Ассоциация полиморфизма G/A гена EPAS1 со спортивной и соревновательной успешностью в группе российских борцов

Многими исследователями отмечается перспективность исследования гена EPAS1 как возможного предиктора спортивной успешности в свете его влияния на процессы доставки и потребления кислорода. Несмотря на это, в современной научной литературе данные о влиянии замен EPAS1 на успешность в различных видах спорта крайне малочисленны и противоречивы. Целью настоящего исследования явилось изучение генетического отбора по полиморфной системе гена EPAS1 (rs1867785) в группе спортсменов-мужчин, занимающихся самбо. В рамках исследования были обследованы 312 испытуемых этнических русских в возрасте от 18 до 30 лет. Из них 92 человека представляют контрольную группу не занимающихся спортом и 220 человек – спортсмены, профессионально занимающиеся борьбой самбо. Для каждого испытуемого, участвовавшего в исследовании, был определен генотип по однонуклеотидному полиморфизму G/A гена EPAS1. Анализ частот встречаемости генотипов EPAS1 в группе спортсменов, занимающихся борьбой самбо, и контрольной группе неспортсменов выявил статистически достоверные различия. В группе спортсменов обнаружено увеличение частоты встречаемости генотипов АА и AG гена EPAS1 (χ2 = 8,68; p = 0,01). Таким образом, в целом для группы спортсменов, занимающихся борьбой самбо и достигших достаточно высокого уровня спортивного мастерства, характерно наличие в генотипе минорного А-аллеля гена EPAS1. Отношение шансов (OR), рассчитанное для данной группы, составило OR = 1,800 (95 % CI 1,227–2,641), что свидетельствует о преимуществе спортсменов-носителей А-аллеля гена EPAS1 перед носителями G-аллеля. Для группы единоборцев, достигших наивысшей спортивной квалификации, по сравнению с неспортсменами OR составило 1,990 (95 % CI 1,195–3,313). Полученные данные свидетельствуют о наличии направленного генетического отбора носителей А- аллеля EPAS1 среди борцов самбо.

1. Beall C.M., Cavalleri G.L., Deng L., Elston R.C., Gao Y., Knight J., Li C., Li J.C., Liang Y., McCormack M., Montgomery H.E., Pan H., Robbins P.A., Shianna K.V., Tam S.C., Tsering N., Veeramah K.R., Wang W., Wangdui P., Weale M.E., Xu Y., Xu Z., Yang L., Zaman M.J., Zeng C., Zhang L., Zhang X., Zhaxi P., Zheng Y.T. Natural selection on EPAS1 (HIF2alpha) associated with low hemoglobin concentration in Tibetan highlanders. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2010;107(25):11459-11464. DOI 10.1073/pnas.1002443107

2. Billaut F., Gore C.J., Aughey R.J. Enhancing team-sport athlete performance: is altitude training relevant? Sports Med. 2012;42:751-67. DOI 10.2165/11634050-000000000-00000

3. Bouchard C., Rankinen T., Chagnon Y.C., Rice T., Perusse L., Gagnon J., Borecki I., An P., Leon A.S., Skinner J.S., Wilmore J.H., Province M., Rao D.C. Genomic scan for maximal oxygen uptake and its response to training in the HERITAGE Family Study. J. Appl. Physiol. 2000;88:551-559.

4. Ema M., Taya S., Yokotani N., Sogawa K., Matsuda Y., Fujii-Kuriyama Y. A novel bHLH-PAS factor with close sequence similarity to hypoxia inducible factor 1alpha regulates the VEGF expression and is potentially involved in lung and vascular development. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1997;94:4273-4278.

5. Eynon N., Hanson E.D., Lucia A., Houweling P.J., Garton F., North K. N., Bishop D.J. Genes for elite power and sprint performance: ACTN3 leads the way. Sports Med. 2013;43:803-817. DOI 10.1007/s40279-013-0059-4

6. Formenti F., Constantin-Teodosiu D., Emmanuel Y., Cheeseman J., Dorrington K.L., Edwards L.M., Humphreys S.M., Lappin T.R., McMullin M.F., McNamara C.J., Mills W., Murphy J.A., O’Connor D. F., Percy M.J., Ratcliffe P.J., Smith T.G., Treacy M., Frayn K.N., Greenhaff P.L., Karpe F., Clarke K., Robbins P.A. Regulation of human metabolism by hypoxia-inducible factor. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2010;107(28):12722-12727. DOI 10.1073/pnas.1002339107

7. Ge R.L., Simonson T.S., Cooksey RC., Tanna U., Qin G., Huff C.D., Witherspoon D.J., Xing J., Zhengzhong B., Prchal J.T., Jorde L.B., McClain D.A. Metabolic insight into mechanisms of high-altitude adaptation in Tibetans. Mol. Genet. Metab. 2012;106(2):244-247. DOI 10.1016/j.ymgme.2012.03.003

8. Giaccia A.J., Simon M.C., Johnson R. The biology of hypoxia: the role of oxygen sensing in development, normal function, and disease. Genes Dev. 2004;18:2183-2194.

9. Henderson J., Withford-Cave J.M., Duffy D.L., Cole S.J., Sawyer N.A., Gulbin J.P., Hahn A., Trent R.J., Yu B. The EPAS1 gene influences the aerobic-anaerobic contribution in elite endurance athletes. Hum. Genet. 2005;118:416-423.

10. Kelly K.R., Williamson D.L., Fealy C.E., Kriz D.A., Krishnan R.K., Huang H., Ahn J., Loomis J.L., Kirwan J.P. Acute altitude-induced hypoxia suppresses plasma glucose and leptin in healthy humans. Metabolism. 2010;59(2):200-205. DOI 10.1016/j.metabol.2009.07.014

11. Kim J.W., Tchernyshyov I., Semenza G.L., Dang C.V. HIF-1-mediated expression of pyruvate dehydrogenase kinase: a metabolic switch required for cellular adaptation to hypoxia. Cell Metab. 2006;3(3): 177-185.

12. Loboda A., Jozkowicz A., Dulak J. HIF-1 versus HIF-2–is one more important than the other? Vascul. Pharmacol. 2012;56:245-251. DOI 10.1016/j.vph.2012.02.006

13. Majmundar A.J., Wong W.J., Simon M.C. Hypoxia-inducible factors and the response to hypoxic stress. Mol. Cell. 2010;40:294-309. DOI 10.1016/j.molcel.2010.09.022

14. Papandreou I., Cairns R.A., Fontana L., Lim A.L., Denko N.C. HIF-1 mediates adaptation to hypoxia by actively downregulating mitochondrial oxygen consumption. Cell Metab. 2006;3(3):187-197.

15. Scortegagna M., Morris M.A., Oktay Y., Bennett M., Garcia J.A. The HIF family member EPAS1/HIF-2alpha is required for normal hematopoiesis in mice. Blood. 2003;102:1634-1640.

16. Takeda N., Maemura K., Imai Y., Harada T., Kawanami D., Nojiri T., Manabe I., Nagai R. Endothelial PAS domain protein 1 gene promotes angiogenesis through the transactivation of both vascular endothelial growth factor and its receptor, Flt-1. Circulation Res. 2004; 95:146-153.

17. Tian H., Hammer R.E., Matsumoto A.M., Russell D.W., McKnight S.L. The hypoxia-responsive transcription factor EPAS1 is essential for catecholamine homeostasis and protection against heart failure during embryonic development. Genes Dev. 1998;12:3320-3324.

18. Tian H., McKnight S.L., Russell D.W. Endothelial PAS domain protein 1 (EPAS1), a transcription factor selectively expressed in endothelial cells. Genes Dev. 1997;11:72-82.

19. Voisin S., Cieszczyk P., Pushkarev V.P., Dyatlov D.A., Vashlyayev B. F., Shumaylov V.A., Maciejewska-Karlowska A., Sawczuk M., Skuza L., Jastrzebski Z., Bishop D.J., Eynon N. EPAS1 gene variants are associated with sprint/power athletic performance in two cohorts of European athletes. BMC Genomics. 2014;18(15):382. DOI 10.1186/1471-2164-15-382

20. Wada T. Transcription factor EPAS1 regulates insulin signaling pathway. Yakugaku Zasshi. 2007;127(1):143-151.