Структура заболеваний системы кровообращения и их генетические предикторы у спортсменов с высокой интенсивностью тренировочной и соревновательной нагрузки

Морфофункциональные изменения органов системы кровообращения, обнаруживаемые у спортсменов, могут оставаться без должного внимания, так как клинические (фенотипические) признаки патологических отклонений очень схожи с проявлениями адаптации сердечно-сосудистой системы к интенсивным физическим нагрузкам.

Цель исследования: предложение персонифицированного алгоритма медико-биологического сопровождения профессиональных спортсменов с отклонениями и заболеваниями органов кровообращения на основании клинических и геномных данных.

Материалы и методы: Проанализированы результаты углубленного медицинского обследования (2021–2023 гг.) 15 464 спортсменов — участников спортивных сборных команд России. Проведен анализ структуры заболеваний органов системы кровообращения по кодам Международной классификации болезней 10-го пересмотра (МКБ-10), вынесенных в сводное заключение последнего обследования. Из исследуемой выборки отобрано 50 спортсменов с отклонениями и заболеваниями органов системы кровообращения, испытывающих различную степень интенсивности динамических и статических нагрузок в соответствии с классификацией Митчелла, для проведения полногеномного секвенирования и последующей клинической интерпретацией полученных данных.

Результаты: В исследуемой выборке количество человек с патологическими состояниями органов системы кровообращения составило 6 946 человек (45 %). Классификационные группы по Митчеллу имели статистически значимые различия в отношении распространенности 10 заболеваний органов системы кровообращения. В 50 образцах ДНК профессиональных спортсменов было обнаружено 5 вероятно патогенных вариантов (10 %), 19 вариантов с неопределенным клиническим значением (38 %), имеющих отношение к фенотипу моногенного заболевания с поражением органов системы кровообращения.

Заключение: Эффективным инструментом дифференциальной диагностики патологических и адаптационных изменений органов системы кровообращения является молекулярно-генетическое тестирование. Носительство каузативных генов в сочетании с клиническими признаками позволяет изменить тактику медико-биологического сопровождения спортсмена по предлагаемому алгоритму.

1. Вершинин Е.Г., Гуро О.А., Гончарова А.А. Сравнительный анализ структуры заболеваемости спортсменов и лиц, занимающихся спортом, в г. Волгограде за 2010–2016 гг. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2017;4(64):58–62.

2. Горбенко А., Скирденко Ю., Николаев Н., Замахина О., Шерстюк С., Ершов А. Спортивное сердце: норма или патология. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2020;24(2):16–25. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2020-2-16-25

3. Baumgartner L., Schulz T., Oberhoffer R., Weberruß H. Influence of Vigorous Physical Activity on Structure and Function of the Cardiovascular System in Young Athletes-The MuCAYA-Study. Front. Cardiovasc. Med. 2019;6:148. https://doi.org/10.3389/fcvm.2019.00148

4. Гаврилова Е.А., Чурганов О.А., Брынцева Е.В., Ларинцева О.С. Нарушения ритма сердца как проявление патологического спортивного сердца на разных этапах спортивной подготовки. Современные вопросы биомедицины. 2022;6(1):11. https://doi.org/10.51871/2588-0500_2022_06_01_11.

5. Смоленский А.В., Михайлова А.В. Кардиология: Национальное руководство. Спорт и сердечно-сосудистые заболевания. Кардиология: Новости. Мнения. Обучение. 2019;(4):62–65.

6. Fellmann F., van El C.G., Charron P., Michaud K., Howard H.C., Boers S.N., et al. European recommendations integrating genetic testing into multidisciplinary management of sudden cardiac death. Eur. J. Hum. Genet. 2019;27(12):1763–1773. https://doi.org/10.1038/s41431-019-0445-y

7. Castelletti S., Zorzi A., Ballardini E., Basso C., Biffi A., Brancati F., et al. Molecular genetic testing in athletes: Why and when a position statement from the Italian Society of Sports Cardiology. Int. J. Cardiol. 2022;364:169–177. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2022.05.071

8. Asatryan B., Schaller A., Seiler J., Servatius H., Noti F., Baldinger S.H., et al. Usefulness of Genetic Testing in Sudden Cardiac Arrest Survivors With or Without Previous Clinical Evidence of Heart Disease. Am. J. Cardiol. 2019;123(12):2031–2038. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2019.02.061

9. Lubitz S.A., Ellinor P.T. Next-generation sequencing for the diagnosis of cardiac arrhythmia syndromes. Heart Rhythm. 2015;12(5):1062–1070. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2015.01.011

10. Mitchell J.H., Haskell W., Snell P., Van Camp S.P. Task Force 8: classification of sports. J. Am. Coll. Cardiol. 2005;45(8):1364–1367. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.02.015

11. bcl2fastq and bcl2fastq2 Conversion Software Downloads [internet]. Available at: https://emea.support.illumina.com/sequencing/sequencing_software/bcl2fastq-conversion-software/downloads.html (accessed 21 November 2022).

12. Sequencing Analysis Viewer Support [internet]. Available at: https://support.illumina.com/sequencing/sequencing_software/sequencing_analysis_viewer_sav.html (accessed 21 November 2022).

13. Babraham Bioinformatics - FastQC A Quality Control tool for High Throughput Sequence Data [internet]. Available at: https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ (accessed 21 November 2022).

14. Krusche P., Trigg L., Boutros P.C., Mason C.E., De La Vega F.M., Moore B.L., et al. Best practices for benchmarking germline small-variant calls in human genomes. Nat. Biotechnol. 2019;37(5):555–560. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0054-x

15. Wilde A.A.M., Semsarian C., Márquez M.F., Shamloo A.S., Ackerman M.J., Ashley E.A., et al. European Heart Rhythm Association (EHRA)/Heart Rhythm Society (HRS)/Asia Pacific Heart Rhythm Society (APHRS)/Latin American Heart Rhythm Society (LAHRS) Expert Consensus Statement on the state of genetic testing for cardiac diseases. Europace. 2022;24(8):1307–1367. https://doi.org/10.1093/europace/euac030

16. Human Phenotype Ontology [internet]. Available at: https://hpo.jax.org/app/

17. Wickham H., Bryan J. Readxl: Read Excel Files. R Package Version 1.3.1. 2019. Available at: https://CRAN.R-project.org/package=readxl.

18. George K., Whyte G.P., Green D.J., Oxborough D., Shave R.E., Gaze D., Somauroo J. The endurance athletes heart: acute stress and chronic adaptation. Br. J. Sports Med. 2012;46(suppl 1):i29-i36. https://doi.org/10.1136/bjsports-2012-091141

19. Pujadas S., Doñate M., Li C.H., Merchan S., Cabanillas A., Alomar X., et al. Myocardial remodelling and tissue characterisation by cardiovascular magnetic resonance (CMR) in endurance athletes. BMJ Open Sport Exerc. Med. 2018;4(1):e000422. https://doi.org/10.1136/bmjsem-2018-000422

20. Domenech-Ximenos B., Sanz-de la Garza M., Prat-González S., Sepúlveda-Martínez A., Crispi F., Duran-Fernandez K., et al. Prevalence and pattern of cardiovascular magnetic resonance late gadolinium enhancement in highly trained endurance athletes. J. Cardiovasc. Magn. Reson. 2020;22(1):62. https://doi.org/10.1186/s12968-020-00660-w

21. Wickham H. ggplot2. WIREs Computational Statistics. 2011;3(2):180–185. https://doi.org/10.1002/wics.147

22. Dixon P. VEGAN, a package of R functions for community ecology. J. Veg. Sci. 2003;14(6):927–930. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2003.tb02228.x

23. Гаврилова Е. Актуальные проблемы спортивной кардиологии. Москва: Спорт; 2022.

24. Larsson E., Wesslén L., Lindquist O., Baandrup U., Eriksson L., Olsen E., Rolf C., Friman G. Sudden unexpected cardiac deaths among young Swedish orienteers — Morphological changes in hearts and other organs. APMIS. 1999;107(3):325–336. https://doi.org/10.1111/j.1699-0463.1999.tb01561.x

25. Masson E., Zou W.B., Génin E., Cooper D.N., Gac G.L., Fichou Y., et al. Expanding ACMG variant classification guidelines into a general framework. Hum. Genomics. 2022;16(1):31. https://doi.org/10.1186/s40246-022-00407-x