Ismert, hogy a versenysportokban való sikerességnek van genetikai háttere. Eddig több, mint 200 genetikai variációt találtak, amely befolyásolja a versenysportbeli sikereket. Ezek közül a gyorsaságot igénylő sportokban kiemelkedő szerepe van az aktinin-3 génjének (ACTN3). Az aktinin-3 a gyors izomrostokban található.

A világon az emberek 20%-a genetikai okokból aktinin-3 hiányos.

Ezt a hiányt egy olyan mutáció okozza az ACTN3 génben, amely működésképtelen, torz fehérjét eredményez. A mutáció jele R577X, ami azt jelenti, hogy a mutáció miatt az 577. arginin nevű aminosav helyett (R) egy stop kódon keletkezik (X), azaz nem folytatódik tovább a fehérjeszintézis. Erre a mutációra lehet valaki heterozigóta (RX) és homozigóta (XX), ez utóbbi azt jelenti, hogy az illetőnek egyáltalán nincs aktinin-3 fehérjéje. Érdekes azonban, hogy ez a fehérjehiány semmilyen betegséget nem okoz.

Amikor viszont megvizsgálták, az olimpiák sprint számainak (100m, 200m) döntőseit, egyetlen egy olyan versenyzőt sem találtak, aki XX genotípusú, azaz aktinin-3 hiányos lett volna, pedig a világon kb. 1.5 milliárd ilyen ember van. Amikor viszont a hosszútávfutókat nézték, ott a várható arányban találták mindhárom (RR, RX, XX) genotípust, tehát a génhiány csak a sprinterek teljesítményét befolyásolja hátrányosan.

Ha nem is ennyire élesen, de más robbanékony erőt igénylő sportokban (pl. súlyemelés, súlylökés, erőemelés, távolugrás) is hasonló különbségeket találtak, mint a sprintereknél, azaz a vártnál kevesebb XX genotípusú sportolót azonosítottak az ilyen típusú elitsportolók között.

A fentiek miatt nevezték el az ACTN3 gént a gyorsaság génjének, vagy sprinter génnek, és az egyik legfontosabb gén lehet a jövőben, amikor a genetikai háttér vizsgálatával megjósolják, hogy egy gyermek milyen sportokban lehet az átlagosnál tehetségesebb.

Bár ezt természetesen nem csak egy gén dönti el, hanem rengeteg genetikai és nem-genetikai faktor kölcsönhatása. A gén főleg a sportgenetikusok érdeklődésének középpontjába került, de más szempontokból is sokan vizsgálják. A génhiánnyal kapcsolatban olyan kérdések merülhetnek fel, hogy miért van ilyen sok hibás génnel rendelkező ember, illetve, hogy vannak-e más különbségek a „vad” génnel rendelkező és a mutáns, génhiányos emberek között?

Kezdjük azzal a kérdéssel, hogy miért van ilyen sok génhiányos ember?

Azt tudni kell, hogy minden gyermek kb. 50-60 új mutációt kap a szüleitől. Ezek messze túlnyomó többsége ártalmatlan, egy nagyon kis százaléka betegséget okoz, és talán még ennél is kisebb része valamilyen előnyös tulajdonságot ad a hordozójának.

A betegséget okozó mutáció idővel általában kiszelektálódik, az előnyös tulajdonságot okozó mutáció pedig feldúsulhat a populációban.

Ha egy génhiány nagyon sok emberben fordul elő, akkor felmerül annak a lehetősége, hogy ez valamilyen előnnyel járhat. Amikor megnézték, hogy a különböző populációkban milyen a génhiány gyakorisága, kiderült, hogy az afrikaiakban nagyon kevés van, míg a Föld egyéb kontinensein, a nem-afrikaiakban jóval több. Ez, és egyéb genetikai vizsgálatok arra utaltak, hogy a génhiány keletkezésének köze lehet, ahhoz a korhoz, amikor az ember elhagyta Afrikát, kialakulásának helyét, és benépesítette a Földet, ami kb. 50-60 ezer évvel ezelőtt történt.

Itt az egyik lehetséges evolúciós hajtóerő a hidegebb éghajlathoz való alkalmazkodás volt (fontos szelekciós tényezők voltak még a kevesebb napfény, más mikroorganizmusok és más táplálék). Ennek szerepét igazolta egy észt kutatócsoport egy 2021-ben megjelent közleményben. A vizsgálatban az önként jelentkezőket egy elég kegyetlen tesztnek vetették alá. 14 fokos vízben kellett összesen 120 percet ülniük, vagy ameddig a testhőmérsékletük 35,5 °C alá nem csökkent. A vizsgálat kimutatta, hogy az XX genotípusúak sokkal jobban bírták a hideget, testhőmérsékletük lassabban csökkent. Azaz a génhiány az afrikainál hidegebb éghajlathoz való alkalmazkodásban segített, és ezért terjedt el a nem-afrikai populációkban.

Amikor nem az élsportolókat, hanem az átlagembereket vizsgálták, számos apróbb, de konzekvens különbséget találtak az aktinin-3 hiányosok és az izomfehérjével rendelkezők között.

Az RR genotípusú embereknek átlagosan nagyobb az izomtömegük és kisebb a zsírtömegük. Az aktinin-3 hiányos, XX genotípusú emberek nagyobb eséllyel esnek el, nagyobb esélyük van az időskori izomleépülésre (szarkopéniára), oszteoporózisra, az inzulin rezisztenciára, általában hajlékonyabbak, de hajlamosabbak izomsérülésre. Az XX genotípus általában hátrányosan befolyásolja egyes izom- és szívbetegségek progresszióját, így például nagyobb valószínűséggel alakul ki náluk gyulladásos izombetegség, és nagyobb valószínűséggel hallnak meg pangásos szívelégtelenségben.
A fentiek alapján azt lehetne gondolni, hogy az aktinin-3 hiány alapvetően hátrányosan befolyásolja az életünket.

Annál meglepőbb volt, amikor 100 éven felülieket vizsgálva azt találták, hogy közöttük több az XX genotípusú,

mint a fiatalabb populációban, ami azt jelenti, hogy az XX genotípusúak nagyobb valószínűséggel érnek el extrém magas életkort. Ez utóbbi arra utal, hogy egyáltalán nem egyértelműen káros az aktinin-3 hiány. Ennek lehetséges magyarázata, hogy az XX genotípusúaknak átlagosan alacsonyabb a vérnyomásuk és magasabb a HDL-koleszterin szintjük. A magas vérnyomás számos időskori betegség velejárója, veszélyességét mutatja, hogy „csöndes gyilkosnak” is szokták hívni, hiszen szinte tünetmentesen pl. stroke-hoz vagy szívinfarktushoz vezethet. A HDL-koleszterint szokták jó koleszterinnek is nevezni, magas szintje csökkenti a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát. Ez utóbbi a fejlett országokban a leggyakoribb oka a halálnak.

A Duchenne-féle izomdisztrófia (DMD) fiúkban előforduló, az izomsejtek fokozatos pusztulásával járó veleszületett, örökletes betegség. Az XX genotípusú DMD-s fiúknak a várakozásoknak megfelelően kisebb az izomerejük és lassabban tudnak mozogni. Viszont meglepő módon a betegség progressziója, romlása lassabb bennük, amit állatkísérletekkel is sikerült igazolni.

Az ACTN3 genetikai variációja jó példa arra, hogy egy genetikai variációnak milyen sokféle hatása lehet.

A fent említett példákból azt is lehet látni, hogy az ilyen típusú variációknál nem lehet egyértelműen eldönteni, hogy ez egy pozitív, semleges, vagy negatív hatású mutáció. Ha valaki sprinter, vagy erőemelő akar lenni, akkor egyértelműen az RR genotípus az előnyös, ha valaki hosszútávfutó, akkor ez a genotípus nem számít, ha viszont valaki hidegebb éghajlaton él, hajlékony szeretne lenni, vagy meg szeretné élni a 100 évet, akkor az XX genotípus tűnik az előnyösebbnek.

Prof. dr. Szalai Csaba

Irodalom
Wyckelsma VL, Venckunas T, Houweling PJ, Schlittler M, Lauschke VM, Tiong CF, Wood HD, Ivarsson N, Paulauskas H, Eimantas N, Andersson DC, North KN, Brazaitis M, Westerblad H. Loss of α-actinin-3 during human evolution provides superior cold resilience and muscle heat generation. Am J Hum Genet. 2021 Feb 3:S0002-9297(21)00013-6.
Pickering C, Kiely J. ACTN3, Morbidity, and Healthy Aging. Front Genet. 2018 Jan 24;9:15.
Del Coso J, Moreno V, Gutiérrez-Hellín J, Baltazar-Martins G, Ruíz-Moreno C, Aguilar-Navarro M, Lara B, Lucía A. ACTN3 R577X Genotype and Exercise Phenotypes in Recreational Marathon Runners. Genes (Basel). 2019 May 29;10(6):413.
Pickering C, Kiely J. ACTN3: More than Just a Gene for Speed. Front Physiol. 2017 Dec 18;8:1080.