Способ определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности и оценки рисков для здоровья

Способ определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности и оценки рисков для здоровья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к спортивной медицине и может быть использовано для определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности на основе молекулярно-генетического тестирования.

Известен способ расчета общего генетического балла по формуле TGS=(100/2n)×(Gs₁+Gs₂+Gs₃+…+Gs_n)…, описанный в журнале «Вестник спортивной науки», октябрь 2011 г., 29(13): 1425-1434 (Alun G. Williams «Genetics of muscle strength and power: Polygenic profile similarity limits skeletal muscle performance)) Journal of Sports Sciences, October 2011; 29(13): 1425-1434). Однако расчет общего генетического балла для неопределенного количества генетических маркеров позволяет лишь делать статистические расчета, но ввиду отсутствия балльной оценки результатов расчет не позволяет произвести оценку предрасположенности человека к определенными видам спортивной деятельности.

Поскольку данная формула принята за основу для создания формулы расчета баллов по заявляемой методике, указанный способ расчета был принят заявителем в качестве прототипа.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала способов, предназначенных для оценки генетической предрасположенности человека к физической деятельности.

Техническим результатом является создание способа определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности на основе молекулярно-генетического тестирования.

Определение наследственной предрасположенности к проявлению различных физических качеств: выносливость, скорость, сила, позволяет выявить индивидуальные особенности человека. Главным преимуществом молекулярно-генетического метода является высокая информативность при оценке возможностей развития физических качеств и возможность осуществления ранней диагностики. Также тестирование позволяет выявить риски профессиональных заболеваний, ограничивающих физическую работоспособность человека и ухудшающих его качество жизни.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности, включающем забор биологического материала, выделение ДНК, генотипирование каждого образца по следующим генетическим локусам:

ACE (Alu Ins/Del I/D) (rs4646994)

PPARGC1A 1444G>A (rs8192678)

PPARGC1B G/C (rs7732671)

PPARG2 Pro12Ala C>G (rs1801282)

PPARA 2528 G>C (rs4253778)

PPARD T(-87)C (rs2016520)

VDR Taq1T/t

CALCR Leu447Pro T>C (rs1801197)

VEGFA C634G (rs2010963)

GNB3:_825C>T, (rs5443)

NOS3: 894G>T, (rs1799983)

AGT: 704T>C, (rs699)

AGT: 521 C>Т, (rs4762)

IL6 C-174G

расчет баллов, согласно изобретению, расчет баллов по показателям выносливость, скорость, сила производят для 14 генетических локусов по формуле:

ОГБ=(100/(2*14))*(n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8+n9+n10+n11+n12+n13+n14), значение n для каждого локуса выбирают индивидуально - 0; 1 или 2 с использованием следующих данных:

полученные результаты сравнивают со средними общими баллами по популяции с присвоением индивидуального балла от 1 до 5 с использованием следующей таблицы:

оценку предрасположенности спортсмена к конкретным видам спорта проводят с учетом следующих соотношений:

Предложенная формула для 14 генетических локусов позволяет оценить балльную значимость для физических качеств (выносливость, сила, скорость) в зависимости от индивидуального генотипа по данному гену. Полученный результат балльной значимости позволяет произвести оценку общего генетического балла по исследуемым качествам для локусов, ассоциированных с физической работоспособностью, и сделать выводы о генетической предрасположенности человека к тому или иному виду спорта.

Данный способ был разработан на основе практических исследований, а именно было проведено обследование 260 спортсменов в возрасте 15-18 лет, добившихся высоких результатов и успешно выступавших в соревнованиях по 10 видам спорта (легкая атлетика, лыжные гонки, фристайл, плавание, конькобежный спорт, дзюдо, бокс, тхэквондо, пулевая стрельба, бадминтон). Контрольную группу составили 80 человек, проходивших исследование в ДНК-КЛИНИКЕ по желанию и не занимающихся профессиональным спортом.

Исследования осуществлялись следующим образом:

На первом этапе у всех обследуемых лиц проводился забор биологического материала для выделения ДНК. В данном случае использовалась венозная кровь в объеме 5 мл, взятая с помощью вакуумной системы «ВАКУЭТ» с антикоагулянтом EDTA. Возможно также использование образцов капиллярной крови как в пробирке с антикоагулянтом, так и виде сухого пятна на фильтровальной бумаге, а также образцов буккального эпителия на ватной палочке.

Выделение ДНК из 100 мкл венозной крови производилось с помощью стандартных наборов «Комплект реагентов для выделения ДНК ПРОБА-РАПИД-ГЕНЕТИКА» Производитель ООО ДНК-ТЕХНОЛОГИЯ, регистрационное удостоверение МЗ CP РФ № ФСР 2010/08695.

На втором этапе производилось генотипирование каждого образца по генетическим локусам. В исследовании использовались генетические локусы:

ACE(Alu Ins/Del I/D) (rs4646994)

PPARGC1A 1444G>A (rs8192678)

PPARGC1B G/C (rs7732671)

PPARG2 Prol2Ala C>G (rs1801282)

PPARA 2528G>C (rs4253778)

PPARD T(-87)C (rs2016520)

VDR Taq1T/t

CALCR Leu447Pro T>C (rs1801197)

VEGFA C634G (rs2010963)

GNB3:_825C>T, (rs5443)

NOS3: 894G>T, (rs1799983)

AGT: 704T>C, (rs699)

AGT: 521C>T, (rs4762)

IL6 C-174G

Для генотипирования использовались наборы ООО ДНК-ТЕХНОЛОГИЯ-КардиоГенетикаФолаты (MTHFR:_677C>T), КардиоГенетикаТромбофилия (F2,F5,PAI-1), КардиоГенетикаГипертония (AGT: 704T>C, AGT: 521C>T, AGTR1: 1166А>С, GNB3, NOS3: 894G>T, NOS3: -786Т>С). Исследование проводилось с помощью метода полимеразной цепной реакции с детекцией результатов в режиме реального времени: анализ кривых плавления, качественный анализ.

Для генотипирования образца по генам АСЕ, PPARGC1A, PPARGC1B, VDR, VEGFA, IL6, ММР1, NAT2 A803G, CYP2C9 430C>Т, CYP2C9 1075А>С использовались наборы для определения полиморфизмов человека НПФ «Литех» (регистрационное удостоверение №ФСР 2012/13165). Исследование проводилось с помощью метода полимеразной цепной реакции с двумя парами аллель-специфичных праймеров и электрофоретической детекцией в 3% агарозном геле с окраской бромистым этидием (EtBr-флюоресценция в ультрафиолетовом свете).

Для генотипирования образца по генам PPARG2, PPARA, PPARD, CALCR, COL1A1 были использованы наборы FRET для генотипирования ООО «ТестГен». Исследование проводилось с помощью метода полимеразной цепной реакции с детекцией результатов в режиме реального времени.

На третьем этапе после получения результатов индивидуального генотипирования спортсмена, проводилась оценка предрасположенности к проявлению качеств выносливость, скорость, сила с расчетом индивидуальных баллов по этим показателям. Для расчета баллов применялась формула оценки общего генетического балла (по методу, описанному в прототипе). В нашем исследовании эта формула применялась для 14 локусов:

ОГБ=(100/(2*14))*(n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8+n9+n10+n11+n12+n13+n14).

Значение n для каждого локуса выбиралось индивидуально - 0; 1 или 2 в зависимости от генотипа по данному локусу (доминантная гомозигота, гетерозигота, рецессивная гомозигота). Для каждого локуса отношение балла к генотипу исходно было подобрано авторами методики на основе обработки литературных данных. Расчет проводился с применением программы Microsoft Excel.

Предварительно тем же способом, с использованием таблицы 2, был оценен средний общий балл по популяции для каждого из параметров на основе контрольной группы. С помощью статпакета Microsoft Excel были вычислены среднее, ошибка среднего, стандартное отклонение, и на основе этих данных определены группы предрасположенности: низкая, ниже среднего, средняя, выше среднего, высокая; для каждого из трех (выносливость, скорость, сила) параметров.

После получения данных об индивидуальной предрасположенность для каждого спортсмена проводилась оценка предрасположенности к конкретным видам спорта (55 видов). Данные о необходимых качествах для достижения результатов в отдельных видах спорта по каждому параметру (выносливость, скорость, сила) сравнивались с индивидуальными данными спортсмена. Если по какому-то из качеств тестируемого баллы, были ниже требуемых из исходных, 5 баллов (максимально соответствующий генотип) вычиталось количество недостающих. Оценочный результата предрасположенности для конкретного вида спорта находился в интервале в интервале от 1-низкая до 5-высокая (таблица 3).

Реализация разработанного метода проиллюстрирована в примерах конкретного выполнения.

Пример 1.

ФИО: А. Анастасия, 15 лет

Генетический профиль

Результаты, согласно приведенной методике, рассчитаны по формуле:

Выносливость:=(100/(2*14))*(1+2+1+2+1+1+2+0+1+0+2+2+2+1)=64,29.

Скорость:=(100/(2*14))*(1+0+2+0+1+1+2+0+1+2+0+0+0+1)=39,29.

Сила:=(100/(2*14))*(1+0+2+0+1+1+0+0+1+2+0+0+0+1)=32,14.

1. Предрасположенность к развитию и проявлению выносливости - высокая (64 баллов из 100, в среднем по популяции 43-48 баллов).

2. Предрасположенность к развитию и проявлению скорости - ниже среднего (39 баллов из 100, в среднем по популяции 42-47 баллов).

3. Предрасположенность к развитию и проявлению силы - ниже среднего (32 баллов из 100, в среднем по популяции 44-50 баллов).

Наиболее предпочитаемые виды спорта, в которых существует возможность достижения высоких результатов:

***** - наиболее предпочтительные виды спорта

Рекомендации:

1. По спортивной деятельности: выраженная предрасположенность к видам спорта, требующим только выносливости.

2. Рекомендованы тренировки разной интенсивности (предпочтительно на выносливость), с включением тренировок на скорость и силу.

3. Имеются гены, ассоциированные с высоким процентом медленных мышечных волокон (характерны для стайеров), высоким уровнем утилизации жирных кислот и глюкозы (повышает мышечную выносливость).

4. Не рекомендованы интенсивные циклические тренировки, что может привести к гипертрофии миокарда.

5. При занятиях профессиональным спортом - контроль врача-кардиолога: контроль ЭКГ и артериального давления, гемостазиограмма, уровень гомоцистеина.

6. Не рекомендованы тренировки с высокими нагрузками на костную систему, с высоким риском переломов.

7. Не рекомендованы тренировки с высокими нагрузками на связочный аппарат, интенсивные тренировки на растяжку.

8. Для профилактики дефицита фолиевой кислоты включать в рацион достаточное количество продуктов, богатых фолатами (зеленые овощи и фрукты - зеленые яблоки, цветную капусту, зеленый лук, шпинат, салат, авокадо, хлеб из муки грубого помола, фасоль, гречневая и овсяная крупы);

9. Рекомендованы препараты фолиевой кислоты курсами под контролем уровня гомоцистеина.

10. Рекомендовано питание с достаточным количеством кальция - молочные продукты, твердые сыры, ржаной хлеб, капуста всех сортов, рыба и морепродукты, кунжут.

11. Рекомендованы препараты кальция и витамина Д - в зимний период.

12. При возникновении травм принимать во внимание риски связанные с тромбозами, повышенной чувствительностью к противовоспалительным препаратам, особенности обмена веществ при восстановлении (риск спаечных процессов).

13. Рекомендовано ограничение применения пищевых добавок, витаминных комплексов, лекарств (противовоспалительных препаратов).

Пример 2

ФИО: Н. Владимир, 8 лет

Результаты, согласно приведенной методике, рассчитаны по формуле:

Выносливость:=(100/(2*14))*(0+2+0+2+2+0+1+2+1+0+1+0+2+2)=53,57.

Скорость:=(100/(2*14))*(2+0+1+0+0+2+1+2+1+2+1+2+0+0)=50.

Сила:=(100/(2*14))*(2+0+1+0+0+2+2+1+1+2+1+2+0+0)=50.

1. Предрасположенность к развитию и проявлению выносливости - выше среднего (54 баллов из 100, в среднем по популяции 43-48 баллов).

2. Предрасположенность к развитию и проявлению скорости - выше среднего (50 баллов из 100, в среднем по популяции 42-47 баллов).

3. Предрасположенность к развитию и проявлению силы - средняя (50 баллов из 100, в среднем по популяции 44-50 баллов).

Наиболее предпочитаемые виды спорта, в которых существует возможность достижения высоких результатов:

***** - наиболее предпочтительные виды спорта

Рекомендации:

1. По спортивной деятельности: нет выраженной предрасположенности к видам спорта, требующим только выносливости или скорость/силы.

2. Рекомендованы тренировки разной интенсивности (предпочтительно на выносливость и скорость) с включением тренировок на силу.

3. Не рекомендованы интенсивные циклические тренировки, что может привести к гипертрофии миокарда.

4. При занятиях профессиональным спортом - контроль врача-кардиолога: контроль ЭКГ и артериального давления и ЭКГ, гемостазиограмма.

5. Не рекомендованы тренировки с высокими нагрузками на связочный аппарат, интенсивные тренировки на растяжку.

6. Рекомендовано использование растворов, содержащих энергетический компонент, особенно при длительных нагрузках и в соревновательный период.

7. При возникновении травм принимать во внимание риски связанные с тромбозами.

8. Нет противопоказаний к применению пищевых добавок, витаминных комплексов, лекарств (противовоспалительных препаратов). С целью повышения физической работоспособности возможно употребление спортивного питания на углеводной основе перед и во время активного тренировочного процесса.

Применение данного способа оценки физической работоспособности позволит повысить эффективность спортивной ориентации и отбора, а также помочь в оптимизации тренировочного процесса и коррекции пищевой и фармакологической поддержки спортсменов.

Литература

1. Genetics of muscle strength and power: Polygenic profile similarity limits skeletal muscle performance / DAVID C. HUGHES, S. H. DAY, I. AHMETOV, ALUN G. WILLIAMS / Journal of Sports Sciences, October 2011; 29(13): 1425-1434.

2. Молекулярно-генетические маркеры в спортивном отборе / Ахметов И., Ильин В., Дроздовская С. // Наука в олимпийском спорте, №4 / 2013, стр. 26-31.

3. Молекулярно-генетическая диагностика предрасположенности к занятиям спортом / И.И. Ахметов // Клинико-лабораторный консилиум. - 2010. - №2-3. (33-34). - С. 25-28.

4. Генетическая диагностика в спортивной медицине / И.И. Ахметов // Терапевт, №10/2010, стр. 11.

5. Состояние и перспективы генетического тестирования в спорте. Генетический паспорт спортсмена становится реальным. / Глотов О.С., Глотов А.С., Баранов B.C. // «Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике". Сб. статей. Новосибирск. Альта Виста. 2009. В. 13. Стр. 17-35.

6. Анализ ассоциации костной массы у спортсменов с биохимическими и молекулярно-генетическими маркерами ремоделирования костной ткани. Оганов B.C., Виноградова О.Л., Дудов Н.С., Баранов B.C., Миненков А.С., Бакулин А.В., Новиков В.Е., Кабицкая О.Е., Москаленко М.В., Глотов А.С., Глотов О.С., Попов Д.В. // Физиология человека. 2008. Т. 34. 2. С. 56-65.

7. Рогозкин В.А. Возможности применения молекулярно-генетических методов в спорте: Программа и материалы научной конференции СПбНИИФК. Санкт-Петербург, 1999, с. 9-10.

Способ определения наследственной предрасположенности человека к спортивной деятельности, включающий забор биологического материала, выделение ДНК, генотипирование каждого образца по следующим генетическим локусам:

ACE (Alu Ins/Del I/D) (rs4646994)

PPPARGC1A 1444G>A (rs8192678)

PPARGC1B G/C (rs7732671)

PPARG2 Pro12Ala C>G (rs1801282)

PPARA 2528G>C (rs4253778)

PPARD T(-87)C (rs2016520)

VDR Taq1T/t

CALCR Leu447Pro T>C (rs 1801197)

VEGFA C634G (rs2010963)

GNB3 825C>T (rs5443)

NOS3 894G>T (rs1799983)

AGT 704T>C (rs699)

AGT 521C>Т (rs4762)

IL6 C-174G,

расчет баллов, отличающийся тем, что расчет баллов по показателям: выносливость, скорость, сила, производят по формуле:

ОГБ = (100 / (2 * 14)) * (n1 + n2 + n3 + n4 + n5 + n6 + n7 + n8 + n9 + n10 + n11 + n12 + n13 + n14), значение n для каждого локуса выбирают индивидуально - 0; 1 или 2 с использованием следующих данных:

полученные результаты сравнивают со средними общими баллами по популяции с присвоением индивидуального балла от 1 до 5:

оценку предрасположенности спортсмена к конкретным видам спорта проводят с учетом следующих соотношений: