Geni(ji) in šport

Odkar so znanstveniki ponosno objavili, da so razvozljali človeški genom, se vrstijo poročila o povezavah genov z najrazličnejšimi človeškimi lastnostmi in boleznimi. Gensko testiranje tako postaja čedalje bolj aktualno. Cenejše tehnologije omogočajo večjo dostopnost genskega testiranja, rastoča baza znanja o genih pa omogoča, da je to testiranje vse bolj informativno. Na podlagi izsledkov teh raziskav lahko o sebi izvemo mnogo več, kot je bilo to mogoče še pred dobrim desetletjem. Izvemo lahko marsikaj o dovzetnosti za nekatere bolezni, o nekaterih »talentih«, o posebnostih naše presnove in o tem, kakšna prehrana je za nas primernejša. Izvemo tudi, ali smo nagnjeni k debelosti in kako se lahko proti temu borimo. In ne nazadnje, vsi vneti rekreativni športniki lahko končno nekaj več izvemo tudi o svoji genski podlagi za fizične sposobnosti, ki si jih sicer merimo z uvrstitvijo na različnih športnih prireditvah in testiranjih ali pa kar sami z merilniki srčnega utripa.

Ideja o tem, da bi z genskim testom lahko prepoznavali ljudi z boljšo predispozicijo za neki tip športne aktivnosti, z optimalno fiziologijo in morfologijo, z manjšo nagnjenostjo k športnim poškodbam in podobno ter hkrati uspešneje načrtovali vadbo, je sprožila val obsežnih znanstvenih raziskav. Fizična zmogljivost je izrazito poligenska lastnost, kar pomeni, da na njen razvoj vplivajo številni geni in njihove različice. Poleg genskih dejavnikov nanjo vplivajo tudi številni okoljski (družba, način vadbe, življenjski slog, prehrana …) in psihološki dejavniki (sposobnost motivacije, odnos do vadbe). Zato se moramo zavedati, da potencialna genska nagnjenost k večji uspešnosti v nekem tipu športne aktivnosti ne pomeni tudi determinacije vrhunskega uspeha v športu. Za tovrstne raziskave so znanstveniki ustvarili Mapo človeških genov, povezanih s fizično zmogljivostjo (The Human Gene Map For Performance and Health-Related Fitness Phenotypes), ki združuje izsledke dosedanjih znanstvenih raziskav in trenutno zajema več kot 220 genov in genskih lokusov; v mapo se redno dodajajo novi geni, vsako leto pa izide posodobljen pregled znanstvenih objav. Pregled vseh genov, do danes povezanih s športom, presega meje tega prispevka. V nadaljevanju bom zato predstavila dva gena, katerih odkritje je na področju genetike športa pustilo najmočnejši pečat.

ACE

Eden najbolj raziskovanih genov človeškega genoma je gen ACE. Gen zapisuje encim angiotenzinsko konvertazo (ACE), ki je v membrani celic žilnega endotelija in prosto v krvi ter je del renin-angiotenzin-aldosteronskega sistema. ACE pretvarja angiotenzin 1 v angiotenzin 2 in s tem sodeluje pri uravnavanju krvnega tlaka. Raziskave gen ACE povezujejo tako s področjem srca in ožilja kot tudi s fizično zmogljivostjo in z njo povezanimi fenotipi, kot so aerobna kapaciteta, mišična funkcija, učinkovitost vadbe in športni tip. V svetovni populaciji je zelo pogosta mutacija ACE I/D, pri kateri se na določenem mestu gena pojavi vstavitev (insercija, I) ali izpad (delecija, D) daljšega zaporedja nukleotidov. Raziskave so pokazale, da se genotip ACE II pogosteje pojavlja pri vzdržljivostnih športnikih (veslači, tekači na dolge proge …), medtem ko je genotip ACE DD pogostejši pri športnikih, ki se ukvarjajo s športi, pri katerih sta pomembni eksplozivnost in mišična moč (sprinterji …). Alel D je povezan z višjo ravnjo ACE v krvi in večjo velikostjo mišic. Nosilci alela ACE I naj bi imeli boljšo sposobnost maksimalnega privzema kisika (VO2max), bolje naj bi se odzivali na fizično vadbo in imeli večjo mišično učinkovitost v primerjavi z nosilci alela D. Mehanizem, prek katerega naj bi ta genski polimorfizem (mutacija, ki jo ima veliko ljudi) vplival na vzdržljivost, še ni popolnoma znan, delno pa ga lahko pojasnimo prek povezave s tipom mišičnih vlaken. Ljudje z genotipom ACE II imajo namreč več počasnih, rdečih mišičnih vlaken (mišična vlakna tipa I) in manj hitrih, belih mišičnih vlaken (podtip mišičnih vlaken IIb) kakor tisti z genotipom ACE DD (število počasnih mišičnih vlaken pada s številom alelov ACE I). Osebe z genotipom ACE II imajo tudi višje razmerje med počasnimi in hitrimi mišičnimi vlakni kakor osebe z genotipom ACE DD.

Za zdravljenje bolnikov s povišanim krvnim tlakom zdravniki predpisujejo zaviralce encima ACE in podobna zdravila, ki znižajo aktivnost encima. Zanimivo je, da so se v zvezi z ugotovitvami raziskav, ki opisujejo vpliv genotipa ACE I/D na vzdržljivost, pojavila ugibanja o tem, ali bi tudi zdrave osebe z umetno znižanim ACE lahko dosegle boljše izide pri vzdržljivostnih športih. Obstajajo torej ugibanja o možnem dopingu s temi zdravili, vendar to področje še ni raziskano in še manj potrjeno. Ta povezava je zelo malo verjetna, poleg tega se je treba zavedati tudi vseh potencialno nevarnih stranskih učinkov zaviralcev ACE, med drugim nevarnih motenj srčnega ritma.

ACTN3

Veliko prahu je leta 2003 dvignilo odkritje povezave med točkovno mutacijo v genu ACTN3 in hitrostjo. Gen, ki so ga poimenovali kar »gen hitrosti«, zapisuje strukturni protein alfa aktinin 3 (ACTN3), ki je samo v hitrih mišičnih vlaknih, skrbi za stabilizacijo mišičnega filamenta aktina ter sodeluje pri vezavi kalcija in povezovanja integrinov. Ta protein je pomemben za hitro krčenje mišic. Omenjena mutacija v tem genu (označujemo jo kot ACTN3 R577X) je v svetovni populaciji je zelo pogosta, povzroči pa ustavitev gradnje proteina, zaradi česar nastali protein ni funkcionalen.

Genotip ACTN3 XX, katerega posledica je odsotnost aktivnega proteina ACTN3, je v primerjavi s splošno populacijo pogostejši pri vzdržljivostnih športnikih in manj pogost pri športnikih, katerih panoga zahteva moč in hitrost. Poleg tega naj bi ljudje z genotipom XX imeli manjši delež hitrih mišičnih vlaken v primerjavi z ljudmi, ki nosijo genotip RR. Genotip RR pomeni hitra mišična vlakna z največ funkcionalnega proteina ACTN3, ljudje s tem genotipom pa naj bi imeli boljše sposobnosti za aktivnosti, pri katerih sta pomembni velika mišična moč in eksplozivnost.

S tem genskim polimorfizmom se je ukvarjalo že zelo veliko raziskav in prišle so do različnih odkritij. Pokazale so na primer, da naj bi bil vpliv tega genskega polimorfizma na nekatere lastnosti, kot je mišična moč, odvisen tudi od spola. Raziskovalci so se pri svojem delu dotaknili različnih področij športa in različnih fenotipov fizične zmogljivosti, vendar bodo za natančnejšo določitev tovrstnih lastnosti potrebne nove, obsežne raziskave na čim bolj homogenem vzorcu preiskovancev in s čim bolj usklajenimi merilnimi metodami. Glavna pomanjkljivost takih genetskih testov je namreč majhno število preiskovancev in heterogenost skupin (starost, spol, način vadbe – izometrična, izokinetična, trajanje vadbe, način merjenja mišičnega fenotipa …), zaradi česar so izidi raziskav težko ponovljivi. Poleg tega je bila večina raziskav narejena na vrhunskih športnikih in zato njihove ugotovitve težko prenesemo na splošno populacijo. Težava pri raziskavah genetike športa je tudi zahtevna opredelitev fenotipa, npr. mišične moči, saj je odvisna od številnih metod merjenja in drugih dejavnikov (nevromišična učinkovitost, tip vlaken …), ki so tudi sami delno odvisni od genov. Posledica izrazito poligenetske narave fizične zmogljivosti in z njo povezanih lastnosti je, da je velik del genske predispozicije za te lastnosti še nepojasnjen in da je vpliv posameznega gena na variabilnost neke lastnosti precej nizek. Genotip ACTN3 R577X naj bi tako na primer pojasnil dva odstotka bazalne mišične moči in dva odstotka povečane mišične moči po obremenitveni vadbi, genotip ACE I/D pa dva do štiri odstotke variabilnosti v rasti mišične velikosti in moči po obremenitveni vadbi. Dodatna težava pri opredelitvi genske predispozicije za neko s športom povezano lastnost je tudi, da pri večini genskih polimorfizmov njihov neposredni vpliv na mišično moč ali drug mišični fenotip še ni poznan. ACTN3 R577X je eden redkih primerov z dobro poznanim vplivom. Da bi lahko opisali vso pot nekega proteina od gena do mišičnega fenotipa, so nujno potrebne funkcionalne raziskave vloge in interakcij proteinov, ki jih geni, povezani s športom, zapisujejo.

Dobro je vedeti ...

Pri genskem testiranju za »športni potencial« se je treba izogibati prehitrim zaključkom, kar zadeva uspeh, izbiro športa, načrtovanje vadbe in podobno. Upoštevati moramo, da so preiskovani geni le del vseh genskih in drugih dejavnikov, ki oblikujejo našo fizično zmogljivost. Z genskim testom lahko torej dobimo več podatkov o lastnostih svojih mišic, o svojih predispozicijah za mišično in srčno-žilno vzdržljivost. Izvemo tudi, ali je naš genotip pogostejši med vrhunskimi sprinterji ali pa morda med športniki, ki se ukvarjajo z vzdržljivostnim športom. Test pa nam ne bo pokazal, pri katerem športu bomo uspešnejši ali kateri šport se nam splača trenirati, da bomo postali vrhunski športniki. Kako pa si lahko z rezultati genskega testiranja pomagamo? Mnenja o tem so deljena, sama pa sem privrženka ideje, da je dobro vedeti. Čim več o sebi, čim več o športu, čim več o fiziologiji človeškega telesa. Šele ko o sebi vemo dovolj, lahko zares razumemo svoje reakcije, svoje rezultate in morda tudi svoj odpor. Ko sem imela priložnost narediti obsežen nutrigenetski test, ki je vseboval tudi poglavje o mišicah, sem ugotovila, da imam genotip, ki mi omogoča večjo vzdržljivost, ter da imam v hitrih mišičnih vlaknih manj aktivnega proteina ACTN3. Bila sem presenečena, saj je test potrdil moja pričakovanja in občutke. Spadam namreč med počasne tekače in hitri teki so zame od nekdaj nekaj najtežjega. Hkrati pa zelo uživam pri daljših tekih, lani sem ponosno pretekla svoj prvi polmaraton. Seveda se zavedam, da je moj uspeh pri športu odvisen še od mnogih drugih dejavnikov, kot so vrsta treninga, prehrana, kondicija, značaj, bolečinski prag, različni psihološki dejavniki, motivacija in še številni drugi. Ne glede na to sem bila zelo vesela, ko sem tako izvedela, kakšen je moj »talent«, in dobila potrditev, da sem na pravi poti. Zato sicer ne pričakujem, da bom kdaj vrhunska dolgoprogašica, vem pa, da bom morala za boljši izid več truda vložiti v trening mišične moči in večkrat odteči kak intervalni tek, saj so moje sposobnosti na tem področju slabše. Prav se mi zdi, da genske teste fizične zmogljivosti za zdaj vzamemo informativno in motivacijsko, hkrati pa prisluhnemo svojemu telesu in upoštevamo, kaj nam sporoča, saj sta naši zadovoljstvo in dobro počutje na prvem mestu.