Разработка алгоритма ранней диагностики спортивной успешности на основе молекулярно-генетических маркеров

К наиболее важным проблемам спорта относится совершенствование технологий спортивного отбора, которые позволяли бы спортсменам добиваться высоких результатов. Поэтому одной из главных задач спортивной генетики является поиск генов, ассоциированных с развитием и проявлением физических качеств, значимыми в условиях спортивной деятельности.

Проблема совершенствования спортивного отбора остается одной из основных теоретических и прикладных медико-биологических проблем физической культуры и спорта. Развитие теории спортивного отбора влияет на уровень спортивных достижений и на развитие спортивной науки в целом. Поиск одаренных спортсменов является важной задачей, от решения которой зависит успех всей многолетней подготовки.

Целью исследования является разработка алгоритма, которая может позволить диагностировать успех в спортивной карьере на ранних этапах жизни.

Материалы и методы. В основе работы лежат молекулярные методы исследования, в частности, выделение ДНК методом фенольнохлороформной экстракции, электрофорез и ПДРФ-анализа.

Довольно часто для выделения ДНК используют кровь. Лейкоциты крови, в отличие от зрелых эритроцитов, содержат ядра. Общей ДНК, выделенной из 100 мкл цельной крови достаточно для проведения нескольких рестрикций, ПЦР и секвенирования. Митохондриальная ДНК и РНК также присутствуют в получаемом препарате. В приведѐнной ниже методике для освобождения ДНК от белков используется фенол. Под словом «фенол» биологи-молекулярщики часто подразумевают смесь водонасыщенного раствора фенола с хлороформом 1:1, а не кристаллическое вещество. В смеси с хлороформом фенол работает эффективнее, а изоамиловый спирт гасит пенообразование.

Результаты амплификации оценивались путем проведения электрофореза в 7% полиакриламидном геле (ПААГ) (Маниатис, 1984).

Нуклеиновые кислоты обладают значительным по величине отрицательным зарядом, величина которого мало зависит от рН окружающей среды, а отношение заряда к массе практически одинаково для всех нуклеиновых кислот. Поэтому фракционирование идет за счет различия в размерах молекул. Выбор буфера в данной ситуации не играет существенной роли. Используют 0.089М Трис-боратный, 0.05 Трис-фосфатный (редко) и Трис-ацетатный буфер

Исследованные полиморфные локусы являются рестрикционными. После проведения реакции амплификации ПЦР - продукты подвергали рестрикции, для этого образцы обрабатывали рестрикционной смесью, которая состоит из 1 мкл буфера и 0,1 мкл рестриктазы.

Результаты и обсуждения. Исходя из полученных данных, нами было принято, для выявления спортивной успешности в раннем возрасте, алгоритм разделить на 4 части:

• 1)   Физиологические маркеры

• 2)   Биохимические маркеры

• 3)   Психологические маркеры

• 4)   Генетические маркеры

В каждой части выделено 5 основных моментов, которые имеют наибольший вклад в развитие качеств, влияющие на достижение высоких результатов в спорте.

В физиологических маркерах самые значимыми являются критерии: % содержание мышечной массы, % содержание жировой массы, размеры легких(вдох, выдох, пауза), индекс массы тела, Массо – ростовый индекс Кетле.

В биохимических маркерах наблюдались изменения уровня количественной оценки ферментов КФК и АСТ (КФК/АСТ) после дня отдыха. Анализируя динамику активности ферментов и значение индекса КФК/АСТ в период исследуемых тренировочных микроциклов спортсменов, можно предположить, что действие физических нагрузок в первой группе спортсменов сопровождается достоверным возрастанием напряжения скелетных мышц спортсменов до 10,31±6,16 у.е. Показатели концентрации триглицеридов в сыворотке крови у спортсменов первой группы после дня отдыха были достоверно ниже, чем у представителей второй группы и составили 0,68±0,23 и 0,82±0,33 ммоль/л, соответственно. Наименьшее содержание триглицеридов у спортсменов первой группы обусловлено, с одной стороны, участием жировых источников в энергообеспечении мышечной деятельности, а с другой – в восполнении затраченных углеводов, что соответствует характеристике вида спорта. Примерно такая же направленность изменения клинико-лабораторных показателей отмечалась у мужчин и утром натощак в середине микроциклов

Психологический фактор является одним из основных, так как определяется в большей степени средой. Нами были выделены основные критерии: экстраверсия, нейротизм, тревожность, характер взаимодействия между спортсменом и тренером, ролевые установки спортсменом и тренером.

В генетических факторах, наиболее важными маркерами для спринтерского вида спорта являются ACN3 (R577), HIF1A (582Ser), PPARA (C), PPARA (12Ala), PPARGC1B (203PRO) и для стайерских маркерам являются NFATC4 (Gly160), PPP3R1 (5I), UCP3 (T), UCP2 (55Val), TFAM 12Thr.

Нами было условно принято, что каждый фактор вносит по 25% в достижении спортивной успешности (максимум 100%).

Таким образом наш алгоритм условно можно обозначить в виде двух пересекающихся осей (рисунок 1), чем больше его заполненность, тем выше вероятность (условная) достижения максимального результата в спорте. Так, для правильного выбора вида спорта, а также вероятности достижения успеха у юных спортсменов, необходимо учитывать все 4 фактора одновременно. Если все маркеры в совокупности будут достигать 80% и более, спортсмен сможет добиться больших успехов в спорте, прилагая к этому среднее количество усилий.