Association of the Polymorphic Marker rs1614148 of the EGLN1 Gene with Aerobic Capacity of Athletes
- 作者: Dautova A.Z.1, Valeeva E.V.2, Semenova E.A.1,3, Mavliev F.A.1, Zverev A.A.1, Nazarenko A.S.1, Larin A.K.3, Generozov E.V.3, Ahmetov I.I.2,3,4
-
隶属关系:
- Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism
- Kazan State Medical University
- Lopukhin federal research and clinical center of physical-chemical medicine of federal medical biological agency
- Liverpool John Moores University
- 期: 卷 50, 编号 6 (2024)
- 页面: 52-60
- 栏目: Articles
- URL: https://journal-vniispk.ru/0131-1646/article/view/273008
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164624060062
- EDN: https://elibrary.ru/AGCYWK
- ID: 273008
如何引用文章
全文:
详细
Recent studies have shown an association between the rs1614148 polymorphism of the Egl-9 family hypoxia-inducible factor 1 (EGLN1) gene and maximal oxygen consumption (VO2) in untrained individuals. The association of this polymorphism with aerobic performance in athletes and with haematological parameters has not been previously investigated. The aim of this study was to investigate the association of the polymorphic marker rs1614148 of the EGLN1 gene with aerobic performance and haematological parameters in athletes of different specialisations and qualifications. 1309 athletes specialised in different sports were studied (538 females 21.9 ± 4.1 years, 771 males 22.4 ± 4.8 years). At the time of the survey, 132 athletes had the qualification of Honoured Master of Sports (HMS), 331 – International Master of Sports (IMS), 444 – Master of Sports (MS), 257 – Candidate Master of Sports (CMS) and 145 – popular sports categories. The control group consisted of 284 non-athletes (44.5 ± 4.1 years). DNA was isolated from buccal epithelial cells or from venous blood leukocytes. Genotyping was performed by real-time PCR or microarray analysis. Athletes were assessed for aerobic performance using spiroergometry (n = 259) and haematological parameters were determined (n = 240). A predominance of the rs1614148*A allele was found both in highly qualified athletes and in the general group of endurance athletes (stayers) compared to speed athletes (26.3% versus 15.8%, χ2 = 3.81, OR = 1.90, p = 0.025). An association of the rs1614148 AA genotype of the EGLN1 gene with higher BMD (p = 0.047) was observed in the IMS and HMS group, which is consistent with literature data. No effect of the EGLN1 gene polymorphism on haematological parameters was found. Thus, the rs1614148*A allele predominates in the group of stayers, which may be due to its association with high aerobic capacity.
全文:
Во время интенсивных физических нагрузок, при несоответствии между возрастающим кислородным запросом и текущим потреблением кислорода работающими мышцами у спортсменов может возникнуть артериальная гипоксимия [1, 2]. В зависимости от продолжительности максимальных нагрузок (2–10 мин) разные авторы регистрировали снижение сатурации до 80–90%, что приводило к снижению общего количества O2, доставляемого к тканям [1, 3, 4]. Роль артериальной гипоксемии как лимитирующего фактора показана в экспериментах с дыханием нормоксической и гипероксической газовой смесью во время теста с непрерывно повышающейся нагрузкой до отказа [5].
Важнейшая роль в процессах адаптации организма к гипоксии принадлежит кислородчувствительному протеиновому комплексу, обладающему транскрипционной активностью, фактору, индуцируемому гипоксией (hypoxia inducible factor – HIF) [6]. Комплекс HIF является гетеродимером, состоящим из одной альфа-субъединицы (HIFα) и одной бета-субъединицы (HIFβ). HIFα существует в виде множества изоформ (HIF1α, HIF2α и HIF3α) с различными биологическими свойствами [7].
В настоящее время известно более 100 генов, активируемых HIF, поэтому опосредованно этот фактор транскрипции влияет на поддержание гомеостаза железа, энергетического обмена, баланс про- и антиоксидантов в клетках, активацию ингибиторов апоптоза и образование новых сосудов [8–11]. Индивидуальные генетические особенности, обусловливающие адаптацию к гипоксическим воздействиям, могут в таком случае влиять и на уровень максимального потребления кислорода (МПК) [12–15].
В физиологических условиях (в условиях нормоксии (21% O2)) содержание HIF-1α в клетке минимально за счет его протеасомной деградации [16], происходит гидроксилирование двух остатков пролина внутриклеточными ферментами – пролил-гидролазами (PHD) [17]. Одним из генов, который кодирует пролил-гидроксилазу 2 (EGLN1/PHD2), является ген EGLN1 (Egl-9 Family Hypoxia Inducible Factor 1). В условиях гипоксии наблюдается снижение транскрипционной активности гена EGLN1, что приводит к повышению экспрессии гена HIF-1α [18].
Ранее была показана ассоциация однонуклеотидного полиморфизма (SNP) гена EGLN1 (rs1769793) с уровнем МПК (rs1769793*Т аллель был ассоциирован с более высоким значением МПК), измеренным в условиях высокогорья у кечуа и в смоделированных гипоксических условиях, путем снижения фракционной концентрации O2 до ~ 12.6%, у нетренированных лиц, проживающих на уровне моря [13, 14]. Также авторами было показано, что у людей, проживающих на большой высоте, наблюдалось увеличение частоты аллелей гена EGLN1, ассоциированных с высокими аэробными возможностями [13]. Эти результаты демонстрируют, что гены, ассоциированные с адаптацией к высокогорью, также могут быть ассоциированы с физической работоспособностью.
В то же время ассоциация генетического маркера rs1769793 с МПК у тренированных лиц ранее не изучалась. Также не сравнивались частоты аллелей между спортсменами и контрольной группой или между спортсменами разной специализации. Известно, что аллель rs1614148*А на 100% сцеплен с аллелем rs1769793*Т (D' = 1.00, r2 = 1) (https://pubs.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php), что позволяет использовать его в качестве предиктора rs1769793*Т со 100%-й точностью. В связи с этим можно предполагать, что аллель rs1614148*А гена EGLN1 может быть ассоциирован с аэробной работоспособностью спортсменов.
Цель исследования – изучение ассоциации полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 с аэробной работоспособностью и гематологическими показателями спортсменов разной специализации и квалификации.
МЕТОДИКА
В исследовании были использованы два подхода изучения ассоциации полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с аэробной работоспособностью спортсменов. Первый подход заключался в сравнении частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 в группах спортсменов, тренирующих выносливость, спортсменов скоростно-силовых видов спорта и контрольной группы. При втором подходе применяли анализ ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма с фенотипическими показателями у спортсменов.
Для проведения исследования сравнения частот генотипов и аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 было обследовано 1309 спортсменов, из них 538 женщин в возрасте 21.9 ± 4.1 лет и 771 мужчин 22.4 ± 4.8 лет, специализирующихся в различных видах спорта. Группу сравнения составили 284 чел. в возрасте 44.5 ± 4.1 лет, не занимающиеся спортом (рис. 1).
Рис. 1. Количественная характеристика обследованных групп. МПК – максимальное потребление кислорода.
Спортсмены были поделены на две группы в зависимости от направленности физических нагрузок на спортсменов, развивающих выносливость (биатлон, лыжные гонки, спортивная ходьба, плавание на дальние дистанции, триатлон, бег на 3–10 и более км, академическая гребля) (n = 376) и скорость/силу (единоборства, прыжки, циклические виды спорта на короткие дистанции) (n = 933). На момент обследования 463 спортсмена были заслуженными мастерами спорта (ЗМС) и мастерами спорта международного класса (МСМК) (“высококвалифицированные”), 701 – мастерами спорта (МС) и кандидатами в мастера спорта (КМС) и 145 – имели массовые спортивные разряды.
При оценке ассоциации генотипов и аллелей с МПК принимали участие 259 спортсменов различных видов спорта: 99 женщин и 160 мужчин; при оценке с гематологическими показателями – 240 спортсменов: 103 женщины и 137 мужчин. Более подробное описание групп обследованных представлено в табл. 1.
Таблица 1. Общая характеристика спортсменов, принявших участие в анализе ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с фенотипическими показателями (M ± m)
Показатель | МПК (n = 259) | Гематология (n = 240) | ||||||
выносливость | сила/скорость | выносливость | сила/скорость | |||||
муж (n = 86) | жен (n = 54) | муж (n = 74) | жен (n = 45) | муж (n = 56) | жен (n = 33) | муж (n = 81) | жен (n = 70) | |
Возраст, лет | 20.7 ± 5.3 | 21.4 ± 4.7 | 18.1 ± 3.7 | 19.4 ± 5.1 | 20.3 ± 4.7 | 19.9 ± 4.1 | 20.3 ± 4.9 | 17.9 ± 4.3 |
Рост, см | 180.3 ± 12.2 | 168.9 ± 6.9 | 179.5 ± 8.5 | 172.1 ± 6.9 | 180.9 ± 11.2 | 166 ± 8.3 | 177.5 ± 12.4 | 166.9 ± 8.6 |
Вес, кг | 72.1 ± 16.6 | 61.3 ± 9.1 | 69.7 ± 11.5 | 62.1 ± 9.2 | 72.9 ± 15.6 | 55.6 ± 8.3 | 70.5 ± 15.5 | 60.5 ± 11.2 |
Примечание: МПК – максимальное потребление кислорода. n – количество обследованных спортсменов.
Генетические методы исследования. Для изучения полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 использовали образцы геномной ДНК, выделенные из эпителиальных клеток буккального эпителия (n = 497), полученные с помощью соскоба одноразовым зондом, а также использовали образцы ДНК испытуемых, выделенных из лейкоцитов венозной крови (n = 1096). ДНК выделяли сорбентным способом в соответствии с прилагаемой инструкцией к комплекту реагентов для экстракции ДНК “АмплиПрайм ДНК-сорб-В” (“НекстБио”, Россия). Генотипирование образцов проводили в дубликате с помощью ПЦР в реальном времени CFX96 (Bio-Rad, США) с использованием реагентов Тест-ген (Россия) согласно инструкции производителя (n = 497). Компоненты реакционной смеси на постановку реакции одной пробы включали в себя 4 мкл смеси для ПЦР, 2 мкл Taq-полимеразы, 3 мкл деионизованной воды и 1 мкл исследуемого образца. Амплификацию проводили при следующих условиях 95 ℃ – 2 мин, 40 циклов: 94 ℃ – 10 с, 60 ℃ – 30 с с детекцией флуоресценции по каналу FAM (Fluorescein amidites) для аллеля A и VIC (2′-chloro-7′phenyl-1,4-dichloro-6-carboxy-fluorescein) для аллеля С полиморфизма rs1614148 гена EGLN1. Для анализа результатов 1096 образцов были использованы ДНК-чипы HumanOmni1-Quad BeadChips (Illumina Inc., США) согласно инструкции производителя, как было описано ранее [19].
Исследование фенотипических показателей. Определение МПК у гребцов-академистов проводили в тесте со ступенчато повышающейся нагрузкой на механическом гребном эргометре PM 3 (Concept II, США). У спортсменов, занимающихся лыжными гонками, биатлоном, лыжным двоеборьем, спортивной – на тредбане Saturn (НР Сosmos, Германия). МПК у конькобежцев, велосипедистов определяли с помощью теста со ступенчато повышающейся нагрузкой на велоэргометре с электромагнитным сопротивлением Ergoselect 200K (Ergoline, Германия). Определение МПК у гребцов-байдарочников проводили с помощью теста со ступенчато повышающейся нагрузкой на гребном тренажере конструкции Г.М. Ефремова с подвижной платформой и противовесом, моделирующим величину сопротивления водной среды. МПК определяли с использованием системы газоанализа MetaLyzer II и MetaMax 3B (Cortex, Германия), брали усредненные за последние 30 с каждой ступени теста показатели газообмена.
Протокол нагрузки, использованный у всех испытуемых, был одинаковым и представлял собой плавно возрастающую нагрузку. На тредбане Saturn: первые 2 мин отмечали плавное увеличение скорости от 0 до 7 км/ч, в дальнейшем скорость плавно возрастала на 1 км/ч каждую минуту. Угол наклона беговой дорожки в ходе всего теста составлял 1 град. На эргометре Concept 2 нагрузка начиналась с 50 Вт и увеличивалась каждые 2 мин (длительность ступени) на 30 Вт. Тест выполнялся до отказа.
Гематологические показатели определяли с помощью автоматических анализаторов Sysmex ХЕ2100 и МЕК 7222К (Sysmex Corporation, Япония). Оценивали общее число эритроцитов (RBC, 10^9/л), содержание гемоглобина (HGB, г/л), средний объем отдельного эритроцита (MCV, фл), гематокрит (HCT, %), среднее содержание и концентрацию гемоглобина в эритроците (MCH, пг и МСНС, г/л соответственно), содержание тромбоцитов (PLT, 10^9/л). Забор венозной крови проводили натощак в утренние часы на следующий день после дня отдыха (без тренировок) с обязательным исключением курения и приема алкоголя непосредственно перед исследованием.
Методы статистической обработки. Статистические тесты проводили с использованием программы STATISTICA 10.0 (StatSoft, США). Проверку распределения непрерывных переменных проводили с использованием теста Колмогорова–Смирнова. Значимость различий в частоте аллелей и генотипов между сравниваемыми выборками, а также соответствие распределения генотипов равновесию Харди–Вайнберга определяли с использованием критерия хи-квадрат (χ2). В случае статистически значимых различий силу ассоциаций оценивали в значениях показателя соотношения шансов (Odds Ratio, OR) с указанием 95% доверительного интервала (confidence interval, CI). Различия считали значимыми при р < 0.05. Для выявления отдельного, а также сочетанного влияния факторов проводили многофакторный дисперсионный анализ Factorial ANOVA с выделением факторов: “генотип” (АА и АС + СС), “направленность физических нагрузок” (выносливость и сила/скорость), “квалификация” (высококвалифицированные (МСМК и ЗМС), квалифицированные (МС и КМС), спортивные разряды). Поскольку задачей исследования являлось изучение влияния полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 на аэробную работоспособность спортсменов, рассматривали только эффекты фактора «генотип» и взаимодействия, включающие этот фактор. При проведении множественных сравнений проводили апостериорный тест с поправкой Бонферрони. Непрерывные переменные (гематологические показатели и МПК) были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение (M ± m).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Сравнительная оценка частот генотипов и аллелей в группах. Распределение генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 соответствовало равновесию Харди–Вайнберга в общей группе спортсменов, а также во всех тестируемых группах отдельно (p > 0.05).
Частота генотипа АА была статистически значимо выше у спортсменов, тренирующих выносливость (стайеров) по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности (χ2 = 3.0, OR = 1.65 (95% CI 0.97-2.80)), при сравнении с контрольной группой значимых различий не было. Также у стайеров частота генотипа АС была ниже по сравнению со спортсменами скоростно-силовых видов спорта (χ2 = 3.51, OR = 0.77 (95% CI 0.59-1.00)) и контрольной группой (χ2 = 3.1, OR = 0.73 (95% CI 0.52-1.01)) (табл. 2).
Таблица 2. Сравнительный анализ частоты аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 у спортсменов и контрольной группы
Общая группа спортсменов | |||||||||
Группы спортсменов | n | частота генотипов, % (абс. знач.) | p1 | p2 | p3 | частота минорного аллеля, % (абс. знач.) | p | ||
CC | AC | AA | А | ||||||
Виды спорта на выносливость | 376 | 64.36 (242) | 29.25 (110) | 6.38 (24) | 0.04 | 0.03 | 0.15 | 21.01 (158) | 0.43 |
Скоростно-силовые виды спорта | 933 | 61.2 (571) | 34.83 (325) | 3.96 (37) | 21.38 (399) | ||||
Контроль | 284 | 58.30 (165) | 36.04 (102) | 5.65 (16) | 0.41 | 0.03 | 0.06 | 23.67 (134) | 0.13 |
Высококвалифицированные спортсмены | |||||||||
Виды спорта на выносливость | 59 | 55.9 (33) | 35.6 (21) | 8.5 (5) | 0.24 | 0.08 | 0.034 | 26.3 (31) | 0.025 |
Скоростно-силовые виды спорта | 73 | 72.6 (53) | 23.3 (17) | 4.1 (3) | 15.8 (23) | ||||
Примечание: p1 – уровень значимости при сравнении частоты АА генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы; p2 – уровень значимости при сравнении частоты АС генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы; p3 – уровень значимости при сравнении частоты СС генотипа у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы. р – уровень значимости при сравнении частот аллелей у стайеров и спортсменов скоростно-силовой направленности, а также контрольной группы.
Также был проведен частотный анализ только у высококвалифицированных спортсменов (ЗМС + МСМК). Было установлено, что у стайеров статистически значимо превалирует частота аллеля rs1614148*A гена EGLN1 по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности (26.3% против 15.8%; χ2 = 3.81, OR = 1.90 (95% CI 1.04-3.49), p = 0.025), но не с контрольной группой (23.6%; χ2 = 0.23, OR = 1.1 (95% CI 0.72-1.8), р = 0.31).
Частота встречаемости аллелей полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 у российских спортсменов и у лиц контрольной группы соответствовала распределению аллелей у европейцев (данные проекта «1000 геномов», Project Phase 3, Ensembl 2019. http://www.ensemb.org). Встречаемость аллеля rs1614148*А в обследуемых группах спортсменов без учета их квалификации соответствовала 21%, в контрольной группе составила 23.7%. По данным литературы, распространенность минорного аллеля в различных популяциях мира в среднем составляет 24%, у населения Южной и Восточной Азии снижается до 3.3%, тогда как наибольшая втречаемость аллеля *А установлена у латиноамериканцев (35.6%) (UKB Neale v2 (2018), https://genetics.opentargets.org/).
Ассоциация аллелей и генотипов полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с фенотипическими признаками. Одним из основных показателей функционального состояния спортсмена, определяющим аэробную работоспособность, является максимальное потребление кислорода [2].
С помощью многофакторного дисперсионного анализа было установлено, что на уровень МПК у спортсменок влияли такие факторы, как “квалификация” (F = 10.1, р = 0.001), “направленность нагрузок” (F = 19.3, р = 0.00003), но при этом влияния фактора “генотип” на показатель не обнаружено (F = 0.6, р = 0.43).
У мужчин-спортсменов на МПК помимо фактора “квалификация” (F = 13.5, р = 0.0003), “направленность нагрузок” (F = 4.8, р = 0.03), установлено совместное влияние факторов “квалификация+генотип” (F = 4.2, р = 0.04). У высококвалифицированных спортсменов носителей генотипа rs1614148 АА уровень МПК составил 73.2 ± 8.13 мл/мин, у лиц с *С аллелем – 63.06 ± ± 6.87 мл/мин (СС и АС генотипы, n = 26, р = 0.047). У спортсменов уровня МС и КМС, имеющих АА генотип, МПК составил 67.75 ± 0.35 мл/кг/мин, у обладателей аллеля *С (СС и АС генотипы) – 58.99 ± 9.84 мл/кг/мин (n = 48, р = 0.21). У спортсменов-разрядников, имеющих аллель *С в своем генотипе, МПК составил 49.01 ± 7.37 мл/мин/кг, и у обладателей генотипа АА – 49.75 ± ± 8.09 мл/мин/кг (n = 86, р = 0.84).
Полиморфизм rs1614148 (АА, АС или СС) гена EGLN1 объяснял 0.07% дисперсии МПК как основной эффект (р = 0.046) и 0.26% дисперсии как эффект взаимодействия (р = 0.031).
В исследовании T.D. Brutsaert et al. [13] было показано, что значение МПК в зависимости от носительства генотипов полиморфизма rs1769793 гена EGLN1 имело статистически значимое отличие: генотип ТТ = 34.16 ± 0.98 мл/мин/кг, генотипы CT = 31.98 ± 0.40 мл/мин/кг, и CC = 30.50 ± ± 053 мл/ мин/кг.
В исследовании G. Liu et al. [14] было установлено, что аллель rs1769793*T (EGLN1) снижает экспрессию гена EGLN1 в скелетных мышцах и гиппокампе человека, что в свою очередь способствует более высокой транскрипционной активности HIF-1α и обеспечивает повышенную аэробную работоспособность организма при гипоксии. Согласно данным портала GTEx, аллель rs1614148*А (EGLN1) также приводит к снижению экспрессии гена в различных тканях человека: цельной крови (р = 4.5е-9), в коже (голень) (р = 0.000001), в поперечной ободочной кишке (р = 0.00004), в мышцах (р = 0.000071) (https://gtexportal.org/home/snp/rs1614148). В связи с этим можно предположить, что обнаруженное нами повышение МПК у спортсменов-мужчин, имеющих генотип АА (EGLN1) обусловлено, в том числе, снижением экспрессии гена EGLN1, и как следствие, ускоренными адаптивными изменениями в клеточном метаболизме [20].
Средние значения гематологических показателей у спортсменов с учетом генотипов полиморфизма гена EGLN1 независимо от их специализации и квалификации представлены в табл. 3.
Таблица 3. Гематологические показатели у спортсменов при разных генотипах полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 (M ± m)
Показатель | Генотип АА | Генотип АС | Генотип СС | |||
муж. (n = 7) | жен. (n = 7) | муж. (n = 47) | жен. (n = 32) | муж. (n = 80) | жен. (n = 57) | |
HGB, г/л | 158.3 ± 10.3 | 141.3 ± 12.9 | 154.38 ± 13.0 | 137.2 ± 15.1 | 154.7 ± 10.6 | 136.2 ± 20.4 |
RBC,10^9/л | 5.2 ± 0.25 | 4.6 ± 0.4 | 5.1 ± 0.3 | 4.5 ± 0.5 | 5.0 ± 0.3 | 4.6 ± 0.3 |
MCH, пг | 30.7 ± 1.5 | 30.9 ± 1.7 | 30.6 ± 1.7 | 30.3 ± 2.1 | 30.8 ± 1.3 | 30.3 ± 1.5 |
MCHC, г/л | 342.7 ± 13.3 | 346.6 ± 14.6 | 342.8 ± 10.2 | 337.5 ± 11.0 | 344.0 ± 12.7 | 339.4 ± 11.9 |
MCV, фл | 89.6 ± 6.4 | 89.4 ± 6.5 | 89.3 ± 6.3 | 89.9 ± 6.0 | 89.7 ± 5.2 | 88.9 ± 5.4 |
HCT, % | 46.3 ± 4.6 | 40.9 ± 4.9 | 45.1 ± 4.6 | 40.8 ± 4.6 | 45.1 ± 3.7 | 40.7 ± 3.6 |
PLT, 10^9/л | 266.9 ± 71.1 | 280.3 ± 95.3 | 238.5 ± 46.8 | 303.4 ± 70.9 | 252.8 ± 63.9 | 277.4 ± 59.8 |
У спортсменов-мужчин при включении в анализ факторов “квалификация” и “направленность нагрузок” было установлено, что на все изучаемые показатели крови оказывал влияние фактор “квалификация”, тогда как непосредственного влияния направленности нагрузок и полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 обнаружено не было. Взаимодействие факторов “генотип + квалификация” оказало влияние только на MCV (F = 2.76, p = 0.03). Наибольшее значение MCV было у спортсменов уровня МСМК и ЗМС, имеющих в своем генотипе аллель *С (АС и СС генотипы) (93.5 ± 3.2 фл и 93.2 ± 3.1 фл соответственно), что статистически значимо выше по сравнению со спортсменами, имеющими массовые спортивные разряды (АА 82.3 ± 5.0 фл, АС 83.18 ± 3.84 фл, СС 84.55 ± 3.27 фл, p < 0.001).
У спортсменок влияния фактора “генотип”, а также взаимодействия данного фактора с другими изучаемыми факторами установлено не было.
В нескольких исследованиях сообщалось, что были обнаружены полиморфизмы в гене EGLN1, ассоциированные с низкой концентрацией Hb [21, 22]. Тогда как для жителей Анд характерна, наоборот, относительно высокая концентрация Hb [23]. Y. Yasukochi et al. [23] установили, что у жителей Анд частоты гаплотипов EGLN1 коррелировали с уровнем гемоглобина независимо от пола или высоты над уровнем моря. Авторы предположили, что относительно высокие уровни гемоглобина у жителей Анд могут быть частично объяснены генетическими вариантами гена EGLN1.
Исследуемый полиморфизм rs1614148 гена EGLN1 находится в межгенной области. Буквенная замена C/A в данном локусе может играть важную роль в транскрипционной активности самого гена EGLN1, а также кодируемый белок EGLN1 может взаимодействовать с рядом других белков (в том числе HIF1A) или нуклеотидной последовательности, усиливая его активность (https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=EGLN1). По крайней мере, данные портала GTEx указывают на то, что полиморфизм rs1614148 является функциональным (влияет на экспрессию генов в различных тканях) (https://gtexportal.org/home/snp/rs1614148). Для лучшего понимания молекулярного механизма взаимосвязи данного генетического маркера с физиологическими особенностями спортсменов требуются дальнейшие исследования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Настоящее исследование продемонстрировало ассоциацию генотипа rs1614148 AA гена EGLN1 с более высоким МПК у спортсменов-мужчин. Установлено преобладание аллеля rs1614148*А среди спортсменов, развивающих выносливость, независимо от их квалификации, по сравнению со спортсменами скоростно-силовой направленности. Ассоциаций полиморфизма rs1614148 гена EGLN1 с гематологическими параметрами, как у мужчин, так и у женщин обнаружено не было. Дисперсионный анализ в большинстве случаев не выявил влияния исследуемого полиморфизма на изучаемые показатели.
Настоящее исследование имеет некоторые ограничения. Исследование ассоциаций генотипов и аллелей полиморфизма с фенотипическими показателями проводили у ограниченного количества высококвалифицированных спортсменов. Для подтверждения ассоциации маркера с аэробной работоспособностью, а также для уменьшения доли ложноположительных ассоциаций следует провести дополнительные исследования полиморфного маркера rs1614148 гена EGLN1 на большей выборке спортсменов, а также необходимо воспроизведение результатов исследований на независимых выборках.
Стоит отметить, что однонуклеотидные полиморфизмы, ассоциированные с фенотипическими признаками и предрасположенностью к развитию физических качеств, следует учитывать в системах многовариантного прогнозирования, поскольку они связаны с полигенным наследованием.
Финансирование работы. Работа частично выполнена в рамках государственного задания для ФГБОУ ВО “Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма” (Поволжский ГУФКСиТ, Казань) № 777-00022-24-01 (НИОКТР 123100600294-2).
Соблюдение этических стандартов. Все исследования проводились в соответствии с принципами биомедицинской этики, изложенными в Хельсинкской декларации 1964 г. и последующих поправках к ней. Они также были одобрены локальным Этическим комитетом Поволжского государственного университета физической культуры, спорта и туризма (Казань), протокол № 2 от 26.05.2023 г.
Каждый участник исследования дал добровольное письменное информированное согласие после получения разъяснений о потенциальных рисках и преимуществах, а также о характере предстоящего исследования.
Конфликт интересов. Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
作者简介
A. Dautova
Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism
编辑信件的主要联系方式.
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan
E. Valeeva
Kazan State Medical University
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan
E. Semenova
Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism; Lopukhin federal research and clinical center of physical-chemical medicine of federal medical biological agency
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan; Moscow
F. Mavliev
Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan
A. Zverev
Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan
A. Nazarenko
Volga Region State University of Physical Culture, Sport and Tourism
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan
A. Larin
Lopukhin federal research and clinical center of physical-chemical medicine of federal medical biological agency
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow
E. Generozov
Lopukhin federal research and clinical center of physical-chemical medicine of federal medical biological agency
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow
I. Ahmetov
Kazan State Medical University; Lopukhin federal research and clinical center of physical-chemical medicine of federal medical biological agency; Liverpool John Moores University
Email: dautova.az@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan; Moscow; Liverpool, UK
参考
- Dempsey J.A., Wagner P.D. Exercise-induced arterial hypoxemia // J. Appl. Physiol. 1999. V. 87. № 6. P. 1997.
- Popov D.V., Vinogradova O.L. [Aerobic performance: role of oxygen delivery and utilization, glycolytic flux] // Usp. Fiziol. Nauk. 2012. V. 43. № 1. P. 30.
- Nielsen H.B., Bredmose P.P., Stromstad M. et al. Bicarbonate attenuates arterial desaturation during maximal exercise in humans // J. Appl. Physiol. 2002. V. 93. № 2. P. 724.
- Vogiatzis I., Georgiadou O., Giannopoulou I. et al. Effects of exercise-induced arterial hypoxaemia and work rate on diaphragmatic fatigue in highly trained endurance athletes // J. Physiol. 2006. V. 572. Pt. 2. P. 539.
- Grataloup O., Busso T., Castells J. et al. Evidence of decrease in peak heart rate in acute hypoxia: Effect of exercise-induced arterial hypoxemia // Int. J. Sports. Med. 2007. V. 28. № 3. P. 181.
- Semenza G.L. Oxygen sensing, homeostasis, and disease // N. Engl. J. Med. 2011. V. 365. № 6. P. 537.
- Wang G.L., Jiang B.H., Rue E.A., Semenza G.L. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loophelix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995. V. 92. № 12. P. 5510.
- Semenza G.L. The genomics and genetics of oxygen homeostasis // Annu. Rev. Genomics Hum Genet. 2020. V. 21. P. 183.
- Corrado C. Fontana S. Hypoxia and HIF signaling: One axis with divergent effects // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 16. P. 5611.
- Bai J., Li L., Li Y., Zhang L. Genetic and immune changes in Tibetan high-altitude populations contribute to biological adaptation to hypoxia // Environ. Health Prev. Med. 2022. V. 27. P. 39.
- Lappin T.R., Lee F.S. Update on mutations in the HIF: EPO pathway and their role in erythrocytosis // Blood Rev. 2019. V. 37. P. 100590.
- Bondareva E.A., Bleer A.N., Godina E.Z. Search for associations between G/A polymorphism of the EPAS1 gene and the maximal oxygen consumption in Russian athletes // Human Physiology. 2016. V. 42. № 3. P. 335.
- Brutsaert T.D., Kiyamu M., Elias Revollendo G. et al. Association of EGLN1 gene with high aerobic capacity of Peruvian Quechua at high altitude // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019. V. 116. № 48. P. 24006.
- Liu G., Zhao W., Zhang H. et al. rs1769793 variant reduces EGLN1 expression in skeletal muscle and hippocampus and contributes to high aerobic capacity in hypoxia // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2020. V. 117. № 47. P. 29283.
- Semenova E.A, Hall E.C.R., Ahmetov I.I. Genes and Athletic Performance: The 2023 Update // Genes (Basel). 2023. V. 14. № 6. P. 1235.
- Sutter C.H., Laughner E., Semenza G.L. Hypoxia inducible factor 1alpha protein expression is controlled by oxygen-regulated ubiquitination that is disrupted by deletions and missense mutation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000. V. 97. № 9. P. 4748.
- Huang L.E., Gu J., Schau M., Bunn H.F. Regulation of hypoxia-inducible factor 1alpha is mediated by an O2-dependent degradation domain via the ubiquitin-proteasome pathway // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. V. 95. № 14. P. 7987.
- Strocchi S., Reggiani F., Gobbi G. et al. The multifaceted role of EGLN family prolyl hydroxylases in cancer: going beyond HIF regulation // Oncogene. 2022. V. 41. № 29. P. 3665.
- Semenova E.A, Zempo H., Miyamoto-Mikami E. et al. Genome-wide association study Identifies CDKN1A as a novel locus associated with muscle fiber composition // Cells. 2022. V. 11. № 23. P. 3910.
- Bouthelier A., Aragonés J. Role of the HIF oxygen sensing pathway in cell defense and proliferation through the control of amino acid metabolism // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2020. V. 1867. № 9. P. 118733.
- Simonson T.S., Wei G., Wagner H.E. et al. Low hemoglobin concentration in Tibetan males is associated with greater high-altitude exercise capacity // J. Physiol. 2015. V. 593. № 14. P. 3207.
- Moore J.A., Hubbi M.E., Wang C. et al. Isolated erythrocytosis associated with 3 novel missense mutations in the EGLN1 gene // J. Investig. Med. High Impact Case Rep. 2020. V. 8. P. 2324709620947256.
- Yasukochi Y., Nishimura T., Ugarte J. et al. Effect of EGLN1 genetic polymorphisms on hemoglobin concentration in andean highlanders // Biomed Res. Int. 2020. V. 2020. P. 3436581.
补充文件

