残疾运动员ACTN3基因多态性的研究

翁晓莉

目的：研究四川省残疾人运动员ACTN3基因多态性的特点及其与普通人群比较，为探讨残疾人运动员的群体遗传背景提供理论依据。方法：四川省残疾人运动员55名作为研究对象（运动项目包括：羽毛球、乒乓球、田径、游泳）。使用试剂盒法提取人口腔基因组DNA，用聚合酶链-限制性内切酶法检测ACTN3基因多态性。最后，将研究结果与普通大学生进行比较。结果：残疾人运动员ACTN3基因型和等位基因频率与普通大学生比较，不具有显著差异;残疾人运动员不同性别ACTN3基因型差异不显著，但等位基因频率差异显著（p=0.046），女性的X等位基因明显高于男性，男性的R等位基因明显高于女性;爆发力型运动员组与对照组ACTN3基因型和等位基因频率分布不具有显著差异，但按性别分组后，女性爆发力组与女性对照组基因型有明显差异（p=0.025），RR基因型频率女性爆发力组高于女性对照组，XX基因型频率女性爆发力组明显高于女性对照组。结论：四川省残疾运动员男女间等位基因频率差异显著（p<0.05）;女性爆发型残疾运动员RR型和XX型均明显高于对照组（p<0.05），与国内外健康运动员研究不一致，推测女性爆发型残疾运动员的基因特征与正常运动员存在差异，有不同的表现形式。

ACTN3基因是由澳大利亚科学小组Yang等发现的一个与运动能力相关的基因，该基因R等位基因所编码产生a-辅肌动蛋白-3只存在于骨骼肌的快肌纤维中。研究证实，人类ACTN 3基因的第16号外显子的第1747核苷酸可有一C到T位点突变，产生了终止密码子，取代了577氨基酸残基的精氨酸 （R577X），世界上有16%的人存在此多态。根据是否存在突变可分为RR、RX和XX三种基因型，其中X等位基因不会编码产生a-辅肌动蛋白-3。近年来国外不少专家小组也开展了对ACTN3基因与运动表现及肌肉性状等关系的研究。因为不同的人种基因组差异很大，用一个种族做出的结果并不适合所有的种族。中国也有学者开始关注中国人的ACTN3基因频率分布情况，且都是基于健康人体的研究。残疾人运动员由于身体上的不健全，导致机体某些机能不能像健全人那样完善，在运动锻炼与竞技中要付出比健全人更多的努力和汗水。目前国内对残疾运动员这一特殊群体ACTN3基因与运动能力的研究鲜见报道。本研究采用case-control study的方法对部分运动员和对照组进行了ACTN3基因型的检测和相关统计学分析。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

运动员组：汉族，年龄在12-35岁间，接受训练3+年四川省残联运动员55名。根据运动时能量供应特点将他们分成了耐力型运动员组、爆发型运动员组和混合型运动员组。耐力型运动员组共16人包括10名田径运动员、6名游泳运动员;爆发型运动员组共26人包括12名田径运动员和14名游泳运动员;混合型运动员组13人，包括6名羽毛球和7名乒乓球运动员。

对照组：健康汉族大学生46名，年龄18-22岁，未参加任何专业训练，其中男性33名，女性13名。

1.2 实验方法

使用试剂盒法提取人口腔基因组DNA，用聚合酶链-限制性内切酶（PCR-RFLP）法检测ACTN3基因多态性。引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。限制性内切酶为DdeI，在37℃恒温水浴箱中作用75分钟。于3 %琼脂糖凝胶、1×TAE缓冲液中水平电泳，EB染色10分钟，然后于水中脱色20分钟，然后置凝胶成像仪上检测酶切产物。

1.3 统计分析

以基因平衡定律（Hardy-Weinberg，H-W）检验等位基因和基因型频率分布，确认研究样本的群体代表性，运用基因计数法计算各组基因频率及等位基因频率。 数据由SPSS16.0软件包进行统计分析，计数资料间的比较用卡方检验，计量资料间的比较用单因素方差分析。显著性水平定为0.05。

2 研究结果

2.1 ACTN3基因R577X位点多态结果：

PCR产物经DdeⅠ酶切后，可出现三种不同类型。即纯合子野生型RR（2个片段392bp、168bp）、純合子突变型XX（3个片段295、168、97bp）、杂合子RX（4个片段：392bp、295bp、168bp、97bp）。

2.2 残疾运动员组与对照组ACTN3基因多态性分布比较

表1为残疾运动员和普通大学生人群的ACTN3基因分布的频率，经检验达到Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。说明样本来自一个较大的、处于随机婚配平衡状态的群体，具有一定代表性。统计学分析结果显示两组间基因型频率无显著性差异（p>0.05），等位基因频率亦无显著性差异（p=>0.05）。

2.3 残疾运动员不同性别ACTN3基因多态性分布比较

按性别分组后，结果显示两组间基因型频率无显著性差异（p>0.05）。但等位基因分布频率差异显著（p<0.05），女运动员组R等位基因频率低于男运动员组，女运动员组X等位基因高于男运动员组。结果见表2。

2.4 残疾运动员分组后与对照组ACTN3基因多态性分布比较

各组间比较结果显示，爆发型组与对照组、耐力型组与对照组、混合型组与对照组的ACTN3基因型频率与等位基因频率均无显著性差异（p>0.05）。但是进行男女性别分组后，女性爆发型运动员组与女性对照组比较，两组间基因型频率有显著性差异（X2=7.399，p=0.025<0.05），RR基因型频率女性爆发力组高于女性对照组（28.57% vs 23.08%），RX基因型频率女性爆发型组低于女性对照组（28.57% vs 76.92%），XX基因型频率女性爆发力组明显高于女性对照组（42.86% vs 0%）。结果见表3。

3 分析与讨论

2003年澳大利亚科学家Yang对澳大利亚运动员与普通对照组的ACTN3多态性进行了分析研究。结果表明快肌纤维中存在α-辅肌动蛋白-3有利于提高肌纤维的收缩速度和力量，在速度表现中更为有效，而在耐力运动员中情况似乎正好相反。在对芬兰、俄罗斯、希腊、西班牙优秀运动员的ACTN3基因多态性研究中也得到了类似的结果，即速度力量型运动员的ACTN3RR型频率较高，而XX型频率较低。提示ACTN3的存在对骨骼肌的高速有力的收缩是有益的。Stephen在对黑色和白色两个种族的健美运动员和力量型运动员的研究结果也表明ACTN3 R577X等位基因（X）在优秀力量型运动员中偏低。

以上结果都表明了ACTN3的存在有利于骨骼肌的高速有力的收缩。ACTN3R等位基因给力量和速度型的竞技运动提供了好处 ，但其机制尚不清楚。MacArthur报告，ACTN3基因敲除小鼠的肌肉力量降低，与人的关联研究结果是一致的。

中国也开展了ACTN基因的相关研究。鲁政等对中国北方汉族优秀长跑运动员的研究发现，RR、RX、XX三种基因型的比列在各组间差异不显著，但等位基因C和T的频率与非洲和澳洲人群有明显差异。尚旭亚等对中国汉族军人的ACTN3基因型研究显示， XX型的军人速度素质好于其他两型的军人，与文献报道不一致。高辉等对中国东部的专业运动员的研究结果发现，ACTN3基因多态性与爆发型运动员的运动能力无明显相关性，但女性耐力运动员XX基因型所占比例和X等位基因频率均显著高于对照组，推测X等位基因可能对女性耐力运动员的耐力表现有一定促进作用。

本研究對中国四川的残疾运动员和普通健康人群101人的ACTN3基因分布情况进行检测。研究结果显示，残疾人运动员XX基因型频率高于普通对照组，RR基因型频率低于对照组，但差异不显著。

本研究的运动员来自四川省专业的残疾人运动队，结果显示，男女间等位基因频率差异显著（p<0.05），女性的X等位基因明显高于男性（60% vs 38.75%），男性的R等位基因明显高于女性（61.25% vs 40%）。

本研究正常对照组和爆发型运动员以及耐力型运动员相比，爆发型运动员组的RR基因型低于对照组，XX型却高于对照组。耐力型运动员组RR基因型低于对照组，XX型高于对照组。爆发型运动员组RR和XX基因型均高于耐力型运动员组。但统计分析结果显示，各组间ACTN3基因型和等位基因频率均无显著性差异。提示ACTN3基因多态性与残疾爆发型运动员的运动能力无明显相关性。值得注意的是，在14名游泳爆发型（<400m）运动员中，其中获得多项国际赛事奖牌的游泳健将基因型为RR。其余3名RR型游泳运动员均获得过省级以上比赛名次，8名RX型运动员均获得市级以上比赛名次，而XX型运动员的成绩不甚理想。推测XX型的残疾游泳运动员可能在速度力量上丧失了优势，不容易出成绩。但具体机制还有待于进一步研究。

进行男女分组后显示，男性爆发型运动员基因型频率与对照组比呈现RR较低、XX较高的趋势;女性爆发型运动员与女性对照相比，基因型频率有显著差异（X2=7.399，p=0.025<0.05），RR型和XX型均明显高于对照组，RX型明显低于对照组，与文献报道不一致，推测女性残疾运动员可能需要比普通人更强的力量与耐力综合素质。

4 结论

ACTN3基因多态性与四川残疾运动员的运动能力无明显相关性。四川省残疾运动员男女间等位基因频率差异显著（p<0.05），女性的X等位基因明显高于男性，男性的R等位基因明显高于女性;获得市级以上比赛名次的游泳残疾运动员中没有XX基因型，推测XX型的残疾游泳运动员可能在速度力量上丧失了优势，不容易出成绩。但具体机制还有待于进一步研究;女性爆发型残疾运动员RR型和XX型均明显高于对照组，与国内外健康运动员研究不一致，推测女性爆发型残疾运动员的基因特征与正常运动员存在差异，有不同的表现形式。

本文系贵州省科学技术基金资助项目（黔科合J字LKS[2011]47号）

（作者单位：贵州师范大学体育学院）