Значение на ДНК в спорта

Когато говорим за спортни постижения, има много неща, които могат да се научат от проучванията на учените по отношение на човешкото ДНК. Подходящата генетика за даден спорт е много важна и със сигурност е един от факторите, които дават предимство, а останалите фактори са отдаденост, здрави физически и ментални тренировки, хранене, възстановяване и спазване на подходящ режим. Какво се знае за спортната генетика?

Основите : Видовете мускулни влакна и атлетичните способности

Човешките мускулни влакна могат да бъдат класифицирани в две категории – бавно потрепващи (червени) и бързо потрепващи (бели). Говорили сме и преди за двата вида, но тогава не сме споменавали, че преобладаването на единия или другия се определя от генетиката.

Генът ACTN3 (Алфа Актинин 3) е активен само в бързо потрепващите мускулни влакна и играе важна роля в тяхната функция. Този ген често е неактивен, поради генна мутация, която намалява функцията на белите мускулни влакна и следователно експлозивната сила, произведена от мускулите. Червените влакна увеличават мускулната издръжливост.

Всеки човек има два гена, които произвеждат протеина ACTN3 и са възможни следните генни комбинации:

• Тип издръжливост – и двата гена са неактивни и не произвеждат протеин ACTN3 (това са около 24% от населението на Земята)

• Тип мощ – един от гените е активен и произвежда протеин ACTN3 (44% от населението)

• Тип супер сила – и двата гена са активни и произвеждат протеин ACTN3 (31% от населението)

Вторият спортен ген се нарича АКЕ (ангиотензин конвертиращ ензим) и играе много важна роля в регулирането на кръвното налягане.

АКЕ има две форми: за подобряване на спортната издръжливост, който се наблюдава често при елитните маратонци, и силовата форма на гена, който прави мускулите по-подходящи за тежката атлетика и за спринтовите дисциплини. Всеки човек има по два гена от този тип, като са възможни следните комбинации:

• Голяма издръжливост – и двата гена са от типа за издръжливост (25% от населението)

• Издръжливост – по един от двата типа (50% от населението)

• Мощ – двата гена са от типа за сила (25% от населението)

Ако е налице комбинацията от двата гена АКЕ, се получава генетична предразположеност при тренировките за сила и издръжливост да излезе на преден план едното или другото качество, като процентното съотношение може да варира в големи граници при различните хора. Ако се знае кой геном излиза на по-преден план, това до голяма степен може да помогне в разработването на индивидуална тренировъчна програма, в зависимост от спорта, който се практикува.

Максимална кислородна консумация (VO2 max) – генетичната способност да се абсорбира кислород през белите дробове и да се пренася до подходящите мускули

Максималният аеробен капацитет, известен още като VO2 мах, е количеството кислород, което човешкото тяло може да използва, когато се тича или тренира с максимално висока скорост. Определя се от това колко кръв изпомпва сърцето, колко кислород постъпва от белите дробове към кръвта и колко силни са мускулите при приемането и използването тази богата на кислород кръв. По време на тренировка, тялото естествено се нуждае от повече енергия и съответно на повече кислород. Ако в клетките няма достатъчно кислород, преобразуването на енергията се забавя и производителността на мускулите спада. Колкото повече кислород може да използва човек, толкова по-добра е издръжливостта му.

Статистическите анализи показват, че половината от индивидуалните способности на индивидите да подобрят аеробния си капацитет чрез тренировки, се определя от наследствеността от родителите им.

Преди няколко години имаше доста голям пробив в спортната генетика, като учените откриха повече от 20 генни варианта, които могат да „предскажат“ наследствения компонент за аеробно подобряване на хората. Тези генетични маркери определят дали човек ще има по-висока или по-ниска реакция в следствие на тренировките. Индивидуалните различия в аеробните тренировки се определят от гени, участващи в имунните и възпалителните процеси в тялото. Съществуват обаче някои генетични вариации, които повишават значително нивото на VO2 мах и следователно създават по-добра начална точка за притежателите им, без да са тренирали. Някои от най-добрите бегачи на дълги разстояния в света са именно такъв пример, те се раждат с по-добра издръжливост и отправната им точка е далеч по-напред от тази на конкурентите им, които трябва да наваксат тази липса на подходящите гени с много повече тренировки.

Възпалителен отговор и склонност към контузии – Някои гени контролират агресивността на имунната система и могат да доведат до по-висок риск от травми

По време на големи физически натоварвания, мускулните тъкани се накъсват на много места и се получават множество микро травми. Имунната система обикновено разпознава това като нормален процес, водещ до мускулния растеж, и не се получават възпаления или някакви видове подувания. Но тъй като определени гени контролират агресивността на имунната система, в случай на грешки, могат да се получат силни възпалителни реакции.

COL1A1 и COL5A1 са генетичните са генетичните кодове на протеините, съставящи колагеновите влакна, които са градивните елементи на сухожилията, хрущялите и кожата. Колагенът е един вид лепилото на човешкото тяло, което поддържа съединителната тъкан в определена форма. Вариациите в колагеновите гени влияят както върху гъвкавостта, така и върху риска от контузии на съединителната тъкан (като например скъсване на ахилесовото сухожилие).

Спортистите, които имат определен генетичен профил, могат да са изложени на много по-висок риск от контузии. Именно поради тази причина, когато се установи, че даден атлет е предразположен към травми, той трябва да прави така наречените „предрехабилитационни тренировки“, за да укрепи зоната, в която най-често се получават контузиите му.

Оксидативният стрес и спортистите

Атлетите произвеждат значително повече свободни радикали (които могат да увредят тъканите), тъй като телата им консумират повече енергия по време на интензивни упражнения. Тези молекули влияят толкова негативно на здравето и спортните постижения. В тялото има определени гени, които могат да разпознават и неутрализират свободните радикали, но някои хора имат някаква мутация на тези гени, която нарушава защитната им функция.

Някои микроелементи мога да се използват като антиоксиданти и да компенсират липсващата защита, но само ако са в правилната доза. Следователно е възможно е да се тества защитата на гените срещу свободните радикали и да се компенсира тази слабост с правилната доза хранителни вещества. В резултатите се включват оксидативния стрес в клетките и препоръчителната доза от антиоксидантите.

Спортното значение на ДНК за прага на болка

Гените могат да окажат влияние и върху това как се възприема болката. Понасянето и овладяването на болката е от много голямо значение в бойните спортове, но и в останалите контактни спортове. Ако това не е така, болката може да доведе до „отпускане“ на тялото и да не му позволи да постигне високи резултати. Поради генетичните разлики между хората, понякога не може да се осъзнае болката на друг човек. Генът СОМТ най-често се определя като този, който облекчава болката. Той е част от метаболизма на невротрансмитерите в мозъка, включително допамина. Ензимът катехол-О-метилтрансфераза може да деактивира различни вещества, като адреналин, норадреналин, допамин и естроген и да ги насочи към разграждане. В допълнение, СОМТ може да блокира ефекта на различни лекарства.

Две често срещани версии на СОМТ зависят от това дали една конкретна част на ДНК редицата в този ген кодира аминокиселината валин или метионин. Въз основа на когнитивни тестове и изследвания на мозъчни образи бе открито, че хората с две версии на матионин са склонни да бъдат по-успешни и да влагат по-малко метаболитни усилия в задачите за запаметяване например, но пък са по-податливи на безпокойство и са много чувствителни към болката. Когато в тялото има повече валин, човек може да стане по-търпим на болка и устойчив на стрес, но пък задачите, в които се изисква по-бърза умствена работа, по-скоро го затрудняват.

В ситуации с много голям стрес, мозъкът блокира усещането за болка, за да може човек или да се бие или да бяга, без да се налага да мисли за счупена кост например. Системата за блокиране на болката в екстремни ситуации се развива благодарение на гените. Това е много полезно в спорта, може би сте чували за боксьори, които си завършват мачовете, макар да са си счупили ръката. Способностите на спортистите да се справят с болката е сложна комбинация между вродени генетични заложби и специално обучение.

Значение на ДНК при травми на главата в спорта

Генът Аполипопротеин Е (АПОЕ) играе централна роля в човешкия метаболизъм. Среща се по-често в три варианта, наречени Е2, Е3 и Е4. Последният е свързан с повишен риск от сърдечни заболявания и болестта на Алцхаймер. Значението на този ген също определя колко добре човек може да се възстанови след мозъчна травма. Например, хората, които притежават гена АРОЕ4, след нараняване на главата в следствие на ПТП, са в кома доста по-дълго, получават повече кръвоизливи и натъртвания. При контузии на главата в спорта, често се забелязва, че пострадалият получава леки припадъци дълго след самата травма и рехабилитацията продължава повече време. Проучвания показват, че тези атлети са изложени и на риск от деменция в по-късни етапи в живота. Спортистите с този вариант на гена не са по-предразположени към мозъчни сътресения, но пък при получаването им се възстановяват по-бавно.