Генетична залежність між стійкістю до гіпоксії навантаження та результативністю спортсменів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет фізичного виховання і спорту України

Київський університет імені Бориса Грінченка

Генетична залежність між стійкістю до гіпоксії навантаження та результативністю спортсменів

Філіппов М.М.

Кузьміна Л.М.

Ільїн В.М.

Клименко Г.В.

м. Київ

Анотація

підводний плавання спортсмен гіпоксія

Залежність між стійкістю до гіпоксії навантаження та результативністю спортсменів підводного плавання. Актуальність. У спортсменів підводного плавання гіпоксія виникає в результаті затримки дихання на фоні розвитку гіпоксії навантаження. При цьому дихальний центр, який дуже чутливий до змін газового складу крові, при затримці дихання, м'язовому напруженні і гіперкапнії, змінює природні регуляторні процеси. Також в організацію адаптивних реакцій на гіпоксичні та гіперкапничні стимули вірогідний вклад певних генів. Мета. Підвищення спеціальної працездатності спортсменів, що спеціалізуються в підводному плаванні, залежно від поліморфізму гена eNOS. Методичні підходи. Аналітика сучасної літератури, педагогічний експеримент, генетичний аналіз ДНК, фізіологічні дослідження: пульсоксиметрія, спірометрія, газоаналіз та ін. Проводили також порівняння спортивних досягнень спортсменів. Результати. На початковому етапі пед. експеримента результати пропливання 200 і 50 м в КГ і ЕГ були різними залежно від генотипічної приналежності спортсменів. При цьому розповсюдження поліморфних варіантів гена eNOS у спортсменів свідчило про наявність асоціації поліморфізму Т/Т. В кінці пед. експерименту після пропливання дистанції 200 м споживання кисню зросло в КГ на 3,74%, а в ЕГ - на 5,21%, час пропливання значно покращився: у юнаків з генотипом Т/Т зменшився на 11,7% (р<0,05), а з генотипом Т/С + С/С - на 15,2% (р<0,05); у дівчат, відповідно, на 5,3% і 7,3% (р<0,05). Висновок. Виявлено, що у спортсменів-підводників достовірно підвищена частота Т/Т генотипу при зниженні частоти Т/С і С/С. Поліморфізми генів eNOS у них асоційовані з характером адаптаційних можливостей до гіпоксії навантаження. Застосування для таких спортсменів спеціальних вправ на етапі спеціалізованої базової підготовки сприяло підвищенню економічності функціонування кардіореспіраторної системи, зростанню спортивних досягнень.

Ключові слова: спортсмени підводники, педагогічний експеримент, кардіо-респіраторна система, стійкість до гіпоксії навантаження, поліморфізм гена eNOS.

Аннотация

Филиппов М.М., Кузьмина Л., Ильин В.Н., Клименко А.В.

Генетическая зависимость между устойчивостью к гипоксии нагрузки и результативностью спортсменов

У спортсменов подводного плавання гипоксия возникает в результате задержки дыхания на фоне развития гипоксии нагрузки. При этом дыхательный центр, который очень чувствителен к изменениям газового состава крови, задержки дыхания, мышечного напряжения и гиперкапнии, изменяет естественные регуляторне процессы. Также в организации адаптивних реакций на гипоксические и гиперкапнические стимулы вероятен вклад определенных генов. Цель. Повышение специальной работоспособности спортсменов, специализирующихся в подводном плавании, в зависимости от полиморфизма гена eNOS. Методические подходы. Аналитика современной литературы, педагогический эксперимент, генетический анализ ДНК, физиологические исследования: пульсоксиметрия, спирометрия, газоанализ и др. Проводили также сравнение спортивных достижений спортсменов. Результаты. На начальном этапе пед. эксперимента результаты проплывания 200 и 50 м в КГ и ЭГ были различными в зависимости от генотипической принадлежности спортсменов. При этом распространение полиморфных вариантов гена eNOS у спортсменов свидетельствовало о наличии ассоциации полиморфизма Т/Т. В конце пед. эксперимента после проплывания дистанции 200 м потребление кислорода возросло в КГ на 3,74%, а в ЭГ - на 5,21%, время проплывания значительно улучшилось: у юношей с генотипом Т/Т уменьшилось на 11,7% (р <0, 05), а с генотипом Т/С и С/С - на 15,2% (р<0,05); у девушек, соответственно, на 5,3% и 7,3% (р <0,05). Вывод. Выявлено, что у спортсменов-подводников достоверно повышена частота Т/Т генотипа при снижении частоты Т/С и С/С. Полиморфизмы генов eNOS у них ассоциированы с характером адаптационных возможностей к гипоксии нагрузки. Применение такими спортсменами специальных упражнений на этапе специализированной базовой подготовки способствовало повышению экономичности функционирования кардиореспираторной системы, росту спортивных достижений.

Ключевые слова: спортсмены подводники, педагогический эксперимент, кардио-респираторная система, устойчивость к гипоксии нагрузки, полиморфизм гена eNOS.

Abstract

Filippov M., Kuzmina L., Ilyin V., KlimenkoA.

Genetic relationship between resistance to hypoxia of the load and the performance of athletes

For athletes of scuba diving, hypoxia occurs as a result of breath-holding during the development of hypoxia load. At the same time, the respiratory center, which is very sensitive to changes in blood gas composition, breath holding, muscle tension, and hypercapnia, changes natural regulatory processes. Also in the organization of adaptive reactions to hypoxic and hypercapital stimuli, the contribution of certain genes is likely. Purpose. Increase the special performance of athletes specializing in scuba diving, depending on the eNOS gene polymorphism. Methodical approaches. Analytics of modern literature, pedagogical experiment, genetic DNA analysis, physiological studies: pulse oximetry, spirometry, gas analysis, etc. A comparison of the athletic achievements of athletes was also conducted. Results. At the initial stage ped. Experimental results of swimming 200 and 50 m in the CG and the EG were different depending on the genotypic affiliation of athletes. At the same time, the spread of polymorphic variants of the eNOS gene in athletes indicated the presence of an association of T / T polymorphism. At the end of the ped. of the experiment after swimming a 200 m distance, oxygen consumption increased in the CG by 3.74%, and in the EG - by 5.21%, the time of sailing improved significantly: in young men with the T/ T genotype decreased by 11.7% (p <0, 05), and with the genotype T/C and C / C - by 15.2% (p <0.05); in girls, respectively, by 5.3% and 7.3% (p <0.05). Conclusion. It was revealed that submariner sportsmen had a significantly increased frequency of T/T genotype with a decrease in the frequency of T/C and C/C. They have eNOS gene polymorphisms associated with the nature of the adaptive capacity to hypoxia load. The use of special exercises with such athletes at the stage of specialized basic training contributed to an increase in the efficiency of the cardiorespiratory system functioning, the growth of sports achievements, and an increase in results.

Key words: divers, athletes, pedagogical experiment, cardio-respiratory system, load hypoxia resistance, eNOS gene polymorphism.

Основна частина

Вступ. Відомо, що етап спеціалізованої базової підготовки є найбільш фундаментальним для формування тих проявів та якостей, які необхідні для наступних етапів багаторічного удосконалення. Його особливістю в циклічних видах спорту є спрямованість на розвиток аеробних можливостей, удосконалення професійних якостей, які зумовлюють успішність реалізації функціональних можливостей організму. Якщо робота здійснюється в зоні максимальної і субмаксимальної потужності, внаслідок невідповідності між запитом і доставкою кисню, виникає гіпоксія навантаження, ступінь якої залежить від можливостей включення механізмів її компенсації [6]. Показано, що на етапі спеціалізованої базової підготовки спортсменів для формування стійкості до гіпоксії навантаження одним з ефективних засобів є виконання швидкісних вправ за короткий проміжок часу. На сьогоднішній день достатньо проаналізовано відмінності механізмів розвитку і компенсації гіпоксії навантаження при фізичній роботі від гіпоксичної гіпоксії [6]. Проте в умовах спортивної діяльності поєднані впливи на організм різних факторів створюють певне навантаження не лише на функції систем дихання і кровообігу, але і на механізми їх регулювання. Так, у спортсменів, які спеціалізуються в підводному плаванні, гіпоксія виникає в результаті затримки дихання на фоні розвитку гіпоксії навантаження. При цьому дихальний центр, який дуже чутливий до змін газового складу крові, при затримці дихання, м'язовому напруженні і гіперкапнії змінює природні регуляторні процеси [2,6].

В останні роки біохіміки, фізіологи, генетики розшифрували геном багатьох тварин і людини, завдяки чому досягли певного рівня розуміння механізмів регулювання фізіологічних процесів. Це великою мірою може бути використано для відбору та підготовки спортсменів.

В організації адаптивних реакцій на гіпоксичні та гіперкапничні стимули важливу роль грають центральні механізми регуляції [3,4,5], також вірогідний вклад певних генів [1,2]. Багатьма авторами показано, що при гіпоксії в плазмі та на еритроцитах підвищується концентрація оксиду азота (NO) [2].

При заняттях підводним плаванням на спортсменів здійснюється поєднаний вплив гіпоксії, пов'язаної із затримкою дихання, гіпоксії навантаження [6] і гіперкапнії. У зв'язку з цим, цікавим видається з'ясування закономірностей процесів адаптації спортсменів до одночасної дії цих чинників.

Мета досліджень - підвищення спеціальної працездатності спортсменів, що спеціалізуються в підводному плаванні, залежно від поліморфізму гена eNOS.

Методи і організація досліджень. Здійснювали фізіологічні дослідження: пульсоксиметрія, спірометрія, газоаналіз та ін. Проводився генетичний аналіз ДНК на базі генетично - молекулярної лабораторії Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України. Виділяли ДНК з букального епітелію за допомогою набору DiatomTMDNAPrep (Biokom). Використовували молекулярно-генетичний метод полімеразної ланцюгової реакції. Оскільки фізичні якості і їх функціональні складові наслідуються полігенно, проводили аналіз поширеності комбінацій алельних варіантів гена eNOS. Ступінь гіпоксії навантаження визначали за співвідношенням споживання кисню зі змінами функції кардіо - респіраторної системи (економічність, ефективність, швидкість розгортання реакцій і т.і.) [6]. Розраховували кисневу вартість роботи. Також визначали тривалість затримки дихання на вдиху і видиху (проби Штанге та Генча)

Математичну обробку отриманих результатів здійснювали за допомогою програми «Microsoft Exel».

Обстежували неспортсменів (84 особи 18-22 років) і спортсменів (юнаки та дівчата на початку і в кінці навчального року) спеціалізованої дитячо-юнацької спортивно - технічної школи водних видів спорту (СДЮСТШ ВПС): контрольна група (КГ, 24 осіб), які займалися за навчальною програмою, і експериментальна (ЕГ, 34 особи), плавці якої двічі на тиждень додатково пропливали наступні плавальні дистанції: спринтери - 5х15 м, 10х15 м, 2х50 м, 4х50 м, 6х50 м, 8х50 м, 2х100 м, 4х100 м; стайєри - 4х50 м, 12х50 м, 16х50 м, 4х100 м, 6х100 м, 8х100 м, 16х100 м, 32х100 м. Задавали певний режим і темп плавання.

Результати досліджень. Було виявлено, що у спортсменів з переважно анаеробною продуктивністю спостерігалася достовірно підвищена (р=0,016) частота генотипу Т/Т, знижена частота - Т/С і С/С (табл. 1).

Таблиця 1. Поширеність комбінацій поліморфізмів генів АСЕ і eNOS% у спортсменів, які спеціалізуються в підводному плаванні, та неспортсменів

Час затримки дихання спортсменами з різними поліморфними варіантами гена eNOS зростав зі збільшенням кількості Т - алелей. Так, у спортсменів з генотипом Т/Т час затримки дихання при пробі Штанге склав - 92,81±31,44 с, з генотипом Т/С - 86,65±17,84 с, а в осіб з генотипом С/С - 76,73±35,74 с

На початковому етапі педагогічного експерименту встановалено, що результати пропливання дистанцій 200 і 50 м в КГ і ЕГ були різними залежно від генотипічної приналежності спортсменів (табл. 2 і 3).

Аналіз результатів тестування показав, що час пропливання дистанції 200 м значно покращився. У юнаків з генотипом Т/Т він зменшився на 11,7% (р<0,05), а з генотипом Т/С + С/С - на 15,2% (р<0,05). У дівчат з генотипом Т/Т на дистанції 200 м результати покращилися на 5,3%, а з генотипами Т/С + С/С-на 7,3% (р<0,05).

Виявлена достовірна різниця між результативністю на дистанції 200 м і наявністю генотипів Т/Т і Т/С + С/С у спортсменів ЕГ і КГ. Результат на дистанції у юнаків і дівчат з генотипом Т/Т був кращим ніж у тих, хто мав генотип Т/С +С/С.

Результати на дистанціях 200 і 50 м до кінця педагогічного експерименту покращали в обох групах, але в ЕГ - значніше. Також після пропливання дистанції 200 м споживання кисню зросло в КГ на 3,74%, а в ЕГ - на 5,21%. При цьому були зафіксовані менші значення ЧСС після дистанції. В результаті таких змін зріс кисневий пульс, що свідчило про підвищення економічності кисневотранспортної системи організму (табл. 4).

Таблиця 2. Результати пропливання дистанцій 200 и 50 м спортсменами КГ з різними варіантами гена eNOS до та після педагогічного експерименту

Примітка.* - зміни статистично достовірні

Таблиця 3. Результати пропливання дистанцій 200 та 50 м спортсменами ЕГ з різними варіантами гена eNOS до та після педагогічного експерименту

Примітка.* - зміни статистично достовірні

Було встановлено, що дихальний коефіцієнт після пропливання дистанції 200 м був вищий за одиницю, що може характеризувати активізацію анаеробного шляху енергозабезпечення і утворення лактату. У кінці макроциклу, особливо у спортсменів ЕГ, виразність прояву цього механізму була меншою.

Залежно від особливостей генотипу, стійкість спортсменів-підводників до гіпоксії і гіперкапнії виявилася різною: у спортсменів з Т/Т і Т/С+С/С-генотипами в ЕГ, на відміну від КГ, було встановлено достовірно більше споживання кисню після пропливання дистанції 200 м (табл. 5).

Після пропливання дистанції 200 м споживання кисню зростало по відношенню до стану спокою: в КГ в 8,25 (p<0,05), в ЕГ - в 8,5 разів. (p<0,05). Інтенсивність споживання кисню у юнаків КГсклала 41,10±2,42 мл-хв¹кг,^-1 у дівчат - 36,00±2,04 мл-хв1кг,^-1 а в ЕГ у юнаків - 40,62±2,43 мл-хв1кг,^-1 у дівчат - 36,18±1,99 мл-хв¹кг^-1.

Таблиця 4. Зміни кардіореспіраторних показників у плавців-подводників КГ и ЕГ після проливання дистанції 200 м на початку та в кінці педагогічного експерименту

Примітка: * - зміни статистично достовірні

Таблиця 5. Споживання кисню (мл-хв-¹кг¹) плавцями-підводниками КГ і ЕГ з різними генотипами після пропливання 200 м на початку і в кінці педагогічного експерименту

Примітка * - зміни статистично достовірні

Значення кисневого пульсу після пропливання дистанції 200 м в обох группах збільшилося. У юнаків ЕГ приріст склав 26,99% (р<0,05), у дівчат - 17,23% (р<0,05), у юнаків КГ -12,36%, у дівчат - 11,5%. У юнаків ЕГ абсолютні значення були більшими, ніж в КГ на 12,9% (р<0,05).

Таблиця 6. Зміна рівня спортивної кваліфікації спортсменів підводного плавання в процесі педагогічного експерименту

За період педагогічного експерименту в КГ підвищили свою спортивну кваліфікацію 62,5% плавців, в ЕГ - 79% (табл. 6).

Висновок. Виявлений зв'язок між наявністю генів eNOS і проявом спортивної працездатності. У спортсменів - підводників в ластах достовірно підвищена частота Т/Т генотипу при зниженні частоти Т/С і С/С генотипів, при цьому поліморфізми генів eNOS у них асоційовані з характером адаптаційних можливостей систем дихання і кровообігу до гіпоксії навантаження. Високу економічність кардіореспіраторної системи в підводному плаванні мають спортсмени з Т/С генотипом, а низьку - із С/С генотипом. Застосування на етапі спеціалізованої базової підготовки спортсменів спеціальних вправ сприяло підвищенню економічності функціонування кардіореспіраторної системи, зростанню спортивних досягнень: приріст результатів на дистанції 200 м у спортсменів ЕГ з генотипами Т/С і С/С склав15,2%, КГ - 4,1%.

Література

1. Астратенкова И.В. Полиморфизм гена эндотелиальной NO-синтазы и физическая активность. Генетические, психофизические и педагогические технологии подготовки спортсменов: сб. научных трудов / И.В. Астратенкова // СПб., 2006. - C. 62-83.

2. Маньковська І.М. Особливості розвитку гіпоксичних станів у людей з різними генотипами за С/Т поліморфізмом гена HIF-1 a./ І.М. Маньковська, Т.І. Древицька, Є.В. Моісеєнко та співав. // Фізіол. журн. - 2010. - 56, №2.с. 165.

3. Голубинский Г.К. Экспериментальное обоснование использования скоростных упражнений в тренировке подростков, занимающихся подводным плаванием: дисс…. докт. пед. наук: 13.00.04 / Г.К. Голубинский - М., 1972. - 17 с.

4. Коркушко О. В Вікові особливості реакції кардіореспіраторної системи на гіпоксію / О.В. Коркушко, А.В. Писарук, В.Ю. Лишневська та ін. // Фізіологічний журнал. - 2005. - Т.51., №6 - С. 11-17.

5. Мищенко В.С. Реактивные свойства кардиореспираторной системы как отражение адаптации к напряженной физической тренировке в спорте: монография / В.С. Мищенко, Е.Н. Лысенко, В.Е. Виноградов. - К.: Наук.світ, 2007. - 351 с.

6. Филиппов М. М, Физиологические механизмы развития и компенсации гипоксии в процессе адаптации к мышечнойдеятельности / М.М. Филиппов, Д.Н. Давиденко. - СПб.-Киев (Россия-Украина): БПА, 2010. - 260 с.

References

1. Astratenkova I.V. Polimorfizm gena endotelial'noy NO-sintazy i fizicheskaya aktivnost'. Geneticheskiye, psikhofizicheskiye i pedagogicheskiye tekhnologii podgotovki sportsmenov: cb. Nauchnykh trudov / I.V. Astratenkova // - SPb., 2006. - C. 62-83.

2. Mankovska I.M. Osoblyvosti rozvytku hipoksychnykh staniv u lyudey z riznymy henotypamy za С/T polimorfizmom hena HIF-1a. /I.M. Mankovska, T.I. Drevytska, Ye.V. Moiseyenko ta spivav. // Fiziol. zhurn. - 2010. - 56, №2.s. 165.

3. Golubinskiy G.K. Eksperimental'noye obosnovaniye ispol'zovaniya skorostnykh uprazhneniy v trenirovke podrostkov, zanimayushchikhsya podvodnym plavaniyem: diss…. dokt. ped. nauk: 13.00.04 / G.K. Golubinskiy - M., 1972. - 17s.

4. Korkushko O. V Vikovi osoblyvosti reaktsiyi kardiorespiratornoyi systemy na hipoksiyu / O.V. Korkushko, A.V. Pysaruk, V. YU. Lyshnevs'ka [tain.] // Fiziolohichnyy zhurnal. - 2005. - T.51., №6 - S. 11-17.

5. Mishchenko V.S. Reaktivnyye svoystva kardiorespiratornoy sistemy kak otrazheniye adaptatsii k napryazhennoy fizicheskoy trenirovke v sporte: monografiya / V.S. Mishchenko, Ye. N. Lysenko, V. Ye. Vinogradov, - K.: Nauk. svit, 2007. - 351 s.

6. Filippov M. M, Fiziologicheskiye mekhanizmy razvitiya i kompensatsii gipoksii v protsesse adaptatsii k myshechnoy deyatel'nosti / M.M. Filippov, D.N. Davidenko. - SPb.-Kiyev (Rossiya - Ukraina): BPA, 2010. - 260s.

Размещено на Allbest.ru