周文婷

哈爾濱體育學院, 哈爾濱 150001

運動能力的遺傳學研究進展

周文婷

哈爾濱體育學院, 哈爾濱 150001

個體間運動能力的差異受多種因素影響, 其中環(huán)境和遺傳因素可能起決定作用。2008年以來涌現(xiàn)了大量的運動能力遺傳學研究, 獲得了一系列有意義的結(jié)果。文章以體力活動水平、肌肉力量及耐力水平3方面為重點, 著重對涉及以上3方面遺傳學研究中的研究結(jié)果(樣本大小、測試表型的質(zhì)量優(yōu)劣、運動實驗計劃的質(zhì)量高低、研究設計的合理性和新穎性、實驗測試的控制情況以及基因分型情況等)進行了比較分析, 以期為研究者提供參考。

運動能力; 體力活動水平; 肌肉力量; 耐力水平

運動能力受多種因素影響, 并在很大程度上受控于遺傳因素[1]。截至2007年, 共有221個染色體基因位點和 18個線粒體 DNA(Mitochondrial DNA, mtDNA)多態(tài)位點被發(fā)現(xiàn)與人類體質(zhì)、運動能力及個體訓練效果相關(guān)[2], 隨后有關(guān)新基因、新位點的探索卻漸入瓶頸[1], 眾多研究都僅是對不同種族人群中已知基因/位點與運動能力間關(guān)聯(lián)性的重復檢驗。但不可否認, 近年來生物技術(shù)革命對運動能力遺傳學研究的發(fā)展提供了巨大便利, 隨著國內(nèi)外科研機構(gòu)的通力合作, 人們不僅可以利用更大規(guī)模的樣本量及高通量SNP(Single nucleotide polymorphism, SNP)和全基因組測序技術(shù)同時分析數(shù)以百萬的SNPs, 還可以采用轉(zhuǎn)錄組學分析對數(shù)以千計轉(zhuǎn)錄基因的表達水平同時定量[3], 從而更系統(tǒng)、全面地描繪運動能力的遺傳圖譜。因此, 更多的運動能力遺傳學研究也應隨著科技的發(fā)展, 從對單個基因或多態(tài)位點進行的case-control分布計算轉(zhuǎn)向更快、更方便、價格更低廉的高通量SNP分析、全基因組測序及全基因組關(guān)聯(lián)研究(Genome-wide association study, GWAS),以檢測基因間微小、多重、積累的相互作用[1]。近年來運動能力遺傳學研究越來越多, 本文以體力活動水平、肌肉力量和耐力素質(zhì)三方面為切入點, 根據(jù)樣本量、測試表型的質(zhì)量、運動實驗計劃的質(zhì)量、研究設計的合理性和新穎性、實驗測試的控制情況及基因分型情況等, 選取2008年以來上述幾方面遺傳學研究中的最佳研究結(jié)果進行綜述, 對僅研究單一基因/位點的遺傳學研究不再贅述, 以期為本領域的研究人員提供參考。

1 體力活動水平的遺傳學研究

雖然體力活動水平的遺傳學研究數(shù)量有限, 但現(xiàn)有的雙生子和家族研究均表明個體究竟是喜靜惡動還是喜動惡靜與遺傳密切相關(guān)[4], 運動參與度在人群中的遺傳度中間值預計可達 62%。近年來, 有關(guān)體力活動水平的遺傳學研究結(jié)果越來越多, 包括動物實驗、對比研究、GWAS分析等。

2009年, De Moor等[5]首次對體力活動水平進行了GWAS分析, 以調(diào)查問卷定量研究了荷蘭及美國人的體力活動水平, 根據(jù)報告的活動類型、頻率及持續(xù)時間計算了代謝當量-小時(Metabolic equivalent-hour, METs-小時), 并將受試者依據(jù)是否每周≥4 METs-小時分為運動與非運動組。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 荷蘭與美國人中運動組的分布頻率為49.5%和62.6%; 對運動與非運動組進行GWAS分析并以性別及年齡為協(xié)變量構(gòu)建的邏輯回歸模型中, 發(fā)現(xiàn)3個SNP的P值＜1×10-5, 其中位于3′-磷酸腺苷5′-磷酰硫酸合成酶2基因的rs10887741與體力活動水平關(guān)聯(lián)最大。研究還對曾報道的眾多體力活動水平關(guān)聯(lián)基因及連鎖區(qū)進行了檢驗[5], 發(fā)現(xiàn)與此相關(guān)性最高的基因連鎖區(qū)和關(guān)聯(lián)基因分別為γ-氨基丁酸A受體γ3基因編碼區(qū)內(nèi)的rs8036270及瘦素受體基因座內(nèi)的rs12405556。但鑒于后者的P值反映的主要是該位點與美國人間的強相關(guān)性, 在荷蘭人中其水平僅為 0.226, 故認為其分布存在顯著的地域差異, 但需進一步研究予以佐證。

2010年, Lightfoot等[6]研究了小鼠的自發(fā)體力活動水平, 分別測試了轉(zhuǎn)輪跑實驗中 41個近交系448只小鼠的跑距、跑步時間和跑速, 發(fā)現(xiàn)它們的這些指標分別相差27倍、23倍和3倍。研究者檢測了各家系小鼠的基因組, 并繪制了相應的數(shù)量性狀位點(Quantitative trait loci, QTLs)圖譜, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個QTLs與跑距顯著相關(guān), 9個QTLs與性別差異有關(guān)。但有研究人員對上述結(jié)果提出了質(zhì)疑[7]：即這些體力活動水平關(guān)聯(lián) QTLs主要定位于基因間區(qū),而目前在這些區(qū)間內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)基因。因此, 究竟是這些QTLs包含了迄今尚未發(fā)現(xiàn)的基因(如微小RNA基因)還是這些染色體區(qū)內(nèi)的連鎖不平衡比先前預計的置信區(qū)所指示的跨度更大, 尚不可知, 對此仍需進一步探索。

盡管已知 mtDNA突變可顯著影響個體的運動不耐受性[8], 這些突變患者的體力活動水平和靜息水平與遺傳是否相關(guān)卻尚不明晰。2011年, Apabhai等[9]對比研究了100名線粒體病患者(根據(jù)突變類型被分為4組)與100名健康對照者的體力活動水平和靜息狀態(tài), 發(fā)現(xiàn)所有患者的體力活動水平均比對照者顯著偏低而靜息時間顯著偏高, 且 4組患者的活動水平間無顯著性差異, 然而, 經(jīng)年齡、性別和體質(zhì)指數(shù)(Body mass index, BMI)校正后, 發(fā)現(xiàn)患者的病重程度與 4%～15%的個體間活動水平及靜息水平相關(guān)。該研究為多因素和多基因影響的復雜表型研究提供了范例。試想如果分別檢測每一種基因突變,研究者未必會發(fā)現(xiàn)與活動水平相關(guān)的某突變標記。然而, 當將可能導致某一臨床表征的全部突變可能性組合在一起時, 結(jié)果便具有了統(tǒng)計學意義?；蛟S有學者會認為, 在某一特定群體間發(fā)生這些罕見突變的可能性較低, 但在更大的群體內(nèi), 多重基因和DNA序列突變可能恰恰是導致某表型的影響因素之一[9]。

除了上述研究, 2012年的兩項動物實驗也具有顯著的指導意義：即Leamy等[10]對小鼠轉(zhuǎn)輪跑時行為特征進行的全基因組QTLs篩查和Nogales-Gadea等[11]構(gòu)建的首個麥卡德爾病的動物模型。在前者的研究中, 小鼠轉(zhuǎn)輪跑訓練6 d內(nèi)的跑距、跑步時間、平均跑速和最大跑速被分別測試, 第5和第6日的4項指標均值則作為衡量體力活動水平表型的最終結(jié)果。研究分析了覆蓋小鼠全基因組的 2058個標簽SNPs, 發(fā)現(xiàn)19號染色體17.4～22.0 Mb內(nèi)的1個QTL與跑步時間顯著相關(guān), 另外9個QTLs則分別顯著影響跑距、平均跑速和最大跑速, 為人類體力活動水平的GWAS研究提供了有價值的資料。麥卡德爾病是由肌糖原磷酸化酶(Muscle glycogen phosphorylase, PYGM)缺乏引起的遺傳疾病, 主要臨床特征為肌肉劇烈收縮后出現(xiàn)疼痛、痙攣和無力。PYGM基因外顯子1內(nèi)的R50X突變是常見于該病患者中的一個位點。Nogales-Gadea等[11]構(gòu)建了該病的R基因敲入小鼠模型, 發(fā)現(xiàn)RR純合體小鼠不僅不表達PYGM蛋白, 骨骼肌無活動水平, 其組織學和生化特征也與麥卡德爾病患者相同(即骨骼肌內(nèi)積聚大量糖原, 血漿肌酸激酶水平顯著升高, 運動后出現(xiàn)肌紅蛋白尿,運動能力與野生XX型和RX雜合型小鼠相比下降非常顯著), 從而為深入了解麥卡德爾病的病理生理學機制及運動不耐受性與較低體力活動水平的分子機制研究提供了重要工具。

2013年, Hoed等[12]對1654名雙生子的平均每日活動水平、體力活動能量消耗、中等-劇烈強度體力活動與靜息狀態(tài)的耗時情況進行了調(diào)查, 并通過結(jié)構(gòu)方程檢驗了遺傳、共享環(huán)境及特有環(huán)境因素對上述指標個體差異的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 遺傳與 47%的體力活動能量消耗與中等-劇烈強度體力活動耗時、35%的軀干加速及 31%的靜息狀態(tài)耗時個體差異有關(guān), 此外的大部分個體差異為特有環(huán)境因素與隨機誤差的共同作用, 共享環(huán)境因素則僅影響全部指標的0～15%, 從而表明體力活動與靜息水平的個體差異由遺傳與環(huán)境共同作用, 其中環(huán)境起主要作用, 遺傳因素則影響約50%的個體差異。

2 肌肉力量的遺傳學研究

力量素質(zhì)由基因-環(huán)境相互作用, 由多效基因調(diào)控, 其遺傳度也因測定時選取肌纖維的角度、收縮方式、收縮速度而異(29%～82%)[13]。相對于耐力素質(zhì), 與肌肉力量確切相關(guān)的基因/位點數(shù)量均較低,其效應卻較耐力素質(zhì)相關(guān)基因更顯著(如著名的“冠軍基因”ACTN3), 近年來其遺傳學研究亦大量涌現(xiàn),為我們深入理解其遺傳本質(zhì)提供了豐富素材。

對短跑運動員 α-輔肌動蛋白 3(Alpha-actinin-3 protein, ACTN3)基因第577密碼子進行的多態(tài)分析是肌肉力量遺傳學研究中的經(jīng)典[14]。由于發(fā)生了C→T轉(zhuǎn)換, 導致終止密碼子(X)取代了精氨酸(R),從而造成XX型攜帶者中ACTN3的分泌不足, 使得該基因型運動員的短距離沖刺能力較差[14～16]。事實上, 正是以上對ACTN3基因的早期研究為近年來對來自不同種族、地域、人群及運動項目的受試者開展有關(guān)肌肉力量、質(zhì)量及功率方面的分子研究提供了確切的定量指標[17～23], 然而由于后續(xù)研究的實驗對象各異, 并非如早期研究一樣僅選取精英運動員,故而造成近年來的多數(shù)研究結(jié)果與早期研究結(jié)果并不相符。

對R577X位點與血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensinconverting enzyme, ACE)基因I/D位點間相互作用的調(diào)查是近來肌肉力量ACTN3多態(tài)研究的熱點。此前大部分研究均認為, 若表達RR或RX基因型的同時也表達DD基因型, 則與同時攜帶XX及II基因型的個體相比, 此人的肌肉力量、質(zhì)量或功率將會更高[8]。遺憾的是, 眾多研究結(jié)果與該假設均背道而馳[18,24～26]。但鑒于這些研究樣本量較小, 研究對象間又存在較大的年齡、訓練水平等差異, 無從比較, 雖然R577X位點已被證實與肌肉力量等特征指標的變化有關(guān),它與ACE基因I/D位點對肌肉力量的共同作用卻仍未知, 尤其當研究對象由優(yōu)秀運動員轉(zhuǎn)為無訓練經(jīng)歷的普通人時。

盡管上述研究中陽性結(jié)果較少, 以下的研究對加深我們的肌肉力量遺傳學認識卻大有益處。2008年, MacArthur等[27]及Chan等[28]分別利用ACTN3基因敲除小鼠研究了 ACTN3在肌肉特征及肌纖維類型比例中的影響, 發(fā)現(xiàn)缺乏ACTN3確實可能通過改變肌肉的代謝水平及肌纖維類型特征來改變肌肉的機能情況, 其可能機制則是鈣調(diào)磷酸酶信號通路活性上升導致的運動訓練應答增強[29], 遺憾的是, 上述結(jié)果在2012年Vincent等[30]以人股外側(cè)肌進行的骨骼肌代謝特征研究中未能驗證, 推測可能與人類及嚙齒類動物間的肌纖維代謝特點差異有關(guān)。

Liu等[31]于 2009年首次對 1000名美國白人的骨骼肌特征指標開展了GWAS分析, 發(fā)現(xiàn)促甲狀腺激素釋放激素受體(Thyrotropin-releasing hormone receptor, TRHR)基因的兩個SNPs與瘦體重顯著相關(guān),此后在多個人群中被反復驗證。由于甲狀腺激素對骨骼肌發(fā)育作用顯著[32], TRHR編碼的又是促進其釋放的激素受體蛋白, 故該研究認為 TRHR基因可被視為能影響肌肉力量的潛在基因在未來予以研究。

由于某些微效基因或影響較大的等位基因人群分布極低, 故科學界愈加期望于借助它們的組合來反映其潛在的遺傳效應。2010年, Ruiz等[33]采用Williams等[34]提出的“總基因型評分”(Total genotype score, TGS)對西班牙53名優(yōu)秀力量運動員、100名對照者及100名耐力運動員的6個多態(tài)位點進行了計算, 雖然未發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀力量運動員中存在“以肌肉力量為導向的多基因群”, 卻發(fā)現(xiàn)其平均 TGS確實高于對照組及耐力運動員, 部分支持了“TGS評分可區(qū)分不同運動員組別”的觀點。但研究也發(fā)現(xiàn), 60%優(yōu)秀力量運動員表達的最優(yōu)基因型≤3個, 而 20%優(yōu)秀耐力運動員擁有4或5個最優(yōu)基因型, 說明TGS不適用于個體研究, 如此高的假陰性比率, 則不僅表明納入該研究TGS計算的多態(tài)位點數(shù)量較少, 也反映了當前被確認與肌肉力量相關(guān)的多態(tài)位點數(shù)量較低。優(yōu)秀運動員數(shù)量有限, 因此如何加快國際間合作, 既能解決樣本量少的難題又能保證TGS計算所需的高質(zhì)量基因分型得以完成, 是目前亟待解決的難題。Hughes等[35]也致力于以 TGS探尋肌肉力量相關(guān)的“最優(yōu)基因型群”, 不同的是, 他們計算了某個體可同時表達 22個影響肌肉力量多態(tài)位點的“最優(yōu)基因型群”的可能性, 發(fā)現(xiàn)此概率僅為 3/1000 000, 即多數(shù)人實際攜帶的基因型群間僅相差幾個等位基因/基因型。因此他們認為, 個體間的高度遺傳相似性以及僅有相對較少個體會表達高/低數(shù)量優(yōu)勢基因型的情況, 可能正是肌肉力量相關(guān)特征之所以異質(zhì)性水平較低的原因之一。

2011年, Windelinckx等[36]跟蹤分析了兩項連鎖研究[37,38], 首次完成了對染色體 12q12-14內(nèi)膝伸肌力量聯(lián)動峰值關(guān)聯(lián)基因的兩階段精細定位圖。首先,他們用74個候選基因內(nèi)/附近的209個標簽SNPs對魯汶大學肌肉力量基因研究(Leuven Genes for Muscular Strength study, LGfMS)項目中的 500名兄弟進行基因分型, 以連鎖分析和家族關(guān)聯(lián)分析確定了可跟蹤的活化素A受體1型B(activin A receptor, type 1B, ACVR1B)基因和抑制素βC基因。根據(jù)是否可能影響基因表達或功能, 選擇 33個 SNPs對 LGfMS中的 536名兄弟姐妹進行分析。結(jié)果, 僅 ACVR1B多態(tài)性與膝伸肌力量顯著相關(guān), 其中rs2854464與此關(guān)聯(lián)最強, 其高分布等位基因A攜帶者則被認為肌肉力量更好。研究者在兩個不同人群中對該位點進行了重復檢驗, 結(jié)果均獲得了驗證。已知ACVR1B蛋白可能對骨骼肌內(nèi)的肌肉生長抑制素信號產(chǎn)生重要作用, 而 rs2854464位點雖然可能會破壞該基因3′非翻譯區(qū)內(nèi)微RNA24的一個潛在結(jié)合部位, 對16名不同基因型攜帶者進行的肌肉活檢卻未發(fā)現(xiàn)該基因表達間存在差異[37], 故仍需大量研究來檢驗該基因及位點的確切影響。

Thomaes等[39]對260名受訓3個月的冠心病患者的肌肉力量、肌肉大小及訓練敏感性進行了評分,涉及30個骨骼肌關(guān)聯(lián)基因的65個SNPs, 計算了遺傳易感性分數(shù)(Genetic predisposition score, GPS)并對其預測水平進行了檢驗, 發(fā)現(xiàn) GPS與股直肌直徑、伸膝力量及訓練效果均顯著相關(guān), 可影響約23%的個體差異, 從而為心臟修復患者的訓練效果預測提供了可行的方法與指標。

3 耐力水平的遺傳學研究

人類最大有氧耐力的遺傳度為25%～90%[1]。截至2007年, 共有47個被認為與耐力素質(zhì)相關(guān)的基因位點被細致描述, 但大部分位點由于受樣本量、種族差異、地域差異等影響, 其確切效應并不明確[2]。2008年以來, 眾多設計新穎、樣本量相對較大、技術(shù)較先進的耐力水平遺傳學研究先后發(fā)表, 對人們深入了解其機制、明確其作用提供了資料, 在此綜述如下。

為探索東非運動員何以長期統(tǒng)治長跑項目, 2009年Scott等[40]對其mtDNA進行了單體型分析,計算了優(yōu)秀肯尼亞運動員中的 mtDNA單倍群在普通肯尼亞人中的分布頻率, 并進行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 國家與國際級運動員的單倍群分布頻率與對照組相比均差異顯著, 且國際級運動員中L0單倍群比例較高, L3*單倍群比例較低。雖然東非大裂谷地區(qū)的國際級運動員比例較對照組高, 其單倍群分布頻率與其他地區(qū)受試者相比差異卻不顯著; 而優(yōu)秀運動員雖然多數(shù)來自尼羅河流域, 其單倍群分布頻率與班圖人相比差異也不顯著。故研究者認為, mtDNA單倍群與精英肯尼亞長跑運動員有關(guān), 但其杰出耐力水平雖然可能部分受某些特定遺傳因素影響, 甚至可能與mtDNA相關(guān), 遺傳卻并非其耐力表現(xiàn)的唯一影響因素。

2010年, Timmons等[41]基于三項運動訓練實驗對最大攝氧量(Maximal oxygen consumption, VO2max)訓練效果遺傳預測標記進行了研究：首先, 對29名受試者施加訓練以獲得可預測 VO2max訓練效果的初始RNA樣本; 然后, 在另17名受試者中對以上轉(zhuǎn)錄本的預測效果進行驗證; 最后, 對上述預測標記的轉(zhuǎn)錄本進行基因分型, 以便在接受訓練的第三組受試者中獲得一組標簽SNPs。通過對這些標簽SNPs及從HERITAGE Family Study計劃的定位克隆研究中發(fā)現(xiàn)的 SNPs進行多變量回歸分析, 研究發(fā)現(xiàn)了11個可共同影響 23%VO2max訓練效果變化量的SNPs, 其中7個來自RNA表達分析, 剩下的則來自QTLs分析, 可見將轉(zhuǎn)錄物組學與基因組學結(jié)合將大大增加新遺傳預測標記的發(fā)現(xiàn)率, 對運動能力的遺傳標記研究而言也是一個有力工具。

2010年, Bouchard等[42]對HERITAGE計劃中的白人進行了GWAS分析, 發(fā)現(xiàn)了39個與VO2max訓練效果個體差異顯著相關(guān)的SNPs, 其中位于?；o酶 A合成酶長鏈家族成員 1基因第 1內(nèi)含子的rs6552828影響最顯著, 達到約6%。在對39個SNPs進行多變量回歸分析后, 9個SNPs被發(fā)現(xiàn)對VO2max訓練效果變化量的影響超過2%, 7個SNPs的影響達到1%～2%, 16個SNPs的綜合影響則達到45%。研究對最后回歸分析中的 21個預測標記 SNPs評分,并根據(jù)擁有的高 VO2max訓練效果等位基因數(shù)量對每個 SNP編號, 低反應等位基因純合子為 0, 雜合子為1, 高反應純合子為 2。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 受試者得分為7～31, 最低(≤9)與最高得分者(≥19)的VO2max訓練效果相差383 mL/min, 從而表明未來通過一組基因標記將完全可能預測久坐者的 VO2max訓練效果大小。

2011年, Thomaes等[43]對完成3個月訓練計劃的冠心病患者的訓練效果預測標記 SNPs也進行了評分, 共分析了12個骨骼肌關(guān)聯(lián)基因的21個SNPs,計算了GPS并檢驗了其預測水平, 發(fā)現(xiàn)分別位于睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子基因、AMP脫氨酶1基因及糖皮質(zhì)激素受體基因的 rs1800169、rs17602729及 rs6190與耐力水平變化有關(guān), GPS對預測冠心病患者VO2max訓練效果增加與否效果顯著, 從而與之前的研究[41]共同表明, 預測評分未來可作為有實用價值的新方法, 用于優(yōu)化訓練效果的遺傳預測標記研究。

研究表明, 久坐者中約 800個骨骼肌基因在 6周耐力訓練后轉(zhuǎn)錄水平會出現(xiàn)上調(diào)或下調(diào)[41], 這800個轉(zhuǎn)錄本因此被定義為訓練應答轉(zhuǎn)錄物組(Training responsive transcriptome, TRT)。2011年, Keller等[44]將此數(shù)據(jù)庫與在人及一個新大鼠模型中發(fā)現(xiàn)的可影響骨骼肌耐力訓練效果的基因組學數(shù)據(jù)結(jié)合, 對影響以上轉(zhuǎn)錄本的復雜網(wǎng)絡的主要調(diào)節(jié)分子進行了探索, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①對訓練高應答和低應答的受試者中有至少100個TRT基因轉(zhuǎn)錄水平出現(xiàn)了不同變化, 說明這些基因?qū)δ土λ降奶岣咧陵P(guān)重要; ②HERITAGE計劃受試者的3400個SNPs中, 24個與 VO2max訓練效果變化量顯著相關(guān), 但經(jīng)過保守的Bonferroni校正, 這些SNPs均不再與此相關(guān);③動物模型里的高應答大鼠比低應答大鼠多 20%的TRT上調(diào)基因但少10%的TRT下調(diào)基因, 說明高應答大鼠的TRT基因轉(zhuǎn)錄水平較高。

2012年, 一項對亞極量運動能力訓練效果遺傳預測標記的 HERITAGE研究見于報端[45]。研究對475名受試者的第13號染色體進行了全基因組連鎖分析, 發(fā)現(xiàn)位于13q12區(qū)的1個QTL與60%VO2max強度運動下的攝氧量(△VO260)顯著相關(guān), 可作為亞極量運動水平的預測標記。他們用約1800個SNPs對該QTL所在的7.9 Mb大小區(qū)間進行了定位和單體型分析, 發(fā)現(xiàn)位于ATP酶銨磷脂轉(zhuǎn)運體1級8A型成員2基因和GS同源盒蛋白1基因編碼區(qū)的幾個單體型與△VO260顯著相關(guān)。隨后, 他們采用逐步回歸分析計算了△VO260的影響水平, 最終將13個SNPs及單體型納入分析, 發(fā)現(xiàn)它們可影響約20%的△VO260水平。

為明確 GWAS分析中[41]發(fā)現(xiàn)的、可顯著影響VO2max訓練效果的rs6552828是否與杰出耐力素質(zhì)相關(guān), 2012年, 西班牙與中國科學家分別在本國優(yōu)秀耐力運動員及普通對照組中檢測了其分布頻率[46]。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 該位點僅在中國北方漢族男運動員的分布中存在臨界水平差異, 女運動員及西班牙男運動員中均無顯著性變化。雖然造成該結(jié)果的原因可能是統(tǒng)計學功效偏低, 但鑒于此研究與先前GWAS分析所對應的耐力特征不同, 所以即使這兩個特征在運動員發(fā)展耐力素質(zhì)的某個時間點上明顯密切相關(guān),卻可能正是上述結(jié)果的主要誘因。

為明確ACE-I/D及ACTN3-R577X多態(tài)與運動能力間是否相關(guān), Ma等[47]于2013年對此進行了meta分析, 分別納入 25篇涉及 ACE-I/D位點及 23篇ACTN3-R577X多態(tài)的研究, 并根據(jù)性別、種族、項目分類(耐力與力量)進行了亞組分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn), ACE的II型較D等位基因攜帶者(DD+ID)擁有運動能力的可能性更高, 在耐力項目運動員中分布更廣, ACTN3的R等位基因則與力量素質(zhì)顯著相關(guān), 從而為上述多態(tài)位點與耐力及力量素質(zhì)間的關(guān)聯(lián)提供了確切數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語與展望

2008～2012年涌現(xiàn)了大量的運動能力遺傳學研究, 其中的一些由于設計新穎、樣本量相對較大、統(tǒng)計學分析獨特或利用了較先進的技術(shù), 從而更具有參考價值。由于優(yōu)秀運動員樣本少, 數(shù)量增長又異常緩慢, 難以滿足遺傳學研究發(fā)展的需要, 故上述研究或采用模式動物, 或以訓練效果為研究內(nèi)容,或探索普通人的身體活動水平, 有益地補充了人類體質(zhì)與運動能力的遺傳學研究。雖然仍有諸多問題困擾著該領域研究, 但對以上研究的解讀可知, 隨著國際間合作的增多、各種分子生物學技術(shù)的日益成熟及統(tǒng)計學和計算方法的不斷革新, 與運動能力有關(guān)的新基因、蛋白及機制研究未來將大量涌現(xiàn),人們對運動遺傳學的理解也將不斷深入。

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(責任編委: 李紹武)

Advances in the genetics of exercise performance

Wenting Zhou

Harbin Institute of Physical Education, Harbin 150001, China

Differences among individuals in exercise performance are determined by a range of environmental and genetic factors. Since 2008, numerous studies in the genetics of exercise performance have been published and a set of significant results have been obtained. In this review, we analyze the research results in physical activity, muscular strength and endurance from reputable papers selected based on these following aspects: sample size, quality of phenotype measurements, quality of the exercise program or physical activity exposure, study design, adjustment for experimental testing and quality of genotyping. We also review the progress of these three research fields and suggest new directions to future research.

exercise performance; physical activity level; muscular strength; endurance performance

2013-11-07;

2013-12-19

周文婷，博士后，副教授，研究方向：基因技術(shù)與運動員選材。E-mail：springzwt@126.com

10.3724/SP.J.1005.2014.0301

時間: 2014-2-11 10:54:45

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20140211.1054.001.html