPARD). Например, хорошо изученный полиморфизм гена PPARG способствует замедлению развития жировой ткани и усилению мышечной, что благоприятно для занятий силовыми видами спорта. А один из вариантов гена PPARD оказался связан с повышением выносливости.

Главным геном скорости по праву считается ген актинина 3 (ACTN3) – важного белка – компонента мышечных волокон.



Хорошо известна достаточно распространенная мутация в этом гене, приводящая к преждевременной остановке синтеза данного белка; к счастью, в этом случае актинин 3 без проблем замещается актинином 2, который нормально выполняет двигательные функции, однако мышцы с ним имеют меньший скоростной и силовой потенциал. Так что при наличии полиморфного варианта этого гена вероятность достичь успеха в скоростных и силовых видах спорта существенно снижается. Также считают, что на скоростные качества могут влиять и гены PPARG, ACE (за счет того, что они обеспечивают адаптацию сердечно-сосудистой системы к спринтам) и другие.

Как сила связана с артериальной гипертензией?

Итак, теперь мы с вами знаем, что определенные варианты генов ACE и AGT связаны с повышением силового потенциала. При чем же тут артериальная гипертензия? Дело в том, что «силовые» варианты генов РААС также связаны с повышением риска развития данного заболевания. АПФ – известная мишень воздействия антигипертензивных препаратов (это лекарства, названия которых заканчиваются на -прил), равно как и рецепторы ангиотензина II (этот класс лекарств называется «сартаны»). Поэтому носителям таких «силовых» генотипов по генам РААС стоит быть внимательными и следить за артериальным давлением, принимать соответствующие меры для предотвращения развития гипертензии.

А если травма?

То, насколько легко спортсмен может получить травму и насколько быстро и успешно он будет после нее восстанавливаться, также во многом зависит от генетики. В первую очередь важную роль играют гены, отвечающие за структуру коллагенов (например, COL1A1, COL5A1, COL12A1 и, возможно, некоторые другие), регулирующие их продукцию (в частности, GDF5) и разрушение (металлопротеиназа MMP3, ингибитор металлопротеиназ TIMP2), а также генов эластина ELN1 и, возможно, ряда других.



Важную роль играют гены воспалительных факторов, определяющие силу воспалительных реакций при травмах; это гены воспалительных цитокинов IL-6, IL-1, возможно, фактора некроза опухолей альфа TNFa и другие. На все эти гены стоит обратить внимание при выборе спорта, и при неблагоприятном генотипе, свидетельствующем об усиленной склонности к воспалительным процессам, желательно выбрать наименее травмоопасный вид спорта.

Особо стоит выделить ген АРОЕ – аполипопротеина Е. Врачам и ученым этот ген хорошо известен, поскольку два самых изученных его полиморфизма обуславливают наличие трех различных форм данного белка. Изоформа АРОЕ3 считаются нормой, в вот изоформа АРОЕ4 – известный фактор риска развития не только нарушений липидного обмена и атеросклероза, но и болезни Альцгеймера. При чем здесь спорт?

Показано, что наличие изоформы АРОЕ4 весьма неблагоприятно с точки зрения сотрясений и связано с высоким риском травматический энцефалопатии. Поэтому при генотипе Е4Е4 заниматься боксом, агрессивными единоборствами и другими видами спорта, связанными с риском удара головой, – не самая хорошая идея. А вот занятие шахматами в дополнение, например, к бегу, йоге или другим безопасным физическим активностям не только обезопасит от лишних травм, но и поможет поддержать мозг в здоровом состоянии и профилактировать болезнь Альцгеймера.

Таким образом, знание своей генетики не только поможет подобрать самый подходящий вид спорта для себя или своего ребенка, но и покажет предрасположенность к некоторым заболеваниям и спортивным травмам. Узнайте подробнее о том, как можно сдать такой тест.



В заключение

Как мы видим, знание генетики человека может значительно помочь подобрать подходящий ему вид спорта, а также подсказать, насколько легко он может получить травму и насколько быстро и успешно после нее восстановиться. Однако напоследок стоит отметить, что, несмотря на весомый вклад генетики, успех в спорте зависит в первую очередь от самого человека. Важно помнить, что генетика – это предрасположенность, потенциал, реализация которого зависит исключительно от нас.

Автор: Ирина Колесникова, генетик, кандидат биологических наук, биолог КЛД

Источники:

• De Moor M. H. M. et al. Genome-wide linkage scan for athlete status in 700 British female DZ twin pairs // Twin Research and Human Genetics. – 2007. – Vol. 10. – No. 6. – P. 812–820.
• Ахметов И. И. Молекулярная генетика спорта. – М., 2009. – 267 с.
• Montgomery H. E. et al. Human gene for physical performance // Nature. – 1998. – Vol. 393. – No. 6682. – P. 221.
• Gunel T. et al. Effect of angiotensin I-converting enzyme and α-actinin-3 gene polymorphisms on sport performance // Molecular medicine reports. – 2014. – Vol. 9. – No. 4. – P. 1422–1426.
• Gomez-Gallego F. et al. The C allele of the AGT Met235Thr polymorphism is associated with power sports performance // Appl Physiol Nutr Metab. – 2009. – Vol. 34. – No. 6. – P. 1108–1111.
• Zarębska A. et al. Association of rs699 (M235T) polymorphism in the AGT gene with power but not endurance athlete status // J Strength Cond Res. – 2013. – Vol. 27. – No. 10. – P. 2898–2903.
• Li Y. Angiotensin-converting enzyme gene insertion/deletion polymorphism and essential hypertension in the Chinese population: a meta-analysis including 21,058 participants // Intern Med J. – 2012. – Vol. 42. – No. 4. – P. 439–444.
• Liu C. et al. Meta-analysis identifies common and rare variants influencing blood pressure and overlapping with metabolic trait loci // Nat Genet. – 2016. – Vol. 48. – No. 10. – P. 1162–1170.
• Yang N., Garton F., North K. α-Actinin-3 and Performance // Genetics and Sports. – Karger Publishers, 2009. – Vol. 54. – P. 88–101.
• Ma F. et al. The association of sport performance with ACE and ACTN3 genetic polymorphisms: a systematic review and meta-analysis // PloS One. – 2013. – Vol. 8. – No. 1. – P. E54685.
• Wolfarth B. et al. Association between a β2-adrenergic receptor polymorphism and elite endurance performance // Metabolism-Clinical and Experimental. – 2007. – Vol. 56. – No. 12. – P. 1649–1651.
• Zarebska A. et al. The Pro12Ala polymorphism of the peroxisome proliferator-activated receptor gamma gene modifies the association of physical activity and body mass changes in Polish women // PPAR research. – 2014. – Vol. 2014.
• Ahmetov I. I., Astratenkova I. V., Rogozkin V. A. Association of a PPARD polymorphism with human physical performance // Molecular Biology. – 2007. – Vol. 41. – No. 5. – P. 776–780.
• Washington P. M., Burns M. P. The Effect of the APOE4 Gene on Accumulation of Aβ 40 After Brain Injury Cannot Be Reversed by Increasing apoE4 Protein // Journal of Neuropathology & Experimental Neurology. – 2016. – Vol. 75. – No. 8. – P. 770–778.
• Khoschnau S. et al. Type I collagen alpha1 Sp1 polymorphism and the risk of cruciate ligament ruptures or shoulder dislocations // The American journal of sports medicine. – 2008. – Vol. 36. – P. 2432–2436.
• Wang C. et al. Association of polymorphisms rs1800012 in COL1A1 with sports-related tendon and ligament injuries: a meta-analysis // Oncotarget. – 2017. – Vol. 8. – No. 16. – P. 27627–27634.
• Lv Z. T. et al. Association between polymorphism rs12722 in COL5A1 and musculoskeletal soft tissue injuries: a systematic review and meta-analysis // Oncotarget. – 2018. – Vol. 9. – No. 20. – P. 15365–15374.
• Posthumus M. et al. The association between the COL12A1 gene and anterior cruciate ligament ruptures // Br J Sports Med. – 2010. – Vol. 44. – No. 16. – P. 1160–1165.
• Pruna R. et al. Single nucleotide polymorphisms associated with non-contact soft tissue injuries in elite professional soccer players: influence on degree of injury and recovery time // Musculoskeletal Disorders. – 2013. – Vol. 14. – P. 221.
• Lulińska-Kuklik E. et al. Are MMP3, MMP8 and TIMP2 gene variants associated with anterior cruciate ligament rupture susceptibility? // Journal of Science and Medicine in Sport. – 2019. – Vol. 22. – No. 7. – P. 753–757.
• Nie G. et al. Additional evidence supports association of common genetic variants in MMP3 and TIMP2 with increased risk of chronic Achilles tendinopathy susceptibility // Journal of Science and Medicine in Sport. – 2019. – Vol. 22. – No. 10. – P. 1074–1078.
• McCabe K., Collins C. Can Genetics Predict Sports Injury? The Association of the Genes GDF5, AMPD1, COL5A1 and IGF2 on Soccer Player Injury Occurrence // Sports (Basel). – 2018. – Vol. 6. – No. 1. – P. 21.
• Mc Fie S. et al. Inflammatory and apoptotic signalling pathways and concussion severity: a genetic association study // J Sports Sci. – 2018. – Vol. 36. – No. 19. – P. 2226–2234. 
• Dowd S. B., Davidhizar R. Can mental and physical activities such as chess and gardening help in the prevention and treatment of Alzheimer's? Healthy aging through stimulation of the mind // J Pract Nurs. – 2003. – Vol. 53. – No. 3. – P. 11–13.