Питание и гены: молекулярные механизмы адаптации обмена веществ к физической активности

Материалы и методы

Адаптация организма к физической активности определяется взаимодействием генетических факторов и питания, что подтверждено данными современных исследований в области спортивной нутригенетики [1, 2]. Генетические вариации определяют направленность энергетического обмена и индивидуальную реакцию на тренировочные нагрузки различной интенсивности [5, 7]. Понимание молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе этих процессов, позволяет обосновать персонализированный подход к питанию, направленный на повышение работоспособности и снижение риска метаболических нарушений при физической активности.

В работе проведён аналитический обзор публикаций, посвящённых роли генов, участвующих в регуляции митохондриальной функции, липидного и углеводного обмена, а также чувствительности к инсулину и ангиогенезу [2, 8, 10]. В анализ были включены исследования, выполненные в период 2020–2025 годов и представленные в рецензируемых научных журналах [3, 15]. Функциональные эффекты генов сопоставлялись с их значением для энергетического обеспечения и потребностей организма в нутриентах потребностей организма (таблица 1).

Таблица 1.

Основные гены, участвующие в регуляции обмена веществ и адаптации к физической активности Table 1.

Key genes involved in the regulation of metabolism and adaptation to physical activity

Ген Gene	Основная функция Primary Function	Влияние на обмен веществ Effect on metabolism	Значение для физической активности Significance for physical activity
ACE	Регуляция ренин-ангиотензиновой системы Regulation of the reninangiotensin system	Контроль сосудистого тонуса и кровоснабжения мышц Control of vascular tone and muscle blood flow	Определяет предрасположенность к выносливостным или силовым нагрузкам Determines predisposition to endurance or strength training
ACTN3	Кодирование альфа-актинина-3 Coding for alpha-actinin 3	Формирование быстрых мышечных волокон Formation of fast-twitch muscle fibers	Влияет на скоростно-силовые способности Affects speed-strength abilities
AMPD1	Энергетический обмен в мышцах Energy metabolism in muscles	Ресинтез аденозинтрифосфата при утомлении Resynthesis of adenosine triphosphate during fatigue	Определяет толерантность к высокоинтенсивным нагрузкам Determines tolerance to high-intensity exercise
PPARD	Регуляция окисления жирных кислот Regulation of fatty acid oxidation	Липидный и углеводный обмен, чувствительность к инсулину Lipid and carbohydrate metabolism, insulin sensitivity	Связан с развитием выносливости Associated with endurance development
UCP2, UCP3	Митохондриальное разобщение Mitochondrial uncoupling	Усиление липолиза и термогенеза Enhanced lipolysis and thermogenesis	Повышает эффективность аэробных нагрузок Increases the effectiveness of aerobic exercise
VEGF	Ангиогенез Angiogenesis	Улучшение кровоснабжения тканей Improved tissue blood flow	Ускоряет восстановление и адаптацию мышц Accelerates muscle recovery and adaptation

Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что ключевые гены, участвующие в регуляции обмена веществ и адаптации к физической активности, затрагивают как энергетическое обеспечение мышечной деятельности, так и структурно-функциональные характеристики мышц и сосудистой системы. Их функциональная направленность подтверждает многоуровневый характер генетического контроля адаптационных процессов, включающего митохондриальный метаболизм, кровоснабжение и тип мышечных волокон, что обосновывает необходимость комплексного учета генетических факторов при планировании питания.

Результаты и обсуждение

Полученные данные свидетельствуют о том, что полиморфизмы генов митохондриальных разобщающих белков UCP2 и UCP3 способствуют усиленному использованию жирных кислот в качестве источника энергии при аэробных нагрузках [2, 17]. Ген PPARD ассоциирован с увеличением доли медленных мышечных волокон и развитием выносливости [2, 7].

Гены ACTN3 и AMPD1 определяют эффективность анаэробного энергообеспечения и устойчивость к утомлению, что отражается на потребностях в углеводах и белке [5, 16]. Связь генетических особенностей с нутритивными потребностями представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Связь генетических особенностей с потребностями в макронутриентах

Анализ данных, представленных в таблице 2, свидетельствует о прямой связи между генетическими особенностями и приоритетным использованием макронутриентов при физической активности. Аэробно ориентированные генотипы характеризуются повышенной зависимостью от жирового обмена, тогда как анаэробные генетические варианты требуют усиленного углеводного и белкового обеспечения. Это подтверждает целесообразность дифференцированного подхода к формированию рациона в зависимости от генетически обусловленного типа обмена веществ.

Учёт генетических особенностей позволяет персонализировать питание спортсменов с целью повышения работоспособности и профилактики

метаболических нарушений [1, 12]. Отмечено, что полиморфизмы генов, регулирующих чувствительность к инсулину и восстановление гликогена, играют ключевую роль в формировании рационов восстановительного питания [8, 14].

Одновременно подчёркивается необходимость строгого разграничения допустимой генной терапии и генного допинга в спортивной практике [3, 18]. Например, носительство определённых аллелей PPARD ассоциировано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, что требует контроля жирового состава рациона. Ген AMPD1 связан с повышенной утомляемостью, что повышает значение своевременного углеводного обеспечения (таблица 3).

Table 2.

Relationship between genetic characteristics and macronutrient requirements

Генетическая особенность Genetic trait	Преобладающий тип обмена Predominant metabolic type	Приоритетный макронутриент Priority Macronutrient	Физиологическое обоснование Physiological rationale
Высокая экспрессия UCP2/UCP3 High UCP2/UCP3 expression	Аэробный Aerobic	Жиры Fats	Активное использование жирных кислот как источника энергии Active utilization of fatty acids as an energy source
Аллель C гена PPARD PPARD gene C allele		Жиры и умеренное количество углеводов Fats and Moderate Carbs	Усиленное окисление жирных кислот Enhanced fatty acid oxidation
Полиморфизм ACTN3 ACTN3 polymorphism	Анаэробный Anaerobic	Белок и углеводы Protein and Carbs	Поддержание быстрых мышечных волокон Maintaining fast-twitch muscle fibers
Низкая активность AMPD1 Low AMPD1 activity		Углеводы Carbohydrates	Компенсация сниженного ресинтеза аденозинтрифосфата Compensating for decreased adenosine triphosphate resynthesis
Повышенная чувствительность к инсулину Increased insulin sensitivity	Смешанный Mixed	Углеводы в восстановлении Carbohydrates in Recovery	Эффективное восстановление гликогена Efficient glycogen restoration

Таблица 3.

Генетически обусловленные риски и рекомендации по питанию

Genetic risks and nutritional recommendations

Результаты, представленные в таблице 3, демонстрируют, что отдельные генетические вариации ассоциированы с повышенными

метаболическими и функциональными рисками при физических нагрузках. Учет таких особенностей позволяет не только повысить

Table 3.

Ген Gene	Потенциальный риск Potential risk	Диетологическая рекомендация Dietary recommendations
AMPD1	Повышенная утомляемость Increased fatigue	Увеличение доли легкоусвояемых углеводов Increase the proportion of easily digestible carbohydrates
PPARD (аллель C)	Риск сердечно-сосудистых нарушений Risk of cardiovascular problems	Контроль жирового состава рациона Control the fat content of the diet
ACTN3	Снижение силовых показателей Decreased strength	Повышенное потребление белка Increase protein intake
UCP2	Снижение секреции инсулина Decreased insulin secretion	Регулярное дробное питание Regular, small meals
VEGF	Гипертрофические процессы Hypertrophic processes	Баланс макронутриентов в восстановительный период Macronutrient balance during the recovery period

Mogunova M.N. et al. Proceedings of VSUET, 2025, vol. 87, no. 4, pp. 159-164

эффективность тренировочного процесса, но и снизить вероятность развития утомления, сердечно-сосудистых нарушений и перетрениро-ванности за счёт целенаправленной коррекции питания.

Полученные данные свидетельствуют о том, что генетические особенности определяют индивидуальные потребности в макронутриентах при физической активности. Аэробно ориентированный генотип благоприятствует использованию жиров и требует оптимизации липидного компонента рациона, тогда как при преобладании анаэробных характеристик возрастает значение углеводов и белка.

Генетическая регуляция чувствительности к инсулину и восстановления гликогеновых запасов подчёркивает необходимость учета генотипа при планировании питания в восстановительный период. Одновременно показаны потенциальные риски злоупотребления генетическими технологиями в спорте, что требует чёткого разграничения лечебной генной терапии и генного допинга.

Использование данных о генетических маркерах позволяет обосновать персонализированный подход к питанию и тренировочному процессу. Дополнительно следует отметить, что применение генетически обоснованных рекомендаций способствует снижению риска метаболических и травматических осложнений при физической активности [1, 2, 5, 19]. Комплексный подход, включающий питание, тренировки и образ жизни, остаётся определяющим фактором достижения устойчивых адаптационных эффектов [7, 20]. Учет генетических особенностей позволяет обосновать персонализированный подход к питанию, направленный на оптимизацию энергетического обмена, повышение работоспособности и профилактику метаболических и травматических осложнений. При этом питание должно рассматриваться как часть комплексной системы адаптации, включающей тренировочный режим, восстановление и образ жизни.

Таблица 4.

Использование генетической информации при персонализации питания

Сведения, представленные в таблице 4, подтверждают практическую значимость использования генетической информации при персонализации питания.

Заключение

Применение данных о генетических маркерах позволяет оптимизировать рацион

на этапах тренировок и восстановления, поддерживать мышечную массу и предотвращать перегрузки, что повышает общую эффективность адаптации организма к физической активности.

Table 4.

Using genetic information to personalize nutrition

Направление	Генетический маркер	Практическое применение
Планирование рациона	UCP2, PPARD	Определение соотношения жиров и углеводов
Восстановление	AMPD1, VEGF	Оптимизация питания после нагрузок
Поддержание мышечной массы	ACTN3, IGF1	Коррекция белкового компонента
Профилактика перегрузок	ACE	Адаптация энергетической ценности рациона