smjournalСпортивная медицина: наука и практикаSports medicine: research and practice2223-25242587-9014NEICON10.47529/2223-2524.2026.1.4smjournal-680Research ArticleФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ СПОРТАSPORTS PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRYОсобенности взаимодействия компонентов кислородного транспорта у юношей в зависимости от физической активности и полиморфизма гена ACEPeculiarities of interaction of oxygen transport components in young men depending on physical activity and ACE gene polymorphismhttps://orcid.org/0000-0003-4806-257XИсаеваЕ. Е.IsaevaE. E.

Исаева Екатерина Евгеньевна, старший преподаватель кафедры нормальной физиологии

450008, Уфа, ул. Ленина, 3

Ekaterina E. Isaeva, Senior Lecturer, Department of Normal Physiology

3 Lenin str., Ufa, 450008

agent373@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3069-2178ДаутоваA. З.DautovaA. Z.

Даутова Альбина Зуфаровна, к.б.н., доцент, старший научный сотрудник

420010, Казань, территория Деревня Универсиады, 35

Albina Z. Dautova, Cand. Sci. (Biology), Associate Professor, Senior researcher

35 Universiade Village, Kazan, 420010

dautova.az@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5141-724XНауразбаеваЭ. А.NaurazbaevaE. A.

Науразбаева Эмилия Азаматовна, студент лечебного факультета

450008, Уфа, ул. Ленина, 3

Emilia A. Naurazbaeva, student of the Faculty of Medicine

3 Lenin str., Ufa, 450008

emilianaurazbaeva@mail.ruАхъямоваА. И.AkhyamovaA. I.

Ахъямова Алина Ильдаровна, студент педиатрического факультета

450008, Уфа, ул. Ленина, 3

Alina I. Akhyamova, student of the pediatric faculty

3 Lenin str., Ufa, 450008

alina-kurbanova-2013@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7633-4264ШамратоваВ. Г.ShamratovaV. G.

Шамратова Валентина Гусмановна, д.б.н., профессор, профессор кафедры нормальной физиологии

450008, Уфа, ул. Ленина, 3

Valentina G. Shamratova, Dr. Sci. (Biology), Professor, Professor of the Department of Normal Physiology

3 Lenin str., Ufa, 450008

distantshamratova@mail.ruФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияBashkir State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма»РоссияVolga Region State University of Physical Culture, Sports and TourismRussian Federation2026200620261613342Copyright © Исаева Е.Е., Даутова A.З., Науразбаева Э.А., Ахъямова А.И., Шамратова В.Г., 20262026Исаева Е.Е., Даутова A.З., Науразбаева Э.А., Ахъямова А.И., Шамратова В.Г.Isaeva E.E., Dautova A.Z., Naurazbaeva E.A., Akhyamova A.I., Shamratova V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.smjournal.ru/jour/article/view/680Цель

Цель: исследование ассоциации полиморфизма I/D гена АСЕ с оксигенацией гемоглобина и его сродством к кислороду, а также оценка доли участия отдельных компонентов кислородтранспортной системы у юношей в зависимости от физической активности и полиморфизма гена ACE.

Материалы и методы

Материалы и методы. Обследованы 201 юноша в возрасте 21 ± 2 года. В зависимости от уровня двигательной активности (ДА) обследуемые были разделены на две группы. Первая группа представлена студентами с высокой ДА — спортсмены-легкоатлеты (бег на средние и длинные дистанции) (n = 50). Во вторую группу вошли студенты с низкой ДА (НДА) (n = 151). У участников определяли общее число эритроцитов, содержание гемоглобина, средний объем отдельного эритроцита, гематокрит, среднюю концентрацию гемоглобина в эритроците, а также напряжение кислорода при 50 %-ной десатурации крови (р50), парциальное давление кислорода и углекислого газа, содержание окси- и дезоксигемоглобина, рН. Также проводилась оценка гемодинамических показателей. ДНК выделяли из лимфоцитов крови сорбентным способом. Генотипирование образцов проводили с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени.

Результаты

Результаты. Установлено, что наличие в генотипе аллеля D гена ACE обусловливает взаимосвязь снижения уровня ДА с ухудшением показателей сатурации кислорода, что повышает вероятность неблагоприятных изменений функционального состояния сердечно-сосудистой системы. У носителей генотипа I/I снижение уровня ДА ассоциируется с уменьшением суммарной дыхательной поверхности эритроцитов при отсутствии напряжения со стороны аппарата кровообращения.

Заключение

Заключение. Различия в аффинности гемоглобина к кислороду генетически детерминированы. У носителей аллеля D оксигенация гемоглобина зависит от уровня ДА, а у представителей генотипа I/I гена АСЕ снижение сродства гемоглобина к кислороду не зависит от интенсивности мышечной деятельности.

Objective

Objective: to investigate the association between the I/D polymorphism of the ACE gene and hemoglobin oxygenation and its affinity for oxygen, as well as to assess the contribution of individual components of the oxygen transport system in young men depending on physical activity and the ACE gene polymorphism.

Materials and methods

Materials and methods: The study involved 201 young men aged 21 ± 2 years. Depending on their level of physical activity (PA), the subjects were divided into two groups. The first group consisted of student-athletes engaged in track and field (middle- and long-distance running) (n = 50). The second group comprised students with low PA (n = 151). General blood parameters were determined: total red blood cell count (RBC), hemoglobin concentration (HGB), mean corpuscular volume (MCV), hematocrit (HTC), and mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC). Additionally, oxygen tension at 50 % blood desaturation (p50), partial pressure of oxygen and carbon dioxide (pO2 and pCO2), concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin (HbO2, HHb), and pH were measured. Hemodynamic parameters were assessed. DNA was extracted from blood lymphocytes using a sorbent-based method. Genotyping of samples was performed using real-time PCR.

Results

Results. Factor analysis revealed that the presence of the D allele of the ACE genotype determines an association between decreased PA levels and impaired oxygen saturation parameters, which increases the likelihood of adverse changes in the functional state of the cardiovascular system. In carriers of the I/I genotype, a decrease in PA level is associated with a reduction in the total respiratory surface of red blood cells without placing strain on the circulatory system.

Conclusion

Conclusion. Differences in hemoglobin affinity for oxygen are genetically determined. In carriers of the D allele, hemoglobin oxygenation depends on the level of PA. In individuals with the I/I genotype of the ACE gene, a decrease in hemoglobin’s affinity for oxygen, regardless of the intensity of muscular activity, ensures the body’s ability to maintain the necessary level of oxygen delivery to tissues.

полиморфизм I/D гена АСЕоксигенация кровикислородтранспортная системафизическая активностьадаптацияACE gene I/D polymorphismblood oxygenationoxygen transport systemphysical activityadaptationReferencesHellsten Y., Nyberg M. Cardiovascular Adaptations to Exercise Training. Compr. Physiol. 2015;6(1):1–32. https://doi.org/10.1002/cphy.c140080Hellsten Y., Nyberg M. Cardiovascular Adaptations to Exercise Training. Compr. Physiol. 2015;6(1):1–32. https://doi.org/10.1002/cphy.c140080Brinkman J.E., Toro F., Sharma S. Physiology, Respiratory Drive. StatPearls [internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482414/Brinkman J.E., Toro F., Sharma S. Physiology, Respiratory Drive. StatPearls [internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482414/Иванова Ю.М., Бадтиева В.А., Шарыкин А.С., Павлов В.И., Трухачева Н.В. Кардиореспираторные показатели и функциональное состояние спортсменов после периода пандемии COVID-19. Спортивная медицина: наука и практика. 2024;14(4):33–39. https://doi.org/10.47529/2223-2524.2024.4.4Ivanova Yu.M., Badtieva V.A., Sharykin A.S., Pavlov V.I., Trukhacheva N.V. Cardio-respiratory indicators and functional state of athletes after COVID-19. Sports medicine: research and practice. 2024;14(4):33–39. (In Russ.) https://doi.org/10.47529/2223-2524.2024.4.4Mairbäurl H. Red blood cells in sports: effects of exercise and training on oxygen supply by red blood cells. Front. Physiol. 2013;4:332. https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00332Mairbäurl H. Red blood cells in sports: effects of exercise and training on oxygen supply by red blood cells. Front. Physiol. 2013;4:332. https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00332Płoszczyca K., Langfort J., Czuba M. The Effects of Altitude Training on Erythropoietic Response and Hematological Variables in Adult Athletes: A Narrative Review. Front Physiol. 2018;9:375. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00375Płoszczyca K., Langfort J., Czuba M. The Effects of Altitude Training on Erythropoietic Response and Hematological Variables in Adult Athletes: A Narrative Review. Front Physiol. 2018;9:375. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00375Benner A., Patel A.K., Singh K., Dua A. Physiology, Bohr Effect. StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK526028/Benner A., Patel A.K., Singh K., Dua A. Physiology, Bohr Effect. StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK526028/Sekyonda Z., An R., Goreke U., Man Y., Monchamp K., Bode A., Zhang Q., El-Gammal Y., Kityo C., Kalfa T.A., Akkus O., Gurkan U.A. Rapid measurement of hemoglobin-oxygen dissociation by leveraging Bohr effect and Soret band bathochromic shift. Analyst. 2024;149(9):2561–2572. https://doi.org/10.1039/d3an02071aSekyonda Z., An R., Goreke U., Man Y., Monchamp K., Bode A., Zhang Q., El-Gammal Y., Kityo C., Kalfa T.A., Akkus O., Gurkan U.A. Rapid measurement of hemoglobin-oxygen dissociation by leveraging Bohr effect and Soret band bathochromic shift. Analyst. 2024;149(9):2561–2572. https://doi.org/10.1039/d3an02071aSrinivasan A.J., Morkane C., Martin D.S., Welsby I.J. Should modulation of p50 be a therapeutic target in the critically ill? Expert Rev. Hematol. 2017;10(5):449–458. https://doi.org/10.1080/17474086.2017.1313699Srinivasan A.J., Morkane C., Martin D.S., Welsby I.J. Should modulation of p50 be a therapeutic target in the critically ill? Expert Rev. Hematol. 2017;10(5):449–458. https://doi.org/10.1080/17474086.2017.1313699Зинчук В.В., Степуро Т.Л. NO-зависимые механизмы внутриэритроцитарной регуляции сродства гемоглобина к кислороду. Гродно: Гродненский государственный медицинский университет; 2016.Zinchuk V.V., Stepuro T.L. NO-dependent mechanisms of intraerythrocyte regulation of hemoglobin affinity to oxygen. Grodno: Grodno State Medical University; 2016. (In Russ.)Weber R.E., Fago A. Functional adaptation and its molecular basis in vertebrate hemoglobins, neuroglobins and cytoglobins. Respir. Physiol. Neurobiol. 2004;144(2-3):141–159. https://doi.org/10.1016/j.resp.2004.04.018Weber R.E., Fago A. Functional adaptation and its molecular basis in vertebrate hemoglobins, neuroglobins and cytoglobins. Respir. Physiol. Neurobiol. 2004;144(2-3):141–159. https://doi.org/10.1016/j.resp.2004.04.018Sommers L., Akam L., Hunter D.J., Bhatti J.S., Mastana S. Role of the ACE I/D Polymorphism in Selected Public Health-Associated Sporting Modalities: An Updated Systematic Review and Meta-Analysis. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2024;21(11):1439. https://doi.org/10.3390/ijerph21111439Sommers L., Akam L., Hunter D.J., Bhatti J.S., Mastana S. Role of the ACE I/D Polymorphism in Selected Public Health-Associated Sporting Modalities: An Updated Systematic Review and Meta-Analysis. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2024;21(11):1439. https://doi.org/10.3390/ijerph21111439Williams C.J., Williams M.G., Eynon N., Ashton K.J., Little J. P., Wisloff U., Coombes J. S. Genes to predict VO<sub>2</sub> max trainability: a systematic review. BMC Genomics. 2017;18:831. https://doi.org/10.1186/s12864-017-4192-6Williams C.J., Williams M.G., Eynon N., Ashton K.J., Little J. P., Wisloff U., Coombes J. S. Genes to predict VO<sub>2</sub> max trainability: a systematic review. BMC Genomics. 2017;18:831. https://doi.org/10.1186/s12864-017-4192-6Woods D.R., Pollard A.J., Collier D.J., Jamshidi Y., Vassiliou V., Hawe E., Humphries S.E., Montgomery H.E. Insertion/deletion polymorphism of the angiotensin I-converting enzyme gene and arterial oxygen saturation at high altitude. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2002;166(3):362–366. https://doi.org/10.1164/rccm.2103060Woods D.R., Pollard A.J., Collier D.J., Jamshidi Y., Vassiliou V., Hawe E., Humphries S.E., Montgomery H.E. Insertion/deletion polymorphism of the angiotensin I-converting enzyme gene and arterial oxygen saturation at high altitude. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2002;166(3):362–366. https://doi.org/10.1164/rccm.2103060Даутова А.З., Аюпова А.Р., Шамратова В.Г. Особенности функционирования газотранспортной системы и красной крови при разном уровне двигательной активности в зависимости от полиморфизма генов ACE и PPARG. Физическая культура, спорт — наука и практика. 2018;(1):101–106.Dautova A.Z., Ayupova A.R., Shamratova V.G. Features of the functioning of the gas transport system and red blood at different levels of physical activity depending on the polymorphism of the ACE and PPARG genes. Physical Education, Sport — Science and Practice. 2018;(1):101–106. (In Russ.)Konopka M.J., van den Bunder J.C.M.L., Rietjens G., Sperlich B., Zeegers M.P. Genetics of long-distance runners and road cyclists-A systematic review with meta-analysis. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2022;32(10):1414–1429. https://doi.org/10.1111/sms.14212Konopka M.J., van den Bunder J.C.M.L., Rietjens G., Sperlich B., Zeegers M.P. Genetics of long-distance runners and road cyclists-A systematic review with meta-analysis. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2022;32(10):1414–1429. https://doi.org/10.1111/sms.14212Ribas M.R., Schneider F.K., Ribas DIR, Lass A.D., Badicu G., Bassan J.C. Genetic Polymorphisms and Their Impact on Body Composition and Performance of Brazilians in a 105 Km Mountain Ultramarathon. Eur. J. Investig. Health Psychol. Educ. 2023;13(9):1751–1761. https://doi.org/10.3390/ejihpe13090127Ribas M.R., Schneider F.K., Ribas DIR, Lass A.D., Badicu G., Bassan J.C. Genetic Polymorphisms and Their Impact on Body Composition and Performance of Brazilians in a 105 Km Mountain Ultramarathon. Eur. J. Investig. Health Psychol. Educ. 2023;13(9):1751–1761. https://doi.org/10.3390/ejihpe13090127Гарнов И.О., Логинова Т.П., Бойко Е.Р. Реакция кардиореспираторной системы лыжниц различной спортивной квалификации на максимальный велоэргометрический тест. Спортивная медицина: наука и практика. 2023;13(3):20–29. https://doi.org/10.47529/2223-2524.2023.3.6Garnov I.O., Loginova T.P., Boyko E.R. Response of cardiorespiratory system during maximal exercise cycle ergometer test in women cross-country skiers with different skills levels. Sports medicine: research and practice. 2023;13(3):20–29. (In Russ.) https://doi.org/10.47529/2223-2524.2023.3.6Даутова А.З., Усманова С.Р., Шамратова В.Г. Взаимосвязь полиморфизма гена ACE с состоянием газотранспортной системы у лиц с разным уровнем двигательной активности. Современные проблемы науки и образования [интернет]. 2015;(3). Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18421Dautova A.Z., Usmanova S.R., Shamratova V.G. Relationship between ACE gene polymorphism and the state of the gas transport system in individuals with different levels of physical activity. Modern problems of science and education. 2015;(3). Available at: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18421 (In Russ.)Webb K.L., Dominelli P.B., Baker S.E., Klassen S.A., Joyner M.J., Senefeld J.W., Wiggins C.C. Influence of High Hemoglobin-Oxygen Affinity on Humans During Hypoxia. Front. Physiol. 2022;12:763933. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.763933Webb K.L., Dominelli P.B., Baker S.E., Klassen S.A., Joyner M.J., Senefeld J.W., Wiggins C.C. Influence of High Hemoglobin-Oxygen Affinity on Humans During Hypoxia. Front. Physiol. 2022;12:763933. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.763933Старкова К.Г., Долгих О.В., Казакова О.А., Легостаева Т.А. Генетический полиморфизм ACE I/D как фактор риска развития эссенциальной гипертензии. Анализ риска здоровью. 2022;(3):169–175. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.3.16Starkova K.G., Dolgikh О.V., Kazakova О.А., Legostaeva Т.А. Ace I/D genetic polymorphism as a risk factor of essential hypertension. Health Risk Analysis. 2022;(3):169–175. (In Russ.) https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.3.16Зинчук В.В. Кислородтранспортная функция крови и газотрансмиттер сероводород. Успехи физиологических наук. 2021;52(3):41–55. https://doi.org/10.31857/S0301179821030085Zinchuk V.V. Oxygen transport function of blood and gas transmitter hydrogen sulfide. Advances in Physiological Sciences. 2021;52(3):41–55. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0301179821030085Ahmed M.H., Ghatge M.S., Safo M.K. Hemoglobin: Structure, Function and Allostery. Subcell. Biochem. 2020;94:345–382. https://doi.org/10.1007/978-3-030-41769-7_14Ahmed M.H., Ghatge M.S., Safo M.K. Hemoglobin: Structure, Function and Allostery. Subcell. Biochem. 2020;94:345–382. https://doi.org/10.1007/978-3-030-41769-7_14

The authors declare that there are no conflicts of interest present.