CC BY
36
А.Б. Ильин, Н.О. Минькова, М.К. Нурбеков
Генный скрининг в исследовании эндоэкологии человека
В исследовании рассматриваются теоретические и научно-практические вопросы исследования экологии человека, действующего в экстремальных условиях спорта высших достижений. Подробному анализу подвергнут генный скрининг как фактор долгосрочного прогноза, состояния функциональных систем организма человека.
Ключевые слова: экология человека, генный скрининг, функциональные системы человека.
В широком круге проблем научной экологии значительное место занимает экология человека [1]. Высокую актуальность имеют экологические исследования в видах деятельности, в которых физиолого-биохимиче-ские обменные процессы в организме человека происходят ускоренно
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
относительно общей популяции. к такому направлению относится спорт. Фундаментальных и прикладных экологических исследований в данной области недостаточно, особенно с использованием постгеномных технологий [2].
Современное развитие биотехнологий, особенно значительное снижение стоимости молекулярно-генетических исследований, позволяет углубить изучение и понимание механизмов взаимодействия экологической среды и организма человека на генном, хромосомном и геномном уровнях, в различных условиях жизнедеятельности.
В рамках лаборатории биоэкомониторинга МГГУ им. М. А. Шолохова проводится молекулярный генный скрининг спортсменов с целью исследования кумулятивных эффектов физических нагрузок на различные функциональные системы организма. Исследуются сборные команды России по водному поло, лыжным гонкам и др. видам спорта. Одним из направлений биоэкомониторинга спортсменов в настоящее время является функциональный генный скрининг в рамках контроля переносимости тренировочных нагрузок. Актуальность подобных исследований базируется на следующих положениях.
Волевые качества спортсменов могут частично компенсировать недостаточный уровень тренированности физических и психических качеств, однако это может приводить к травмам, заболеваниям и даже получившим широкую огласку случаям неожиданной смерти при неполном восстановлении после интенсивных тренировок [6].
В настоящее время ставшие «традиционными» биохимические и физиологические подходы к изучению состояния спортсменов могут быть существенно дополнены технологиями исследований структуры и функции генов и геномных локусов [4].
В обширной научной литературе, посвященной данной проблеме, существуют достаточно четкие указания на наличие генного контроля важных физиолого-биохимических признаков, среди которых можно выделить комплекс генов белковых факторов - регуляторов ангиогенеза, в частности, генов ферментов внерибосомного этапа белкового синтеза, обеспечивающих взаимосвязь потребности организма спортсмена при определенных видах физических нагрузок с интенсивностью белкового синтеза [5].
Первый этап научной работы по молекулярно-генетической характеристике спортсменов содержал выделение ДНК. Процедура включала осаждение клеток слизистой центрифугированием, обработку осадков препаратами протеиназы К в соответствующих буферах, содержащих трис-НС1, додецилсульфат натрия и ЭДТА, инкубацию в течение 2 ч при
температуре 55 °С, обработку фенолом, хлороформом, осаждение спир- ш
том и растворение в стерильном буфере ТЕ (10 мМ трис-НС1, рН 7,5; 1 |
мМ ЭДТА). Электрофорез проводили в 0,7% геле в ТАЕ буфере (20 М |
трис-ацетатный буфер, рН 8,5, сод. 1 мМ ЭДТА). §
На втором этапе работы был проведен компьютерный подбор затравок о
для тестирования гена одной из АРСаз - триптофанил-тРНК-синтетазы |
(ТРСазы), наиболее тесно связанной с обеспечением функционирования и
сердечно-сосудистой и иммунной систем.
Реакция амплификации и РТ-ПЦР осуществлялась как в работе Liu J., Shue E., Ewalt K.L., Schimmel P. [3]. Параметры температуры для ПЦР-реакции: 94 °С - денатурация; 68 °С - отжиг; 72 °С - элонгация.
Всего 30 циклов. Оптимизация условий амплификации, включающая подбор состава буфера (в основном концентрации иона магния) и температуры «отжига», определяющих специфичность связывания затравки с изучаемыми участками гена, позволяет по скорости накопления или количеству образовавшегося в результате ПЦР специфического амплификата ДНК строго ожидаемого размера судить о степени реактивности иммунной системы и восстанавливающих систем организма спортсмена.
В результате молекулярно-генетического исследования уровня адаптации иммунной системы и степени восстанавливаемости сердечно-сосудистой системы, после нормализации с учетом вероятности разброса данных, были выявлены спортсмены с низким уровнем адаптации иммунной системы и восстановления сердечно-сосудистой системы. В лаборатории содержится база данных ДНК спортсменов, с возможностью ее последующего пополнения, а также использования для дальнейших фундаментальных и прикладных научных исследований.
Библиографический список
1. Келина Н.Ю., Безручко Н.В. Экология человека. Ростов-н/Д., 2009.
2. Неумывакин И.П., Неумывакина Л.С. Эндоэкология здоровья. СПб., 2005.
3. A new gamma-interferon-inducible promoter and splice variants of an anti-angiogenic human tRNA synthetase / Liu J., Shue E., Ewalt K.L. et al // Nucleic Acids Res. 2004. V. 32(2). P. 719-727.
4. Hardy J., Singleton A. Genomewide association studies and human disease //
N. Engl. J. Med. 2009. V. 360 (17). P.1759-1768.
5. Park S.G., Schimmel P., Kim S. Aminoacyl tRNA synthetases and their connections to disease // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105 (32). P. 1104311049.
6. Pre-Participation Screening of Young Competitive Athletes for Prevention of Sudden Cardiac Death / Corrado D., Basso C., Schiavon M. et al // J. Am Coll Cardiol. 2008. V. 52. P. 1981-1989.
технологии
