Кадыкова Анастасия Игоревна
Москва
Anastasia I. Kadykova
Moscow
Копылов Евгений Дмитриевич
Москва
Evgeniy D. Kopylov
Moscow
Гладышев Никита Сергеевич
Москва
Nikita S. Gladyshev
Moscow
Деев Роман Вадимович, канд. мед. наук, доцент
Москва
Roman V. Deev, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor
Moscow
Жолинский Андрей Владимирович, канд. мед. наук
Москва
Andrey V. Zholinsky, Cand. Sci. (Med.)
Moscow
Введение. Физическая нагрузка является одним из наиболее мощных средовых факторов, модулирующих эпигенетические модификации генома. Регуляция активности генов посредством химической модификации ДНК, изменения гистонов и некодирующих РНК выступает связующим звеном между тренировками и формирующимся фенотипом спортсмена. Данные литературы остаются разрозненными и нередко противоречивыми, что обусловлено методологическими сложностями, гетерогенностью исследуемых групп и отсутствием стандартизации протоколов.
Цель. Систематизация и обобщение современных данных о влиянии физических нагрузок на эпигенетические модификации генома, анализ их вклада в процессы адаптации, восстановления и формирования риска патологических состояний у спортсменов, а также оценка перспектив применения эпигенетических маркеров в спортивной медицине.
Обсуждение. Физические упражнения индуцируют специфические изменения в трех основных звеньях эпигенома. Острые и хронические нагрузки вызывают гипометилирование промоторов генов энергетического обмена (PPARGC1A, PDK4, PPARD), что сопровождается усилением экспрессии и митохондриальным биогенезом. Модификации гистонов (ацетилирование, фосфорилирование H3.3-Ser-31, лактилирование) изменяют плотность упаковки хроматина. Спектр микроРНК зависит от типа и продолжительности тренировок, однако информация по отдельным микроРНК (в том числе miR-1) остается противоречивой, что в значительной степени определяется различиями в методологии (тренированность участников, временные точки, способ нормализации, пол). Сигнальные каскады (AMPK, MAPK, IGF-1/Akt, NF-κB, NFE2L2) интегрируют энергетические сигналы и эпигенетический ответ. Эпигенетический ответ тканеспецифичен и модулируется полом, возрастом и этнической принадлежностью. Отдельными перспективными направлениями являются анализ экзеркинов, в том числе микроРНК внеклеточных везикул (EVs), и нутриэпигенетика.
Выводы. Физические нагрузки закономерно вызывают характерные эпигенетические модификации, которые участвуют в адаптации, и могут рассматриваться как потенциальные биомаркеры функционального состояния спортсмена. Перспективные направления применения в спортивной медицине включают мониторинг восстановления через эпигенетические часы, прогноз травматизма и перетренированности, персонализацию тренировок и расширение «Athlete Biological Passport» (биологического «паспорта» спортсмена) за счет эпигенетических маркеров. Внедрение результатов в клиническую практику требует преодоления методологических ограничений и дальнейших проспективных исследований.
Introduction. Physical exercise is one of the most powerful environmental factors modulating epigenetic modifications of the genome. The regulation of gene activity via the chemical modification of DNA, histone alterations, and non-coding RNAs serves as a link between training and the developing athletic phenotype. However, published data remain fragmented and often contradictory due to methodological challenges, heterogeneous cohorts, and a lack of protocol standardization.
Objective. Systematization and synthesis of current data on the influence of physical exercise on epigenetic modifications of the genome, analysis of their contribution to the processes of adaptation, recovery, and formation of the risk of pathological conditions in athletes, as well as assessment of the prospects for the use of epigenetic markers in sports medicine.
Discussion. Physical exercise induces specific changes in the three main components of the epigenome. Acute and chronic loads cause hypomethylation of the promoters of energy metabolism genes (PPARGC1A, PDK4, PPARD), which is accompanied by increased expression and mitochondrial biogenesis. Histone modifications (acetylation, phosphorylation of H3.3-Ser-31, lactylation) alter chromatin packing density. The spectrum of microRNAs depends on the type and duration of training; however, information on individual microRNAs (including miR-1) remains contradictory, largely due to differences in methodology (participant training status, time points, normalization method, sex). Signaling cascades (AMPK, MAPK, IGF-1/Akt, NF-κB, NFE2L2) integrate energetic signals and the epigenetic response. The epigenetic response is tissue-specific and is modulated by sex, age, and ethnicity. Promising directions include the analysis of exerkines, including microRNAs from extracellular vesicles, and nutricepigenetics.
Conclusions. Physical exercise consistently induces characteristic epigenetic modifications that participate in adaptation and can be considered as potential biomarkers of an athlete’s functional state. Promising areas of application in sports medicine include monitoring recovery through epigenetic clocks, predicting injury and overtraining, personalizing training, and extending the Athlete Biological Passport with epigenetic markers. Implementation of the results into clinical practice requires overcoming methodological limitations and further prospective research.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.