Ассоциация полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 с аэробными возможностями спортсменов
- Авторы: Даутова А.З.1, Валеева Е.В.2, Семенова Е.А.1,3, Мавлиев Ф.А.1, Зверев А.А.1, Назаренко А.С.1, Ларин А.К.3, Генерозов Э.В.3, Ахметов И.И.2,3,4
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
- ФГБОУ ВО Казанский государственный медицинский университет Минздрава России
- ФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства
- НИИ спорта Ливерпульского университета имени Джона Мурса
- Выпуск: Том 50, № 6 (2024)
- Страницы: 52-60
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0131-1646/article/view/273008
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164624060062
- EDN: https://elibrary.ru/AGCYWK
- ID: 273008
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Недавние исследования показали ассоциацию полиморфизма rs1614148 гена фактора, индуцируемого гипоксией 1 семейства Egl-9 (EGLN1) с максимальным потреблением кислорода (МПК) у нетренированных лиц. Изучение ассоциации данного полиморфизма с аэробной работоспособностью у спортсменов, а также с гематологическими показателями ранее не проводилось. Целью исследования явилось изучение ассоциации полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 с аэробной работоспособностью и гематологическими показателями спортсменов разной специализации и квалификации. Было обследовано 1309 спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта (538 женщин 21.9 ± 4.1 лет, 771 мужчина 22.4 ± 4.8 лет). На момент обследования 132 спортсмена имели квалификацию заслуженного мастера спорта (ЗМС), 331 – мастера спорта международного класса (МСМК), 444 – мастера спорта (МС), 257 – кандидата в мастера спорта (КМС) и 145 – массовые спортивные разряды. Группу сравнения составили 284 чел., не занимающихся спортом (44.5 ± 4.1 лет). ДНК выделяли из клеток буккального эпителия либо лейкоцитов венозной крови. Генотипирование проводили с помощью ПЦР в реальном времени, либо микрочипового анализа. У спортсменов проводили оценку аэробной работоспособности с помощью спироэргометрии (n = 259), а также определяли значения гематологических параметров (n = 240). Обнаружено преобладание rs1614148*A аллеля как среди высококвалифицированных спортсменов, так и в общей группе спортсменов, тренирующих выносливость (стайеров), по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности (26.3% против 15.8%, χ2 = 3.81, отношение шансов (Odds Ratio, OR) OR = 1.90, p = 0.025). У стайеров уровня МСМК и ЗМС установлена ассоциация генотипа rs1614148 AA гена EGLN1 с более высоким МПК (р = 0.047), что соответствует данным литературы. Влияние полиморфизма гена EGLN1 на гематологические показатели обнаружено не было. Таким образом, rs1614148*A аллель превалирует в группе стайеров, что может быть обусловлено его ассоциацией с высокими аэробными возможностями.
Полный текст
Во время интенсивных физических нагрузок, при несоответствии между возрастающим кислородным запросом и текущим потреблением кислорода работающими мышцами у спортсменов может возникнуть артериальная гипоксимия [1, 2]. В зависимости от продолжительности максимальных нагрузок (2–10 мин) разные авторы регистрировали снижение сатурации до 80–90%, что приводило к снижению общего количества O2, доставляемого к тканям [1, 3, 4]. Роль артериальной гипоксемии как лимитирующего фактора показана в экспериментах с дыханием нормоксической и гипероксической газовой смесью во время теста с непрерывно повышающейся нагрузкой до отказа [5].
Важнейшая роль в процессах адаптации организма к гипоксии принадлежит кислородчувствительному протеиновому комплексу, обладающему транскрипционной активностью, фактору, индуцируемому гипоксией (hypoxia inducible factor – HIF) [6]. Комплекс HIF является гетеродимером, состоящим из одной альфа-субъединицы (HIFα) и одной бета-субъединицы (HIFβ). HIFα существует в виде множества изоформ (HIF1α, HIF2α и HIF3α) с различными биологическими свойствами [7].
В настоящее время известно более 100 генов, активируемых HIF, поэтому опосредованно этот фактор транскрипции влияет на поддержание гомеостаза железа, энергетического обмена, баланс про- и антиоксидантов в клетках, активацию ингибиторов апоптоза и образование новых сосудов [8–11]. Индивидуальные генетические особенности, обусловливающие адаптацию к гипоксическим воздействиям, могут в таком случае влиять и на уровень максимального потребления кислорода (МПК) [12–15].
В физиологических условиях (в условиях нормоксии (21% O2)) содержание HIF-1α в клетке минимально за счет его протеасомной деградации [16], происходит гидроксилирование двух остатков пролина внутриклеточными ферментами – пролил-гидролазами (PHD) [17]. Одним из генов, который кодирует пролил-гидроксилазу 2 (EGLN1/PHD2), является ген EGLN1 (Egl-9 Family Hypoxia Inducible Factor 1). В условиях гипоксии наблюдается снижение транскрипционной активности гена EGLN1, что приводит к повышению экспрессии гена HIF-1α [18].
Ранее была показана ассоциация однонуклеотидного полиморфизма (SNP) гена EGLN1 (rs1769793) с уровнем МПК (rs1769793*Т аллель был ассоциирован с более высоким значением МПК), измеренным в условиях высокогорья у кечуа и в смоделированных гипоксических условиях, путем снижения фракционной концентрации O2 до ~ 12.6%, у нетренированных лиц, проживающих на уровне моря [13, 14]. Также авторами было показано, что у людей, проживающих на большой высоте, наблюдалось увеличение частоты аллелей гена EGLN1, ассоциированных с высокими аэробными возможностями [13]. Эти результаты демонстрируют, что гены, ассоциированные с адаптацией к высокогорью, также могут быть ассоциированы с физической работоспособностью.
В то же время ассоциация генетического маркера rs1769793 с МПК у тренированных лиц ранее не изучалась. Также не сравнивались частоты аллелей между спортсменами и контрольной группой или между спортсменами разной специализации. Известно, что аллель rs1614148*А на 100% сцеплен с аллелем rs1769793*Т (D' = 1.00, r2 = 1) (https://pubs.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php), что позволяет использовать его в качестве предиктора rs1769793*Т со 100%-й точностью. В связи с этим можно предполагать, что аллель rs1614148*А гена EGLN1 может быть ассоциирован с аэробной работоспособностью спортсменов.
Цель исследования – изучение ассоциации полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 с аэробной работоспособностью и гематологическими показателями спортсменов разной специализации и квалификации.
МЕТОДИКА
В исследовании были использованы два подхода изучения ассоциации полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с аэробной работоспособностью спортсменов. Первый подход заключался в сравнении частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 в группах спортсменов, тренирующих выносливость, спортсменов скоростно-силовых видов спорта и контрольной группы. При втором подходе применяли анализ ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма с фенотипическими показателями у спортсменов.
Для проведения исследования сравнения частот генотипов и аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 было обследовано 1309 спортсменов, из них 538 женщин в возрасте 21.9 ± 4.1 лет и 771 мужчин 22.4 ± 4.8 лет, специализирующихся в различных видах спорта. Группу сравнения составили 284 чел. в возрасте 44.5 ± 4.1 лет, не занимающиеся спортом (рис. 1).
Рис. 1. Количественная характеристика обследованных групп. МПК – максимальное потребление кислорода.
Спортсмены были поделены на две группы в зависимости от направленности физических нагрузок на спортсменов, развивающих выносливость (биатлон, лыжные гонки, спортивная ходьба, плавание на дальние дистанции, триатлон, бег на 3–10 и более км, академическая гребля) (n = 376) и скорость/силу (единоборства, прыжки, циклические виды спорта на короткие дистанции) (n = 933). На момент обследования 463 спортсмена были заслуженными мастерами спорта (ЗМС) и мастерами спорта международного класса (МСМК) (“высококвалифицированные”), 701 – мастерами спорта (МС) и кандидатами в мастера спорта (КМС) и 145 – имели массовые спортивные разряды.
При оценке ассоциации генотипов и аллелей с МПК принимали участие 259 спортсменов различных видов спорта: 99 женщин и 160 мужчин; при оценке с гематологическими показателями – 240 спортсменов: 103 женщины и 137 мужчин. Более подробное описание групп обследованных представлено в табл. 1.
Таблица 1. Общая характеристика спортсменов, принявших участие в анализе ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с фенотипическими показателями (M ± m)
Показатель | МПК (n = 259) | Гематология (n = 240) | ||||||
выносливость | сила/скорость | выносливость | сила/скорость | |||||
муж (n = 86) | жен (n = 54) | муж (n = 74) | жен (n = 45) | муж (n = 56) | жен (n = 33) | муж (n = 81) | жен (n = 70) | |
Возраст, лет | 20.7 ± 5.3 | 21.4 ± 4.7 | 18.1 ± 3.7 | 19.4 ± 5.1 | 20.3 ± 4.7 | 19.9 ± 4.1 | 20.3 ± 4.9 | 17.9 ± 4.3 |
Рост, см | 180.3 ± 12.2 | 168.9 ± 6.9 | 179.5 ± 8.5 | 172.1 ± 6.9 | 180.9 ± 11.2 | 166 ± 8.3 | 177.5 ± 12.4 | 166.9 ± 8.6 |
Вес, кг | 72.1 ± 16.6 | 61.3 ± 9.1 | 69.7 ± 11.5 | 62.1 ± 9.2 | 72.9 ± 15.6 | 55.6 ± 8.3 | 70.5 ± 15.5 | 60.5 ± 11.2 |
Примечание: МПК – максимальное потребление кислорода. n – количество обследованных спортсменов.
Генетические методы исследования. Для изучения полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 использовали образцы геномной ДНК, выделенные из эпителиальных клеток буккального эпителия (n = 497), полученные с помощью соскоба одноразовым зондом, а также использовали образцы ДНК испытуемых, выделенных из лейкоцитов венозной крови (n = 1096). ДНК выделяли сорбентным способом в соответствии с прилагаемой инструкцией к комплекту реагентов для экстракции ДНК “АмплиПрайм ДНК-сорб-В” (“НекстБио”, Россия). Генотипирование образцов проводили в дубликате с помощью ПЦР в реальном времени CFX96 (Bio-Rad, США) с использованием реагентов Тест-ген (Россия) согласно инструкции производителя (n = 497). Компоненты реакционной смеси на постановку реакции одной пробы включали в себя 4 мкл смеси для ПЦР, 2 мкл Taq-полимеразы, 3 мкл деионизованной воды и 1 мкл исследуемого образца. Амплификацию проводили при следующих условиях 95 ℃ – 2 мин, 40 циклов: 94 ℃ – 10 с, 60 ℃ – 30 с с детекцией флуоресценции по каналу FAM (Fluorescein amidites) для аллеля A и VIC (2′-chloro-7′phenyl-1,4-dichloro-6-carboxy-fluorescein) для аллеля С полиморфизма rs1614148 гена EGLN1. Для анализа результатов 1096 образцов были использованы ДНК-чипы HumanOmni1-Quad BeadChips (Illumina Inc., США) согласно инструкции производителя, как было описано ранее [19].
Исследование фенотипических показателей. Определение МПК у гребцов-академистов проводили в тесте со ступенчато повышающейся нагрузкой на механическом гребном эргометре PM 3 (Concept II, США). У спортсменов, занимающихся лыжными гонками, биатлоном, лыжным двоеборьем, спортивной – на тредбане Saturn (НР Сosmos, Германия). МПК у конькобежцев, велосипедистов определяли с помощью теста со ступенчато повышающейся нагрузкой на велоэргометре с электромагнитным сопротивлением Ergoselect 200K (Ergoline, Германия). Определение МПК у гребцов-байдарочников проводили с помощью теста со ступенчато повышающейся нагрузкой на гребном тренажере конструкции Г.М. Ефремова с подвижной платформой и противовесом, моделирующим величину сопротивления водной среды. МПК определяли с использованием системы газоанализа MetaLyzer II и MetaMax 3B (Cortex, Германия), брали усредненные за последние 30 с каждой ступени теста показатели газообмена.
Протокол нагрузки, использованный у всех испытуемых, был одинаковым и представлял собой плавно возрастающую нагрузку. На тредбане Saturn: первые 2 мин отмечали плавное увеличение скорости от 0 до 7 км/ч, в дальнейшем скорость плавно возрастала на 1 км/ч каждую минуту. Угол наклона беговой дорожки в ходе всего теста составлял 1 град. На эргометре Concept 2 нагрузка начиналась с 50 Вт и увеличивалась каждые 2 мин (длительность ступени) на 30 Вт. Тест выполнялся до отказа.
Гематологические показатели определяли с помощью автоматических анализаторов Sysmex ХЕ2100 и МЕК 7222К (Sysmex Corporation, Япония). Оценивали общее число эритроцитов (RBC, 10^9/л), содержание гемоглобина (HGB, г/л), средний объем отдельного эритроцита (MCV, фл), гематокрит (HCT, %), среднее содержание и концентрацию гемоглобина в эритроците (MCH, пг и МСНС, г/л соответственно), содержание тромбоцитов (PLT, 10^9/л). Забор венозной крови проводили натощак в утренние часы на следующий день после дня отдыха (без тренировок) с обязательным исключением курения и приема алкоголя непосредственно перед исследованием.
Методы статистической обработки. Статистические тесты проводили с использованием программы STATISTICA 10.0 (StatSoft, США). Проверку распределения непрерывных переменных проводили с использованием теста Колмогорова–Смирнова. Значимость различий в частоте аллелей и генотипов между сравниваемыми выборками, а также соответствие распределения генотипов равновесию Харди–Вайнберга определяли с использованием критерия хи-квадрат (χ2). В случае статистически значимых различий силу ассоциаций оценивали в значениях показателя соотношения шансов (Odds Ratio, OR) с указанием 95% доверительного интервала (confidence interval, CI). Различия считали значимыми при р < 0.05. Для выявления отдельного, а также сочетанного влияния факторов проводили многофакторный дисперсионный анализ Factorial ANOVA с выделением факторов: “генотип” (АА и АС + СС), “направленность физических нагрузок” (выносливость и сила/скорость), “квалификация” (высококвалифицированные (МСМК и ЗМС), квалифицированные (МС и КМС), спортивные разряды). Поскольку задачей исследования являлось изучение влияния полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 на аэробную работоспособность спортсменов, рассматривали только эффекты фактора «генотип» и взаимодействия, включающие этот фактор. При проведении множественных сравнений проводили апостериорный тест с поправкой Бонферрони. Непрерывные переменные (гематологические показатели и МПК) были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение (M ± m).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Сравнительная оценка частот генотипов и аллелей в группах. Распределение генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 соответствовало равновесию Харди–Вайнберга в общей группе спортсменов, а также во всех тестируемых группах отдельно (p > 0.05).
Частота генотипа АА была статистически значимо выше у спортсменов, тренирующих выносливость (стайеров) по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности (χ2 = 3.0, OR = 1.65 (95% CI 0.97-2.80)), при сравнении с контрольной группой значимых различий не было. Также у стайеров частота генотипа АС была ниже по сравнению со спортсменами скоростно-силовых видов спорта (χ2 = 3.51, OR = 0.77 (95% CI 0.59-1.00)) и контрольной группой (χ2 = 3.1, OR = 0.73 (95% CI 0.52-1.01)) (табл. 2).
Таблица 2. Сравнительный анализ частоты аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 у спортсменов и контрольной группы
Общая группа спортсменов | |||||||||
Группы спортсменов | n | частота генотипов, % (абс. знач.) | p1 | p2 | p3 | частота минорного аллеля, % (абс. знач.) | p | ||
CC | AC | AA | А | ||||||
Виды спорта на выносливость | 376 | 64.36 (242) | 29.25 (110) | 6.38 (24) | 0.04 | 0.03 | 0.15 | 21.01 (158) | 0.43 |
Скоростно-силовые виды спорта | 933 | 61.2 (571) | 34.83 (325) | 3.96 (37) | 21.38 (399) | ||||
Контроль | 284 | 58.30 (165) | 36.04 (102) | 5.65 (16) | 0.41 | 0.03 | 0.06 | 23.67 (134) | 0.13 |
Высококвалифицированные спортсмены | |||||||||
Виды спорта на выносливость | 59 | 55.9 (33) | 35.6 (21) | 8.5 (5) | 0.24 | 0.08 | 0.034 | 26.3 (31) | 0.025 |
Скоростно-силовые виды спорта | 73 | 72.6 (53) | 23.3 (17) | 4.1 (3) | 15.8 (23) | ||||
Примечание: p1 – уровень значимости при сравнении частоты АА генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы; p2 – уровень значимости при сравнении частоты АС генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы; p3 – уровень значимости при сравнении частоты СС генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы. р – уровень значимости при сравнении частот аллелей у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы.
Также был проведен частотный анализ только у высококвалифицированных спортсменов (ЗМС + МСМК). Было установлено, что у стайеров статистически значимо превалирует частота аллеля rs1614148*A гена EGLN1 по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности (26.3% против 15.8%; χ2 = 3.81, OR = 1.90 (95% CI 1.04-3.49), p = 0.025), но не с контрольной группой (23.6%; χ2 = 0.23, OR = 1.1 (95% CI 0.72-1.8), р = 0.31).
Частота встречаемости аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 у российских спортсменов и у лиц контрольной группы соответствовала распределению аллелей у европейцев (данные проекта «1000 геномов», Project Phase 3, Ensembl 2019. http://www.ensemb.org). Встречаемость аллеля rs1614148*А в обследуемых группах спортсменов без учета их квалификации соответствовала 21%, в контрольной группе составила 23.7%. По данным литературы, распространенность минорного аллеля в различных популяциях мира в среднем составляет 24%, у населения Южной и Восточной Азии снижается до 3.3%, тогда как наибольшая втречаемость аллеля *А установлена у латиноамериканцев (35.6%) (UKB Neale v2 (2018), https://genetics.opentargets.org/).
Ассоциация аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с фенотипическими признаками. Одним из основных показателей функционального состояния спортсмена, определяющим аэробную работоспособность, является максимальное потребление кислорода [2].
С помощью многофакторного дисперсионного анализа было установлено, что на уровень МПК у спортсменок влияли такие факторы, как “квалификация” (F = 10.1, р = 0.001), “направленность нагрузок” (F = 19.3, р = 0.00003), но при этом влияния фактора “генотип” на показатель не обнаружено (F = 0.6, р = 0.43).
У мужчин-спортсменов на МПК помимо фактора “квалификация” (F = 13.5, р = 0.0003), “направленность нагрузок” (F = 4.8, р = 0.03), установлено совместное влияние факторов “квалификация+генотип” (F = 4.2, р = 0.04). У высококвалифицированных спортсменов носителей генотипа rs1614148 АА уровень МПК составил 73.2 ± 8.13 мл/мин, у лиц с *С аллелем – 63.06 ± ± 6.87 мл/мин (СС и АС генотипы, n = 26, р = 0.047). У спортсменов уровня МС и КМС, имеющих АА генотип, МПК составил 67.75 ± 0.35 мл/кг/мин, у обладателей аллеля *С (СС и АС генотипы) – 58.99 ± 9.84 мл/кг/мин (n = 48, р = 0.21). У спортсменов-разрядников, имеющих аллель *С в своем генотипе, МПК составил 49.01 ± 7.37 мл/мин/кг, и у обладателей генотипа АА – 49.75 ± ± 8.09 мл/мин/кг (n = 86, р = 0.84).
Полиморфизм rs1614148 (АА, АС или СС) гена EGLN1 объяснял 0.07% дисперсии МПК как основной эффект (р = 0.046) и 0.26% дисперсии как эффект взаимодействия (р = 0.031).
В исследовании T.D. Brutsaert et al. [13] было показано, что значение МПК в зависимости от носительства генотипов полиморфизма rs1769793 гена EGLN1 имело статистически значимое отличие: генотип ТТ = 34.16 ± 0.98 мл/мин/кг, генотипы CT = 31.98 ± 0.40 мл/мин/кг, и CC = 30.50 ± ± 053 мл/ мин/кг.
В исследовании G. Liu et al. [14] было установлено, что аллель rs1769793*T (EGLN1) снижает экспрессию гена EGLN1 в скелетных мышцах и гиппокампе человека, что в свою очередь способствует более высокой транскрипционной активности HIF-1α и обеспечивает повышенную аэробную работоспособность организма при гипоксии. Согласно данным портала GTEx, аллель rs1614148*А (EGLN1) также приводит к снижению экспрессии гена в различных тканях человека: цельной крови (р = 4.5е-9), в коже (голень) (р = 0.000001), в поперечной ободочной кишке (р = 0.00004), в мышцах (р = 0.000071) (https://gtexportal.org/home/snp/rs1614148). В связи с этим можно предположить, что обнаруженное нами повышение МПК у спортсменов-мужчин, имеющих генотип АА (EGLN1) обусловлено, в том числе, снижением экспрессии гена EGLN1, и как следствие, ускоренными адаптивными изменениями в клеточном метаболизме [20].
Средние значения гематологических показателей у спортсменов с учетом генотипов полиморфизма гена EGLN1 независимо от их специализации и квалификации представлены в табл. 3.
Таблица 3. Гематологические показатели у спортсменов при разных генотипах полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 (M ± m)
Показатель | Генотип АА | Генотип АС | Генотип СС | |||
муж. (n = 7) | жен. (n = 7) | муж. (n = 47) | жен. (n = 32) | муж. (n = 80) | жен. (n = 57) | |
HGB, г/л | 158.3 ± 10.3 | 141.3 ± 12.9 | 154.38 ± 13.0 | 137.2 ± 15.1 | 154.7 ± 10.6 | 136.2 ± 20.4 |
RBC,10^9/л | 5.2 ± 0.25 | 4.6 ± 0.4 | 5.1 ± 0.3 | 4.5 ± 0.5 | 5.0 ± 0.3 | 4.6 ± 0.3 |
MCH, пг | 30.7 ± 1.5 | 30.9 ± 1.7 | 30.6 ± 1.7 | 30.3 ± 2.1 | 30.8 ± 1.3 | 30.3 ± 1.5 |
MCHC, г/л | 342.7 ± 13.3 | 346.6 ± 14.6 | 342.8 ± 10.2 | 337.5 ± 11.0 | 344.0 ± 12.7 | 339.4 ± 11.9 |
MCV, фл | 89.6 ± 6.4 | 89.4 ± 6.5 | 89.3 ± 6.3 | 89.9 ± 6.0 | 89.7 ± 5.2 | 88.9 ± 5.4 |
HCT, % | 46.3 ± 4.6 | 40.9 ± 4.9 | 45.1 ± 4.6 | 40.8 ± 4.6 | 45.1 ± 3.7 | 40.7 ± 3.6 |
PLT, 10^9/л | 266.9 ± 71.1 | 280.3 ± 95.3 | 238.5 ± 46.8 | 303.4 ± 70.9 | 252.8 ± 63.9 | 277.4 ± 59.8 |
У спортсменов-мужчин при включении в анализ факторов “квалификация” и “направленность нагрузок” было установлено, что на все изучаемые показатели крови оказывал влияние фактор “квалификация”, тогда как непосредственного влияния направленности нагрузок и полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 обнаружено не было. Взаимодействие факторов “генотип + квалификация” оказало влияние только на MCV (F = 2.76, p = 0.03). Наибольшее значение MCV было у спортсменов уровня МСМК и ЗМС, имеющих в своем генотипе аллель *С (АС и СС генотипы) (93.5 ± 3.2 фл и 93.2 ± 3.1 фл соответственно), что статистически значимо выше по сравнению со спортсменами, имеющими массовые спортивные разряды (АА 82.3 ± 5.0 фл, АС 83.18 ± 3.84 фл, СС 84.55 ± 3.27 фл, p < 0.001).
У спортсменок влияния фактора “генотип”, а также взаимодействия данного фактора с другими изучаемыми факторами установлено не было.
В нескольких исследованиях сообщалось, что были обнаружены полиморфизмы в гене EGLN1, ассоциированные с низкой концентрацией Hb [21, 22]. Тогда как для жителей Анд характерна, наоборот, относительно высокая концентрация Hb [23]. Y. Yasukochi et al. [23] установили, что у жителей Анд частоты гаплотипов EGLN1 коррелировали с уровнем гемоглобина независимо от пола или высоты над уровнем моря. Авторы предположили, что относительно высокие уровни гемоглобина у жителей Анд могут быть частично объяснены генетическими вариантами гена EGLN1.
Исследуемый полиморфизм rs1614148 гена EGLN1 находится в межгенной области. Буквенная замена C/A в данном локусе может играть важную роль в транскрипционной активности самого гена EGLN1, а также кодируемый белок EGLN1 может взаимодействовать с рядом других белков (в том числе HIF1A) или нуклеотидной последовательности, усиливая его активность (https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=EGLN1). По крайней мере, данные портала GTEx указывают на то, что полиморфизм rs1614148 является функциональным (влияет на экспрессию генов в различных тканях) (https://gtexportal.org/home/snp/rs1614148). Для лучшего понимания молекулярного механизма взаимосвязи данного генетического маркера с физиологическими особенностями спортсменов требуются дальнейшие исследования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Настоящее исследование продемонстрировало ассоциацию генотипа rs1614148 AA гена EGLN1 с более высоким МПК у спортсменов-мужчин. Установлено преобладание аллеля rs1614148*А среди спортсменов, развивающих выносливость, независимо от их квалификации, по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности. Ассоциаций полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с гематологическими параметрами, как у мужчин, так и у женщин обнаружено не было. Дисперсионный анализ в большинстве случаев не выявил влияния исследуемого полиморфизма на изучаемые показатели.
Настоящее исследование имеет некоторые ограничения. Исследование ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма с фенотипическими показателями проводили у ограниченного количества высококвалифицированных спортсменов. Для подтверждения ассоциации маркера с аэробной работоспособностью, а также для уменьшения доли ложноположительных ассоциаций следует провести дополнительные исследования полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 на большей выборке спортсменов, а также необходимо воспроизведение результатов исследований на независимых выборках.
Стоит отметить, что однонуклеотидные полиморфизмы, ассоциированные с фенотипическими признаками и предрасположенностью к развитию физических качеств, следует учитывать в системах многовариантного прогнозирования, поскольку они связаны с полигенным наследованием.
Финансирование работы. Работа частично выполнена в рамках государственного задания для ФГБОУ ВО “Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма” (Поволжский ГУФКСиТ, Казань) № 777-00022-24-01 (НИОКТР 123100600294-2).
Соблюдение этических стандартов. Все исследования проводились в соответствии с принципами биомедицинской этики, изложенными в Хельсинкской декларации 1964 г. и последующих поправках к ней. Они также были одобрены локальным Этическим комитетом Поволжского государственного университета физической культуры, спорта и туризма (Казань), протокол № 2 от 26.05.2023 г.
Каждый участник исследования дал добровольное письменное информированное согласие после получения разъяснений о потенциальных рисках и преимуществах, а также о характере предстоящего исследования.
Конфликт интересов. Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Об авторах
А. З. Даутова
ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
Автор, ответственный за переписку.
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань
Е. В. Валеева
ФГБОУ ВО Казанский государственный медицинский университет Минздрава России
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань
Е. А. Семенова
ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма; ФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань; Москва
Ф. А. Мавлиев
ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань
А. А. Зверев
ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань
А. С. Назаренко
ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань
А. К. Ларин
ФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Москва
Э. В. Генерозов
ФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Москва
И. И. Ахметов
ФГБОУ ВО Казанский государственный медицинский университет Минздрава России; ФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства; НИИ спорта Ливерпульского университета имени Джона Мурса
Email: dautova.az@mail.ru
Россия, Казань; Москва; Ливерпуль, Великобритания
Список литературы
- Dempsey J.A., Wagner P.D. Exercise-induced arterial hypoxemia // J. Appl. Physiol. 1999. V. 87. № 6. P. 1997.
- Попов Д.В., Виноградова О.Л. Аэробная работоспособность: роль доставки кислорода, его утилизации и активации гликолиза // Успехи физиологических наук. 2012. Т. 43. № 1. С. 30.
- Nielsen H.B., Bredmose P.P., Stromstad M. et al. Bicarbonate attenuates arterial desaturation during maximal exercise in humans // J. Appl. Physiol. 2002. V. 93. № 2. P. 724.
- Vogiatzis I., Georgiadou O., Giannopoulou I. et al. Effects of exercise-induced arterial hypoxaemia and work rate on diaphragmatic fatigue in highly trained endurance athletes // J. Physiol. 2006. V. 572. Pt. 2. P. 539.
- Grataloup O., Busso T., Castells J. et al. Evidence of decrease in peak heart rate in acute hypoxia: effect of exercise-induced arterial hypoxemia // Int. J. Sports. Med. 2007. V. 28. № 3. P. 181.
- Semenza G.L. Oxygen sensing, homeostasis, and disease // N. Engl. J. Med. 2011. V. 365. № 6. P. 537.
- Wang G.L., Jiang B.H., Rue E.A., Semenza G.L. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loophelix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995. V. 92. № 12. P. 5510.
- Semenza G.L. The genomics and genetics of oxygen homeostasis // Annu. Rev. Genomics Hum Genet. 2020. V. 21. P. 183.
- Corrado C. Fontana S. Hypoxia and HIF signaling: One axis with divergent effects // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 16. P. 5611.
- Bai J., Li L., Li Y., Zhang L. Genetic and immune changes in Tibetan high-altitude populations contribute to biological adaptation to hypoxia // Environ. Health Prev. Med. 2022. V. 27. P. 39.
- Lappin T.R., Lee F.S. Update on mutations in the HIF: EPO pathway and their role in erythrocytosis // Blood Rev. 2019. V. 37. P. 100590.
- Бондарева Э.А., Блеер А.Н., Година Е.З. Поиск ассоциаций G/A – полиморфизма гена EPAS1 с уровнем максимального потребления кислорода у российских спортсменов // Физиология человека. 2016. Т. 42. № 3. С. 120.
- Brutsaert T.D., Kiyamu M., Elias Revollendo G. et al. Association of EGLN1 gene with high aerobic capacity of Peruvian Quechua at high altitude // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019. V. 116. № 48. P. 24006.
- Liu G., Zhao W., Zhang H. et al. rs1769793 variant reduces EGLN1 expression in skeletal muscle and hippocampus and contributes to high aerobic capacity in hypoxia // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2020. V. 117. № 47. P. 29283.
- Semenova E.A, Hall E.C.R., Ahmetov I.I. Genes and Athletic Performance: The 2023 Update // Genes (Basel). 2023. V. 14. № 6. P. 1235.
- Sutter C.H., Laughner E., Semenza G.L. Hypoxia inducible factor 1alpha protein expression is controlled by oxygen-regulated ubiquitination that is disrupted by deletions and missense mutation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000. V. 97. № 9. P. 4748.
- Huang L.E., Gu J., Schau M., Bunn H.F. Regulation of hypoxia-inducible factor 1alpha is mediated by an O2-dependent degradation domain via the ubiquitin-proteasome pathway // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. V. 95. № 14. P. 7987.
- Strocchi S., Reggiani F., Gobbi G. et al. The multifaceted role of EGLN family prolyl hydroxylases in cancer: going beyond HIF regulation // Oncogene. 2022. V. 41. № 29. P. 3665.
- Semenova E.A, Zempo H., Miyamoto-Mikami E. et al. Genome-wide association study Identifies CDKN1A as a novel locus associated with muscle fiber composition // Cells. 2022. V. 11. № 23. P. 3910.
- Bouthelier A., Aragonés J. Role of the HIF oxygen sensing pathway in cell defense and proliferation through the control of amino acid metabolism // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2020. V. 1867. № 9. P. 118733.
- Simonson T.S., Wei G., Wagner H.E. et al. Low hemoglobin concentration in Tibetan males is associated with greater high-altitude exercise capacity // J. Physiol. 2015. V. 593. № 14. P. 3207.
- Moore J.A., Hubbi M.E., Wang C. et al. Isolated erythrocytosis associated with 3 novel missense mutations in the EGLN1 gene // J. Investig. Med. High Impact Case Rep. 2020. V. 8. P. 2324709620947256.
- Yasukochi Y., Nishimura T., Ugarte J. et al. Effect of EGLN1 genetic polymorphisms on hemoglobin concentration in andean highlanders // Biomed Res. Int. 2020. V. 2020. P. 3436581.
Дополнительные файлы


