Повышенная вариабельность сердечного ритма у гребцов ассоциирована с аллелями UCP2 55VAL и UCP3 -55T

Введение. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) является неинвазивным индикатором автономной регуляции сердца, имеющим прогностическое значение [8, 14]. Многими авторами показано, что повышенная ВСР отражает высокие функциональные способности [6]. Напротив, снижение парасимпатических индексов ВСР свидетельствует о неполном восстановлении организма [14] и может являться симптом функционального перенапряжения [19].

Несмотря на изменчивость показателей ВСР в тренировочном процессе [14], их значения характеризуются достаточной стабильностью во время повторных измерений [8], а доля наследственности составляет около 45–55 % [6, 9].

В последние годы идет интенсивный поиск генетических полиморфизмов, оказываю- 56

щих влияние на ВСР. Особое значение в модуляции ВСР могут иметь гены, ответственные за синтез митохондриальных разобщающих белков 2-го (UCP2) и 3-го типа (UCP3). Белки UCP2/3 разобщают окисление и фосфорилирование в митохондриях разных тканей, тем самым снижают их метаболическую эффективность [4, 13, 15]. Но также эти белки снижают образование активных форм кислорода (АФК), глюкозо-индуцированную секрецию инсулина, повышают выведение свободных жирных кислот из митохондрий, снижая липотоксичные и оксидативные повреждения в них [4, 13]. Кроме того, белки UCP2/3 оказывают влияние на инсулиновую чувствительность тканей [21], уровень лептина [16] и активность ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) [13]. Все эти и другие функции разобщающих белков могут опосредовать эф- фекты генетических полиморфизмов UCP2/3 на автономную регуляцию сердца и ВСР. Действительно, ранее показано, что полиморфизмы UCP2 45bp I/D и UCP3 –55C/T были ассоциированы с ВСР и уровнем артериального давления у молодых нетренированных японцев [3].

Таким образом, целью работы было изучение роли полиморфизмов Ala55Val гена UCP2 (rs660339 C/T) и –55С/Т гена UCP3 (rs1800849) в модуляции ВСР у спортсменов-гребцов.

Организация и методы исследования. Обследовано 35 спортсменов-гребцов на байдарках, занимающихся в спортивных школах г. Санкт-Петербурга. Их возраст составил 18,4 ± 1,9 года; длина тела: 180,5 ± 8,0 см; масса тела: 76,1 ± 10,9 кг, спортивный стаж занятий греблей: 6,3 ± 3,4 года; МПК: 59,0 ± ± 12,2 мл/мин/кг. Обследование проводилось в конце предсоревновательного периода с высокими тренировочными нагрузками.

Максимальное потребление кислорода (МПК) определялось на гребном эргометре Weba Sport Slider Kayak ergometer (Австрия) с помощью ступенчато-возрастающего теста до отказа. Начальная ступень нагрузки составила 120 Вт и увеличивалась через каждые две минуты на 75 Вт. Между ступенями был интервал отдыха 30 с. Потребление кислорода регистрировалось с помощью газоанализатора MetaMax 3B (Cortex, Leipzig, Germany) по прилагаемой к анализатору методике. МПК регистрировалось как наибольшее среднее значение, зафиксированное за 30-секундный период.

Генетический анализ проводился в специализированной лаборатории «Хеликс» (г. Санкт-Петербург). Анализ полиморфизмов Ala55Val гена UCP2 (rs660339 C/T) и –55С/Т гена UCP3 (rs1800849) в ДНК кубиттального эпителия, выделенных сорбентным методом, выполнен методом полимеразной цепной реакции с электрофоретической детекцией продуктов амплификации в агарозном геле [1].

Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) и ударного индекса сердца . ЭКГ и кардиореограмма определялись в течение 6–10 мин в положении лежа, а также в течение 2–6 мин активного ортостаза с помощью АПК «Реодин-504» («Медасс», г. Москва) Рассчитывали индексированные к площади поверхности тела сердечный (СИ, л/мин/м²) и ударный индексы (УИ, мл/м²).

Для оценки ВСР определяли индексы спектрального анализа (на основе быстрого преобразования Фурье): мощность высокочастотных (0,15–0,4 Гц, HF, мс2), низкочастотных (0,04–0,14 Гц, LF, мс2) и очень низкочастотных колебаний (меньше 0,04 Гц, VLF, мс2) RR-интервалов, отношение LF/HF, а также среднее квадратическое отклонение NN-интервалов (SDNN) [8]. Для обозначения положения стоя к показателям добавлялось «оrto», например, ЧССorto, HFopто.

Статистика. Результаты представлены как средняя арифметическая (М) и стандартное отклонение (σ) средней арифметической. Соответствие распределения генотипов равновесию Харди – Вайнберг определялось по критерию Хи-квадрат. Ассоциации изученных показателей с полиморфизмами оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и критерия Bonferroni при апостериорных сравнениях. Показатели ВСР ввиду ненормального распределения были логарифмированы с основанием 10 (Lg).

Результаты исследования. Распределение генотипов и аллелей у спортсменов. Распределения генотипов по полиморфизмам UCP2 Ala55Val (Хи² = 0,357; р = 0,837) и UCP3 –55С/Т (Хи²< 0,001; р = 0,999) подчинялись равновесию Харди – Вайнберга.

Ассоциации показателей ВСР и кардиогемодинамики с полиморфизмом UCP2 Ala55Val. Полиморфизм UCP2 Ala55Val ассоциировался с МПК (р = 0,005). Величины МПК были наибольшие у спортсменов с генотипом Val/Val как относительно гребцов с генотипом Ala/Ala (р = 0,018), так и лиц с гетерозиготной формой Ala/Val (р = 0,010). Эти данные согласуются с работами, которые показали повышенную аэробную работоспособность у спортсменов с генотипом Val/Val этого полиморфизма [1, 2]. Механизмы влияния аллели Val на МПК, предположительно могут быть обусловлены повышенной метаболической эффективностью мышц вследствие высокой АТФ-синтезирующей способности митохондрий [17].

В положении лежа UCP2 Ala55Val ассоциировался со следующими показателями ВСР: HF (p = 0,003), LF (p = 0,020), LF/HF (p = 0,024), а также ЧСС (р = 0,020) и УИ (р = 0,071) (табл. 1). В положении стоя установленные ассоциации показателей ВСР с полиморфизмом UCP2 Ala55Val стали не суще-

Таблица 1

Table 1

Вариабельность сердечного ритма, СИ и УИ у гребцов с различными генотипами полиморфизма UCP2 Ala55Val (M ± σ)

Heart rate variability (HRV), stroke index (SI) and cardiac index (CI)

in oarsmen with different genotypes of the UCP2 Ala55Val polymorphism (M ± σ)

Показатель Parameter	Ala/Ala (n = 6)	Ala/Val (n = 19)	Val/Val (n = 10)	p1	p2	p3	p4
МПКотн, мл/мин/кг VO2max, ml/min/kg	52,7 ± 6,2	55,8 ± 10,5	70,0 ± 12,7	0,005	1,0	0,018	0,010
ЧСС, уд./мин HR, bpm	62,0 ± 8,6	65,7 ± 8,3	57,8 ± 10,2	0,020	1,0	0,435	0,017
ЧССортo, уд./мин HRortho, bpm	72,0 ± 15,5	79,7 ± 11,0	71,3 ± 13,3	0,300	1,0	1,0	0,378
СИ, мл/мин/м2 CI, ml/min/m2	3,79 ± 1,25	3,61 ± 0,82	3,97 ± 1,34	0,676	1,0	1,0	1,0
СИорто, мл/мин/м2 CIortho, ml/min/m2	3,26 ± 1,07	3,09 ± 1,04	3,33 ± 1,46	0,858	1,0	1,0	1,0
УИ, мл/м2 SI, ml/m2	60,9 ± 16,4	56,0 ± 14,3	72,5 ± 23,4	0,071	1,0	0,634	0,067
УИорто, мл/м2 SIortho, ml/m2	43,9 ± 9,9	40,7 ± 15,5	48,3 ± 21,0	0,502	1,0	1,0	0,735
Lg (SDNN), (Lg ms)	4,29 ± 0,41	4,09 ± 0,49	4,36 ± 0,62	0,385	1,0	1,0	0,577
Lg (SDNN)ortho, (Lg ms)	4,02 ± 0,40	3,83 ± 0,40	3,95 ± 0,47	0,566	1,0	1,0	1,0
LgHF (Lg ms2)	7,36 ± 0,65	7,36 ± 1,19	8,77 ± 0,67	0,003	1,0	0,030	0,003
LgHFortho (Lg ms2)	6,72 ± 0,89	6,60 ± 1,24	7,34 ± 1,07	0,257	1,0	0,913	0,317
LgLF (Lg ms2)	7,94 ± 0,47	7,24 ± 1,15	8,34 ± 0,79	0,020	0,423	1,00	0,021
LgLFortho(Lg ms2)	7,45 ± 0,90	7,39 ± 0,94	7,64 ± 1,17	0,815	1,0	1,0	1,0
LgVLF (Lg ms2)	6,85 ± 1,44	6,91 ± 1,31	7,57 ± 1,26	0,406	1,0	0,907	0,636
LgVLFortho (Lg ms2)	6,27 ± 0,63	6,62 ± 1,27	7,13 ± 1,19	0,339	1,0	0,492	0,831
LgLF/HF, (Lg %)	0,58 ± 0,63	–0,12 ± 0,68	–0,42 ± 0,67	0,024	0,106	0,021	0,756
LgLF/HFortho, (Lg %)	0,73 ± 1,24	0,80 ± 0,86	0,30 ± 0,82	0,389	1,0	1,0	0,539

Примечание: р1 – уровень значимости по данным ANOVA, p2 – Ala/Ala по сравнению с AlaVal, p3 – Ala/Ala по сравнению с Val/Val, p4 – Ala/Val по сравнению с Val/Val; Lg – логарифм с основанием 10.

Note: p1 – significance level for ANOVA, p2 – Ala/Ala vs AlaVal, p3 – Ala/Ala vs Val/Val, p4 – Ala/Val vs Val/Val; Lg – logarithm base 10.

ственны. Полиморфизм UCP2 Ala55Val не ассоциировался с реакциями ВСР, СИ и УИ в ответ на ортостаз (все р > 0,1).

Таким образом, высокая ВСР у спортсменов в положении лежа ассоциировалась с генотипом UCP2 Val/Val. На это указывали повышенные величины HF в группе Val/Val по отношению к генотипам Ala/Ala и Ala/Val, а также LF по сравнению с Ala/Val.

Механизмы полученных ассоциаций малопонятны, так как сниженная активность UCP2, ассоциированная с Val/Val генотипом, в большей степени активирует образование АФК [13], а также АПФ [13], оба из которых имеют симпатические эффекты [5, 10]. В подтверждение этого выявлено, что генотип I/I полиморфизма UCP2 45bp I/D, связанный с низкой активностью UCP2, ассоциируется с пониженным уровнем ВСР, что авторы объяснили активацией симпатического тонуса и повышенным образованием АФК в нервной системе у носителей 45bp I аллели [3].

Мы полагаем, что повышенные парасимпатические влияния в группе Val/Val могут быть обусловлены эффектами высокой инсулиновой чувствительности [21] или низким уровнем лептина [16]. Оба фактора ассоциированы с генотипом Val/Val, а также снижают симпатическую активность и повышают ВСР [11, 20]. Вместе с тем мы не исключаем, что выявленная ассоциация генотипа Val/Val с повышенной HF может быть обусловлена эффектами других генотипов, которые тесно сцеплены с Val/Val генотипом [18].

Ассоциации показателей ВСР и кардиогемодинамики с полиморфизмом UCP3 –55T/C. МПК проявила тенденцию к более высоким значениям в группе Т/Т по сравнению с группой С/С (р = 0,063, табл. 2). Эти результаты в целом согласуются с данными работ [1], показавшими повышенную частоту этого генотипа Т/Т у спортсменов с высокой аэробной работоспособностью. Механизм позитивного эффекта T/Т генотипа может быть связан с утилизацией жирных кислот для энергообразования [15], а также с защитными антиоксидантными эффектами в отношении митохондрий, обусловленными высокой разобщающей активностью этого генотипа [13].

Полиморфизм UCP3 –55Т/С ассоциировался с: Lg(HF) (p = 0,026), Lg(HFорто) (р = 0,017), Lg(LF) (p = 0,006) и Lg(LFорто)

(p = 0,004), а также c Lg(VLFорто) (p = 0,014), что указывает на повышенные уровни ВСР и тонус вагуса у спортсменов в положении стоя с генотипом Т/Т (см. табл. 2). Реакции показателей ВСР, СИ и УИ на активный ортостаз были схожими в группах с различными генотипами полиморфизма UCP3 –55T/C (все р > 0,1. Результаты не показаны). Таким образом, повышенная ВСР у спортсменов ассоциировалась с генотипом UCP3 –55T/Т, причем связь была более выражена в положении стоя.

Наши данные о повышенной ВСР у гребцов с генотипом Т/Т согласуются с работой [3], показавшей, что у носителей этого генотипа уровень парасимпатических индексов ВСР был повышен особенно в положении стоя. Можно предложить несколько механизмов для объяснения повышенной ВСР у спорт-

Таблица 2

Table 2

Вариабельность сердечного ритма, СИ и УИ у гребцов с различными генотипами полиморфизма UCP3 –55T/C (M ± σ) Heart rate variability (HRV), stroke index (SI) and cardiac index (CI)

in oarsmen with different genotypes of the UCP3 –55T/C polymorphism (M ± σ) (in the supine position)

Показатель Parameter	T/T (n = 6)	С/Т (n = 17)	C/C (n = 12)	p1	p2	p3	p4
МПКотн, л/мин/кг VO2max, ml/min/kg	69,3 ± 14,7	58,1 ± 12,5	55,3 ± 7,8	0,061	0,150	0,063	1,0
ЧСС, уд./мин HR, bpm	55,9 ± 12,8	64,6 ± 8,6	60,7 ± 8,8	0,150	0,182	0,960	0,827
ЧССортo, уд./мин HRortho, bpm	73,6 ± 5,8	74,3 ± 15,3	76,0 ± 14,3	0,929	1,0	1,0	1,0
СИ, мл/мин/м2 CI, ml/min/m2	4,05 ± 0,97	3,43 ± 0,85	4,04 ± 1,26	0,225	0,627	1,000	0,378
СИорто, мл/мин/м2 CIortho, ml/min/m2	3,03 ± 1,01	2,86 ± 0,90	3,74 ± 1,38	0,116	1,0	0,634	0,128
УИ, мл/м2 SI, ml/m2	72,6 ± 6,9	53,4 ± 13,9	67,5 ± 23,6	0,032	0,076	1,0	0,112
УИорто, мл/м2 SIortho, ml/m2	41,1 ± 13,9	39,2 ± 12,2	50,6 ± 20,9	0,168	1,0	0,731	0,198
Lg(SDNN), (Lg ms)	4,17 ± 0,77	4,16 ± 0,49	4,29 ± 0,46	0,796	1,0	1,0	1,0
Lg(SDNN)ortho, (Lg ms)	3,82 ± 0,49	3,82 ± 0,42	4,04 ± 0,36	0,350	1,000	0,900	0,522
LgHF (Lg ms2)	8,87 ± 0,41	7,42 ± 1,13	7,69 ± 1,18	0,026	0,023	0,103	1,0
LgHFortho (Lg ms2)	8,01 ± 0,69	6,55 ± 1,18	6,63 ± 0,99	0,017	0,019	0,038	1,0
LgLF (Lg ms2)	8,87 ± 0,49	7,35 ± 0,95	7,54 ± 1,07	0,006	0,005	0,024	1,0
LgLFortho (Lg ms2)	8,48 ± 0,53	7,03 ± 0,98	7,59 ± 0,78	0,004	0,003	0,135	0,278
LgVLF (Lg ms2)	7,77 ± 1,33	6,91 ± 1,28	7,01 ± 1,37	0,385	0,533	0,770	1,0
LgVLFortho (Lg ms2)	7,93 ± 1,10	6,39 ± 1,17	6,53 ± 0,84	0,014	0,013	0,038	1,0
LgLF/HF, (Lg %)	0,01 ± 0,56	-0,07 ± 0,66	-0,15 ± 0,93	0,918	1,0	1,0	1,0
LgLF/HFortho, (Lg %)	0,47 ± 0,89	0,48 ± 0,84	0,96 ± 1,02	0,337	1,0	0,856	0,505

Примечание: р1 – уровень значимости по данным ANOVA, p2 – Т/Т по сравнению с С/Т, p3 – Т/Т по сравнению с С/С, p4 – С/Т по сравнению с С/С; Lg – логарифм с основанием 10.

Note: p1 – significance level for ANOVA, p2 – Т/Т vs С/Т, p3 – Т/Т vs С/С, p4 – С/Т vs С/С; Lg – logarithm base 10.

сменов с генотипом UCP3 Т/Т. Повышенный тонус сердечного вагуса у носителей генотипа UCP3 Т/Т может быть опосредован низкой активностью ангиотензина 2, повышенной инсулиновой чувствительностью или сниженным уровнем АФК. Так, показано, что активность АПФ [13], уровень глюкозы крови и инсулиновой резистентности [21], а также, вероятно, уровень АФК [13, 15] могут быть снижены у переносчиков UCP3 Т/Т. С другой стороны, сниженный уровень ангиотензина 2 [10], повышенная инсулиновая чувствительность [11] и низкий уровень АФК [5], как правило, связаны с повышенной ВСР. Однако все эти механизмы предполагаемые и необходимы дополнительные исследования для их изучения.

Ввиду небольшого числа обследованных спортсменов наша работа является пилотной, а результаты имеют предварительный характер. С целью дальнейшего уточнения и расшифровки механизмов полученных ассоциаций необходимы более масштабные исследования.

Заключение. Наши результаты показывают, что полиморфизмы разобщающих белков UCP2 Ala55Val и UCP3 – 55C/T ассоциированы с ВСР у спортсменов, что позволяет говорить о их влиянии на автономную регуляцию ритма сердца. Установленные связи генотипов UCP2 Val/Val и UCP3 T/Т с повышенной ВСР у гребцов позволяют отнести эти генотипы к молекулярно-генетическим факторам, ответственным за повышенную ВСР у спортсменов.