Sport und Genetik - welche Beziehung besteht zwischen ihnen?

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Wussten Sie, dass etwa 66% der Varianz bei Spitzensportlern durch genetische Faktoren erklärt wird?

Athleten nutzen zunehmend die Erkenntnisse der Genetik, um ihre Trainingsplanung zu optimieren.

Vielleicht fragen Sie sich, welcher Zusammenhang zwischen Genen und Sport besteht? Welche Erkenntnisse kann mir ein Gentest liefern? Wie können wir diese für unsere Trainingsplanung nutzen?

Werfen wir einen Blick auf die Antworten auf diese und weitere Fragen.

Woher wissen wir, dass Gene die sportliche Leistung beeinflussen?

Wir wissen, dass einige Gene die sportliche Leistung beeinflussen, weil es Studien gibt, die sich mit Genen und sportlicher Leistung befassen.

Bei diesen Studien wird die Studienpopulation in zwei große Gruppen aufgeteilt, je nachdem, was untersucht werden soll.

Wenn wir zum Beispiel beurteilen wollen, wie sich Muskeln nach dem Sport erholen, nehmen wir eine Gruppe von Personen mit guter und eine andere mit schlechter Muskelerholung.

Sobald wir diese Einteilung haben, werden wir analysieren, welche genetischen Varianten bei der Mehrheit der Personen in der ersten Gruppe (gute Muskelerholung) vorhanden sind. Dann werden wir das Gleiche für die zweite Gruppe (schlechte Muskelerholung) tun.

Indem wir die resultierenden Varianten einer statistischen Analyse unterziehen, können wir herausfinden, welche Varianten mit einer guten oder schlechten Muskelerholung verbunden sind.

Neben den Genen sind auch die Umwelt (Feuchtigkeit, Höhe usw.), die Ernährung, die Motivation und das Training entscheidende Faktoren für die sportliche Leistung.

Sie können herausfinden, ob Sie athletische Varianten haben, indem Sie einen genetischen Test durchführen.

Bei der Erstellung eines Sporttrainingsplans müssen Sie nicht nur die Ziele berücksichtigen, die Sie erreichen wollen. Sie müssen auch Ihren Körper kennen, um das Beste aus ihm herauszuholen.  

Außerdem muss man seine Schwächen kennen, um extreme Vorsichtsmaßnahmen zu treffen und lange und frustrierende Verletzungen zu vermeiden.

Der beste Weg, um herauszufinden, wie Ihr Körper funktioniert, ist, an die Basis von allem zu gehen, an die Genetik. Mit unserem DNA-Kit von DNATRO können Sie das zum Beispiel:

  1. Erkennen Sie welche Sportart Ihre Gene für Sie prädisponieren: Kraft-, Ausdauer- oder Beweglichkeitssportarten.
  2. Ihre natürliche Neigung zu physischer Aktivität, Ihre Neigung zu Extremsportarten, Ihre sportliche Fähigkeit (bewertet bei Leistungssportlern, deren Wissen bei der Analyse Ihrer DNA angewendet werden kann), Ihre Fähigkeit zum Muskelaufbau und Ihre aerobe Kapazität.
  3. Beim Sport kann die Überwachung der Herzfrequenz lebenswichtig sein. Mit dem ADNTRO-Kit wissen Sie auf genetischer Ebene, wie leicht sich Ihre Herzfrequenz bei körperlicher Aktivität beschleunigt und wie leicht sich Ihr Herz erholt.
  4. Ihre genetische Veranlagung zur Muskelerholung und die Veranlagung zu vorderen Kreuzbandverletzungen, Achillessehnenverletzungen und Stressfrakturen.

Wie wirken sie sich auf meine Gene aus?

Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptkategorien von Sportarten, bei denen die Gene den deutlichsten Einfluss haben. Schauen wir uns die einzelnen Kategorien genauer an.

1- Gene, die am Kraftsport beteiligt sind

Zu den Sportarten, die viel Kraft erfordern, gehören Gewichtheben, Feldsportarten wie Speerwerfen, Sprinten und viele mehr.

Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, ist die Stärke von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich.

Gen ACTN3

Auf biologischer Ebene ist das am besten untersuchte Gen mit dem bekanntesten molekularen Mechanismus das ACTN3-Gen.

Wenn das Protein ACTN3 exprimiert wird, übt es seine Funktion in den Skelettmuskelfasern aus. Es hat die Fähigkeit, Kontraktionen zu erzeugen, die explosive und schnelle Bewegungen ermöglichen.

Es gibt eindeutige Beweise für die Bedeutung dieses Gens im Kraftsport. Die Studien zeigen jedoch, wie wichtig es ist, nicht nur die mit diesem Gen assoziierten genetischen Varianten zu analysieren, um die genetische Veranlagung einer Person für Kraft- oder Ausdauersportarten zu bestimmen.

Deshalb haben wir in ADNTRO neben den mit dem ACTN3-Gen assoziierten Varianten auch andere Gene analysiert: PTPRK, AGT, HSD17B14, IGF2, IL6, SEMA4A, NFATC2, TERT, ACVR1B, ADRB2, AGTR2, NOS3, PPARA, IGF1, CKM, GALNT13, MTHFR und GBF1.

Sarkomere

Skelettmuskeln setzen sich aus Muskelfasern, Blutgefäßen, Nervenfasern und Bindegewebe zusammen.

Die Zusammensetzung der Muskelfasern enthält funktionelle Einheiten, die Sarkomere genannt werden. Jedes Sarkomer enthält Actinfilamente (die dünneren Filamente des Sarkomers) und Myosinfilamente (die dickeren Filamente).

Wie ACTN3 mit Sarkomeren interagiert

Eine gute Möglichkeit, die molekularen Grundlagen des Kraftsports kennen zu lernen, ist ein genauerer Blick auf das ACTN3-Gen und seine Rolle in den Sarkomeren.

Dieses Gen kodiert das α-Actinin-3-Protein, ein Protein, das im Skelettmuskel vorkommt und eine Schlüsselrolle bei der Funktion der Sarkomere spielt.

In der Histologie zeigt das Sarkomer das Band A mit den dicken Filamenten (Myosin); das Band I mit den dünnen Filamenten (Aktin); die Z-Scheibe und die M-Linie.

Sarkomere

Das ACTN3-Gen hat die Aufmerksamkeit von Sportlern auf sich gezogen, weil es die Expression eines Proteins (α-Actinin-3) bestimmt, das die dünnen Aktinfilamente in der Z-Scheibe vernetzt und stabilisiert und deshalb wichtig für die Erzeugung von energischen Kontraktionen und schnellen, explosiven Bewegungen ist.

Aus diesem Grund wird das ACTN3-Gen auch als "Geschwindigkeitsgen" bezeichnet.

2- Gene, die beim Ausdauersport eine Rolle spielen

Wie im vorangegangenen Abschnitt erwähnt, ist das ACTN3-Gen das am besten untersuchte Gen für Kraft, und es ist auch das am besten untersuchte Gen für Ausdauer. Fehlt das ACTN3-Protein, steigt die aerobe Kapazität. Dies begünstigt Ausdauersportarten.

Bei Personen mit der defizitären Variante wird die Produktion von Alpha-Actinin-2 in den schnell zuckenden Fasern hochreguliert, was dazu führt, dass Personen mit der ACTN3-defizienten Variante einen geringeren Prozentsatz an schnell zuckenden Fasern haben, aber nicht null.

ACTN3

Alpha-Actinin-2 ist ein Protein, das dem Alpha-Actin-3 sehr ähnlich ist (91%). Der Unterschied zum ACTN3-Protein besteht darin, wo es exprimiert wird. ACTN3 wird ausschließlich in schnell zuckenden Muskelfasern oder Muskelfasern vom Typ II (Kraft) exprimiert, während das ACTN2-Protein ubiquitär in allen Muskelfasertypen exprimiert wird.

Es hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzung der Muskelfasern (langsam zuckend vs. schnell zuckend) nicht nur von der Genetik, sondern auch von der Umgebung (Bewegung, Ernährung usw.) abhängt. Die Bedeutung der einzelnen Komponenten wurde als ähnlich eingeschätzt (≈ 50%).

Ihre Genetik gibt Ihnen einen Ausgangspunkt.

Arten von Muskelfasern

ACTN3 in allen Städten.

Wenn das ACTN3-Gen aktiv ist, bedeutet das a priori einen adaptiven Vorteil gegenüber unseren Vorfahren, nämlich Geschwindigkeit.

Evolutionsbiologen stellen jedoch die Theorie auf, dass die Kälteanpassung der Grund dafür sein könnte, dass ein so hoher Prozentsatz der Population (20% der Gesamtpopulation) den Genotyp mit ACTN3-Mangel trägt.

Die Forschung zeigt, dass der Prozentsatz der Menschen mit ACTN3-Mangel im Zuge der Einwanderung unserer menschlichen Vorfahren nach Nordafrika und in den Nahen Osten auf folgende Werte anstieg:

  1. 25% der Asiaten
  2. 18% für Kaukasier
  3. 11% der Äthiopier
  4. 3% von Afro-Amerikanern in den USA.
  5. 1% auf kenianisch

Die genetische Beteiligung von ACE, ADRB2, AGTR2, EDN1, SLC16A1, NFIA-AS2, NRF1, PPARA PPARGC1A, UCP2, UCP3, VEGFA IL6, AQP1, BDKRB2, COL5A1, GABPB1, GALNTL6, HFE, KCNJ11, KDR, NACC2 und DCDC2 ist ebenfalls bekannt.

3- Andere genetische Faktoren, die den Sport beeinflussen

Hier finden Sie weitere Informationen über die molekularen Grundlagen einiger der am häufigsten untersuchten sportlichen Merkmale.

Muskelregeneration

Wenn wir über Muskelerholung sprechen, sprechen wir über Steifheit.

Die heute in der Wissenschaft am weitesten verbreitete Theorie besagt, dass die Steifheit, die wir spüren, wenn wir Steifheit empfinden, durch Muskelschmerzen und Entzündungen verursacht werden könnte, die durch kleine Mikrorisse in den Muskelfasern entstehen..

Deshalb basieren die Ergebnisse der Muskelerholung bei ADNTRO auf der Analyse der genetischen Varianten, die mit dem Kreatinkinase-Spiegel in Verbindung stehen.

Dabei handelt es sich um ein Enzym, das in den Muskeln vorkommt und in den Blutkreislauf freigesetzt wird, wenn die Muskeln beschädigt sind.

Muskeln unter dem Mikroskop
Muskeltraining unter dem Mikroskop

Unter den Genen, die an der Muskelerholung beteiligt sind, finden wir das AMPD1 Gen.

Dieses Gen kodiert das Enzym Adenosinmonophosphat-Desaminase, das auf die Skelettmuskeln einwirkt, wenn die Muskeln eine große Menge ATP (ein wesentliches Nukleotid, das unser Körper zur Energiegewinnung benötigt) produzieren müssen, wie z. B. beim Sport.

Personen mit einer Kopie (Heterozygoten) des AMPD1-Allels benötigen längere Ruhepausen zwischen den Krafttrainingseinheiten, brauchen mehr Zeit zwischen den Trainingseinheiten und haben ein stärkeres Schmerzempfinden nach dem Training.

Eine einzige Kopie der Variante führt zu einer Abnahme der Enzymaktivität zwischen 60 und 84%.

Andere beteiligte Gene sind: CCR2, IL6, SLC30A8, TNF, MYLK, IGF2, CCL2, SPP1, SOD2, ACTN3, IL1B.

Stressfrakturen

Knochen wird von Osteoklasten (riesige, bewegliche, vielkernige Zellen, die Knochen abbauen, resorbieren und umgestalten) kontinuierlich abgebaut und erneuert.

Die Phasen des Knochenumbaus sind:

  1. Ruhezustand: Der Knochen befindet sich im Ruhezustand.
  2. Aktivierung: Die Knochenoberfläche wird aktiviert und zirkulierende Osteoklasten werden rekrutiert, um das Gewebe abzubauen.
  3. Resorption: Die Osteoklasten lösen die Mineralmatrix auf.
  4. Bildung: Osteoblasten werden aktiviert, um neuen Knochen zu bilden.
  5. Mineralisation: Phase, in der der voll ausgebildete Knochen mineralisiert ist.
Phasen des Knochenumbaus

Es wird angenommen, dass die Pathophysiologie von Stressfrakturen mit der zyklischen mechanischen Belastung des Knochens zusammenhängt, die eine unvollständige Remodellierungsreaktionanregt..

Wiederholte mechanische Belastungen können ein Missverhältnis zwischen der Knochenbildung durch Osteoblasten und der Knochenresorption durch Osteoklasten verursachen. Sie entstehen durch die Unfähigkeit des Knochens, wiederholten mechanischen Belastungen standzuhalten.

Eine unzureichende Anpassung an mechanische Veränderungen führt zu einem Ungleichgewicht zwischen Mikroschäden und Remodellierung. Sie führt allmählich zu einer Fraktur, die durch eine Schädigung der Mikroarchitektur des Knochens gekennzeichnet ist.

Die Prävalenz der Periodenstressfraktur bei Spitzensportlern und militärischen Rekruten liegt zwischen 14 und 21%. Sie äußert sich am häufigsten in den unteren Extremitäten in Form von lokalen Schmerzen, die bei körperlicher Anstrengung zunehmen.

Zu den Risikofaktoren gehören Hochwuchs, schlechte körperliche Verfassung, ein verminderter Knochenmineralgehalt und die Genetik.

Was dieGenetik betrifft, so gibt es allelische Varianten, die die Knochenbrüchigkeit erhöhen. Diese Varianten finden sich in den folgenden Genen:

  1. COL1A2: Dieses Gen kodiert die pro-alpha2-Kette des Typ-I-Kollagens. Es ist ein Fibrillenbildner, der in den meisten Bindegeweben vorkommt und in Knochen, Hornhaut, Lederhaut und Sehnen reichlich vorhanden ist. Mutationen in diesem Gen werden mit einer fehlerhaften Bildung von Knochengewebe (Osteogenesis imperfecta) in Verbindung gebracht.
  2. LRP5: Das Protein, für das es kodiert, spielt eine Schlüsselrolle in der Skeletthomöostase.
  3. RANK: Der Rezeptoraktivator des Nuklearfaktors KB (RANK) und sein Ligand (RANKL) stimulieren die Aktivierung, Bildung und Differenzierung von Osteoklasten (Teil der Osteoklastogenese). Deshalb kann der Signalweg RANK/RANKL/OPG einen Rückgang der Knochenresorption bewirken.

Fazit

Im Sport ist die Genetik nicht der einzige Faktor, der eine Rolle spielt, aber sie ist eine wichtige Ausgangsbasis.

Mehrere wissenschaftliche Studien haben Informationen über genetische Varianten im Zusammenhang mit sportlichen Fähigkeiten geliefert.

Mit einem DNA-Kit von ADNTRO können Sie Ihre genetische Veranlagung für herausfinden:

  • Stärke/Kraft
  • Widerstand
  • Flexibilität
  • Erhöhte Herzfrequenz
  • Erholung des Herzens
  • Aerobe Kapazität
  • Körperliche Proaktivität
  • Extremsportarten
  • Muskelaufbau
  • Muskelregeneration
  • Verletzungen, einschließlich: Verletzungen des vorderen Kreuzbandes, Achillessehnenverletzungen und Stressfrakturen

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