ACE基因多態(tài)性對越野滑雪運(yùn)動員科學(xué)選材的關(guān)聯(lián)性研究①

①基金項(xiàng)目:黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,項(xiàng)目編號:201310242010。

陳鳳浩1李麗2

(1.哈爾濱體育學(xué)院研究生處 黑龍江哈爾濱 150008;2.哈爾濱體育學(xué)院運(yùn)動科學(xué)與健康系 黑龍江哈爾濱 150008)

摘 要:科學(xué)選材是最終達(dá)到訓(xùn)練目標(biāo)和取得優(yōu)異的比賽成績的根蒂。而基因選材已經(jīng)成為優(yōu)秀運(yùn)動員科學(xué)選材的重要手段之一。目前研究普遍認(rèn)為ACE(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶)的水平能夠有效地反映出運(yùn)動員的心血管機(jī)能,尤其是與有氧運(yùn)動中的耐力素質(zhì)密切相關(guān),并在很大程度上決定了運(yùn)動員的有氧運(yùn)動能力。因此,在有氧運(yùn)動能力起決定作用的滑雪項(xiàng)目的科學(xué)選材上,啟用以ACE基因?yàn)橹鞯幕蜻x材方法能夠?yàn)槲覈╉?xiàng)目后續(xù)人才的選擇和培養(yǎng)以及創(chuàng)造優(yōu)秀的競賽成績提供必要保證。

關(guān)鍵詞:ACE基因 多態(tài)性 越野滑雪 科學(xué)選材

作者簡介:陳鳳浩(1989—),男,黑龍江哈爾濱人,碩士在讀，研究方向:運(yùn)動人體科學(xué)。

中圖分類號:G8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:2095-2813(2015)08(c)-0024-02

DOI:10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.24.024

近年來,冰雪運(yùn)動在我國蓬勃發(fā)展。乘著中國申辦2022年冬季奧林匹克運(yùn)動會的浪潮,冰雪運(yùn)動產(chǎn)業(yè)已被推舉到一個(gè)新的高度。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,各國已將許多以高新科技為支撐的訓(xùn)練方法、訓(xùn)練器材以及針對比賽設(shè)計(jì)的個(gè)性化訓(xùn)練計(jì)劃融入到職業(yè)運(yùn)動員的訓(xùn)練過程中。當(dāng)這些因素?zé)o法產(chǎn)生顯著差距時(shí),運(yùn)動員的科學(xué)選材,這種從基礎(chǔ)主體上擇優(yōu)的手段變得至關(guān)重要?；蜻x材從分子生物學(xué)及基因?qū)W的角度將優(yōu)秀運(yùn)動員的運(yùn)動能力以及優(yōu)秀潛能等遺傳學(xué)特征作為科學(xué)選材的重要依據(jù)。近幾年以來,隨著國內(nèi)外學(xué)者在研究上的不斷深入,取得許多非常有參考意義的成果。越野滑雪作為以有氧耐力為主的運(yùn)動,其基因選材的研究也必然依附于與有氧耐力相關(guān)基因的研究。目前,在已知的與有氧耐力相關(guān)聯(lián)的基因的研究中ACE基因的研究可謂最為廣泛和深入。該文參考大量文獻(xiàn),意在闡明和探究ACE基因與越野滑雪運(yùn)動之間密不可分的關(guān)聯(lián)性,并以此為越野滑雪運(yùn)動運(yùn)動員科學(xué)選材提供必要依據(jù)。

1　越野滑雪運(yùn)動項(xiàng)目的競技特征

1.1越野滑雪項(xiàng)目特點(diǎn)

越野滑雪的比賽路線多設(shè)計(jì)在有坡度起伏的山地上,運(yùn)動員須裝備一定規(guī)格的滑雪板和雪杖[1]。國際雪聯(lián)規(guī)定,越野滑雪比賽要設(shè)在全程為山坡、下坡、平地各占1/3的崎嶇的山地上[2]。在比賽過程中,運(yùn)動員不僅要克服寒冷氣候,更要不斷地翻越崎嶇不平的山路,這就必須要求運(yùn)動員具備良好的呼吸以及心血管機(jī)能。越野滑雪是一項(xiàng)以有氧代謝為主要代謝途徑的耐力性運(yùn)動項(xiàng)目。

1. 2越野滑雪項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展

1.2.1國內(nèi)越野滑雪項(xiàng)目發(fā)展

中國越野滑雪起步比較晚,群眾基礎(chǔ)也較為薄弱[3],與高水平國家如北歐、東歐、俄羅斯等國相比,其差距是全方面的。1980年美國普萊西德湖冬奧會,是中國代表隊(duì)與國際級越野滑雪比賽的第一次結(jié)緣。隨后,1984年中國滑雪協(xié)會在北京成立,至2014年索契冬奧會為止,中國代表隊(duì)共參加了10屆冬奧會,中國運(yùn)動員在冬奧會上雖無獎牌入賬,但其競技實(shí)力也在逐步提高。我國優(yōu)秀運(yùn)動員王春麗、李宏雪、孫清海等人分別在2006年都靈冬奧會和2010年溫哥華冬奧會上取得歷史性的突破[4]。雖然種種跡象表明,中國越野滑雪向著越來越好的方向發(fā)展,但是我們不應(yīng)忘記同世界高水平國家的差距。隨著申辦2022年冬奧會腳步的臨近,我國對于冰雪運(yùn)動的投入與扶持力度也逐漸增加,中國越野滑雪的發(fā)展正在經(jīng)歷一個(gè)“從無到有,從有到優(yōu)”的歷史性跨越。

1.2.2國外越野滑雪項(xiàng)目發(fā)展

滑雪起源于4000年前的北歐大陸。1924年,國際滑雪總會在法國夏慕尼正式成立,越野滑雪也于同一年被列入冬季奧運(yùn)的比賽項(xiàng)目之一。到了1952年挪威奧斯陸冬季奧運(yùn)中,女子10公里越野滑雪項(xiàng)目也成為了正式的比賽項(xiàng)目之一[5]。在1979年至2009年的越野滑雪世界杯錦標(biāo)賽中,挪威以11金、12銀、17銅共40枚獎牌遙遙領(lǐng)先,其實(shí)力可見一斑。2014年的索契冬奧會上,滑雪類項(xiàng)目的獎牌也幾乎被瑞典和挪威兩國瓜分。歐洲運(yùn)動員在越野滑雪項(xiàng)目上的優(yōu)勢不僅僅是起源早、基礎(chǔ)好,其訓(xùn)練環(huán)境的優(yōu)越性、訓(xùn)練器材的專業(yè)設(shè)計(jì)與使用、運(yùn)動裝備的維護(hù)乃至雪板打蠟都蘊(yùn)含了較高的科技含量[6]。所有這些因素保障了歐洲運(yùn)動員運(yùn)動高水平運(yùn)動成績的延續(xù),同時(shí)也為越野滑雪訓(xùn)練隊(duì)的構(gòu)建與保障提供了重要依據(jù)。

1. 3越野滑雪項(xiàng)目的供能特點(diǎn)

越野滑雪項(xiàng)目是運(yùn)動員在低溫條件下進(jìn)行的長時(shí)間的運(yùn)動,它需要運(yùn)動員在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成長距離的比賽,這對于運(yùn)動員全身各部位的肌肉力量以及各器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)要求極高。因其強(qiáng)度大、時(shí)間長、需要消耗大量的氧,所以越野滑雪是以糖的氧化為主的有氧氧化供能項(xiàng)目[7]。但是,在越野滑雪項(xiàng)目的訓(xùn)練和比賽中,研究者發(fā)現(xiàn),除了有氧代謝之外,糖酵解供能在越野滑雪項(xiàng)目中也是十分重要的,對于無氧供能的忽視是我國長距離滑雪項(xiàng)目一直落后的重要原因之一[8]。

2　越野滑雪運(yùn)動項(xiàng)目運(yùn)動員的科學(xué)選材

運(yùn)動員的科學(xué)選材作為影響競技運(yùn)動水平的3大要素之一,在客觀保證運(yùn)動員取得優(yōu)異的運(yùn)動成績同時(shí),也為人才的儲備與培養(yǎng)節(jié)約了必要的資源。

研究表明,我國越野滑雪少年運(yùn)動員力量素質(zhì)的最佳發(fā)展年齡為13～17歲,靈敏素質(zhì)為10～12歲,速度素質(zhì)為7～14歲。因此,我們應(yīng)當(dāng)針對不同時(shí)期的運(yùn)動員各項(xiàng)素質(zhì)的發(fā)展結(jié)果采取相對合理的訓(xùn)練方法,才能有效地節(jié)約訓(xùn)練資源、提高訓(xùn)練效果[9]。我國運(yùn)動員的選材更應(yīng)該從初級選材向中高級選材過渡,順應(yīng)體育科學(xué)時(shí)代的發(fā)展趨勢,更好地為人才的培養(yǎng)服務(wù)[10]。

與其他體育項(xiàng)目類似,越野滑雪項(xiàng)目的選材也應(yīng)當(dāng)遵循從大樣本量分析中得到的普遍規(guī)律,利用最基本的經(jīng)驗(yàn)選擇,身體形

態(tài)學(xué)的對比,生理、生化指標(biāo)的篩選——心肺功能各項(xiàng)指標(biāo)等,以及遺傳因素的考量和基因選材——此項(xiàng)目與ACE基因相關(guān)性的分析,綜合以上各項(xiàng)參考項(xiàng)目,對運(yùn)動員進(jìn)行科學(xué)的、全面的篩選。

3　ACE基因與越野滑雪選材

3.1 ACE基因

ACE又稱血管緊張素轉(zhuǎn)換酶,是人體內(nèi)一種不可或缺的酶。自1991年人類的ACE(angiotensin comverting enzyme)基因結(jié)構(gòu)被確認(rèn)以來,科研工作者對ACE基因的研究從未中斷過,如研究ACE基因的生物學(xué)特征、ACE基因與運(yùn)動的關(guān)聯(lián)性及ACE基因中多個(gè)功能位點(diǎn)的作用。ACE能促進(jìn)血管緊張素1(Ang1)轉(zhuǎn)化為血管緊張素2(Ang2)的功能,并具有抑制激肽的生成作用。其中第16內(nèi)含子中有一段287堿基對(base pair,bp)的插入(Insertion,I)和缺失(deletion,D)對一些運(yùn)動能力的表現(xiàn)提供了潛在的遺傳標(biāo)記。

3.2 ACE基因I/D多態(tài)性

ACE由一個(gè)20肽單鏈酸性糖蛋白構(gòu)成,其系統(tǒng)名為肽基一二肽水解酶,又稱激肽酶2,ACE廣泛存在于人的周身組織中,科研人員發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)腦、心、肺、腎、血管上皮細(xì)胞等組織中存在[11]。RAS包括血管緊張素Ⅰ(AngⅠ)、血管緊張素原(AO)、血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)、腎素、ACE和血管緊張素Ⅱ受體(AT)。其中AngⅡ是RAS中的效應(yīng)肽,通過受體AT促進(jìn)心肌和血管的收縮,調(diào)控體內(nèi)電解質(zhì)的穩(wěn)定,促進(jìn)細(xì)胞的增殖等[12]。RAS中AngⅡ的生成量取決于ACE的水平。ACE基因II型為純合子、ACE基因DD型為純合子、ACE基因ID型為雜合子?？蒲腥藛T達(dá)成一致ACE基因能調(diào)控ACE水平。

3.3 ACE基因與耐力運(yùn)動

目前發(fā)現(xiàn)有氧耐力素質(zhì)和ACE基因有直接關(guān)系,ACE基因不僅決定有氧耐力的最高水平,但也控制身體的耐力鍛煉的敏感性[13]。研究發(fā)現(xiàn),ACE基因通過影響人的心肺功能,來控制人的有氧耐力能力。如上文中所述,越野滑雪運(yùn)動員主要以有氧代謝為主,且運(yùn)動員具備良好的呼吸以及心血管機(jī)能,所以運(yùn)動員最大攝氧量(VO2max)的高低,是決定運(yùn)動員有氧耐力能力強(qiáng)弱的關(guān)鍵所在。科研人員發(fā)現(xiàn),越野滑雪運(yùn)動員的ACE基因有這相似的特點(diǎn)。存在I型等位基因的運(yùn)動員相比之存在DD型基因的運(yùn)動員,其耐力要強(qiáng)于DD型基因的運(yùn)動員。Myerson Saul等比較了91名運(yùn)動員ACE基因,發(fā)現(xiàn)長跑運(yùn)動員(5000 m以上)I型等位基因頻率高,短跑運(yùn)動員(200 m)的D型等位基因站的頻率高。這說明了I型等位基因的頻率增加,和運(yùn)動員的運(yùn)動距離長短有直接關(guān)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的活性來減輕長時(shí)間運(yùn)動給心臟帶來的壓力,增強(qiáng)每搏輸出量和心輸出量。特別是在人體的骨骼肌當(dāng)中,可以減輕長時(shí)間運(yùn)動造成的骨骼肌缺血,并在有氧耐力項(xiàng)目中運(yùn)動員的出現(xiàn)頻率高,同時(shí)I型等位基因?qū)γ舾卸扔?xùn)練有一定幫助,在進(jìn)行相同的體能訓(xùn)練后,I/D型運(yùn)動員的運(yùn)動能力提升的較快。從上述研究我們可以發(fā)現(xiàn),ACE基因I/D多態(tài)性對越野滑雪項(xiàng)目科學(xué)選材有一定的理論幫助。

4　結(jié)語

ACE基因與運(yùn)動的關(guān)系受到越來越多的體育科研人員關(guān)注[14-17], ACE基因是第一個(gè)標(biāo)記運(yùn)動和運(yùn)動有關(guān)的基因,因此科研人員證實(shí), ACE基因決定著有氧耐力能力?？梢酝ㄟ^干涉人體的心肺能力來調(diào)控耐力素質(zhì),而且ACE在血液中的表達(dá)水平和精英運(yùn)動員的運(yùn)動能力有密切的關(guān)系。目前科研人員對ACE基因的探索還僅停留在一小部分的運(yùn)動研究的相關(guān)基因,而且ACE基因中有多個(gè)功能位點(diǎn),這些功能位點(diǎn)的作用至今尚不清楚,科研人員在今后的研究重點(diǎn)放在,基因生物學(xué)應(yīng)用在優(yōu)秀運(yùn)動員上探究人體對長期訓(xùn)練的適應(yīng)性變化;利用基因診斷技術(shù)對運(yùn)動員進(jìn)行身體機(jī)能評定;利用基因生物學(xué)技術(shù)改造人體化學(xué)組成,以及ACE基因能成為運(yùn)動員運(yùn)動能力檢測時(shí)的工具基因,為今后正確選拔運(yùn)動員提供重要的理論依據(jù)。

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