ACE基因多态性与运动耐力的相关性分析

【关键词】 血管紧张素转化酶;基因;多态现象,遗传;身体耐力

【摘要】 目的探讨血管紧张素转化酶(ace)基因多态性与运动耐力的相关性。方法以多聚酶链反应(pcr)方法检测68例长跑运动员以及60例年龄、性别相匹配的健康对照者的ace基因型，紫外线吸收法测定ace活性，放射免疫法检测血浆血管紧张素ⅱ(angⅱ)浓度。结果运动员组ii基因型频率为0.529，i等位基因频率为0.721，显著高于对照组(分别为0.333和0.575)，差异有显著性(χ2=4.732、7.316，p<0.05)。运动员组dd型ace活性和血浆angⅱ浓度较ii型显著升高，差异有显著性(f=3.93、5.15，q=2.557、5.501，p<0.05)。结论优秀运动员运动耐力可能与ace基因i等位基因相关，ace基因ii型运动员可能有更好的训练敏感性。

【关键词】 血管紧张素转化酶;基因;多态现象,遗传;身体耐力

　[abstract]objectiveto investigate the relationship between angiotensin-converting-enzyme (ace) gene polymorphism and physical susing polymerase chain reaction method, ace genotype in 68 long-distance running athletes, and 68 healthy controls with age-sex matched was detected. ace activity was ditermined by ultraviolet absorbtion method, and angiotensin ⅱ(ang ⅱ) levels in plasma by sthe frequency of genotype ii in athlete group was 0.529, and that of allele i was 0.721, being significantly higher than that in the control, which were 0.333 and 0.575, respectively(χ2=4.732,7.316;p<0.05). the levels of dd genotype ace activity and plasma ang ⅱ in athlets were higher than that in genotype ii, the differences being significant (f=3.93,5.15;q=2.557,5.501;p<0.05).conclusionphysical endurance of outstanding athletes may have an association with ace gene i allele; and athletes with ace gene ii genotype may have a preferable training sensitivity.

　　[key words]angiotensin-converting enzyme; gene; polymorphism, genetic; physical endurance

　　现今社会，科学的运动选材已成为影响竞技运动水平提高的三大要素之一。Www.lw881.com作为科学选材的基础——人体运动能力遗传学研究已成为体育科学的研究热点。肾素-血管紧张素系统在血压调节和细胞生长等方面发挥重要作用，而血管紧张素转化酶(ace)是此系统的关键酶，影响着人体的心血管功能，很可能与有氧耐力和肌力有关[1-2]。本研究以此为立足点，应用pcr技术测定68例长跑运动员以及60例年龄、性别相匹配的健康对照者的ace基因型，旨在探讨中国汉族人群ace基因多态性与运动耐力的关系，以期为运动员的选拔提供有效的选材手段和理论依据。

　　1对象与方法

　　1.1研究对象

　　长跑(3 000 m以上)运动员共68例，来自山东省内部分高校及体校，其中男39例，女29例，年龄17～31岁，平均22岁。选择青岛市部分高校年龄、性别与之匹配的健康对照者60例作为对照组，男女各30例。

　　1.2研究方法

　　1.2.1dna提取取受检者肘静脉血2 ml，注入肝素(10 ku/l)抗凝试管，立即离心(1 500 r/min，10 min)，溶解全血中的红细胞以后，转至1.5 ml的eppendorf管中，制备成白细胞沉淀,-80 ℃保存备用。使用经典法dna提取试剂盒从白细胞沉淀中提取基因组dna。

　　1.2.2引物设计参照文献[3]的方法设计引物，序列如下：a 5′-ctggagaccactcccatcctt-tct-3′，b 5′-gatgtggccatcacattcgtca-gat-3′。

　　1.2.3pcr扩增采用25 μl反应体系，内含：模板dna(50～80 μg/l)1 μl，10×buffer 2.5 μl，10 mmol/l的引物a和b分别为1 μl，10 mmol/l的dntps为1 μl，25 mmol/l mgcl2 1.5 μl，taqdna聚合酶0.5 u，去离子水16 μl。反应条件：94 ℃预变性120 s，94 ℃变性60 s，58 ℃退火120 s，72 ℃延伸90 s，共扩增30个循环;72 ℃延伸300 s。

　　1.2.4pcr反应产物检测将pcr反应产物10 μl加入6×loading buffer 2 μl，置于20 g/l的agaro凝胶上电泳成像，在紫外线灯下显影，通过凝胶照相及图像分析系统确定基因型。

　　1.2.5ace活性及血管紧张素ⅱ(angⅱ)浓度检测ace活性测定采用紫外线吸收法，试剂盒购自中国人民解放军总医院;血浆angⅱ浓度检测采用放射免疫测定法，试剂盒购自北京原子能研究所。操作均严格按说明书进行。

　　1.3统计学方法

　　应用ppms 1.5[4]统计学软件进行数据处理，结果以±s表示。计量资料结果组间比较采用方差分析，计数资料比较采用χ2检验，相关性分析采用pearson相关分析方法。

　　2结果

　　2.1ace基因型的判断和鉴定

　　pcr扩增结果显示，位于ace基因内含子16的插入或缺失多态性可扩增出两种长度的片段，即490 bp插入扩增片段(i)和190 bp的缺失片段(d)，紫外线灯下可呈现3种带型：仅有490 bp条带的为纯合子插入型(ii型)，仅有190 bp条带的为纯合子缺失型(dd型)，有490 bp和190 bp两个条带的为杂合子插入或缺失型(i/d型)(图1)。m：相对分子质量标准;①ii型;②i/d型;③dd型。图1ace基因16内含子i/d多态性pcr扩增结果

　　2.2ace基因型及i、d等位基因分布频率

　　68例运动员中，ace基因ii型36例(52.9%)，id型26例(38.2%)，dd型6例(8.9%);i等位基因频率0.721，d等位基因频率0.279。对照组60例中，ace基因ii型20例(33.3%)，id型29例(48.3%)，dd型11例(18.4%);i等位基因频率0.575，d等位基因频率0.425。经χ2检验符合hardy-weiberg平衡。运动员组基因型频率和等位基因频率与对照组比较，差异均有显著意义(χ2=4.732、7.316，p<0.05)。

　　2.3ace基因多态性与ace活性和血浆angⅱ水平之间的关系

　　ace基因ii型ace活性最小，angⅱ水平最低，dd型ace活性和angⅱ水平最高，id型介于两者之间,ii型与id、dd型间ace活性和angⅱ水平比较，差异均有显著意义(f=3.93、5.15，q=2.557~5.501，p<0.05);id型与dd型比较ace活性差异有显著性(q=3.598，p<0.05)，但angⅱ水平差异无显著性(q=0.921，p>0.05)。见表1。ace活性和angⅱ水平呈显著的正相关关系(r=0.918,p<0.01)。表1不同ace基因型组ace活性和血浆angⅱ的比较

　　3讨论

　　众所周知，运动能力具有遗传倾向，遗传因素的作用约占2/3，后天训练作用约占1/3。在运动能力的遗传中，基因发挥了重要作用，近几年研究显示，ace基因与耐力型运动员的左心室体积指数和体质量指数相关[4-5]，gdf8基因和cntf基因与肌肉力量相关等[6-7]。

　　ace的主要作用是催化血管紧张素ⅰ转变为ang ⅱ，同时还能够使缓激肽灭活，共同引起血管收缩。ace基因位于17q23染色体区域，其长度为21 kb，含26个外显子和25个内含子，第16个内含子中由于插入或缺失一个长度为287 bp的alu重复序列，而使ace基因呈现插入-缺失(i/d)多态性，有dd、ii、id等3种基因型，此多态性可能调控血浆和组织的ace水平。有研究认为，i等位基因携带者组织和血清中的ace活性水平较低，并在耐力型运动员中出现的频率较高，同时对训练敏感度较好[8-9]。国内甄文娟等[2]研究也显示，耐力运动员组ace基因ii基因型和i等位基因频率显著高于健康对照组，ace基因可能在运动员的有氧耐力中起重要作用。本研究中，运动员组ace基因的ii基因型分布频率显著高于对照组，与甄文娟等[2]研究结果一致。montgomerry等[10]研究显示，ace ii基因型运动员表现出相对较高的能量节省。这些研究结果均支持ace i等位基因与运动员的运动耐力相关。目前认为，ace活性和angⅱ水平与心血管的形态、功能密切相关，ace基因多态性通过影响ace的表达，进而影响angⅱ 水平，影响人体的心肺功能，从而影响人体的有氧耐力素质和最大摄氧量。最大摄氧量是杰出耐力的重要限制性因素，因此ace基因多态性影响到运动员的耐力素质，它被认为是运动员耐力素质优劣的决定性因素之一。本文结果显示，ace基因3种基因型之间ace水平和angⅱ水平差异有显著性，并且二者呈显著相关，推测ace基因多态性影响着运动员的耐力素质。amir 等[11]研究显示，ace基因i/d多态性片段位于内含子，为非信息部分，该多态性不能影响此mrna所编码的ace基因的表达，但有可能影响mrna的转录和修饰，或通过连锁不平衡来影响基因的变异。另外，由于ace基因位于17q23，邻近生长激素基因17q22-24，ace基因与生长激素基因连锁不平衡，可刺激胰岛素样生长因子-ⅰ(igf-ⅰ)基因在血管平滑肌细胞和肾上腺皮质细胞内的表达，而igf-ⅰ有增加心肌细胞蛋白合成及心肌质量的功能。

　　尽管目前多数研究认为优秀耐力运动员ace-i等位基因频率显著高于正常人，但仍存在争议。ashley 等[12]的研究显示，ace-i等位基因频率与优秀耐力运动员无关，但ace-i等位基因与耐力训练后左心室功能下降有关。不同研究结果存在差异的原因可能是：①耐力素质为多因子的复杂表型，受多种基因调控，ace基因仅是其中之一。②ace基因可能与控制性状态基因之间存在连锁不平衡，微小的差异即可造成关联结果的明显差异。另外，基因与环境的相互影响与作用也是不可忽视的因素之一。世界各国，尤其是体育发达国家对运动能力遗传的研究非常重视，在英国和美国分别拥有专业的ace基因实验室。如果我们在理论和实践中更多地进行遗传因素与运动能力关系的研究[13]，必将极大地丰富竞技选材理论，提高选材效率，促进竞技运动向更高更快的方向发展。

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