Генетические маркеры, необходимые в каратэ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генетические маркеры, необходимые в каратэ

Введение

Согласно современным представлениям спортивной науки, считается, что спортивная успешность на 60% генетически детерминирована. Необходимо отметить, что педагогико-психологические, физиологические и антропометрические методы оценки спортивной одаренности не позволяют выявить наследственную предрасположенность к двигательной деятельности в ранний период развития человека. С совершенствованием методов молекулярной биологии появилась возможность определения спортивных задатков с использованием генетических маркеров уже при рождении человека. Последние данные указывают на то, что индивидуальные различия в степени развития тех или иных физических и психических качеств человека во многом обусловлены ДНК-полиморфизмами, которых насчитывается не менее 50 миллионов. К настоящему моменту известно около 50 генетических маркеров (ДНКполиморфизмов), ассоциированных с предрасположенностью к занятиям различными видами спорта. В связи с этим, внедрение молекулярно-генетических методов в практику спортивной науки может существенно повысить прогностические возможности спортивного отбора и профессиональной ориентации в системе детско-юношеского спорта.

Как известно, неадекватный выбор вида спортивной деятельности сопровождается формированием нерациональной функциональной системы адаптации с большим числом лишних, неэффективных и даже нецелесообразных функциональных взаимосвязей, напряжением компенсаторных механизмов, затруднением восстановительных процессов, медленным развитием тренированности, менее успешным выступлением в соревнованиях, достижением высокого уровня спортивного мастерства, неутешительным прогнозом перспективности и, наконец, остановкой роста спортивного мастерства в связи с исчерпанием генетического резерва организма (Сологуб и Таймазов, 2000; Кочергина и Ахметов, 2006). Практика спортивной деятельности также 3 показывает, что очень многие способные атлеты ушли из спорта, не раскрыв своих возможностей, из-за того, что к ним была применена стандартная система подготовки, ориентированная на средние значения показателей и не учитывающая в должной мере их индивидуальные способности, функциональные резервы и адаптационные возможности. В тех случаях, когда специалистам оказывалось под силу реализовать строго индивидуальную программу, спортсмены достигли выдающихся, как правило, стабильных в течение длительного времени, результатов (Платонов и Вайцеховский, 1985; Сальников, 20

1.Классификация генетических маркеров

Маркером называют легко определяемый, более или менее устойчивый признак организма, по которому можно судить о вероятности проявления другой, трудно определяемой характеристики организма.

Различают фенотипический и генетические маркеры. Фенотипические маркеры (в до геномный период именуемые «генетическими» в связи с высокой степенью наследуемости) представляют собой фенотипические признаки, в той или иной степени изменяющиеся под воздействием среды и проявляющиеся в полной мере в разные периоды онтогенеза.

Фенотипические маркеры могут подразделяться по уровню иерархии (ядерный, клеточный, тканевой, органный, системный; более высокорасположенные фенотипы складываются из нижележащих фенотипов) и степени генетической детерминированности ( фенотипы с разной степенью наследуемости). В основе фенотипических маркеров лежат генетические и средовые факторы ( тренировка, голодание, особенности питания и др.). В до геномный период применение фенотипических маркеров тканевого, органного и системного уровней нашло широкое распространение в практике спорта.

В молекулярной генетике сорта под термином « молекулярно-генетический маркер» понимается определенный аллель гена (либо генотип, различные комбинаций аллелей и генотипов), ассоциированный с предрасположенностью к занятиям каким либо видом спорта, развитием и проявлением какого-либо физического качества, а также с биохимическими, антропометрическими, композиционными, физиологическими, психологическими и другими показателями.

Согласно обнаруженным эффектам полиморфизмов генов, выделяют аллели (маркеры), ассоциированные с развитием и проявлением выносливости, скоростно-силовых качеств( быстроты, взрывной или абсолютной силы), морфологических признаков, а также с деятельностью высшей нервной системы.

Существуют также аллели полиморфных участков, ограничивающие двигательную деятельность человека (маркеры адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам, интолерантности к физическим нагрузкам, повреждения головного мозга и опорно-двигательного аппарата).

Проводятся много работ по обнаружению генетических маркеров, значимых для спорта, и их включению в диагностический комплекс.

2.Генетические маркеры быстроты и силы

Каратэ относится к ациклическим видам спорта, и в отличие от циклических, физические качества спортсменов проявляются в разном соотношении, без какого-либо преобладания одного из них.

По составу мышечных волокон, который является относительно устойчивым фенотипом, важно для каратистов равное соотношение медленных и быстрых волокон.

Изучен полиморфизм R577X и установлены аллельные варианты гена ACTN3 (альфаактинин-3), а также полиморфизм Pro12>Ala гена PPARG (гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом). Эти полиморфизмы ассоциированы с проявлением и развитием скоростно-силовых качеств у спортсменов. Установлено, что сочетания полиморфных вариантов генов ACTN3 и PPARG оказывают влияние на успешность спортсменов, занимающихся карате.

Ген б-актина-3 (ACTN3) локализован в длинном плече 11 хромосомы (11q13-q14). Этот ген кодирует синтезирующийся в быстрых мышечных волокнах белок альфа-актинин-3, который стабилизирует сократительный аппарат скелетных мышц и участвует в различных метаболических процессах. Дефицит бактинина-3 в быстрых мышечных волокнах может снижать скоростно-силовые показатели физической работоспособности человека. Носители генотипа R/R способны достичь высоких результатов на средних дистанциях в таких видах спорта, где требуется сочетание скорости и силы [Johanson et al,, 2009].

Ген PPARG, кодирующий гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, локализован в коротком плече 3 хромосомы (3p25); он отвечает за процессы окисления жирных кислот, а также влияет на потребность мышечной ткани в глюкозе и ее чувствительность к инсулину [Дроздовская и др., 2012].

Наибольший интерес представляет Pro12Ala полиморфизм (rs1801282) гена PPARG, заключающийся в замене нуклеотида С на G, что приводит к замещению пролина на аланин в положении 12 изоформы PPARг2. Данная мутация вызывает снижение активности гена PPARG, что приводит к подавлению липолиза в адипоцитах и увеличению утилизации глюкозы мышцами; при этом скоростно-силовые качества организма повышаются. Наличие аллеля Ala гена PPARG указывает на предрасположенность к скоростно-силовым видам спорта [Скорина, Врублевский, Врублевская, 2015].

Если генетическая предрасположенность к занятиям циклическими видами спорта исследована в той или иной степени [Ахметов, 2009], то этот аспект у спортсменов, занимающихся ациклическими видами спорта, такими как карате и самбо, практически не изучен. В связи с этим анализ геномных профилей спортсменов, занимающихся различными видами спортивных единоборств, требующих, как правило, максимальной скорости и силы, важен для выявления полиморфных вариантов генов у спортсменов, достигших высоких результатов в ациклических видах спорта.

Таким образом, установлено, что сочетания полиморфных вариантов генов ACTN3 и PPARG оказывают влияние на успешность спортсменов, занимающихся карате.

3.Генетические маркеры выносливости

В доступной литературе описано как минимум 36 генетических маркеров, ассоциированных с развитием и проявлением выносливости. Эти маркеры локализованы в 23 генах, мтДНК и Y-хромосоме и были обнаружены в результате исследований по типу «случай- контрол

4.Генетические маркеры, ассоциированные с деятельностью высшей нервной системы

Очевидно, что соревновательная успешность спортсмена не может зависеть исключительно от деятельности мышечной, сердечно сосудистой и дыхательной систем, а также от антропометрических и композиционных показателей.

Устойчивость к психологическому стрессу, особенности темперамента и характера, координационные способности , способность к приему и переработке информации, умственные способности - далеко не полный перечень генетически детерминированных признаков в той или иной степени важной для осуществления успешной спортивной деятельности (Горбунов Г.Д.,1996). Поскольку эти признаки проявляются у людей по-разному (наличие индивидуальных различий), а каждому виду спорта должен соответствовать определенный психотип (в некоторых случаях - несколько психотипов) спортсмена, то представляется важным выявления ДНК - полиморфизмов, ассоциированных с различными психическими качествами.

Каратистам свойственны такие психотипы как сангвиник, флегматик.

Поиск генетических маркеров, ассоциированных с деятельностью высшей нервной системы (эмоциональное состояние, восприятие времени и др.) человека в рамках спорта (спортивная психогенетика), активно ведется в нашей стране.

5. Генетические маркеры личностных характеристик человека

Темперамент- совокупность индивидуальных психических особенностей человека. Темперамент составляет основу развития характера человека.

Слово «темперамент» (от лат. Temperans - умеренный) в переводе обозначает «надлежащее соотношение частей». Равное ему по значению греческое слово «красис» (от греч. Слияние, смешивание) ввел древнегреческий врач Гиппократ. Под темпераментом он понимал и анатомо-физиологические, и индивидуальные психологические особенности человека.

В настоящие время концепцию четырех темпераментов подкрепляют понятиями «торможение» и «возбуждение» нервной системы. Соотношение «высокого» и «низкого» уровней для каждого из этих двух независимых параметров дает некую индивидуальную характеристику человека, и как результат - формальное определение каждого из четырех темпераментов.

Успешная реализация международной программы «геном человека» создала условия для раскрытия функций генов человека, которые определяют темперамент через гормоны и другие биохимические медиаторы. Биохимия и генетика позволяют установить и формализовать психологические фенотипы людей, замеченные еще врачами древности.

Исследования Клонингера в значительной степени облегчили поиск генов, ассоциированных с различными типами темперамента. Клонингер сформулировал психобиологическую модель индивидуальности, в котором связал черты темперамента с определенными биохимическими системами мозга. Ученый выделил четыре типа темперамента:

- «избегание вреда (ущерба)»

- «поиск новизны»

- «зависимость от вознаграждения»

- «настойчивость (упорство)»

Люди с высокими значениями по шкале «избегание вреда» характеризуются страхом перед опасностью и неизвестностью, быстрой утомляемостью , тревожностью, застенчивостью.

Люди с высокими оценками по шкале «поиск новизны» импульсивны, раздражительны и склонны нарушать правила, преграждающие им путь к тому, что, как они полагают, принесет удовлетворение.

Люди с высокими оценками по шкале « зависимость от вознаграждения» с готовностью формируют теплые межличностные отношения, отзывчивы и сентиментальны. Люди с высокими и низкими показателями по шкале «настойчивость» различаются легкостью , с которой они отказываются намеченной цели, встречая препятствия (Cloninger C.R.,Svrakic D.M., 1997)

В виде спорта каратэ наиболее успешными будут спортсмены с следующими типами темперамента:

- «поиск новизны»

- «зависимость от вознаграждения

- «настойчивость»

Клонингер установил что «поиск новизны» связан с дофаминовой системой мозга, а «зависимость от вознаграждения» - с норадреналиновой.

Современные исследователи связывают систему нейронов, использующих в качестве медиатора норадреналин, с побуждающими, мотивационными аспектами поведения; дофоминовую систему - с обеспечением подкрепления или «вознаграждения», а серотониновую - с оказанием тормозящего эффекта на определенные виды активизации, в частности, ведущие к тревоге или агрессии.

Серотонинергическая система - одна из наиболее важных систем мозга, регулирующая поведение. С ее помощью контролируются и стабилизируются комплексные взаимодействия между различными нейротрансмиттерами, что определяет поведенческие и эмоциональные реакции.

От активности генов зависит не только эмоциональные проявления и когнитивные способности, но и скорость психической утомляемости спортсмена при физических нагрузках, а также развитие синдрома перетренированности.

Известно, что во время продолжительных изнуряющих физических нагрузок активность серотонинергической системы мозга повышается, что ведет к повышению концентрации серотонина в организме спортсмена.Это в первую очередь способствует развитию усталости, апатичности и снижению физической активности. При этом процессе увеличивается концентрация свободного триптофана в крови, который становится доступным для транспорта в мозг. Активность триптофангидроксилазы 1 типа (ТРН1) увеличивается, что поддерживается путем антероградного транспорта ТРН1 из клетки в место повышенной концентрации триптофана, из которого и синтезируется серотонин.

Дофаминергическая система. Дофаминергические нейроны у млекопитающих находятся преимущественно в среднем мозге (нигростриатная система), а также в гипоталамической области. Обширный анализ физиологической роли нигростриатной дофоминергической системы показал, что с обменом дофамина связано управление психомоторными процессами на уровне стриатума . Дофаминергическая система также вовлечена в механизмы памяти и обучения.

В работе D.Wahlstrom и соавт.(2007) было установлено, что дети и подростки в возрасте 9-17 лет с Val/Met генотипом в различных психологических и моторных текстах (показатели памяти, внимания, координации движений, скорость двигательных реакций) показывают лучшие результаты. Кроме того, при изучении ассоциации Val158Met полиморфизма COMT с эмоциональными проявлениями у российских женщин была установлена взаимосвязь COMTVal158 аллеля с повышенной физической агрессивностью.(Куликова МФ и др.,2008

Полиморфизмы генов дофаминергической системы и их связь с личностными характеристиками и когнитивными способностями

Заключение

маркер генетический спортсмен

Наследственная обусловленность спортивной одаренности несомненна. В настоящее время признано аксиомой, что высоких спортивных результатов может достичь лишь талантливый человек, обладающий определенным комплексом генетических предпосылок к данной деятельности. Попытки угадать наличие спортивного таланта предпринимались исследователями, тренерами и педагогами еще в середине прошлого столетия. Позднее, в 80-90 гг., учеными были разработаны диагностические комплексы, позволяющие определять спортивные задатки по серологическим, гормональным, морфологическим и функциональным маркерам. Необходимо отметить, что вышеперечисленные маркеры относятся к внешним признакам - фенотипам, в основе которых лежит взаимодействие множества генотипов с факторами окружающей среды, а потому не позволяют выявить наследственную предрасположенность к двигательной деятельности в ранний период развития человека. С совершенствованием методов молекулярной биологии появилась возможность определения спортивных задатков с использованием генетических маркеров уже при рождении человека. В настоящее время накоплен материал, свидетельствующий, что полиморфизмы генов взаимосвязаны с физическими возможностями на разных уровнях проявления. Возможности молекулярной генетики спорта позволяют оказывать помощь педагогам, тренерам и спортивным врачам ДЮСШ, училищ олимпийского резерва и школ высшего спортивного мастерства в определении предрасположенности детей и подростков к определенному виду двигательной деятельности (спортивная ориентация и отбор), в повышении роста спортивных показателей за счет оптимизации и коррекции тренировочного процесса, и в профилактике различных заболеваний, связанных с профессиональной деятельностью спортсменов.

Размещено на Allbest.ru