Особенности взаимодействия компонентов кислородного транспорта у юношей в зависимости от физической активности и полиморфизма гена ACE

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. 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. 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. 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.

1. Hellsten Y., Nyberg M. Cardiovascular Adaptations to Exercise Training. Compr. Physiol. 2015;6(1):1–32. https://doi.org/10.1002/cphy.c140080

2. 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/

3. 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/10.47529/2223-2524.2024.4.4

4. Mairbäurl 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.2013.00332

5. Płoszczyca 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.2018.00375

6. 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/

7. 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/d3an02071a

8. Srinivasan 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/10.1080/17474086.2017.1313699

9. Зинчук В.В., Степуро Т.Л. NO-зависимые механизмы внутриэритроцитарной регуляции сродства гемоглобина к кислороду. Гродно: Гродненский государственный медицинский университет; 2016.

10. 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.2004.04.018

11. Sommers 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/ijerph21111439

12. Williams C.J., Williams M.G., Eynon N., Ashton K.J., Little J. P., Wisloff U., Coombes J. S. Genes to predict VO₂ max trainability: a systematic review. BMC Genomics. 2017;18:831. https://doi.org/10.1186/s12864-017-4192-6

13. Woods 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.2103060

14. Даутова 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.

15. 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.14212

16. Ribas 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/ejihpe13090127

17. Гарнов 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/10.47529/2223-2524.2023.3.6

18. Даутова 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=18421

19. 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.2021.763933

20. Старкова 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/2022.3.16

21. Зинчук В.В. Кислородтранспортная функция крови и газотрансмиттер сероводород. Успехи физиологических наук. 2021;52(3):41–55. https://doi.org/10.31857/S0301179821030085

22. Ahmed 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