作者:何胤嫻/有勁生物科技

 

  次世代定序技術在精準醫療中扮演重要角色;透過基因解碼,醫師可以獲得病患的遺傳訊息,為病患找到最適合的治療方式。除了疾病預防與治療上的應用,次世代定序也讓非侵入性產前檢測的技術邁進一大步;此外,近來更有研究人員嘗試將基因檢測概念應用在個人化的體能訓練設計。個人化訓練究竟要如何設計?而這種個人化設計真的能帶來顯著的訓練成效嗎?

 

  2016年英國基因檢測公司DNAFit 發表了一篇論文1–《A genetic-based algorithm for personalized resistance training.》;他們在該研究中找來28位大學運動員與39位足球員,為兩批人員隨機選擇高強度或低強度的阻力訓練(resistance training) ,進行雙盲測試。為期八週訓練的前與後,所有人都接受下蹲跳(countermovement Jump, CMJ)及三分鐘飛輪有氧(Aerobic 3-min Cycle test, Aero3)的測試,並根據訓練前後的測試結果解釋訓練成效。結果發現,兩批運動員中,選擇適合自己基因型訓練方式的受試者,個別來看,其訓練效果確實比較好。但若從全員的統計分析來看,有否根據基因型來設計訓練,其效果哪個好就莫衷一是了:對大學運動員來說,訓練效果的差異並不顯著(P>0.05),但從足球員或所有67名運動員的整體訓練結果來看,則確實有顯著的效果差異(P<0.05)。最後該研究做出結論:透過基因檢測,再搭配他們所開發的演算法去計算個人潛在力量與耐力的百分比,據此去設計執行適合的阻力訓練,就可以獲得更好的效果(但該研究並沒有公開此演算法)。

 

  DNAFit論文公開後,有學者對此研究提出質疑。他們認為不管是實驗設計或結果都不足以支持這樣的論點2,質疑理由如下:(1)位點的選擇。文中提到與力量/耐力有關的15個位點分別位於14個基因(ACE, ACTN3, ADRB2, AGT, BDKRB2, COL5A1, CRP, GABPB1, IL6, PPARA, PPARGC1A,TRHR, VDR and VEGFA)上,其中只有5個位點與所要論述的「力量/耐力」有關。(2)大部分位點的研究樣本數偏低,且與運動並無直接關聯,其中CRP更與肌耐力無關,而是與心血管疾病的保護作用機制有關。(3)有一些位點的變異和性狀表現的關聯性,在不同實驗裡是無法被重複驗證的(例如:TRHR),但即使像是ACTN3已經證實和肌耐力有相關,也不應該作為篩選運動員優劣的條件。雖然提出質疑的學者也認為DNAFit研究的出發點不錯,但由於目前運動相關基因的研究不多,可用來作為遺傳標記的位點有限,因此該論文感覺比較像是為自家商品打廣告而發表。

 

  那麼,與運動有關的基因到底有哪些?較常被討論及研究的應屬ACTN3。2003年科學家發現ACTN3可能與肌肉收縮的力量與速度有關,爆發力強的運動選手幾乎都有ACTN3的表現3。最近更發現ACTN3除了會影響速度之外,其不同的基因型還可能與運動訓練後產生的後續反應有關,像是:負重訓練後的反應,離心訓練造成的肌肉損傷、傷害風險以及對靈活性的影響等(詳見圖一4) 。其他基因例如ACEPPARA等,則被認為與運動時的耐力表現5與代謝6有關。

 

 

圖一、ACTN3基因型對運動員的潛在影響

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不同的ACTN3基因型與運動訓練後容易產生的後續反應也有關聯,像是:負重訓練後的反應,離心訓練造成的肌肉損傷、傷害風險以及對靈活性的影響等。圖片來源:Pickering, C., and Kiely, J., Frontiers in Physiology. 2017 Dec; 8:1080.

 

 

  基因除了可決定我們的容貌,智商、才能、體能等等理論上也受其影響;然而,想要透過基因解碼來瞭解自己的優勢與潛能,目前可能還有一段路要走,畢竟現在對於這方面的基因研究還不夠多,尚無法詳實全盤掌握。或許,後天的努力才是成功的真正關鍵呢。

 

 

參考文獻

1.Jones, N., Kiely, J., Suraci, B., et al. (2016 June). A genetic-based algorithm for personalized resistance training. Biol Sport. 33(2):117–126.

http://doi.org/10.5604/20831862.1198210

2.Karanikolou, A., Wang, G., Pitsiladis, Y. (2017 Mar). Letter to the editor: A genetic-based algorithm for personalized resistance training. Biol Sport. 34(1):31–33.

http://doi.org/10.5114/biolsport.2017.63385

3.Yang, N., MacArthur, D.G., Gulbin, J.P., et al. (2003 Sep). ACTN3 Genotype Is Associated with Human Elite Athletic Performance. American Journal of Human Genetics. 73(3):627-631.

http://doi.org/10.1086/377590

4.Pickering, C., and Kiely, J. (2017 Dec). ACTN3: More than Just a Gene for Speed. Frontiers in Physiology. 8:1080

http://doi.org/10.3389/fphys.2017.01080

5.Puthucheary, Z., Skipworth, J.R.A., Rawal, J., et al. (2011 June). The ACE Gene and Human Performance. Sports Med. 41(6): 433-448. https://doi.org/10.2165/11588720-000000000-00000

6.Lopez-Leon, S., Tuvblad, C., Forero, D. (2016 Mar). Sports genetics: the PPARA gene and athletes’ high ability in endurance sports. A systematic review and meta-analysis. Biology of Sport. 33(1):3-6.

http://doi.org/10.5604/20831862.1180170

 

 

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