Ассоциация кандидатных генов, регулирующих протеолитические системы крови с эффективностью бега на избранной дистанции

E.V. Bykov, ;

O.V. Balberova, ;

I.N. Oreshkina, ; N.V. Makarova, ; Ural State University of Physical Education, Chelyabinsk, Russia

Введение. Ведущая роль в функционировании и регуляции сердечно-сосудистой системы принадлежит эндотелию, который посредством своей секреторной активности реализует сосудистый гомеостаза [7, 10]. Эндотелий в зависимости от метаболической активности скелетных мышц и миокарда координирует кровоснабжение за счет секреции вазоконстрикторов (в том числе ангиотензин II) или вазодилататоров (брадикинин). Равновесие между этими двумя процессами обеспечивают протеолитические системы крови: ренин-ангиотензиновая (РАС) и кал-ликреин-кининовая (ККС) за счет регуляции синтеза и распада ангиотензина II и брадикинина [9]. Тренировочные нагрузки различной направленности будут влиять на особенности взаимодействия этих систем, поскольку поперечно-полосатая мышечная ткань способна локально секретировать вазоактивные вещества и экспрессировать функциональные рецепторы [6]. Однако еще не установлено, каким образом взаимодействие этих РАС и ККС способствует формированию спортивного фенотипа, ассоциированного с эффективностью в беге на короткие, средние и длинные дистанции. Имеются сведения о том, что «брадикинин, действующий через рецепторы брадикинина, которые кодируются геном BDKRB2 , может влиять на местный кровоток в скелетных мышцах и поглощение глюкозы скелетными мышцами во время физической активности, что определяет более высокую выносливость спортсменов» [3, 8].

Ассоциативные генетические исследования последних лет демонстрируют значимость полиморфизма rs4340 гена АСЕ как в регуляции сердечно-сосудистой системы [2, 5], так и в функционировании скелетной мускулатуры [3, 4, 6]. Ангиотензинпревращающий фер- мент, кодируемый геном ACE, катализирует реакцию превращения ангиотензина I в ангиотензин II. Последний, в свою очередь, является выраженным вазоконстриктором и ростовым фактором и оказывает непосредственное влияние на формирование гипертрофии скелетных мышц и миокарда. Теоретически это может способствовать повышению спринтерских показателей спортсменов [1]. Таким образом, идентификация генетических маркеров, определяющих эффективность в беге на короткие, средние и длинные дистанции, является важным направлением в спортивном отборе и выборе спортивной ориентации. Это дает возможность уточнить представления об аддитивном влиянии аллелей генов, регулирующих протеолитические системы крови, которые могут предрасполагать к лучшей спортивной результативности в беге на короткие, средние или длинные дистанции, что и явилось целью настоящего исследования.

Материалы и методы. У спортсменов-конькобежцев и легкоатлетов мужского пола, специализирующихся в беге на короткие, средние или длинные дистанции (n = 123), и у 50 здоровых добровольцев, не занимающихся спортом, проведено генотипирование (rs4340 гена АСЕ , rs5810761 гена BDKRB2 ) с помощью полимеразной цепной реакции на приборе StepOne Real-Time PCR System (Applied Biosystems, США). Образцы ДНК были получены методом щелочной экстракции из буккального эпителия.

Для анализа распределения аллелей и генотипов по полиморфизмам rs4340 гена АСЕ и rs5810761 гена BDKRB2 нами была использована мультипликативная и аддитивная модели наследования, также определяли соответствие равновесию Харди – Вайнберга. Для исследования ассоциации полиморфиз- мов, регулирующих протеолитические системы крови со спортивной результативностью в беге на разные дистанции, использовали отношения шансов (ОШ, 95 % доверительного интервала (ДИ).

Результаты. Полиморфизм rs4340 гена АСЕ является инсерционно-делеционным. У носителей аллеля D активность фермента АСЕ в сыворотке крови выше, чем у носителей аллеля I, что может оказывать влияние на особенности метаболизма скелетных мышц и миокарда [1].

Полиморфизм rs5810761 гена BDKRB2 также является инсерционно-делеционным и заключается «в носительстве аллеля I / (+9) (наличие фрагмента ДНК длиной из 9 пар нуклеотидов) или аллеля D / (–9) (отсутствие указанного фрагмента). У носителей аллеля D / (–9) отмечена более высокая экспрессия BDKRB2 по сравнению с носительством аллеля I / +9, а значит, более выраженный сосудорасширяющий эффект» [1].

Как видно из табл. 1, распределение генотипов полиморфизма rs4340 гена АСЕ у здоровых добровольцев, не занимающихся спортом, было следующим: I/I – 20,0 %; I/D – 66,0 %; D/D – 14,0 %; в группе спортсменов: I/I – 13,8 %; I/D – 59,4 %; D/D – 26,8 %. Полученное распределение соответствовало равновесию Харди – Вайнберга: в группе спортсменов – χ² = 2,67 (p = 0,1); в группе не спортсменов – χ² = 2,66 (p = 0,1).

Распределение генотипов полиморфизма rs5810761 гена BDKRB2 в группе контроля (неспортсмены) составило: I/I (+9/+9) – 8,0 %; I/D (+9/–9) – 92,0 %; D/D – 0,0 %; в группе спортсменов: I/I (+9/+9) – 9,8 %; I/D (+9/–9) – 88,6 %; D/D – 1,6 %, что также соответствовало равновесию Харди – Вайнберга: контрольная группа (неспортсмены) – χ² = 0,26 (p = 0,61); спортсмены – χ² = 1,68 (p = 0,2).

Анализ распределения аллелей и генотипов полиморфизмов генов, регулирующих протеолитические системы крови (rs4340 гена АСЕ и rs5810761 гена BDKRB2 ), в группе спортсменов и неспортсменов статистически значимых различий не выявил (р > 0,05).

Далее было проведено изучение ассоциации между аллельными вариантами / генотипами полиморфизмов, регулирующих протеолитические системы крови (rs4340 гена АСЕ и rs5810761 гена BDKRB2) в зависимости от спортивной специализации участников основной группы (спринтеры, средневики и стайеры) (табл. 2).

Как видно из табл. 2, установлена статистически значимая ассоциация между носительством аллеля D и спринтерским бегом: в группах сравнения спринтеры / неспортсме-ны (р = 0,01), спринтеры / стайеры (р = 0,007); а также между гомозиготным генотипом DD rs4340 гена АСЕ и спринтерским бегом: в группах сравнения спринтеры / неспортсмены (р = 0,007) и спринтеры / стайеры (р = 0,003).

Таблица 1

Table 1

Распределение аллелей и генотипов полиморфизмов кандидатных генов, регулирующих протеолитические системы крови

Allele and genotype distribution for candidate genes involved in proteolytic regulation

Аллели, генотипы Alleles, genotypes	Спортсмены Athletes (n = 123)	Неспортсмены Non-athletes (n = 50)	χ 2	p	OШ OR	95 % ДИ 95% CI
rs4340 гена АСЕ / rs4340 ACE gene
I	107 (43,5 %)	53 (53,0 %)	2,58	0,11	0,68	0,43–1,09
D	139 (56,5 %)	47 (47,0 %)			1,46	0,92–2,34
I/I	17 (13,8 %)	10 (20,0 %)	3,37	0,07	0,64	0,27–1,52
I/D	73 (59,4 %)	33 (66,0 %)			0,75	0,38–1,49
D/D	33 (26,8 %)	7 (14 %)			2,25	0,92–5,50
rs5810761 гена BDKRB2 / BDKRB2 rs5810761 gene
I (+9)	133 (54,1 %)	54 (54,0 %)	0,01	0,99	1,00	0,63–1,60
D (–9)	113 (45,9 %)	46 (46,0 %)			1,00	0,63–1,59
I/I (+9/+9)	12 (9,8 %)	4 (8,0 %)	0,98	0,61	1,24	0,38–4,06
I/D (+9/–9)	109 (88,6 %)	46 (92,0 %)			0,68	0,21–2,17
D/D (–9/–9)	2 (1,6 %)	0 (0,0 %)			2,08	0,10–44,06

Таблица 2

Table 2

Отношение шансов носительства аллелей и генотипов генов, кодирующих протеолитические системы крови у спортсменов с разной спортивной специализацией

Odds ratios for alleles and genotypes of blood proteolytic system genes across athletic specializations

Аллели, генотипы Alleles, genotypes	1 – спринт 1 – sprinters	2 – средневики 2 – middle-distance runners	3 – стайеры 3 – long-distance runners	4 – неспортсмены 4 – non-athletes	р
rs4340 (I/D 287) гена АСЕ / rs4340 (I/D 287) ACE gene
I	27 (33,8 %)	31 (40,8 %)	49 (54,4 %)	53 (53,0 %)	р > 0,05
D	53 (66,2 %)	45 (59,2 %)	41 (45,6 %)	47 (47,0 %)	р 1 = 0,01 р 2 = 0,007
I/I	3 (7,5 %)	4 (10,5 %)	10 (22,2 %)	9 (18,0 %)	р > 0,05
I/D	21 (52,5 %)	23 (60,5 %)	29 (64,5 %)	35 (70,0 %)	р > 0,05
D/D	16 (40,0 %)	11 (29,0 %)	6 (13,3 %)	6 (12 %)	р 1 = 0,007 р 2 = 0,003
rs4340 (I/D 9) гена BDKRB2 / BDKRB2 rs4340 (I/D 9) gene
I (+9)	45 (56,3 %)	41 (53,9 %)	47 (52,2 %)	54 (54,0 %)	р > 0,05
D (–9)	35 (43,7 %)	35 (46,1 %)	43 (47,8 %)	46 (46,0 %)	р > 0,05
I/I (+9/+9)	5 (12,5 %)	4 (10,5 %)	3 (6,7 %)	4 (8,0 %)	р > 0,05
I/D (+9/–9)	35 (87,5 %)	33 (86,8 %)	41 (91,1 %)	46 (92,0 %)	р > 0,05
D/D (–9/–9)	0 (0,0 %)	1 (2,6 %)	1 (2,2 %)	0 (0,0 %)	р > 0,05

Примечание: р 1 – достоверность различий между спринтерами и неспортсменами; р 2 – достоверность различий между спринтерами и стайерами.

Note: р₁ – significance of differences between sprinters and non-athletes; р₂ – significance of differences between sprinters and long-distance runners.

По мере увеличения беговой дистанции было отмечено повышение частоты инсерци-онного аллеля I и гомозиготного генотипа II rs4340 гена АСЕ. Так, в группе спринтеров носителями данного аллеля являлись 33,8 %, а носителями гомозиготного генотипа II – 7,5 % спортсменов, в группе средневиков – 40,8 и 10,5 %, а в группе стайеров – 54,4 и 22,2 % соответственно. Однако достоверных различий зарегистрировано не было (р > 0,05).

Поскольку спортсмены с разной спортивной ориентацией в беговых дисциплинах имели разную квалификацию, была поставлена задача изучить ассоциацию между аллельными вариантами / генотипами полиморфизмов, регулирующих протеолитические системы крови (rs4340 гена АСЕ и rs5810761 гена BDKRB2 ) в зависимости от квалификации (мастер спорта международного класса, мастер спорта, кандидат в мастера спорта и I спортивный разряд) участников основной группы (спринтеры, средневики и стайеры) (см. рисунок).

Результаты исследования в группе спринтеров продемонстрировали тенденцию к увеличению частоты аллеля D rs4340 гена АСЕ и к увеличению частоты аллеля I (+9) rs4340 гена BDKRB2 с ростом их квалификации, статистически значимой ассоциации не выявлено (р > 0,05).

У спортсменов, бегунов на средние дистанции, частота аллеля D rs4340 гена АСЕ также увеличивалась в зависимости от их квалификации. Исследуемые аллели и генотипы rs4340 гена BDKRB2 не выявили статистически значимой ассоциации с квалификацией спортсменов в данной группе (р > 0,05).

Результаты исследования в группе стайеров продемонстрировали статистически значимую ассоциацию между носительством аллеля I и гомозиготного генотипа II rs4340 гена АСЕ с квалификацией мастера спорта международного класса (ОШ = 10,0 [95 % ДИ: 1,01 – 98,88]). Исследуемые аллели и генотипы rs4340 гена BDKRB2 не выявили статистически значимой ассоциации с квалификацией спортсменов в данной группе (р > 0,05). Однако следует отметить, что в группах сравнения у стайеров (мастер спорта международного класса против кандидата в мастера спорта + I спортивный разряд) носительство гапло-

Отношение шансов носительства аллелей и генотипов генов, кодирующих протеолитические системы крови у спортсменов с разной спортивной квалификацией Odds ratios for alleles and genotypes of blood proteolytic system genes across athletic performance levels

типа I/D rs4340 гена АСЕ + D/D (–9/–9) rs4340 гена BDKRB2 статистически значимо (р = 0,006) увеличивало отношение шансов стать мастером спорта международного класса на избранной дистанции ОШ = 25,29 [95 % ДИ: 0,98 – 147,91]).

Заключение. Проведенное исследование продемонстрировало статистически значимое повышение шансов достижения высокой результативности в спринтерском беге у носителей аллеля D и гомозиготного генотипа

DD rs4340 гена АСЕ , достижения высокой результативности в беге на длинные дистанции у носителей гомозиготного генотипа II rs4340 гена АСЕ . Отношение шансов стать мастером спорта международного класса на длинной дистанции увеличивалась в случае носительства аллеля I rs4340 гена АСЕ и гомозиготного генотипа –9/–9 гена BDKRB2 , т. е. у спортсменов с высокой экспрессией лиганда брадикинина и с большой функциональной активностью брадикининовых рецепторов.