殘疾運(yùn)動(dòng)員ACTN3基因多態(tài)性的研究

翁曉莉

目的：研究四川省殘疾人運(yùn)動(dòng)員ACTN3基因多態(tài)性的特點(diǎn)及其與普通人群比較，為探討殘疾人運(yùn)動(dòng)員的群體遺傳背景提供理論依據(jù)。方法：四川省殘疾人運(yùn)動(dòng)員55名作為研究對(duì)象（運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目包括：羽毛球、乒乓球、田徑、游泳）。使用試劑盒法提取人口腔基因組DNA，用聚合酶鏈-限制性?xún)?nèi)切酶法檢測(cè)ACTN3基因多態(tài)性。最后，將研究結(jié)果與普通大學(xué)生進(jìn)行比較。結(jié)果：殘疾人運(yùn)動(dòng)員ACTN3基因型和等位基因頻率與普通大學(xué)生比較，不具有顯著差異;殘疾人運(yùn)動(dòng)員不同性別ACTN3基因型差異不顯著，但等位基因頻率差異顯著（p=0.046），女性的X等位基因明顯高于男性，男性的R等位基因明顯高于女性;爆發(fā)力型運(yùn)動(dòng)員組與對(duì)照組ACTN3基因型和等位基因頻率分布不具有顯著差異，但按性別分組后，女性爆發(fā)力組與女性對(duì)照組基因型有明顯差異（p=0.025），RR基因型頻率女性爆發(fā)力組高于女性對(duì)照組，XX基因型頻率女性爆發(fā)力組明顯高于女性對(duì)照組。結(jié)論：四川省殘疾運(yùn)動(dòng)員男女間等位基因頻率差異顯著（p<0.05）;女性爆發(fā)型殘疾運(yùn)動(dòng)員RR型和XX型均明顯高于對(duì)照組（p<0.05），與國(guó)內(nèi)外健康運(yùn)動(dòng)員研究不一致，推測(cè)女性爆發(fā)型殘疾運(yùn)動(dòng)員的基因特征與正常運(yùn)動(dòng)員存在差異，有不同的表現(xiàn)形式。

ACTN3基因是由澳大利亞科學(xué)小組Yang等發(fā)現(xiàn)的一個(gè)與運(yùn)動(dòng)能力相關(guān)的基因，該基因R等位基因所編碼產(chǎn)生a-輔肌動(dòng)蛋白-3只存在于骨骼肌的快肌纖維中。研究證實(shí)，人類(lèi)ACTN 3基因的第16號(hào)外顯子的第1747核苷酸可有一C到T位點(diǎn)突變，產(chǎn)生了終止密碼子，取代了577氨基酸殘基的精氨酸 （R577X），世界上有16%的人存在此多態(tài)。根據(jù)是否存在突變可分為RR、RX和XX三種基因型，其中X等位基因不會(huì)編碼產(chǎn)生a-輔肌動(dòng)蛋白-3。近年來(lái)國(guó)外不少專(zhuān)家小組也開(kāi)展了對(duì)ACTN3基因與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)及肌肉性狀等關(guān)系的研究。因?yàn)椴煌娜朔N基因組差異很大，用一個(gè)種族做出的結(jié)果并不適合所有的種族。中國(guó)也有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注中國(guó)人的ACTN3基因頻率分布情況，且都是基于健康人體的研究。殘疾人運(yùn)動(dòng)員由于身體上的不健全，導(dǎo)致機(jī)體某些機(jī)能不能像健全人那樣完善，在運(yùn)動(dòng)鍛煉與競(jìng)技中要付出比健全人更多的努力和汗水。目前國(guó)內(nèi)對(duì)殘疾運(yùn)動(dòng)員這一特殊群體ACTN3基因與運(yùn)動(dòng)能力的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究采用case-control study的方法對(duì)部分運(yùn)動(dòng)員和對(duì)照組進(jìn)行了ACTN3基因型的檢測(cè)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

運(yùn)動(dòng)員組：漢族，年齡在12-35歲間，接受訓(xùn)練3+年四川省殘聯(lián)運(yùn)動(dòng)員55名。根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)能量供應(yīng)特點(diǎn)將他們分成了耐力型運(yùn)動(dòng)員組、爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員組和混合型運(yùn)動(dòng)員組。耐力型運(yùn)動(dòng)員組共16人包括10名田徑運(yùn)動(dòng)員、6名游泳運(yùn)動(dòng)員;爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員組共26人包括12名田徑運(yùn)動(dòng)員和14名游泳運(yùn)動(dòng)員;混合型運(yùn)動(dòng)員組13人，包括6名羽毛球和7名乒乓球運(yùn)動(dòng)員。

對(duì)照組：健康漢族大學(xué)生46名，年齡18-22歲，未參加任何專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練，其中男性33名，女性13名。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

使用試劑盒法提取人口腔基因組DNA，用聚合酶鏈-限制性?xún)?nèi)切酶（PCR-RFLP）法檢測(cè)ACTN3基因多態(tài)性。引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成。限制性?xún)?nèi)切酶為DdeI，在37℃恒溫水浴箱中作用75分鐘。于3 %瓊脂糖凝膠、1×TAE緩沖液中水平電泳，EB染色10分鐘，然后于水中脫色20分鐘，然后置凝膠成像儀上檢測(cè)酶切產(chǎn)物。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

以基因平衡定律（Hardy-Weinberg，H-W）檢驗(yàn)等位基因和基因型頻率分布，確認(rèn)研究樣本的群體代表性，運(yùn)用基因計(jì)數(shù)法計(jì)算各組基因頻率及等位基因頻率。 數(shù)據(jù)由SPSS16.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料間的比較用卡方檢驗(yàn)，計(jì)量資料間的比較用單因素方差分析。顯著性水平定為0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 ACTN3基因R577X位點(diǎn)多態(tài)結(jié)果：

PCR產(chǎn)物經(jīng)DdeⅠ酶切后，可出現(xiàn)三種不同類(lèi)型。即純合子野生型RR（2個(gè)片段392bp、168bp）、純合子突變型XX（3個(gè)片段295、168、97bp）、雜合子RX（4個(gè)片段：392bp、295bp、168bp、97bp）。

2.2 殘疾運(yùn)動(dòng)員組與對(duì)照組ACTN3基因多態(tài)性分布比較

表1為殘疾運(yùn)動(dòng)員和普通大學(xué)生人群的ACTN3基因分布的頻率，經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。說(shuō)明樣本來(lái)自一個(gè)較大的、處于隨機(jī)婚配平衡狀態(tài)的群體，具有一定代表性。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示兩組間基因型頻率無(wú)顯著性差異（p>0.05），等位基因頻率亦無(wú)顯著性差異（p=>0.05）。

2.3 殘疾運(yùn)動(dòng)員不同性別ACTN3基因多態(tài)性分布比較

按性別分組后，結(jié)果顯示兩組間基因型頻率無(wú)顯著性差異（p>0.05）。但等位基因分布頻率差異顯著（p<0.05），女運(yùn)動(dòng)員組R等位基因頻率低于男運(yùn)動(dòng)員組，女運(yùn)動(dòng)員組X等位基因高于男運(yùn)動(dòng)員組。結(jié)果見(jiàn)表2。

2.4 殘疾運(yùn)動(dòng)員分組后與對(duì)照組ACTN3基因多態(tài)性分布比較

各組間比較結(jié)果顯示，爆發(fā)型組與對(duì)照組、耐力型組與對(duì)照組、混合型組與對(duì)照組的ACTN3基因型頻率與等位基因頻率均無(wú)顯著性差異（p>0.05）。但是進(jìn)行男女性別分組后，女性爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員組與女性對(duì)照組比較，兩組間基因型頻率有顯著性差異（X2=7.399，p=0.025<0.05），RR基因型頻率女性爆發(fā)力組高于女性對(duì)照組（28.57% vs 23.08%），RX基因型頻率女性爆發(fā)型組低于女性對(duì)照組（28.57% vs 76.92%），XX基因型頻率女性爆發(fā)力組明顯高于女性對(duì)照組（42.86% vs 0%）。結(jié)果見(jiàn)表3。

3 分析與討論

2003年澳大利亞科學(xué)家Yang對(duì)澳大利亞運(yùn)動(dòng)員與普通對(duì)照組的ACTN3多態(tài)性進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明快肌纖維中存在α-輔肌動(dòng)蛋白-3有利于提高肌纖維的收縮速度和力量，在速度表現(xiàn)中更為有效，而在耐力運(yùn)動(dòng)員中情況似乎正好相反。在對(duì)芬蘭、俄羅斯、希臘、西班牙優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的ACTN3基因多態(tài)性研究中也得到了類(lèi)似的結(jié)果，即速度力量型運(yùn)動(dòng)員的ACTN3RR型頻率較高，而XX型頻率較低。提示ACTN3的存在對(duì)骨骼肌的高速有力的收縮是有益的。Stephen在對(duì)黑色和白色兩個(gè)種族的健美運(yùn)動(dòng)員和力量型運(yùn)動(dòng)員的研究結(jié)果也表明ACTN3 R577X等位基因（X）在優(yōu)秀力量型運(yùn)動(dòng)員中偏低。

以上結(jié)果都表明了ACTN3的存在有利于骨骼肌的高速有力的收縮。ACTN3R等位基因給力量和速度型的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)提供了好處 ，但其機(jī)制尚不清楚。MacArthur報(bào)告，ACTN3基因敲除小鼠的肌肉力量降低，與人的關(guān)聯(lián)研究結(jié)果是一致的。

中國(guó)也開(kāi)展了ACTN基因的相關(guān)研究。魯政等對(duì)中國(guó)北方漢族優(yōu)秀長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的研究發(fā)現(xiàn)，RR、RX、XX三種基因型的比列在各組間差異不顯著，但等位基因C和T的頻率與非洲和澳洲人群有明顯差異。尚旭亞等對(duì)中國(guó)漢族軍人的ACTN3基因型研究顯示， XX型的軍人速度素質(zhì)好于其他兩型的軍人，與文獻(xiàn)報(bào)道不一致。高輝等對(duì)中國(guó)東部的專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ACTN3基因多態(tài)性與爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力無(wú)明顯相關(guān)性，但女性耐力運(yùn)動(dòng)員XX基因型所占比例和X等位基因頻率均顯著高于對(duì)照組，推測(cè)X等位基因可能對(duì)女性耐力運(yùn)動(dòng)員的耐力表現(xiàn)有一定促進(jìn)作用。

本研究對(duì)中國(guó)四川的殘疾運(yùn)動(dòng)員和普通健康人群101人的ACTN3基因分布情況進(jìn)行檢測(cè)。研究結(jié)果顯示，殘疾人運(yùn)動(dòng)員XX基因型頻率高于普通對(duì)照組，RR基因型頻率低于對(duì)照組，但差異不顯著。

本研究的運(yùn)動(dòng)員來(lái)自四川省專(zhuān)業(yè)的殘疾人運(yùn)動(dòng)隊(duì)，結(jié)果顯示，男女間等位基因頻率差異顯著（p<0.05），女性的X等位基因明顯高于男性（60% vs 38.75%），男性的R等位基因明顯高于女性（61.25% vs 40%）。

本研究正常對(duì)照組和爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員以及耐力型運(yùn)動(dòng)員相比，爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員組的RR基因型低于對(duì)照組，XX型卻高于對(duì)照組。耐力型運(yùn)動(dòng)員組RR基因型低于對(duì)照組，XX型高于對(duì)照組。爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員組RR和XX基因型均高于耐力型運(yùn)動(dòng)員組。但統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，各組間ACTN3基因型和等位基因頻率均無(wú)顯著性差異。提示ACTN3基因多態(tài)性與殘疾爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力無(wú)明顯相關(guān)性。值得注意的是，在14名游泳爆發(fā)型（<400m）運(yùn)動(dòng)員中，其中獲得多項(xiàng)國(guó)際賽事獎(jiǎng)牌的游泳健將基因型為RR。其余3名RR型游泳運(yùn)動(dòng)員均獲得過(guò)省級(jí)以上比賽名次，8名RX型運(yùn)動(dòng)員均獲得市級(jí)以上比賽名次，而XX型運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)不甚理想。推測(cè)XX型的殘疾游泳運(yùn)動(dòng)員可能在速度力量上喪失了優(yōu)勢(shì)，不容易出成績(jī)。但具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。

進(jìn)行男女分組后顯示，男性爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員基因型頻率與對(duì)照組比呈現(xiàn)RR較低、XX較高的趨勢(shì);女性爆發(fā)型運(yùn)動(dòng)員與女性對(duì)照相比，基因型頻率有顯著差異（X2=7.399，p=0.025<0.05），RR型和XX型均明顯高于對(duì)照組，RX型明顯低于對(duì)照組，與文獻(xiàn)報(bào)道不一致，推測(cè)女性殘疾運(yùn)動(dòng)員可能需要比普通人更強(qiáng)的力量與耐力綜合素質(zhì)。

4 結(jié)論

ACTN3基因多態(tài)性與四川殘疾運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力無(wú)明顯相關(guān)性。四川省殘疾運(yùn)動(dòng)員男女間等位基因頻率差異顯著（p<0.05），女性的X等位基因明顯高于男性，男性的R等位基因明顯高于女性;獲得市級(jí)以上比賽名次的游泳殘疾運(yùn)動(dòng)員中沒(méi)有XX基因型，推測(cè)XX型的殘疾游泳運(yùn)動(dòng)員可能在速度力量上喪失了優(yōu)勢(shì)，不容易出成績(jī)。但具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究;女性爆發(fā)型殘疾運(yùn)動(dòng)員RR型和XX型均明顯高于對(duì)照組，與國(guó)內(nèi)外健康運(yùn)動(dòng)員研究不一致，推測(cè)女性爆發(fā)型殘疾運(yùn)動(dòng)員的基因特征與正常運(yùn)動(dòng)員存在差異，有不同的表現(xiàn)形式。

本文系貴州省科學(xué)技術(shù)基金資助項(xiàng)目（黔科合J字LKS[2011]47號(hào)）

（作者單位：貴州師范大學(xué)體育學(xué)院）