Генетические особенности, лежащие в основе индивидуальных различий в регулярной физической активности

Исследования близнецов и семей показывают значительный вклад генетических факторов в физическую активность (ФА), оцениваемый либо с помощью самоотчета, либо с помощью акселерометров. Наследуемость ФА составляет около 43 % в течение всей жизни. Исследования геномных ассоциаций выявили биологические пути, связанные со способностью к физическим упражнениям и удовольствием. Полигенная оценка, основанная на генетических вариантах, влияющих на ФА, может помочь улучшить успех программ вмешательства [1].

Ключевые моменты

• Семейные исследования и исследования близнецов показывают, что для различных видов физической активности, а также для оценки на основе устройств или самооценки, мета-анализы показали, что наследуемость в широком смысле составляет около 26 % для женщин и 35 % для мужчин в детстве, увеличивается примерно до 42 % у обоих полов в подростковом возрасте остаются около 45 % во взрослом возрасте.
• Генетические корреляции, полученные на основе многомерных исследований близнецов и результатов общегеномных ассоциативных исследований (GWAS), свидетельствуют о том, что биология способности тренироваться (тренироваться) и удовольствия от упражнений частично лежат в основе наследуемости физической активности.
• GWAS по физической активности выявили несколько реплицированных генетических вариантов и позволяют вычислять полигенные баллы (PGS) для физической активности.
• Эти PG могут быть использованы для изучения причинно-следственных эффектов физической активности на здоровье, для проверки взаимодействия между генетикой и вмешательствами в физическую активность, а также для адаптации вмешательств в физическую активность к индивидуальным генотипам.

Несмотря на давнее признание того, что отсутствие физической активности является серьезным бременем для наших систем здравоохранения, принятие национальных руководящих принципов по физической активности (ФA) и правительственную политику, основанную на этих руководящих принципах во многих странах, значительная часть населения по-прежнему не занимается достаточной физической активностью для оптимальной пользы для здоровья [2]. Существует даже поразительная стабильность процента малоподвижных людей с 2000 по 2015 год как во взрослом, так и в подростковом населении. Эти тревожно высокие уровни отсутствия физической активности равномерно повторяются во всех странах и на всех континентах.

Участие в регулярной ФА «передается по наследству», что означает, что вероятность того, что один член семьи физически активен, увеличивает вероятность того, что все остальные члены семьи будут или станут физически активными. Семейное сходство ФА может быть исследовано путем вычисления корреляций между родственниками, такими как братья и сестры или родители и их потомство. Значительная корреляция между родственными членами семьи может быть обусловлена общими аддитивными и неаддитивными генетическими факторами и всеми факторами окружающей среды, которые у них общие. Аддитивные генетические факторы представляют собой сумму всех линейных эффектов генетических локусов, которые влияют на интересующую черту. Отношение дисперсии признака, объясняемого аддитивными эффектами, к общей дисперсии известно как наследуемость в узком смысле. Неаддитивные генетические факторы включают эффекты внутриаллельного доминирования и кросс-аллельного взаимодействия (эпистаза) [1]. Часть общей дисперсии признаков, объясняемая суммой аддитивных и неаддитивных генетических факторов, является наследуемостью в широком смысле. Общая среда  состоит из факторов, общих для родителей и потомства, таких как функционирование семьи, питание, социально-экономический статус и характеристики соседства, или факторов внутри поколения, общих для братьев и сестер, таких как поведение родителей, общие сверстники, школа и все факторы, специфичные для поколения. Близнецы имеют общую дополнительную среду, включая поведение матери во время беременности и внутриутробные состояния, а также могут чаще находиться в одном классе или команде.

Более эффективным способом выявления относительной важности общих экологических и генетических влияний на признак или поведение является классический анализ генотипа близнецов. В литературе и научных исследованиях сравнивается внутрипарное сходство между двумя типами близнецов: генетически идентичные близнецы или MZ, возникающие в результате деления одной оплодотворенной яйцеклетки на ранней стадии эмбрионального развития, и неидентичные близнецы или DZ, возникающие в результате двух отдельных оплодотворенных яйцеклеток. Когда близнецы воспитываются вместе, степень совместного использования общей детской среды сопоставима для близнецов MZ и DZ. Важное различие между близнецами MZ и DZ заключается в том, что у первых одинаковые генотипы, тогда как у последних в среднем только половина генотипов, выделяющихся в этой семье. Следовательно, близнецы MZ разделяют 100% и близнецы DZ в среднем на 50 % от их аддитивной генетической дисперсии, а близнецы MZ разделяют 100 % и близнецы DZ в среднем на ~ 25% от их неаддитивной генетической дисперсии.

Если сходство в фенотипе ФА в парах MZ больше, чем в парах DZ, что можно проверить путем сравнения двойных корреляций MZ (rMZ) и DZ (rDZ), это говорит о том, что аддитивные генетические факторы влияют на ФA. Если сходство MZ более чем в два раза больше, это говорит о дополнительном влиянии неаддитивных генетических факторов на ФА. Однако если сходство в фенотипе PA у близнецов DZ более чем в два раза больше, чем у близнецов MZ, это указывает на общую среду как дополнительную причину сходства близнецов. Кроме того, степень, в которой близнецы MZ не похожи друг на друга, является прямой оценкой вклада уникальных факторов окружающей среды. К ним относятся все специфические для человека переживания, такие как различия в работе или образе жизни, несчастные случаи или другие жизненные события, а также в детстве, различное обращение со стороны родителей, посещение разных школ и наличие необщих друзей и сверстников, а также соматические мутации и случайная часть эпигенетических изменений. Погрешность измерения также будет зависеть от уникального фактора окружающей среды [3].