ВЗАИМОСВЯЗЬ  ПОЛИМОРФНЫХ  ВАРИАНТОВ  ГЕНА  PPARG  (34  C>G  (PRO12ALA))  С  ОСНОВНЫМИ  МОРФОЛОГИЧЕСКИМИ  ПАРАМЕТРАМИ  ЛИЦ  С  РАЗНЫМ  ЭНЕРГОПОТЕНЦИАЛОМ

Масленникова  Юлия  Львовна

канд.  биол.  наук,  доцент  Рыбинского  государственного  авиационного  технического  университета  имени  П.А.  Соловьёва,  РФ,  г.  Рыбиинск

E-mail: 

RELATIONSHIP  POLYMORPHIC  GENE  VARIANTS  PPARG  (34  C>  G  (PRO12ALA))  WITH  KEY  MORPHOLOGICAL  PARAMETERS  OF  PERSONS  WITH  DIFFERENT  ENERGY  POTENTIAL

Maslennikov  Julia

Ph.D.,  associate  professor  of  Rybinsk  State  Aviation  Technical  University  named  P.A.  Solovёva,  Russia,  Rybiinsk

АННОТАЦИЯ

Целью  исследования  было  определить  взаимосвязь  между  частотой  полиморфных  вариантов  гена  PPARG  (34  C>G),  базовыми  морфологическими  признаками  и  составом  тела  в  группах  молодых  людей  с  разной  величиной  энергопотенциала.  Показано,  что  в  группах  лиц  с  большими  тотальными  размерами  тела,  мышечной  массой,  значениями  максимального  потребления  кислорода  чаще  встречались  варианты  С/G  и  G/G  генотипа.  В  то  время  как  С  аллель  и  С/С  генотип  гена  PPARG  был  ассоциирован  с  меньшими  тотальными  размерами  тела,  долей  жировой  и  мышечной  массы  и  проявлением  аэробных  возможностей. 

ABSTRACT

The  aim  of  the  study  was  to  determine  the  relationship  between  the  frequency  of  polymorphic  gene  variants  PPARG  (34  C>  G),  basic  morphological  characteristics  and  body  composition  in  groups  of  young  people  with  different  values  of  energy  potential.  It  is  shown  that  in  the  group  with  larger  totality  of  body  size,  muscle  mass,  the  values  of  maximum  oxygen  consumption  were  more  common  variants  of  C/G  and  G/G  genotype.  While  the  C  allele  and  the  C/C  genotype  of  PPARG  gene  was  associated  with  smaller  dimensions  totality  body  lobes  fat  and  muscle  mass  and  expression  of  aerobic  capacity.

Ключевые  слова:  энергопотенциал;  генетические  маркеры;  метаболизм;  композиция  тела;  жировой  компонент;  фенотип;  генотип;  полиморфизм.

Keywords:  energy  potential;  genetic  markers;  metabolism;  body  composition;  fat  components;  phenotype;  genotype;  polymorphism.

Представляет  интерес  изучение  ассоциации  генетических  маркеров,  фенотипических  и  функциональных  особенностей  человека  [1;  3;  5;  8].  Изучаются  механизмы  работы  генов,  ответственных  за  метаболические  функции,  участвующие  в  обеспечении  адекватного  жирового  и  углеводного  обмена  [2;  5;  9;  10].  Одним  из  ключевых  транскрипционных  факторов,  регулирующих  экспрессию  множества  генов,  вовлеченных  в  обмен  жирных  кислот  и  глюкозы  являются  гены  семейства  PPAR  (рецепторов  активации  пролиферации  пироксисом).  Исследование  полиморфизма  34  C>G  (Pro12Ala)  гена  ядерного  гамма-рецептора,  активируемого  пролифераторами  пероксисом  (PPARG)  имеет  важное  прогностическое  значение  в  медицинской  практике,  поскольку  он  ассоциирован  с  уменьшенным  риском  развития  гиперинсулинемии,  инсулинорезистентности,  сахарного  диабета  II  типа  и  атеросклероза  [5;  9;  10].  Встречаются  данные  об  ассоциациях  этого  полиморфизма  с  толщиной  кожно-жировых  складок,  индексом  массы  тела,  композицией  мышечных  волокон  [1;  2].  Таким  образом,  данный  полиморфизм  привлекает  внимание  спортивных  врачей,  тренеров  и  лиц,  занимающихся  оздоровительными  видами  двигательной  активности  поскольку  может  быть  связан  с  особенностями  морфологии  и  метаболизма  при  физических  нагрузках  разных  типов. 

В  связи  с  этим  целью  проведённого  исследования  было  определить  взаимосвязь  между  частотой  полиморфных  вариантов  гена  PPARG  (peroxysome  proliferator  activated  γ  receptor  gene)  34C>G,  (p.Pro12Ala,  rs1801282),  локализованного  в  локусе  3р25),  функциональными  возможностями,  морфологическими  особенностями  и  основными  компонентами  состава  тела  у  лиц  с  разным  уровнем  энергопроизводства  по  величине  максимального  потребления  кислорода,  соотнесенного  на  массу  тела  (МПК/МТ). 

Материалы  и  методы  исследования 

В  мужских  и  женских  группах  здоровых  добровольцев  18—27  лет  (n=138:  женщин  68,  мужчин  70),  проводили  трёхступенчатое  нагрузочное  тестирование  на  кардиотесте  «Аверон  —  КТ-02»  (г.  Челябинск)  по  стандартной  методике,  предложенной  В.Л.  Карпманом,  регистрировались  АД  и  ЧСС  по  электрокардиосигналам  с  дополнительных  отведений  по  Небу,  рассчитывали  МПК/МТ  (максимальное  потребление  кислорода,  соотнесённое  на  единицу  массы  тела)  как  интегральную  величину,  отражающую  энергопотенциал  [4;  6].  По  результатам  тестирования  были  сформированы  по  4  группы  у  мужчин  и  женщин:

У  всех  испытуемых  провели  антропометрические  измерения  по  стандартной  методике  Э.Г.  Мартиросова  [7]  с  определением  весоростового  индекса  (ВРИ  кг/м²)  и  основных  компонентов  состава  тела.  Кроме  того,  для  исследования  брали  венозную  кровь  натощак  вакуумной  техникой  в  моноветы  (S-monovette)  фирмы  «SARSTEDT»  (Германия)  с  антикоагулянтом  (ЭДТА).  Анализировали  полиморфизм  гена  PPARG  (34C>G  (Pro12Ala),  rs1801282:peroxysome  proliferator  activated  γ  receptor  gene).  Выделение  ДНК  проводили  с  использованием  комплекта  реагентов  ПРОБА-ГС-ГЕНЕТИКА  (НПО  ДНК-Технология,  Россия).  Замены  одиночных  нуклеотидов  определяли  с  помощью  детектирующего  амплификатора  ДТ-96  (ЗАО  «НПФ  ДНК-Технология»,  Россия).  Статистический  анализ  проводился  с  применением  пакета  прикладных  программ  «Statistica  6.0»  Сравнение  групп  по  количественному  признаку  проводили  с  помощью  критерия  t-Стьюдента.  Частоту  встречаемости  полиморфных  признаков  определяли  при  помощи  критерия  Фишера.  Различия  считались  значимыми  при  P<0,05.

Результаты

Анализ  данных  наиболее  важного  морфологического  критерия  весоростового  индекса  (ВРИ)  показал,  что  у  женщин  в  сравнении  с  мужчинами  величины  были  ниже  в  среднем  на  17  %  (р<0,05),  и  составили  336,4±36  кг/см  для  женщин  и  393,99  ±36  кг/см  для  мужчин,  что  соответствует  нормальным  значениям  и  согласуется  и  имеющимися  данными  [4;  6;  7].  В  группах  3  и  4  с  более  высоким  энергопотенциалом  ВРИ  был  достоверно  ниже,  что  согласуется  с  данными,  полученными  для  спортсменов. 

Анализ  данных  состава  тела  свидетельствовал  о  том,  что  лица  с  большей  относительной  величиной  энергопотенциала  характеризуются  оптимальным  составом  тела  в  группах  обоего  пола.  В  группах  3  и  4  в  сравнении  с  группой  1  не  зависимо  от  пола  достоверно  (р<  0,05)  отличалась  масса  тела  в  среднем  на  15  %.  Важно  отметить,  что  меньшие  величины  массы  тела  у  лиц  с  большим  энергопотенциалом  сочеталось  с  меньшими  величинами  пассивного  жирового  компонента  без  снижения  доли  активного  компонента  мышечной  массы.  Так  в  группах  женщин  3  и  4  доля  жирового  компонента  была  меньше  в  сравнении  с  группой  1  на  20,5  %  и  30  %  соответственно  (р<0,05).  Доля  безжирового  компонента  достоверно  в  группах  не  отличалась.  Средние  значения  массы  тела  у  мужчин  были  выше  в  сравнении  с  таковыми  у  женщин  на  34,5  %,  доля  безжирового  компонента  оказалась  в  двое  больше  в  среднем  у  мужчин  (на  153  %,  р<0,05),  а  доля  жира  была  значительно  (на  55,3  %,  р<0,05)  меньше,  меньше  была  в  среднем  толщина  кожно-жировых  складок,  особенно  в  области  живота,  спины  и  плеча  сзади,  что  определяется  половыми  особенностями  мужского  и  женского  организма  [4;  6;  7;  8].  Различия  композиционных  составляющих  массы  тела  в  мужских  группах  имели  ту  же  направленность.  Важным  моментом  является  то,  что  у  мужчин  группы  3  была  выше  в  среднем  на  9  %  (р<0,05)  доля  безжирового  активного  компонента  массы  тела. 

При  сравнении  показателей  роста  в  женских  группах  обнаружены  достоверные  отличия  средних  значений  1  и  4  группы,  различие  составило  3  %  (р<0,05)  в  меньшую  сторону  и  было  достоверным.  Однако  индивидуальные  максимальные  значения  высоты  верхушечной  точки  над  полом  зафиксированы  в  группах  1  и  3  (177  см).  В  мужских  группах  так  же  отличались  средние  значения  высоты  над  полом  (роста)  групп  1  и  3,  различие  было  в  большую  сторону  и  составило  2  %  (р<0,05).  Максимальные  индивидуальные  значения  у  мужчин  190  см.  было  так  же  в  группе  3.  Интересно,  что  в  группе  3  как  у  мужчин,  так  и  у  женщин  отмечены  наибольшие  абсолютные  величины  максимального  потребления  кислорода,  большие  величины  мышечной  массы.  Минимальные  индивидуальные  значения  роста  (высоты  верхушечной  точки  над  полом)  отмечены  в  группе  4  (158  см)  у  женщин,  где  относительные  величины  МПК/МТ  были  наибольшими.  Полученные  данные  согласуются  с  данными  полученными  для  спортсменов,  где  показаны  ассоциации  уровня  потребления  кислорода,  тотальных  размеров  и  общей  площади  поверхности  тела  [4;  6;  7]. 

Анализ  аллельного  и  композиционного  состава  полиморфных  маркеров  показал,  что  частота  встречаемости  С  и  G  аллелей  гена  PPARG,  контролирующего  метаболизмом  липидов,  дифференцировку  адипоцитов  и  миобластов,  чувствительность  тканей  к  инсулину  в  нашей  выборке  составляет  соответственно  84  %  и  16  %,  что  значимо  не  отличается  от  данных,  полученных  для  жителей  Санкт-Петербурга  (соответственно  72  %  до  25  %;  P=0.085)  Преобладающим  генотипом  в  нашей  популяции  оказался  CC  вариант  гена  PPARG,  что  так  же  согласуется  с  данными  литературы  (72  %  против  75  %)  [2;  3]. 

Анализ  данных  с  учётом  разного  уровня  энергообеспечения  организма  показал,  число  носителей  аллельных  признаков  в  женских  группах  1  и  2  достоверно  от  популяционных  данных  не  отличалось.  Вместе  с  тем  среди  женщин  группы  4,  демонстрирующих  высокие  относительные  величины  энергопроизводительности  (МПК/МТ  66,83±3,29  мл/мин/кг)  носителей  G  аллеля  и  генотипа  G/G  гена  PPARG  не  обнаружено.  Это  не  противоречит  данным,  полученным  на  спортсменах  о  том,  что  с  аэробной  работой  больше  ассоциирован  С  (Pro)  аллель  [1].  Носительство  PPARG  G  (12Ala)  аллеля,  повышающее  чувствительность  мышечной  ткани  к  инсулину  и  усиливающее  его  анаболическое  действие  на  скелетные  мышцы,  предрасполагает  к  развитию  и  проявлению  скоростно-силовых  качеств.  Больше  всего  носителей  данного  признака  найдено  в  группе  3,  частота  встречаемости  G  аллеля  здесь  составила  25  %.  Близкие  значения  (26  %)  были  получены  учёными  Санкт-Петербурга  в  группе  занимающихся  видами  спорта  с  преимущественным  развитием  скоростно-силовых  качеств  [3].  В  нашем  исследовании  испытуемые  в  группе  3  проявляли  околомаксимальные  величины  относительного  МПК/МТ.  Однако  анализ  абсолютных  величин  в  группе  3  у  женщин  показал,  что  именно  в  этой  группе  зафиксированы  максимальные  величины  PWC₁₇₀  и  МПК.  Кроме  того,  в  группе  3  весоростовой  индекс  (ВРИ)  в  среднем  был  выше  в  сравнении  со  средними  значениями  в  группе  4.  В  группе  4  зафиксированы  минимальные  значения  жирового  компонента  как  абсолютного  (кг),  так  и  относительного  (%).

Таким  образом,  женщины  4  группы  имели  преимущественно  генетические  маркеры,  ассоциированные  с  аэробной  работой,  но  с  рисками  в  развитии  заболеваний  липидного  профиля.  В  группе  3  женщины  имели  преимущественно  генетические  маркеры  связаны  с  проявлением  большой  мощности  работы  скоростно-силовой  направленности.

Анализ  полиморфных  признаков  гена  PPARG  свидетельствовал  о  том,  что  наибольшая  частота  встречаемости  С/G  и  G/G  генотипа  (12Ala)  обнаружена  в  группе  3  у  женщин  и  у  мужчин  с  большими  тотальными  размерами  тела  и  большим  абсолютными  функциональными  возможностями.  Необходимо  отметить,  что  PPARγ  регулирует  активность  генов,  связываясь  с  1α-коактиватором  PPARγ,  предположительно  может  повлиять  на  остеогенез  [1;  2].  Кроме  того,  есть  данные,  что  носительство  PPARG  G  (12Ala)  аллеля,  повышающее  чувствительность  мышечной  ткани  к  инсулину,  а  значит,  усиливающее  его  анаболическое  действие  на  скелетные  мышцы,  предрасполагает  к  развитию  и  проявлению  скоростно-силовых  качеств  и  ассоциируются  с  различными  физиологическими,  антропометрическими  и  композиционными  показателями  у  профессиональных  бодибилдеров  и  женщин,  занимающихся  фитнесом  [1;  2]. 

В  группах  с  наибольшими  относительными  величинами  МПК/МТ  напротив  отмечена  большая  частота  встречаемости  С  аллеля,  С/С  генотипа  и  наименьшие  индивидуальные  значения  роста,  как  у  мужчин  (162  см),  так  и  у  женщин  (158  см). 

Сопоставление  остальных  линейных  размеров  тела  подтверждает  вышеописанные  данные  о  взаимосвязи  между  морфологическими,  аллельными  и  генотипическими  признаками  гена  PPARG.  Так  в  группах  3  и  4  выявлено  наибольшее  число  различий  с  группой  1.  Причём  у  испытуемых  группы  3  достоверно  больше  были  окружность  кисти,  как  у  мужчин,  так  и  у  женщин,  окружность  стопы  у  женщин  и  высота  вертельной  точки  и  окружность  грудной  клетки  у  мужчин.  Как  известно  это  важные  морфологические  критерии,  определяющие  тип  телосложения  [7].  Преобладающими  типами  телосложения  в  этой  группе  у  женщин  были  «меньше  среднего/средний»  —  30  %  и  «средний/средний»  —  30  %.  В  группе  3  у  мужчин  преобладал  тип  «меньше  среднего/средний»  —  58%  и  «средний/средний»  —  20  %.  Учитывая  то,  что  у  мужчин  этой  группы  в  сравнении  с  группой  1  достоверно  больше  на  9  %  была  безжировая  масса  и  больше  на  25  %  была  разница  в  диаметрах  расслабленного  и  напряжённого  плеча  можно  заключить,  что  морфологические  признаки,  преобладающие  у  испытуемых  группы  3  создают  благоприятные  условия  для  проявления  большой  силы,  скорости  и  мощности  работы.

Напротив,  в  группах  4  обоего  пола  достоверно  меньше  в  сравнении  с  группой  1  были  окружность  плеча  бедра,  и  ягодиц  и  ширина  таза  (как  у  мужчин,  так  и  у  женщин),  окружность  стопы  и  высот  верхнегрудинной  точки  над  полом  у  женщин,  высота  вертельной  точки  и  окружности  стопы  у  мужчин.  Такие  морфологические  критерии,  определяющие  тип  телосложения,  характерны  для  спортсменов,  выполняющих  работу  аэробной  направленности  (стайеры)  [1;  2;  3;  4]. 

Заключение

Результаты  проведенного  исследования  позволяют  заключить,  что  полиморфизм  гена  PPARG  ассоциируется  с  различными  физиологическими,  антропометрическими  и  композиционными  показателями  у  мужчин  и  женщин  с  разным  уровнем  энергопроизводительности  организма.

Показано,  что  в  группах  лиц  с  большими  тотальными  размерами  тела,  абсолютной  мышечной  массой,  большей  величиной  индекса  массы  тела  и  большими  абсолютными  значениями  максимального  потребления  кислорода  чаще  встречались  редкие  варианты  C/G  и  G/G  генотипа  гена  PPARG.  Не  зависимо  от  пола  у  испытуемых  в  группах  3  обнаружены  достоверные  отличия  от  данных  1  группы  в  морфологических  признаках,  характеризующих  тип  телосложения,  который  обеспечивает  способность  к  проявлению  максимальной  силы,  скорости  и  мощности  работы.

В  то  время  как  С  аллель  и  С/С  генотип  гена  PPARG  как  у  мужчин,  так  и  у  женщин  был  ассоциирован  с  меньшими  тотальными  размерами  тела,  меньшей  величиной  индекса  массы  тела,  меньшей  долей  жировой  и  мышечной  массы,  меньшими  величинами  относительной  силы,  большими  относительными  величинами  максимального  потребления  кислорода  на  единицу  массы  тела.  Для  них  характерны  морфологические  критерии,  определяющие  тип  телосложения,  обеспечивающий  оптимальное  выполнение  работы  аэробной  направленности. 

Список  литературы:

1. Ахметов  И.И.,  Попов  Д.В.,  Можайская  И.А.  и  др.  Ассоциация  полиморфизмов  генов-регуляторов  с  аэробной  и  анаэробной  работоспособностью  спортсменов  //  Российский  физиологический  журнал  им.  И.М.  Сеченова.  —  2007.  —  Т.  93.  —  №  8.  —  С.  837—843.
2. Ахметов  И.И.  Молекулярная  генетика  спорта.  Монография.  М.:  Советский  спорт,  2009.  —  268  с.
3. Баранов  B.C.,  Баранова  Е.В.,  Иващенко  Т.Э.,  Асеев  М.В.  Геном  человека  и  гены  «предрасположенности»  (Введение  в  предиктивную  медицину).  СПб.:  Интермедика,  2000.  —  263  с.
4. Белоцерковский  З.Б.  Эргометрические  и  кардиологические  критерии  физической  работоспособности  спортсменов.  М.:  Советский  спорт,  2005.  —  312  с.
5. Гольберг  Н.Д.,  Топанов  А.А.,  Ахметов  И.И.,  Шапот  Е.В.  Генетическая  предрасположенность  к  метаболическим  заболеваниям  и  индивидуализация  питания  спортсменов  //  Вестник  Санкт-Петербургской  государственной  медицинской  академии  им.  И.И.  Мечникова  (Прил.).  —  2007.  —  №  2.  —  С.  42—44.
6. Карпман  В.Л.  Сердечно-сосудистая  система  и  транспорт  кислорода  при  мышечной  работе:  актовая  речь  //  Клинико-физиологические  характеристики  сердечно-сосудистой  системы  у  спортсменов:  сб.,  посвящ.  двадцатипятилетию  каф.  спорт.  медицины  им.  проф.  В.Л.  Карпмана.  М.:РГАФК.  1994.  —  С.  12—39.
7. Мартиросов  Э.Г.,  Николаев  Д.В.,  Руднев  С.Г.  Технологии  и  методы  определения  состава  тела  человека.  М:Наука,  2006.  —  248  с.
8. Прогнозирование  успешности  соревновательной  деятельности  спортсменов  с  учетом  генетических  основ  тренируемости  /  В.А.  Таймазов,  С.Е.  Бакулев  //  Ученые  записки  университета  имени  П.Ф.  Лесгафта.  —  2005.—  Вып.  18.  —  С.  81—90.
9. Pihlajamaki  J.  et  al.  The  Pro12Ala  polymorphism  of  the  PPAR  gamma  2  gene  regulates  weight  from  birth  to  adulthood.  Obes  Res,  —  2004.  —  12(2).  —  P.  187—90.
10. Temelkova-Kurktschiev  T.  et  al.  Ala12Ala  genotype  of  the  peroxisome  proliferator-activated  receptor  gamma  2  protects  against  atherosclerosis  //  J  Clin  Endocrinol  Metab.  —  2004.  —  89(9).  —  P.  4238—4243.