На протяжении десятилетий спортсмены бегают, прыгают, катаются на коньках и лыжах, входя в историю Олимпийских игр. Остальные с удивлением наблюдают за ними, ошеломленные их невероятными достижениями и неспособные осознать реальность их физических подвигов. Для нас многие олимпийцы кажутся аномалиями в человеческом континууме, сверхбыстрыми, сверхсильными суперспортсменами, явно не похожими на тех, кто предпочитает диван тренажерному залу.
Рецепт олимпийского успеха гораздо сложнее, чем просто обладание спортивными генами, но генетика может оказать влияние, и, возможно, достаточное, чтобы сделать разницу между серебром и золотом, когда дело доходит до Олимпийских игр. Генетические вариации — изменения в последовательностях ДНК, которые приводят к появлению различных форм генов — могут привести к появлению фенотипических, или наблюдаемых, признаков, таких как увеличение мышечной массы. В сочетании с правильным сочетанием внешних воздействий, таких как диета, физические упражнения и тренировки, определенные генетические вариации могут помочь спортсмену достичь более высоких результатов.
Вариации на тему элитных результатов
Примерами генов, содержащих вариации, связанные со спортивными способностями, являются ADRA2A (альфа-2А-адренергический рецептор), ACE (ангиотензин-превращающий фермент), NOS3 (синтаза оксида азота 3) и ACTN3 (альфа-актинин-3). Из них наибольшее внимание уделяется гену ACE. Этот ген вырабатывает фермент, регулирующий кровяное давление, и у элитных спортсменов были выявлены две различные формы гена ACE, известные как аллель D и аллель I.
Бегуны на длинные дистанции олимпийского уровня обычно обладают аллелем I, который снижает уровень и активность АПФ в циркулирующей крови. Это снижение связано с повышенным расслаблением кровеносных сосудов. Этот ген также использует непрямой механизм, а именно активацию других генов, чтобы влиять на поглощение глюкозы скелетными мышцами и оптимизировать использование кислорода и производство энергии.
Напротив, элитные пловцы и спринтеры обычно имеют аллель D, который, как считается, приводит к увеличению мышечной силы благодаря способности ACE вызывать рост клеток. В целом эти спортсмены в большей степени полагаются на силу, чем атлеты на выносливость. Хотя доподлинно неизвестно, аллель D, по-видимому, способствует усиленному росту тех типов мышечных волокон, на которые опираются силовые атлеты для достижения взрывной скорости.
Гены и тренировки
Другая половина уравнения элитного спортсмена зависит от дисциплины и тренировок, которые используют тот факт, что гены динамичны и способны переключаться между неактивным и активным состояниями в ответ на то, что мы едим и делаем. Несколько генов, включая PPAR delta (peroxisome proliferator-activated receptor delta) и PGC-1 alpha (PPAR gamma coactivator 1 alpha), демонстрируют влияние физических тренировок на изменение активности генов. Активация этих генов стимулируется физическими упражнениями и связана с увеличением производства мышечных волокон первого типа (медленно сокращающихся), которые являются доминирующим типом волокон у спортсменов, тренирующихся на выносливость.
Два других гена, IL-6 (интерлейкин-6) и IL-6R (рецептор IL-6), также были изучены у спортсменов. Ген IL-6 вырабатывает противовоспалительный белок (IL-6), который высвобождается иммунными клетками и связывается с рецептором IL-6, регулируя иммунный ответ. Высокие уровни как ИЛ-6, так и его рецептора были связаны с синдромом хронической усталости. У спортсменов выработка рецепторов ИЛ-6 увеличивается при возрастающих нагрузках, а наличие большего количества рецепторов повышает чувствительность к ИЛ-6 и провоцирует усталость. Некоторые спортсмены устойчивы к IL-6, но существуют ли точные генные вариации или тренировки вызывают такую устойчивость, неизвестно.
Существует множество других генов, способных адаптироваться к нагрузкам и тренировкам у спортсменов, в том числе гены, участвующие в увеличении сердечного выброса (объема крови, перекачиваемой сердцем в минуту), максимального поглощения кислорода и доставки кислорода к мышцам. Известным геном, влияющим на уровень кислорода в крови, является EPO (эритропоэтин), активность которого повышается у спортсменов, тренирующихся на больших высотах.
Кенийский вопрос
Огромные успехи многих кенийских спортсменов на выносливость привлекли внимание к их генетике. Исследования показали, что у африканских бегунов на длинные дистанции снижено накопление молочной кислоты в мышцах, повышена устойчивость к утомлению и активность окислительных ферментов, что соответствует высокому уровню аэробного производства энергии. Предполагается, что несколько генетических вариаций играют роль в возможном преимуществе африканских спортсменов в видах спорта на выносливость. К числу таких генов относятся ACE и ACTN3.
