Skip navigation

Állóképességet befolyásoló génváltozatok

Az egyén teljesítménye állóképességi-, és kevert (aerob-anaerob) sportok esetén az aerob kapacitástól függ. Ezen azt a maximálisan felvett oxigénmennyiséget értjük, melyet a szervezet hasznosítani képes intenzív terhelés alatt. Az aerob kapacitásnak erős genetikai alapja van, mely hozzájárul az adott egyén állóképességi sportokban nyújtott teljesítményéhez. Az aerob fittség genetikai prediszpozíciója elsősorban azoknak a génvariánsoknak a vizsgálatán alapul, melyek a szövetek oxigénellátottságával (kardio-respiratórikus kondíció), és az izom energia metabolizmusával hozhatók összefüggésbe (8).

Az állóképességi teljesítmény növekedése szorosan összefügg a mitokondrium metabolikus aktivitásával, a mitokondriális génkifejeződés erősödésével, az energia metabolizmusban szerepet játszó enzimek fokozott aktivitásával. A mitokondrium működésének fontos szabályozói a peroxiszóma proliferátor-aktivált receptorok (PPAR). A PPARδ többek között a lipid- és szénhidrát anyagcsere folyamatokban működő gének szabályozója, valamint befolyásolva az inzulinérzékenységet módosítja a vázizomszövet cukorfelvételét. Egy SNP a PPARδ génben (+294T/C) emelkedett PPARδ szintet eredményez, összefüggésbe hozva az állóképességi teljesítménnyel (1). További megfigyelés a mitokondrium működését, valamint az állóképességet illetően a PPARγ koaktivátor-1α (PPARGC1A) Gly482Ser polimorfizmusa, amely igen eltérő arányban van jelen például hosszútávfutó élsportolók vagy elit evezősök körében, összehasonlítva nem sportoló kontroll populációval (7). A nukleáris respiratórikus faktorok (NRF1 és NRF2) koordinálják a mitokondriális biogenezisben releváns gének kifejeződését, ezáltal fontos szerepet játszva a sejtmag és mitokondrium közötti interakcióban. NRF2 kötőhely van például annak a citokróm c fehérje nukleáris génjének promóter régiójában, amely mind az öt elektrontranszportlánc komplex tagja. Ugyanígy kötőhelyek találhatók mitokondriális import fehérjéket, és hem-bioszintézis proteineket kódoló génekben is, szabályozva a légzési lánc elemeinek sejtmagi és mitokondriális génkifejeződését. Az NRF2 génben megfigyelt A/G polimorfizmus szintén magyarázhatja az egyének közötti állóképességi kapacitás varianciáját (1,2). A proliferátor-aktivált receptor-γ koaktivátor-1α (PGC-1α) fontos az oxidatív foszforilációban és az adenozin-trifoszfát (ATP) termelésben résztvevő gének expressziójának szabályozásában. A PGC-1α izom-specifikus kifejeződése javítja a különböző jellegű fizikai aktivitások teljesítményét. Ezt bizonyítja, hogy PGC-1α transzgenikus egerek jobb eredményt érnek el VO2max terheléses vizsgálatokban, megnövekedett oxidatív kapacitást mutatva (1).

A hipoxia-indukálta faktorok (HIF) elnevezésű fehérjecsalád felfedezése segített jobban megérteni a hipoxiás stresszre adott válaszok bonyolult mechanizmusait, melyek magas intenzitású fizikai aktivitáskor a működő izmok esetén létrejött megnövekedett oxigénigény során lépnek fel (1). A HIF-ek mintegy 200 olyan gén működését szabályozzák, melyek többek között az energia metabolizmusban, a glükóz transzportban, az angiogenezisben, eritropoézisben érintettek. A HIF-1 és HIF-2 normoxia esetén hatástalan, viszont hipoxiás körülmények között aktív. A HIF-ek előfordulása nem egységes: addig, amíg a HIF-1 a legtöbb szövetben kifejeződik, addig a HIF-2 expressziója csak néhány szövettípusra - amilyen például az endotélium - jellemző (2). A HIF-1, mint elsődleges transzkripcionális válasz faktor a hipoxiás stresszre, serkenti a glikolízist és az angiogenezist alacsony szöveti oxigénellátottság esetén. Alapvetően, a HIF-ek által kontrollált gének, mint például a vörösvértest termelését stimuláló fehérjéket- (elsősorban az eritropoetin), továbbá a glikolitikus enzimeket kódolók egyaránt fontosak az anaerob teljesítmény magas szintjének eléréséhez, miközben a pO2 alacsony. A HIF-1α eltávolítása az állóképességi fizikai aktivitáshoz hasonló adaptív változásokat eredményez a vázizomban, bizonyítvány a HIF-1α normál szövetekben mitokondriális biogenezist szupresszáló szerepét (1). Hasonló változások következnek be a HIF-1α gén polimorfizmusa (Pro582Ser) esetén is. Az eddigi vizsgálatok alapján a HIF-1α ezen génpolimorfizmusa genetikai markerként használható az erő-orientált atléták körében. Az endotél PAS domén protein-1 (EPAS-1) gén által kódolt HIF-2α, mint szenzor a kardiovaszkuláris működésnek-, az energiaigénynek-, az izomaktivitásnak-, továbbá az oxigénellátottságnak az adaptációs összehangolását végzi. Az EPAS-1 DNS variánsai befolyásolják az aerob és anaerob anyagcsere folyamatokat, ezáltal maximális metabolikus teljesítményt fenntartva. A HIF-2α felelős például a tibeti emberek magaslati körülmények között történő fizikai aktivitáshoz való alkalmazkodásáért (1,2).

További, az állóképességi sportok tekintetében prediszponálható gének variánsai kapcsán szót kell ejteni a hemoglobinról is. A hemoglobin-β (HBB) felelős elsősorban az oxigénszállításért a tüdőből a különböző szövetekhez (2). A hemoglobin kruciális szerepe az állóképességi teljesítményt illetően már jól ismert, melynek során emelkedett szintje a vérben VO2max növekedéssel, és állóképességi kapacitás fokozással társul, a vér oxigénszállító képességének növekedése révén. A hemoglobin gén 2-es intronjában homozigóta formában (+16C/C vagy -551C/C) előforduló változatok esetén a futáskor fellépő oxigénigény csökken, így magyarázva részben az egyéni varianciát a keringési rendszernek állóképességi edzéshez történő adaptálódását illetően (1).

A vörösvértestek termelésében érintett eritropoetin receptort kódoló gén (EPOR) polimorfizmusa, valamint a nitrogén-oxid szintetáz-3 (NOS3) és a bradikinin receptor B2 (BDKRB2) gének variánsai szintén összefüggnek az izom oxigénellátásának növekedésével, és ezáltal az állóképesség fokozásával (8).

A glükóz- és inzulin metabolizmus fenotípusának állóképességi tréning esetén történő genomikai vizsgálata három QTL-t is érint. Ezek közül a 19q13-on azonosított vázizom glikogén-szintáz (GYS1) gén lókusz a glükóz felhasználás hatékonyságára irányulva (egy inzulin-független hatás, mellyel a cukor plazmából való felvételét mediálja) befolyásolja a testedzésre adott választ, ami a glikogén vázizomban történő raktározását szabályozza (1).

Az adrenerg receptorok számos teljesítménnyel összefüggő útvonalban érintettek, így génjeik fontosak a teljesítmény kimenetelét illetően. A β2-adrenerg receptor (ADRB2) gén működése a zsírszövetből történő energiafelhasználás és lipidmobilizáció szabályozásával befolyásolja az állóképességi fenotípust. A gén Arg16Gly polimorfizmusa europid emberek állóképességi állapotával hozható összefüggésbe (1).

A kardio-respiratórikus kondíció a pulzusszám fizikai aktivitás utáni helyreállásának időbeliségével is jellemezhető, mely többek között a muszkarin-típusú kolinerg receptor-2 (CHMR2) génvariánstól függ. A CHRM2 kulcsfontosságú a szív kronotróp válaszában, így a CHRM2 lókusz DNS szekvenciájának megváltozása módosíthatja a szívfrekvencia megnyugvását mozgásszegény életmód esetén, továbbá rövid idejű állóképességi edzés után egészséges egyénekben (1).

Endotél sejtproliferációs és migrációs szerepe által a vaszkuláris endotél növekedési faktor (VEGF) hatással van a perifériás keringésre. Így azoknak az egyéneknek, akik legalább egy kópiában AAG vagy CGC promóter régió haplotípussal rendelkeznek, aerob edzés előtt és után magasabb a VO2max képessége, mint akiknek csak AGG és/vagy CGG haplotípusa van (1).

I. táblázat. Állóképességgel összefüggésbe hozott génváltozatok (8) 

Gén Biológiai funkció Variáns RS szám
ACE Vérnyomás szabályozás
Izomteljesítmény
Lipid- és glükózszint
Ins/Del nem áll rend.
ACE InDel
BDKRB2 Vázizom anyagcsere hatékonyság -9/+9 bp nem áll rend.
BDKRB2
NOS3 Vazodilatáció
Szöveti oxigénellátás
G894T Rs 1799983
HIF-1α Angiogenezis és eritropoézis
Szöveti oxigénellátás
Alapanyagcsere folyamatok
Regenerálódás
C>T
P582S
Rs 11549465
VEGF Szöveti oxigénellátás
Angiogenezis
A-2578C Rs 699947
G-1154A Rs 1570360
G-634C Rs 2010963
EPOR Eritroblaszt proliferáció és differenciáció
Szöveti oxigénellátás
G6002A
(Try439Stop)
nem áll rend.
EPOR
HBB Kardio-respiratórikus adaptáció C16G Rs 12788013
C551T Rs 11036351
CHRM2 Nyugalmi szívfrekvencia A616G Rs 324640
PPARγ-C1 Energiatermelés G>A
(G482S)
Rs 8192678
PPARD Lipid- és szénhidrát anyagcsere A294G Rs 2016520
CK-MM Izom energiafogyasztás NcoI restrikció
A214G
Rs 1803285
ACTN3 Gyors izomkontrakció C>T
(R577X)
Rs 1815739

A mitokondriális szétkapcsoló protein-2 (UCP2) negatívan szabályozza a reaktív oxigéngyökök képződését. Habár az UPC2 gén és a nyugalmi anyagcsereszint közötti kapcsolatot kimutatták, a fizikai aktivitáshoz való viszonya még tisztázatlan (1).