ACE基因多态性对越野滑雪运动员科学选材的关联性研究 ①

ACE基因多态性对越野滑雪运动员科学选材的关联性研究①

①基金项目:黑龙江省大学生创业训练计划,项目编号:201310242010。

陈凤浩1李丽2

(1.哈尔滨体育学院研究生处 黑龙江哈尔滨 150008;2.哈尔滨体育学院运动科学与健康系 黑龙江哈尔滨 150008)

摘 要:科学选材是最终达到训练目标和取得优异的比赛成绩的根蒂。而基因选材已经成为优秀运动员科学选材的重要手段之一。目前研究普遍认为ACE(血管紧张素转化酶)的水平能够有效地反映出运动员的心血管机能,尤其是与有氧运动中的耐力素质密切相关,并在很大程度上决定了运动员的有氧运动能力。因此,在有氧运动能力起决定作用的滑雪项目的科学选材上,启用以ACE基因为主的基因选材方法能够为我国滑雪项目后续人才的选择和培养以及创造优秀的竞赛成绩提供必要保证。

关键词:ACE基因 多态性 越野滑雪 科学选材

作者简介:陈凤浩(1989—),男,黑龙江哈尔滨人,硕士在读，研究方向:运动人体科学。

中图分类号:G8

文献标识码:A

文章编号:2095-2813(2015)08(c)-0024-02

DOI:10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.24.024

近年来,冰雪运动在我国蓬勃发展。乘着中国申办2022年冬季奥林匹克运动会的浪潮,冰雪运动产业已被推举到一个新的高度。随着科学技术的迅猛发展,各国已将许多以高新科技为支撑的训练方法、训练器材以及针对比赛设计的个性化训练计划融入到职业运动员的训练过程中。当这些因素无法产生显著差距时,运动员的科学选材,这种从基础主体上择优的手段变得至关重要。基因选材从分子生物学及基因学的角度将优秀运动员的运动能力以及优秀潜能等遗传学特征作为科学选材的重要依据。近几年以来,随着国内外学者在研究上的不断深入,取得许多非常有参考意义的成果。越野滑雪作为以有氧耐力为主的运动,其基因选材的研究也必然依附于与有氧耐力相关基因的研究。目前,在已知的与有氧耐力相关联的基因的研究中ACE基因的研究可谓最为广泛和深入。该文参考大量文献,意在阐明和探究ACE基因与越野滑雪运动之间密不可分的关联性,并以此为越野滑雪运动运动员科学选材提供必要依据。

1　越野滑雪运动项目的竞技特征

1.1越野滑雪项目特点

越野滑雪的比赛路线多设计在有坡度起伏的山地上,运动员须装备一定规格的滑雪板和雪杖[1]。国际雪联规定,越野滑雪比赛要设在全程为山坡、下坡、平地各占1/3的崎岖的山地上[2]。在比赛过程中,运动员不仅要克服寒冷气候,更要不断地翻越崎岖不平的山路,这就必须要求运动员具备良好的呼吸以及心血管机能。越野滑雪是一项以有氧代谢为主要代谢途径的耐力性运动项目。

1. 2越野滑雪项目国内外发展

1.2.1国内越野滑雪项目发展

中国越野滑雪起步比较晚,群众基础也较为薄弱[3],与高水平国家如北欧、东欧、俄罗斯等国相比,其差距是全方面的。1980年美国普莱西德湖冬奥会,是中国代表队与国际级越野滑雪比赛的第一次结缘。随后,1984年中国滑雪协会在北京成立,至2014年索契冬奥会为止,中国代表队共参加了10届冬奥会,中国运动员在冬奥会上虽无奖牌入账,但其竞技实力也在逐步提高。我国优秀运动员王春丽、李宏雪、孙清海等人分别在2006年都灵冬奥会和2010年温哥华冬奥会上取得历史性的突破[4]。虽然种种迹象表明,中国越野滑雪向着越来越好的方向发展,但是我们不应忘记同世界高水平国家的差距。随着申办2022年冬奥会脚步的临近,我国对于冰雪运动的投入与扶持力度也逐渐增加,中国越野滑雪的发展正在经历一个“从无到有,从有到优”的历史性跨越。

1.2.2国外越野滑雪项目发展

滑雪起源于4000年前的北欧大陆。1924年,国际滑雪总会在法国夏慕尼正式成立,越野滑雪也于同一年被列入冬季奥运的比赛项目之一。到了1952年挪威奥斯陆冬季奥运中,女子10公里越野滑雪项目也成为了正式的比赛项目之一[5]。在1979年至2009年的越野滑雪世界杯锦标赛中,挪威以11金、12银、17铜共40枚奖牌遥遥领先,其实力可见一斑。2014年的索契冬奥会上,滑雪类项目的奖牌也几乎被瑞典和挪威两国瓜分。欧洲运动员在越野滑雪项目上的优势不仅仅是起源早、基础好,其训练环境的优越性、训练器材的专业设计与使用、运动装备的维护乃至雪板打蜡都蕴含了较高的科技含量[6]。所有这些因素保障了欧洲运动员运动高水平运动成绩的延续,同时也为越野滑雪训练队的构建与保障提供了重要依据。

1. 3越野滑雪项目的供能特点

越野滑雪项目是运动员在低温条件下进行的长时间的运动,它需要运动员在尽可能短的时间内完成长距离的比赛,这对于运动员全身各部位的肌肉力量以及各器官、系统的协调要求极高。因其强度大、时间长、需要消耗大量的氧,所以越野滑雪是以糖的氧化为主的有氧氧化供能项目[7]。但是,在越野滑雪项目的训练和比赛中,研究者发现,除了有氧代谢之外,糖酵解供能在越野滑雪项目中也是十分重要的,对于无氧供能的忽视是我国长距离滑雪项目一直落后的重要原因之一[8]。

2　越野滑雪运动项目运动员的科学选材

运动员的科学选材作为影响竞技运动水平的3大要素之一,在客观保证运动员取得优异的运动成绩同时,也为人才的储备与培养节约了必要的资源。

研究表明,我国越野滑雪少年运动员力量素质的最佳发展年龄为13～17岁,灵敏素质为10～12岁,速度素质为7～14岁。因此,我们应当针对不同时期的运动员各项素质的发展结果采取相对合理的训练方法,才能有效地节约训练资源、提高训练效果[9]。我国运动员的选材更应该从初级选材向中高级选材过渡,顺应体育科学时代的发展趋势,更好地为人才的培养服务[10]。

与其他体育项目类似,越野滑雪项目的选材也应当遵循从大样本量分析中得到的普遍规律,利用最基本的经验选择,身体形

态学的对比,生理、生化指标的筛选——心肺功能各项指标等,以及遗传因素的考量和基因选材——此项目与ACE基因相关性的分析,综合以上各项参考项目,对运动员进行科学的、全面的筛选。

3　ACE基因与越野滑雪选材

3.1 ACE基因

ACE又称血管紧张素转换酶,是人体内一种不可或缺的酶。自1991年人类的ACE(angiotensin comverting enzyme)基因结构被确认以来,科研工作者对ACE基因的研究从未中断过,如研究ACE基因的生物学特征、ACE基因与运动的关联性及ACE基因中多个功能位点的作用。ACE能促进血管紧张素1(Ang1)转化为血管紧张素2(Ang2)的功能,并具有抑制激肽的生成作用。其中第16内含子中有一段287碱基对(base pair,bp)的插入(Insertion,I)和缺失(deletion,D)对一些运动能力的表现提供了潜在的遗传标记。

3.2 ACE基因I/D多态性

ACE由一个20肽单链酸性糖蛋白构成,其系统名为肽基一二肽水解酶,又称激肽酶2,ACE广泛存在于人的周身组织中,科研人员发现人体内脑、心、肺、肾、血管上皮细胞等组织中存在[11]。RAS包括血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)、血管紧张素原(AO)、血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)、肾素、ACE和血管紧张素Ⅱ受体(AT)。其中AngⅡ是RAS中的效应肽,通过受体AT促进心肌和血管的收缩,调控体内电解质的稳定,促进细胞的增殖等[12]。RAS中AngⅡ的生成量取决于ACE的水平。ACE基因II型为纯合子、ACE基因DD型为纯合子、ACE基因ID型为杂合子。科研人员达成一致ACE基因能调控ACE水平。

3.3 ACE基因与耐力运动

目前发现有氧耐力素质和ACE基因有直接关系,ACE基因不仅决定有氧耐力的最高水平,但也控制身体的耐力锻炼的敏感性[13]。研究发现,ACE基因通过影响人的心肺功能,来控制人的有氧耐力能力。如上文中所述,越野滑雪运动员主要以有氧代谢为主,且运动员具备良好的呼吸以及心血管机能,所以运动员最大摄氧量(VO2max)的高低,是决定运动员有氧耐力能力强弱的关键所在。科研人员发现,越野滑雪运动员的ACE基因有这相似的特点。存在I型等位基因的运动员相比之存在DD型基因的运动员,其耐力要强于DD型基因的运动员。Myerson Saul等比较了91名运动员ACE基因,发现长跑运动员(5000 m以上)I型等位基因频率高,短跑运动员(200 m)的D型等位基因站的频率高。这说明了I型等位基因的频率增加,和运动员的运动距离长短有直接关系。有研究表明, I型等位基因可以控制血液中的ACE水平,降低血液中ACE的活性来减轻长时间运动给心脏带来的压力,增强每搏输出量和心输出量。特别是在人体的骨骼肌当中,可以减轻长时间运动造成的骨骼肌缺血,并在有氧耐力项目中运动员的出现频率高,同时I型等位基因对敏感度训练有一定帮助,在进行相同的体能训练后,I/D型运动员的运动能力提升的较快。从上述研究我们可以发现,ACE基因I/D多态性对越野滑雪项目科学选材有一定的理论帮助。

4　结语

ACE基因与运动的关系受到越来越多的体育科研人员关注[14-17], ACE基因是第一个标记运动和运动有关的基因,因此科研人员证实, ACE基因决定着有氧耐力能力。可以通过干涉人体的心肺能力来调控耐力素质,而且ACE在血液中的表达水平和精英运动员的运动能力有密切的关系。目前科研人员对ACE基因的探索还仅停留在一小部分的运动研究的相关基因,而且ACE基因中有多个功能位点,这些功能位点的作用至今尚不清楚,科研人员在今后的研究重点放在,基因生物学应用在优秀运动员上探究人体对长期训练的适应性变化;利用基因诊断技术对运动员进行身体机能评定;利用基因生物学技术改造人体化学组成,以及ACE基因能成为运动员运动能力检测时的工具基因,为今后正确选拔运动员提供重要的理论依据。

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