Генетика и олимпийские рекорды

Генетика и олимпийские рекорды

Россия издревле славилась своими богатырями. О них слагали легенды, их восхваляли в былинах, им посвящали песни. Но почему тот или иной человек обладает недюжинной силой? В советское время считалось, что спортсмен может устанавливать невиданные рекорды благодаря мобилизации своих внутренних резервов, силе воли и стремлению к победе. И завоеванные во времена СССР медали казалось бы подтверждают такой взгляд… Однако последние исследования генетиков выявили генетическую предрасположенность человека к тому или иному виду спорта. Это означает, что анализ соответствующих генов у человека позволяет однозначно сказать, каким видом спорта ему лучше всего заниматься и будет ли он чемпионом.

На протяжении длительного времени накапливались факты, с которыми было трудно мирится: огромное количество ненужных и искалеченных неправильно выбранным видом спорта атлетов. Стоит отметить, что подобное положение вещей в спорте было характерно не только для России, но и других стран. Во всем мире искали решение данной проблемы, и, казалось бы, нашли…. Использование различного рода добавок переросло все возможные пределы – проблема допинга стала ведущей в соревнованиях всех категорий. Ученых и «околоспортивных коммерсантов» захватили идеи стимулирования организма атлета анаболиками. Многие всерьез задумались о применении «генной терапии» в спортивной науке. Появились даже идеи создания «трансгенных спортсменов» – явно утопические и асоциальные. Однако все это принципиально не решало всех проблем спорта – успехи многих спортсменов были кратковременны, калечились их судьбы.

Именно в этот период родилась идея использования методов популяционной генетики в спортивной науке. В 2000 году коллектив английских ученых под руководством Монтгомери опубликовал в журнале Nature итог своей трехлетней работы по исследованию полиморфизма гена ACE (анигиотензин-превращающего фермента) у спортсменов различной специализации. Они утверждали, что успех в тех или иных видах спорта зависит от того, какой формой этого гена обладает атлет.

Полиморфизм гена ACE, те есть его многообразие, объясняется наличием у человека одной из 3-х форм данного гена: I/I – со вставкой повторяющегося участка внутри гена на обеих хромосомах человека, D/D – с отсутствием таковой и I/D – с наличием вставки на одной из хромосом. Было показано, что лица, обладающие D/D формой, имеют повышенное артериальное давление, а I/I – пониженное. Таким образом, индивидуумы с D/D формой должны были иметь сердце, приспособленное к тяжелым, но не продолжительным нагрузкам, а I/I – наоборот – к длительным, но не очень интенсивным. Именно такие данные и были получены Монтгомери при обследовании спортсменов: у стайеров и велосипедистов преобладала I/I форма, тогда как у спринтеров, тяжелоатлетов и пловцов – D/D форма.

Справедливости ради надо отметить, что идея исследовать генетическую предрасположенность к повышенным успехам в спорте пришла в голову автора и его брата Олега (О. Глотов – также генетик) независимо от англичан. Еще в 2001 году нами на Всероссийской научно-практической конференции «100 лет физической культуре и спорту в Санкт-Петербургском государственном университете» было высказано предположение о генетической обусловленности спортивных достижений. Позднее мы познакомились с директором Санкт-Петербургского НИИ Физической культуры профессором В.А. Рогозкиным, который тоже проводил аналогичные исследования. Проф. В.А. Рогозкин тогда тесно сотрудничал с Монтгомери и изучал полиморфизм гена ACE у ребят, обучавшихся в школах олимпийского резерва Санкт-Петербурга. Знакомство вылилось в плодотворное сотрудничество, которое и позволило провести широкомасштабное, не имеющее аналогов в мире исследование, по поиску генетических маркеров предрасположенности к занятию греблей.

Мы не стали ограничиваться выбором одного гена (хотя и надежного), а решили рассмотреть систему организации организма спортсмена в целом. Атлету, для того, чтобы достичь тех или иных успехов, надо развивать различные специфические навыки.

Однако если не брать командные виды спорта и единоборства, в которых высока роль вклада морально-волевых факторов в тренируемость и физическую работоспособность, то в индивидуальных видах спорта велика составляющая генетической предрасположенности – 70-85%. На психологические факторы и условия внешней среды приходится по 15-30%.

Следовательно, надо искать генетические маркеры в системах организма, наиболее полно задействованных при выполнении повышенных физических нагрузок. Мы выбрали для поиска две из трех основных систем: сердечно-сосудистую и систему метаболизма костной ткани. Среди генов сердечно-сосудистой системы нами были выбраны те гены – ангиотензин-превращающий фермент (АСЕ), ангиотензиноген (AGT), рецептор к ангиотензиногену II (AGT2R1) эндотелиальная NO-синтетаза (ecNOS), – белковые продукты которых участвуют в регулировании артериального (кровяного) давления и в поддержании водно-солевого баланса в почечных канальцах. Среди генов метаболизма костной ткани наибольший интерес представляли ген рецептора витамина Д (VDR), связанный с регулированием минеральной плотности костной ткани, а также ген коллагена 1 типа (Col1a1) и ген рецептора кальцитонина (CALCR), определяющие массу и прочность костей.

При исследовании полиморфизма генов сердечно-сосудистой системы нами было выявлено преобладание гетерозиготных (смешанных) вариантов трех из четырех исследуемых генов сердечно-сосудистой системы, которые определяют нормальное давление, а не повышенное или пониженное, что полностью согласуется с гипотезой о том, что гребля – вид спорта, требующий как выносливости, так и силы сердца. (I/D гена АСЕ, M/T гена AGT, 4/5 гена ecNos) в группе гребцов по сравнению с контролем.

Распределение исследуемых генов сердечно-сосудистой и костной систем в группе гребцов по сравнению с контролем

Анализируя гены метаболизма костной ткани, мы выявили преобладание у гребцов той формы гена VDR3 (t/t) которая обуславливает пониженную концентрацию кальция в кости, а соответственно повышенную в мышцах. А так как кальций является основным депо энергии в мышцах, столь необходимой для любого атлета, этот результат выглядит вполне убедительным. Кроме того, у гребцов было выявлено уменьшение формы гена CALCR (Т/C) по сравнению с контролем. Данная форма гена CALCR обуславливает повышенную плотность (тяжесть) костной ткани, что для занятия греблей явно лишнее.

Итак, подводя итог, нами было показано, что тестирование предложенных генов может уже на начальном этапе подготовки спортсмена дать первичную информацию тренерам для отбора ребят в спортивные секции и выбора индивидуального подхода к тренировкам. А это позволит не только сэкономить деньги и избежать профессиональных травм, но и воспитывать будущих чемпионов в гармонии с их генотипом, пользуясь «внутренним допингом» их собственного организма. Поэтому в настоящее время обсуждаются перспективы и целесообразность использования анализа генетической предрасположенности в качестве одного из базисных способов формирования олимпийской сборной и сборных команд, с целью повышения надежности и эффективности системы индивидуального отбора и подготовки высококвалифицированных спортсменов.

Андрей Глотов, аспирант СПбГУ, сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН и СПб НИИ физической культуры

журнал «Универсум»