Генный скрининг в исследовании эндоэкологии человека

Sholokhov Moscow State Humanitarian University, Moscow, Russia

В широком круге проблем научной экологии, значительное место, занимает экология человека [1]. Высокую актуальность имеют экологические исследования в видах деятельности, в которых физиолого-биохимические обменные процессы в организме человека, происходят ускоренно относительно общей популяции. К такому направлению, относится спорт. Фундаментальных и прикладных экологических исследований в данной области недостаточно, особенно с использованием постгеномных технологий [2].

Современное развитие биотехнологий, особенно значительное снижение стоимости молекулярно-генетических исследований, позволяет углубить изучение и понимание механизмов взаимодействия экологической среды и организма человека на генном, хромосомном и, геномном уровнях, в различных условиях жизнедеятельности.

В рамках лаборатории био-экомониторинга МГГУ им. М.А.Шолохова проводится молекулярный генный скрининг спортсменов с целью исследования кумулятивных эффектов физических нагрузок на различные функциональные системы организма. Исследуются сборные команды России по водному поло, лыжным гонкам и др., видам спорта. Одним из направлений био-экомониторинга спортсменов в настоящее время является, функциональный генный скрининг, в рамках, контроля переносимости тренировочных нагрузок. Актуальность подобных исследований базируется на следующих положениях.

Волевые качества спортсменов, могут, частично компенсировать недостаточный уровень тренированности физических и психических качеств, однако это может приводить к травмам, заболеваниям и даже получившим широкую огласку случаям неожиданной смерти при неполном восстановлении после интенсивных тренировок [3].

В настоящее время ставшие «традиционными» биохимические и физиологические подходы к изучению состояния спортсменов могут быть существенно дополнены технологиями исследований структуры и функции генов и геномных локусов [4].

В обширной научной литературе посвященной данной проблеме существуют достаточно четкие указания на наличие генного контроля важных физиолого-биохимических признаков, среди которых можно выделить комплекс генов белковых факторов – регуляторов ангиогенеза, в частности, генов ферментов внерибосомного этапа белкового синтеза, обеспечивающих взаимосвязь потребности организма спортсмена при определенных видах физических нагрузок с интенсивностью белкового синтеза [5].

Первый этап научной работы по молекулярно-генетической характеристике спортсменов содержал выделение ДНК. Процедура включала осаждение клеток слизистой центрифугированием, обработку осадков препаратами протеиназы К, в соответствующих буферах, содержащих трис-НСl, додецилсульфат натрия и ЭДТА, инкубацию в течение 2 часов при 550С, обработку фенолом, хлороформом, осаждение спиртом и растворение в стерильном буфере ТЕ (10 мМ трис-НСl, рН 7,5; 1 мМ ЭДТА). Электрофорез проводили в 0,7% геле в ТАЕ буфере (20 М трис-ацетатный буфер рН 8,5, сод. 1 мМ ЭДТА).

На втором этапе работы был проведен компьютерный подбор затравок для тестирования гена одной из АРСаз – триптофанил-тРНК-синтетазы (ТРСазы) наиболее тесно связанной с обеспечением функционирования сердечнососудистой и иммунной систем.

Реакция амплификации и РТ-ПЦР осуществлялась как в работе [6]. Параметры температуры для ПЦР-реакции, 94°С – денатурация; 68°С – отжиг; 72°С – элонгация. Всего 30 циклов. Оптимизация условий амплификации, включающая подбор состава буфера (в основном концентрации иона магния) и температуры «отжига», определяющих специфичность связывания затравки с изучаемыми участками гена, позволяет по скорости накопления или количеству образовавшегося в результате ПЦР специфического амплификата ДНК строго ожидаемого размера судить о степени реактивности иммунной системы и восстанавливающих систем организма спортсмена. Параметры температуры для ПЦР-реакции. 94°С – денатурация; 68°С – отжиг; 72°С – элонгация. Всего 30 циклов.

В результате молекулярно-генетического исследования уровня адаптации иммунной системы и степени восстанавливаемости сердечно-сосудистой системы, после нормализации с учетом вероятности разброса данных, были выявлены спортсмены с низким уровнем адаптации иммунной системы и восстановления сердечно-сосудистой системы. В лаборатории содержится база данных ДНК спортсменов, с возможностью ее последующего пополнения, дальнейших, фундаментальных и прикладных научных исследований.

Антропоэкосистемы в биосфере: обеспечение безопасности, здоровья и качества жизни РАЗДЕЛ 1