Применение омиксных технологий в системе спортивной подготовки

Е.А. Семенова¹, Е.В. Валеева², Е.А. Булыгина¹, С.И. Губайдуллина³, И.И. Ахметов^2,4,5

¹Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

²Казанский государственный медицинский университет, г. Казань, 420012, Россия

³Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма, г. Казань, 420010, Россия

⁴Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт физической культуры, г. Санкт-Петербург, 191040, Россия

⁵Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА России, г. Москва, 119435, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Расшифровка генома человека и дальнейшее развитие омиксных технологий открыли новые возможности в изучении молекулярных механизмов, лежащих в основе спортивного успеха. Согласно современным представлениям функциональной геномики считается, что индивидуальные различия в степени развития тех или иных физических и психических качеств, а также в подверженности к тем или иным заболеваниям спортсменов во многом обусловлены ДНК-полиморфизмами. Генетические маркеры, ассоциированные с развитием и проявлением физических качеств (быстрота, сила, выносливость, ловкость, гибкость), могут применяться в системе спортивного отбора, для уточнения спортивной специализации и для оптимизации тренировочного процесса. Другие молекулярные маркеры (метильные группы, транскрипты, теломеры, циркулирующие ДНК, метаболиты и др.) помимо прогноза спортивной успешности позволяют оценить текущее функциональное состояние спортсмена, включая явление перетренированности. Цель настоящего обзора – представить данные о возможностях применения геномных, эпигеномных, транскриптомных, протеомных и метаболомных методов в диагностике спортивной одаренности, оценке текущего функционального состояния спортсменов и при составлении персональных программ тренировок и питания.

Ключевые слова: полиморфизм ДНК, геном, эпигеном, транскриптом, протеом, метаболом, биомаркеры, теломеры, спортивный отбор

Литература

1. Ahmetov I.I., Egorova E.S., Gabdrakhmanova L.J., Fedotovskaya O.N. Genes and athletic performance: An up­date // Med. Sport. Sci. – 2016. – V. 61. – P. 41–54. – doi: 10.1159/000445240.
2. Ahmetov I.I., Williams A.G., Popov D.V., Lyubaeva E.V., Hakimullina A.M., Fedotovskaya O.N., Mozhayskaya I.A., Vinogradova O.L., Astratenkova I.V., Montgomery H.E., Rogozkin V.A. The combined impact of metabolic gene polymorphisms on elite endurance athlete status and related phenotypes // Hum. Genet. – 2009. – V. 126, No 6. – P. 751–761. – doi: 10.1007/s00439-009-0728-4.
3. Ахметов И.И., Мустафина Л.Д., Насибулина Э.С. Медико-генетическое обеспечение детско-юношеского спорта // Практ. медицина. – 2012. – Вып. 7. – С. 62–66.
4. Ахметов И.И., Линде Е.В., Рогозкин В.А. Ассоциация полиморфизмов генов–регу­ляторов с типом адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам // Вестн. спорт. науки. – 2008. – Вып. 1. – С. 38–41.
5. Линде Е.В., Ахметов И.И., Орджоникидзе З.Г., Астратенкова И.В., Федотова А.Г. Клинико-генетические аспекты формирования «патологического спортивного сердца» у высококвалифицированных спортсменов // Вестн. спорт. науки. – 2009. – Вып. 2. – C. 32–37.
6. Ахметов И.И. Молекулярная генетика спорта. – М.: Сов. спорт, 2009. – 268 с.
7. Plomin R., De Fries J.C., McClearn G. E., McGuffin P. Behavioral genetics. – N. Y.: Worth Publ., 2008. – 560 p.
8. Vukasović T., Bratko D. Heritability of personality: A meta-analysis of behavior genetic studies // Psychol. Bull. – 2015. – V. 141, No 4. – P. 769–785. – doi: 10.1037/bul0000017.
9. Тимофеева М.А., Малюченко Н.В., Куликова М.А., Шлепцова В.А., Щеголькова Ю.А., Ведяков А.М., Тоневицкий А.Г. Перспективы изучения полиморфизмов ключевых генов нейромедиаторных систем. Сообщение II. Серотонинергическая система // Физиология человека. – 2008. – Т. 34, Вып. 3. – С. 114–124.
10. Ehlert T., Simon P., Moser D.A. Epigenetics in sports // Sports Med. – 2013. – V. 43, No 2. – P. 93–110. – doi: 10.1007/s40279-012-0012-y.
11. Stepto N.K., Coffey V.G., Carey A.L., Ponnampalam A.P., Canny B.J., Powell D., Hawley J.A. Global gene expression in skeletal muscle from well-trained strength and endurance athletes // Med. Sci. Sports Exercise. – 2009. – V. 41, No 3. – P. 546–565. – doi: 10.1249/MSS.0b013e31818c6be9.
12. Breitbach S., Tug S., Simon P. Circulating cell-free DNA: An up-coming molecular marker in exercise physiology // Sports Med. – 2012. – V. 42, No 7. – P. 565–586. – doi: 10.2165/11631380-000000000-00000.
13. Wu L., Candille S.I., Choi Y., Xie D., Jiang L., Li-Pook-Than J., Tang H., Snyder M. Variation and genetic control of protein abundance in humans // Nature. – 2013. – V. 499, No 7456. – P. 79–82. – doi: 10.1038/nature12223.
14. Lustgarten M.S., Price L.L., Logvinenko T., Hatzis C., Padukone N., Reo N.V., Phillips E.M., Kirn D., Mills J., Fielding R.A. Identification of serum analytes and metabolites associated with aerobic capacity // Eur. J. Appl. Physiol. – 2013. – V. 113, No 5. – P. 1311–1320. – doi: 10.1007/s00421-012-2555-x.
15. Cherkas L.F., Hunkin J.L., Kato B.S., Richards J.B., Gardner J.P., Surdulescu G.L., Kimura M., Lu X., Spector T.D., Aviv A. The association between physical activity in leisure time and leukocyte telomere length // Arch. Intern. Med. – 2008. – V. 168, No 2. – P. 154–158. – doi: 10.1001/archinternmed.2007.39.
16. Østhus I.B., Sgura A., Berardinelli F., Alsnes I.V., Brønstad E., Rehn T., Støbakk P.K., Hatle H., Wisløff U., Nauman J. Telomere length and long-term endurance exercise: does exercise training affect biological age? A pilot study // PLoS One. – 2012. – V. 7, No 12. – Art. e52769, P. 1–5. – doi: 10.1371/journal.pone.0052769.
17. Collins M., Renault V., Grobler L.A., St Clair Gibson A., Lambert M.I., Wayne Derman E., Butler-Browne G.S., Noakes T.D., Mouly V. Athletes with exercise-associated fatigue have abnormally short muscle DNA telomeres // Med. Sci. Sports Exerc. – 2003. – V. 35, No 9. – P. 1524–1528.
18. Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения: учебник тренера высшей квалификации. – М.: Сов. спорт, 2005. – 820 с.

Поступила в редакцию

27.03.17

Семенова Екатерина Александровна, аспирант Института фундаментальной медицины и биологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: alecsekaterina@gmail.com

Валеева Елена Валерьевна, младший научный сотрудник центральной научно-исследовательской лаборатории

Казанский государственный медицинский университет

ул. Бутлерова, д. 49, г. Казань, 420012, Россия

E-mail: vevaleeva@ya.ru

Булыгина Евгения Александровна, младший научный сотрудник Openlab «Омиксные технологии» Института фундаментальной медицины и биологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: boulygina@gmail.com

Губайдуллина Светлана Ильшатовна, младший научный сотрудник учебно-научного центра технологии подготовки спортивного резерва

Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма

ул. Деревня Универсиады, д. 35, г. Казань, 420010, Россия

E-mail: gubajdullina_svetlana@mail.ru

Ахметов Ильдус Ильясович, доктор медицинских наук, заведующий отделом молекулярной генетики Центральной научно-исследовательской лаборатории; ведущий научный сотрудник сектора биохимии спорта; научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики человека

Казанский государственный медицинский университет

ул. Бутлерова, д. 49, г. Казань, 420012, Россия

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт физической культуры

Лиговский пр., д. 56 литера «Е», г. Санкт-Петербург, 191040, Россия

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА России

ул. Малая Пироговская, д. 1а, г. Москва, 119435, Россия

E-mail: genoterra@mail.ru

Для цитирования: Семенова Е.А., Валеева Е.В., Булыгина Е.А., Губайдуллина С.И., Ахметов И.И. Применение омиксных технологий в системе спортивной подготовки // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 2. – С. 232–247.

For citation: Semenova E.A., Valeeva E.V., Boulygina E.A., Gubaydullina S.I., Ahmetov I.I. Application of omics technologies in the system of sports training. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2017, vol. 159, no. 2, pp. 232–247. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.