Молекулярно-генетические методы в прогнозировании и повышении работоспособности у спортсменов
Кьергаард А.В.
Кафедра профилактической медицины и основ здоровья, Национальный государственный Университет физической культуры, cпорта и здоровья им.П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, Российская Федерация
В современных условиях весьма актуальным способом прогнозирования и повышения работоспособности у спортсменов является использование достижений генетики спорта – науки о закономерностях наследования признаков, значимых в условиях спортивной деятельности. В ее задачи входят спортивная ориентация и отбор детей и подростков, оптимизация тренировочного процесса и соревновательной деятельности и профилактика профессиональных заболеваний у спортсменов.
Многочисленные исследования доказывают, что достичь высоких спортивных результатов может лишь талантливый человек, обладающий генетической предрасположенностью к данной деятельности - спортивной одаренностью, а для мировых рекордов необходима спортивная гениальность (Сергиенко Л.П., 1997; Ahmetov, Rogozkin V.A., 2009). Изучение наследования гениальности показало, что зарождение потенциального гения определяется прежде всего генетическими механизмами, его развитие - биосоциальными, а реализация гения – социобиологическими (Эфроимсон В.П., 2004). Это означает, что число потенциальных выдающихся спортсменов во много раз больше числа реализовавшихся, обусловленного социальными факторами (запросами и возможностями общества и др.) и для поддержания которого на высоком уровне необходима научно обоснованная система отбора и воспитания перспективных кандидатов. Для успешного осуществления спортивной деятельности и сохранения здоровья спортсмена необходимы как адекватный генетическим особенностям выбор спортивной специализации и стиля соревновательной деятельности, так и многоступенчатое прогнозирование с пошаговой коррекцией прогноза успешности и последовательным отбором на каждом этапе многолетней подготовки с учетом генетически присущей спортсмену скорости адаптации к специализированным физическим и психическим нагрузкам (Сологуб Е.Б, Таймазов В.А., 2000; Сергиенко Л.П., 2004).
Основной идеей молекулярной генетики спорта является представление о том, что индивидуальные различия в степени развития тех или иных физических и психических качеств человека во многом обусловлены ДНК-полиморфизмами – структурными вариациями ДНК, определяющими генетическое разнообразие индивидуального реагирования организмов на любые изменения окружающей среды (Астратенкова И.З., Комкова A.M., 2006; Ахметов, 2006, 2009, 2010). В связи с этим исследователи ставят перед собой задачи выявления генов, которые отвечают за развитие признаков, важных для занятий определенными видами спорта; идентификации в этих генах значимых полиморфизмов, которые определяют индивидуальные различия в развитии данных признаков; разработки диагностического комплекса на основе ДНК-технологий для прогноза успешности спортивной деятельности. Согласно обнаруженным эффектам генных полиморфизмов, выделяют аллели (маркеры), ассоциированные с развитием и проявлением выносливости (кардио-респираторной и/или мышечной), 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 снижения адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам, интолерантности к физическим нагрузкам, риска повреждений головного мозга и опорно-двигательного аппарата).
Задачи исследований в области молекулярной генетики спорта заключаются в выявлении генов, отвечающих за развитие признаков, важных в условиях спортивной деятельности; идентификации в этих генах значимых полиморфизмов, которые определяют индивидуальные различия в формировании этих показателей; разработке диагностического комплекса на основе ДНК-технологий для прогноза развития данных признаков.
В диагностический комплекс должны входить и значимые фенотипические маркеры (генетически детерминированные признаки, изменяющиеся под воздействием среды и проявляющиеся в полной мере в разные периоды онтогенеза), поскольку только они могут отражать влияние среды на наследственно закрепленные признаки в процессе онтогенеза, и генетические маркеры, не меняющиеся на протяжении всей жизни. В настоящее время активно исследуются молекулярно-генетические маркеры (определенные аллели гена либо генотипы, различные комбинации аллелей и генотипов), ассоциированные с предрасположенностью к занятиям тем или иным видом спорта (или группам видов спорта), развитием и проявлением какого-либо физического качества (двигательной способности), а также с биохимическими, антропометрическими, физиологическими, психологическими и другими показателями. Большое внимание также уделяется изучению цитогенетических маркеров, таких как половой хроматин (инактивированная Х-хромосома в конденсированной форме; служит для опознания женского пола), теломеры, ломкая Х-хромосома, трисомии, моносомии, ведется поиск маркеров однородительских дисомий (Кьергаард А.В., Мамон Л.А., 2007; Кьергаард А.В., 2008, 2011, 2012). Комплексное использование генетических маркеров представляет собой необходимую предпосылку для индивидуального подхода к каждому спортсмену.
Генетические маркеры определяются с помощью молекулярно-генетического анализа, который становится все более доступным и дешевым. Их можно анализировать сразу после (и даже до) рождения ребенка и, следовательно, составлять ранние прогнозы развития показателей, значимых в условиях спортивной деятельности. С другой стороны, генетические маркеры, ассоциированные со спортивной деятельностью, нередко являются показателями предрасположенности к различным распространенным заболеваниям (явление плейотропии), что ставит перед исследователем при генетическом тестировании ряд вопросов этического характера. Еще одну проблему использования молекулярно-генетических методов в спорте представляет возможность применения генного допинга за счет вмешательства в работу генов, которые контролируют уровень гемоглобина в крови и степень усвоения кислорода мышцами, обеспечивают рост кровеносных сосудов, отвечают за наращивание мышц и т.д.
Важными разделами генетики спорта являются нутригеномика, описывающая влияние компонентов пищи на экспрессию генов, нутригенетика, определяющая оптимальную диету для конкретного человека на основе его генотипа, и спортивная фармакогенетика, изучающая генетические особенности спортсмена, влияющие на его фармакологический ответ. Общая задача спортивной фармакогенетики, нутригеномики и нутригенетики - повышение спортивной работоспособности человека, т.е. расширение возможностей адаптации его организма к физическим нагрузкам за счет индивидуализации выбора режима питания и компонентов пищи, разрешенных биологически активных веществ, а также фармакологических средств и их дозирования в зависимости от его генетической конституции.
Таким образом, научно обоснованное и регламентированное использование молекулярно-генетических методов для прогнозирования и повышения работоспособности спортсменов представляется весьма полезным и перспективным. Оно окажет помощь в определении предрасположенности к определенному типу двигательной деятельности, выявлении противопоказаний к занятиям тем или иным видом спорта, осуществлении спортивной ориентации и отбора, достижении максимального роста спортивных показателей за счет оптимизации тренировочного процесса и стиля соревновательной деятельности, образа жизни и характера питания, а также в профилактике и лечении профессиональных заболеваний и травм с учетом генетических особенностей организма спортсмена.
МЕСТО ОБЩЕЙ И СПЕЦИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ В СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ ПЛОВЦОВ.
Е.В. Ломазова, А.В. Калинин, М.П. Якушев, В.И. Данилова – Перлей, М.Ю. Лобанов. СПбГБУЗ «Городской врачебно-физкультурный диспансер», г. С-Петербург, Россия
Современные технологии подготовки пловцов неразрывно связаны со стройной системой медицинского сопровождения на всех этапах тренировочного процесса. Вопросу применения сложных методов тестирования уделяется недостаточно внимания со стороны как тренерско-преподавательского состава, так и специалистов по спортивной медицине.
Наш многолетний опыт по тестированию общей и специальной работоспособности пловцов показал, что применение как метода оценки общей, так и специальной работоспособности эргоспирометрии позволяет гарантированно давать объективную картину эффективности тренировочного процесса.
Под постоянным многолетним наблюдением у нас находилась группа спортсменов – пловцов высокой квалификации, что позволило оценивать не только общую и специальную работоспособность, но и их взаимосвязь. Определение общей работоспособности с помощью системы эргоспирометрии SCHILLER с газоанализатором на велоэргометре, а определение специальной работоспособности высококвалифицированных пловцов было выполнено с помощью компьютеризированного диагностического стенда «АРТ». В исследовании принимали участие 32 пловца высокой квалификации. Исследования проводились в начале и в конце первого макроцикла годичной подготовки пловцов с периодичностью 2 месяца.
Специальная работоспособность оценивалась по следующим показателям: VO2 л/мин при ЧСС 120, 140, 155, 170, 180, 185 и мощности работы при фиксированных ЧСС 120, 140, 155, 170, 180, 185. Спортсмену предлагалось выполнить специфичные гребковые движения руками различными способами плавания на специальной плавательной подставке 10 раз по 1 минуте с повышающей мощностью работы.
Общая работоспособность исследовалась по стандартным RAMP-протоколам с шагом 25W/мин. Более подробно проводилась оценка потребления кислорода, МПК, лактат, оксигенация крови, ПАНО и другие стандартные показатели.
Выявленные уровни развития показателей мощности, емкости и эффективности аэробных и анаэробных процессов энергообеспечения высококвалифицированных пловцов могут служить биоэнергетическими модельными характеристиками спортсмена. Нормативные шкалы биоэнергетических критериев на основе оценки общей и специальной работоспособности пловцов позволяют, выявить сильные и слабые стороны их функциональной подготовленности и вносить соответствующие коррективы в тренировочный процесс.
Эффективность управления тренировки тесно связана с моделированием, а именно использование моделей для определения различных характеристик функционального состояния, при оценке, как общей, так и специальной работоспособности.
В заключение необходимо отметить, что дальнейший прогресс мировых достижений в плавании за счет развития аэробной мощности себя полностью исчерпал. Повышение аэробной емкости и экономичности также может быть главным, а тем более единственным направлением спортивного совершенствования у пловцов экстра – класса, поскольку предельные по объему нагрузки на уровне ПАНО и в аэробной зоне, как правило, уже достигнуты на предыдущих этапах многолетней подготовки. В современных условиях регулярный мониторинг состояния спортсмена методом эргоспирометрии с обязательным периодическим включением проб для определения специальной работоспособности необходим, поскольку анаэробные нагрузки являются более “острым” средством воздействия на организм спортсмена.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Ломазова Елена Владимировна – к.м.н., врач спортивной медицины
Калинин Андрей Вячеславович – д.м.н., врач функциональной диагностики
Якушев Михаил Порфирьевич – д.м.н. профессор, врач – фармаколог
Данилова-Перлей Виктория Ивановна – главный врач ГВФД
Лобанов Михаил Юрьевич – к.м.н., врач ультразвуковой диагностики