Генетика здоровья кровеносных сосудов и спортивных результатов (ген NOS3)

Ген NOS3 способствует производству оксида азота (NO) в кровеносных сосудах. Некоторые ученые предполагают, что NO может улучшать спортивные результаты благодаря своему влиянию на частоту сердечных сокращений и энергетический баланс. Какие варианты гена NOS3 есть у вас? Как они могут повлиять на здоровье кровеносных сосудов и ваши спортивные достижения?

Статья основана на выводах 54 научных исследований

В статье цитируются такие авторы, как:

• Кафедра фармакологии, Университет Иоганна Гутенберга, Майнц, Германия
• Кафедра медицинской биофизики, Больница Святого Михаила и Университет Торонто, Канада
• Отделение диабета, эндокринологии и метаболизма, Национальный медицинский центр Города Хоуп, США

Внимание! Все статьи на сайте носят информационный характер. Перед использованием тех или иных техник или рекомендаций обязательно проконсультируйтесь со своим врачом или профильным специалистом.

Что такое ген NOS3

Ген NOS3 кодирует фермент эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS), также называемый NOS3, сокращенно от синтазы оксида азота 3. Ген NOS3 наиболее активен и распространен во внутренней оболочке кровеносных сосудов, где он производит оксид азота (NO) из аминокислоты аргинина. (R, R)

Оксид азота NO – это молекула-мессенджер с множеством функций в иммунной, нервной и кровеносной системах. NOS3, участвуя в производстве NO, может помочь предотвратить сердечно-сосудистые заболевания, а некоторые ученые считают, что он также улучшает спортивные показатели. Они указывают на три основных механизма потенциального увеличения спортивной эффективности: увеличение кровотока, эффективное производство энергии и регулируемый сердечный ритм. (R, R)

При правильном производстве оксид азота играет многочисленные защитные роли в сердечно-сосудистой системе. Действуя как сосудорасширяющее средство, NO при выделении диффундирует по поверхности кровеносного сосуда в окружающую гладкую мышечную ткань, заставляя ее расслабляться. Кроме того, оксид азота также ингибирует образование тромбов внутри кровеносных сосудов, предотвращая связывание тромбоцитов, которые образуют сгустки, а также предотвращает прилипание иммунных клеток к стенкам кровеносных сосудов.

Фагоциты (нейтрофилы, моноциты, макрофаги, дендритные клетки и тучные клетки) при борьбе с бактериями выделяют оксид азота.

NOS3 помогает увеличить кровоток

Регулярные физические упражнения стимулируют выработку оксида азота (NO). Эта молекула активирует путь, который уменьшает количество свободного кальция в сосудах, заставляя их расслабляться. NO также защищает функцию сосудов, разрушая свободный радикал, называемый супероксидом. В целом, эти две функции приводят к увеличению кровотока. (R, R, R, R)

Увеличение кровотока приводит к тому, что больше крови достигает мышц, что необходимо для обеспечения питательными веществами, удаления токсичных побочных продуктов и поддержания баланса жидкости. Кроме того, устойчивый кровоток помогает предотвратить разрушение мышц при физической нагрузке.  (R, R, R, R)

NOS3 улучшает использование энергии

Мышцы получают свою энергию от расщепления сахара. Оксид азота NO увеличивает количество сахара, поглощаемого и расщепляемого мышечными клетками; он также предотвращает накопление сахара в виде сложных углеводов (гликогена). (R, R, R)

Оксид азота (NO) увеличивает подачу кислорода с потоком крови. Однако слишком большое количество NO снижает потребление кислорода в митохондриях, блокируя ключевой фермент, называемый цитохромоксидазой. Ученые считают, что этот механизм помогает поддерживать энергетические резервы в условиях низкого содержания кислорода или высокой физической активности. (R, R, R)

NOS3 корректирует частоту сердечных сокращений

Оксид азота может либо увеличивать, либо уменьшать частоту сердечных сокращений, в зависимости от обстоятельств. Ген NOS3, помогая выработке NO, стимулирует сокращение кровеносных сосудов в ответ на увеличение сердечных сокращений и кровотока, возможно, вызывая высвобождение кальция. (R, R)

Однако очень высокие уровни оксида азота снижают частоту сердечных сокращений и потребление энергии с помощью 3-х основных механизмов:

• Снижение реакции на свободный кальций (R)
• Блокирование рецепторов, вызывающих сокращения (R)
• Блокирование потребления кислорода в сердечной мышце (R)

Это означает, что NO увеличивает частоту сердечных сокращений при умеренных физических нагрузках, но оказывает противоположный эффект при изнурительных физических тренировках. Это может помочь сохранить запасы энергии и улучшить работу сердца во время интенсивной физической активности. (R, R)

Варианты (мутации) гена NOS3

Генетический маркер 786T/C (rs2070744)

Основной мутацией, способным повлиять на спортивные результаты и здоровье сердечно-сосудистой системы, является SNP rs2070744. Здесь более редкий аллель С может быть связан с белком, который блокирует экспрессию NOS3, что приводит к более низким уровням NOS3. (R)

Примерно 60% населения имеют генотип ТТ мутации rs2070744, что гораздо чаще встречается у спортсменов, занимающихся силовыми видами спорта, такими как бег на короткие дистанции, прыжки, метание и волейбол. По данным одного исследования, аллель T также ассоциирован с улучшенными результатами подводного плавания; авторы предполагают, что он может помогать организму адаптироваться к низкому содержанию кислорода. (R, R, R, R)

В свою очередь, аллель Т (77% населения) может быть менее выгоден для аэробных видов спорта по сравнению с анаэробной физической нагрузкой. Исследования показали, например, что у выносливых спортсменов (аэробные виды спорта) было меньше аллелей Т (более низкий уровень NOS3), чем у силовых спортсменов (анаэробных). (R, R)

Исключением из этого правила является плавание, где аллель Т ассоциируется как с силой, так и с выносливостью. По мнению некоторых ученых, это может отражать тот факт, что плавание является сложным видом спорта, в котором спортсмены сильно полагаются на адаптивность к нагрузкам. (R, R, R)

Поразительно, что аллель С очень часто встречается среди элитных футболистов. Одна из возможных причин этой ассоциации заключается в том, что, помимо сочетания силовых нагрузок и физической активности на выносливость, футбол требует высокой исполнительной функции мозга. Умеренная физическая нагрузка повышает уровень дофамина, нейротрансмиттера, необходимого для этой функции, в то время как интенсивные физические упражнения блокируют его, производя слишком много оксида азота (NO). (R, R)

Низкий уровень высвобождения оксида азота (и, следовательно, аллель С) может быть выгоден футболистам за счет повышения уровня дофамина и, таким образом, улучшения исполнительных функций.

Генетический маркер G894T (rs1799983) 

Другим релевантным полиморфизмом NOS3 является мутация rs1799983. Примерно 32% населения Европы несет хотя бы одну копию аллеля Т, что в конечном итоге может сказываться на их здоровье сердечно-сосудистой системы. (R) Этот вариант гена связан с повышенными рисками болезни Альцгеймера, инфаркта миокарда и гипертонии. (R)

Основная аллель G была связана с повышением физической подготовленности в силовых видах спорта. Однако, как правило, этот аллель встречается так же часто у выносливых спортсменов (лыжников, биатлонистов, велосипедистов, бегунов и гребцов), как и у малоподвижных людей. Поэтому обладание аллелем G не обязательно делает людей более склонными к физической активности. (R, R)

Генотип TG демонстрирует повышенный риск ишемической болезни сердца, артериальной гипертонии, ишемического инсульта.

Генотип ТТ демонстрирует наиболее высокие риски инфаркта миокарда, ишемической болезни сердца, ишемического инсульта, гипертензии при беременности. Особенно эти риски возрастают на фоне современной жизни.

Было обнаружено, что женщины с генотипом ТТ показывают больший прирост мышечной массы в ответ на физическую нагрузку, по сравнению с теми женщинами, кто имел аллель G.

Исследование, проведенное на южно-европейцах, показало, что люди с аллелем Т имели более высокий риск гипертонии и высокого диастолического артериального давления в ответ на потребление большого количества мононенасыщенных жирных кислот (MUFA) и насыщенных жирных кислот (SFA). (R)

Аллель Т rs1799983, при нехватке фолиевой кислоты, способен увеличивать концентрацию гомоцистеина в крови, что приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний. (R)

Как мутации NOS3 могут повлиять на спортивные результаты

У здоровых людей основные аллели мутаций rs1799983-G и rs2070744-Т были связаны с большим снижением артериального давления в ответ на физические нагрузки. Эти ассоциации несколько изменяются у людей с высоким кровяным давлением, поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы точно определить такую связь. (R, R, R, R, R, R)

У людей с минорными аллелями обеих мутаций может изменяться парасимпатическая нервная система. Проще говоря, сердца людей с аллелями rs1799983-T и rs2070744-C могут не так хорошо адаптироваться к физической нагрузке. (R)

Женщины в постменопаузе с аллелем rs1799983-T (32% населения) имели более низкую частоту сердечных сокращений и увеличенный объем крови, перекачиваемой за один удар. Кроме того, правая насосная камера сердца была увеличена у элитных спортсменов с этим аллелем. Являются ли эти адаптации полезными или приводят к нерегулярному сердечному ритму в долгосрочной перспективе, остается неизвестным. (R, R, R, R)

Анализы на полиморфизм гена NOS3

• Стать анализ NOS3 (786T/С или rs2070744) можно в этой лаборатории.
• Сдать анализ NOS3 (G894T или rs1799983) можно в этой лаборатории.

Что может помочь увеличить активность NOS3

Многие изменения образа жизни, диеты и различные вещества или пищевые добавки могут влиять на активность гена NOS3 и спортивные результаты. Обязательно поговорите со своим врачом, прежде чем внедрять эти изменения, так как некоторые из них могут иметь неожиданные взаимодействия или другие побочные эффекты.

Стиль жизни

Если вы носите незначимый вариант гена NOS3, лучший способ улучшить свои спортивные результаты – это тренироваться. В дополнение к преимуществам физической нагрузки (таким как защита сердца, увеличение мышечной силы и сжигание жиров), некоторые исследования показывают, что физические нагрузки могут компенсировать генетическое снижение активности NOS3. (R, R)

Некоторые другие изменения образа жизни, которые могут быть связаны с повышенной активностью гена NOS3:

• Отказ от курения: сигаретный дым снижает выработку оксида азота, активируя ферменты, конкурирующие с NOS3 за аргинин (аргиназы). Курение снижает спортивные результаты, ухудшая работу сердца и легких. (R, R)
• Предотвращение негативного влияния загрязнения окружающей среды: загрязнители снижают как выработку NOS3, так и его высвобождение, также  увеличивая количество свободных радикалов. Это повреждает легкие и кровеносные сосуды, что в конечном итоге может ухудшить здоровье и спортивные результаты. (R, R)
• Использование сауны: тепловое воздействие снижает кровяное давление за счет повышения активности NOS3. Согласно некоторым исследованиям, посещение сауны после физической нагрузки может улучшить время восстановления мышц и их  выносливость. (R, R)

Диета

Арбуз очень богат незаменимой аминокислотой цитруллин, которую организм может использовать для производства предшественника NO-аргинина. Другие источники цитруллина включают дыни, тыквы и огурцы. А богатые аргинином продукты питания включают нут, арахис, соевые бобы, чечевицу, индейку или свинину.

Омега-3 жирные кислоты содержатся в рыбьем жире и стимулируют выработку NOS3. Эти здоровые жиры могут усилить поглощение кислорода и улучшить функцию кровеносных сосудов и сердца. Таким образом, они потенциально способны улучшать адаптацию сердца к физическим нагрузкам. (R, R, R)

Продукты, содержащие нитраты, потенциально могут увеличить содержание оксида азота. Нитраты превращаются в нитриты, которые затем превращаются в оксид азота в организме.

Примерно 80% диетических нитратов происходит от употребления овощей. (R) Свекла – самая известная пища, богатая нитратами.

Некоторые другие продукты, богатые нитратами:

• листовая зелень
• сельдерей
• брокколи
• китайская капуста
• репа
• огурцы
• морковь
• цветная капуста
• гранатовый сок (R)

Некоторые антиоксиданты уменьшают образование свободных радикалов, увеличивая выработку NOS3. Люди с недостаточно активными генетическими вариантами NOS3 потенциально могут получить пользу из включения большего количества антиоксидантов в свой рацион, например: (R, R)

• Ресвератрол (содержится в винограде, чернике, арахисе, фисташках и темном шоколаде)
• Галлат эпигаллокатехина (в основном в зеленом чае)
• Генистеин (в соевых бобах, фасоли и люпине)
• Хлорогеновая кислота (в кофе и чае)
• Кверцетин (содержится в листовых овощах, брокколи, яблоках, перце, чае и фруктовых соках)
• Кэмпферол (в яблоках, винограде, помидорах, зеленом чае и картофеле)
• Рутин (в апельсинах, гречке, абрикосах, вишне, винограде и сливах)

Однако преимущества этих антиоксидантов для функции NOS3 в основном были испытаны на животных и клетках — и потребуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить их влияние на человека.

Вещества

Тетрагидробиоптерин (BH4) необходим для функционирования NOS3. В нескольких исследованиях у людей среднего и пожилого возраста, принимавших BH4, были обнаружены улучшение вазодилатации и кровообращения, которые ученые приписали оксиду азота. Добавки, которые могут увеличить доступность BH4, такие как метилфолат и витамин С, являются перспективными объектами для дополнительных исследований. (R, R, R)

Витамин В2 является одним из трех сопутствующих факторов, необходимых NOS3 для правильной работы. При сниженной активностью NOS3, добавление витамина B2 может оказаться полезным тем людям, кто имеет повышенное артериальное давление или кто находится в группе сердечно-сосудистого риска.

Некоторые ученые сообщают, что люди, принимающие добавки с аргинином (или его предшественником цитруллином), увеличивают выработку оксида азота NO. К сожалению, эта ассоциация была сильнее у неактивных людей (малоподвижных), чем у хорошо тренированных.

Потенциальные преимущества влияния оксида азота на спортивные показатели в значительной степени зависят от повышенного кровотока. Некоторые исследования показывают, что людям с пониженным кровотоком могут помочь добавки, снижающие кровяное давление, такие как коэнзим Q10, бергамотовое масло и красный дрожжевой рис.

Коэнзим Q10 является естественным коэнзимом с многочисленными преимуществами для здоровья. Его положительный эффект наблюдался у людей с повышенным артериальным давлением, но не обнаруживался у здоровых. (R) Поэтому эта добавка может быть рекомендована только тем, у кого повышено артериальное давление. (R)

Наттокиназа – фермент, который извлекается и очищается из японского продукта под названием натто, который производится из ферментированных соевых бобов. Наттокиназа секретируется бактериями, участвующими в процессе ферментации, и обладает очень сильной способностью расщеплять фибриновые сгустки крови. Описано благотворное влияние наттокиназы на артериальное давление, а также общее состояние сердечно-сосудистой системы. (R, R)

Вещества с ингибирующей АПФ активностью кажутся особенно полезными для людей с мутантными вариантами NOS3, поскольку они снижают кровяное давление и увеличивают выработку NOS3. Среди них сывороточный белок был связан с увеличением мышечной массы и силы в многочисленных исследованиях, особенно в сочетании с креатином. (R, R, R, R, R)

Железо является одним из трех сопутствующих факторов, необходимых NOS3 для правильной работы. Таким образом, добавление железа может принести пользу тем, кто подвержен сердечно-сосудистому риску. Однако следует соблюдать осторожность с добавками железа, поскольку чрезмерное потребление железа связано с повышенным риском развития ишемической болезни сердца. (R)

Наконец, экстракт из Хауттюйнии сердцевидной (Houttuynia cordata), растения, используемого в Китае как в качестве листового растения, так и в качестве лекарственной травы, был связан с улучшением физической работоспособности в небольшом исследовании. Авторы предположили, что это произошло из-за увеличения производства оксида азота. (R)

Ни одна из этих добавок не прошла тщательного тестирования, необходимого для утверждения, например, FDA (США). Обязательно поговорите со своим врачом, прежде чем использовать любой из этих способов для улучшения ваших спортивных результатов и укрепления здоровья.