جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی

معرفی کتاب جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی
یک ورزشکار نخبه برای اطمینان از اینکه همه بافت‌ها، اندام ‏‏‏ها و دستگاه‏‏‏‏ های کلیدی به بالاترین درجه کارایی، ویژگی و دقت می‌رسند، تمرین می کند. برای نمونه، پرتاب‌کننده وزنه، برای کارایی در هماهنگی حرکتی و توان عضلانی تمرین می‌کند. دونده ماراتن برای برون ده قلبی و استقامت عضلانی بیشتر، و دونده‌ی سرعت برای هماهنگی حرکتی و سرعت، تمرین می‌کند. تمرین برای موفقیت ضرروری است، اما مشخص کرده‌ایم، که تمرین تنها یکی از اجزای معادله ی موفقیت یک قهرمان نخبه است. از بین، دیگر عوامل تعیین کننده، جعبه متغیر ژنتیک یکی از حداقل موارد شناخته شده در ورزشکاران و مهم ترین ابعاد مورد توجه آن است.
ورزشکار نخبه سطح جهانی نمونه متفاوتی از تعامل موفقیت آمیز فطرت در برابر تمرین است؛ ویژگی‏‏‏‏ های ژنوم و اپی‌ژنوم، تمرین، رژیم غذایی و دیگر نیازمند ‏‏‏‏های سبک زندگی و محیطی بر وی اثر دارد. می‌توان گفت، بازشکل گیری و سازگاری عضله بر اساس الگوهای استفاده، در ترکیب با استعداد ژنتیکی، احتمالا بهترین مثال توانایی فطری یک بافت برای پاسخ به محیط و سازگاری با آن است. به همین دلیل، آکادمی‏‏‏ ها به سازگاری عضلانی و درک چگونگی کارهای عضلانی در بیماری و تندرستی و نیز ساختار اجزای عضله اسکلتی که در دوره فرگشت، تغییر کرده است، علاقمندند. در واقع، عضله یکی از نقاط مشترک همه موجودات زنده است- توانایی حرکت به سمت منابع غذایی.

جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی

پیشرفت در برنامه‏‏‏‏ های تمرینی به طور قابل توجهی در ورزشکارانی ایجاد می شود که پیوسته از مرزهای شهر، وطن و کشور عبور می کنند. به موازات این، دانشمندان به طور مشابه به دنبال شناسایی ابزارهای ژنوم و دیگر علوم انسانی هستند تا ساختار، عملکرد و واکنش بافت و اندام و پاسخ به تمرین را درک کنند. در این راستا، رمزگشایی ژنوم انسان در اواخر 1990منجر به جعبه ابزار جدیدی برای حمایت از روند کشف شد و فن آوری‏‏‏‏ های مبتنی بر ژنوم برای درک بازشکل گیری بافت و اندام با تمرینات ورزشی، به ویژه عضله اسکلتی، به سرعت توسط دانشمندان در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت.
نخستین تلاش جامع برای خلاصه کردن شواهد مشارکت ژنتیک در شاخص‏‏‏‏ های آمادگی جسمانی و عملکرد بدنی، به صورت جزوه‏‏ای در اواسط دهه 1990 توسط سی بوچارد، آر . ام مالینا و ال پروس نوشته و در سال 1997 توسط ناشر هیومن كينتيك با عنوان “ژنتيك آمادگی جسمانی و عملكرد بدنی” منتشر شد. کتاب مذکور، روش و فن آوری‏‏‏‏ های موجود در آن زمان برای مطالعه مبانی ژنتیکی ویژگی‏‏‏‏ های پیچیده انسان را توصیف و شواهد انباشته شده در آن زمان بر روی تعدادی از رخ مون‏‏‏‏ های درون زا و صفات آمادگی جسمانی و عملکرد بدنی را خلاصه کرده است. آن کتاب تا چند سال پس از چاپ، مرجع توالی ژنوم انسان، ظهور توالی پیشرفته و فن آوری‏‏‏‏ های نوع ژن، و افزایش دانش ژنتیک و دیگر علوم مرتبط با انسان بود.

کتاب جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی ، نشان دهنده تلاش برجسته‏‏ ای برای انتشار در چاپ اول بوده است در حالی که از آن زمان تا کنون پیشرفت‏‏‏‏های زیادی رخ داده است. با این حال، خواننده به سرعت متوجه خواهد شد که ژنتیک و زیست شناسی مولکولی عملکرد تنها یک”فصل کامل در علم” نیست.
با وجود پیشرفت در جنبه‏‏‏‏های گوناگون، نقش تفاوت‏‏‏‏های ژنتیکی و رویدادهای اپی ژنومی در عملکرد که در آن استقامت قلبی – تنفسی یا قدرت عضلانی و توان غالب است، کمتر شناخته شده است. درک ما از آثار تغییرات ژنومی انسان بر توانایی بافت‏‏‏ها و اندام‏‏‏‏های تمرین کرده، به ویژه عضلات قلبی و اسکلتی، بسیار اندک است. هیچ محدودیتی آشکار تر از دانش فعلی ما از نقش تغییرات ژنوم و اپي ژنوم انسان در هماهنگی و یادگیری حرکتی که تعیین کننده‏‏‏‏ های کلیدی در بسیاری از عملکردهای ورزشی اند، وجود ندارد. نویسندگان همکار در جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی ، به آنچه که شناخته شده است، آنچه که ناشناخته است و پژوهش ‏‏‏‏های آینده باید روشن کنند، تمرکز کرده‌اند. ما بر این باوریم که بیشتر ابزارهای پژوهشی ژنوم برای دستیابی به درک کامل بازشکل گیری عضلات در دسترس‏اند و این ابزار با پاره‏‏ای از جزییات در این کتاب شرح داده شده‌اند.
با این حال، پیش از اینکه ما بتوانیم آثار ویژگی‏‏‏‏ های ژنومی و شاید اپی‌ژنومی فرد را در توانایی او برای تمرین و رسیدن به سطح ورزشکار نخبه در یک رشته ورزشی خاص پیش‌بینی کنیم، کار پژوهشی زیادی لازم است. این کتاب، وضعیت جاری جنبه ‏‏‏‏های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی را پوشش می دهد و دانشمندان و نویسندگان محترم برای ایجاد آن، با عشق و علاقه مطالب خود را جمع آوری و ارایه کرده اند.

هدف اصلی کتاب جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی ارایه خلاصه شواهد همه منابع مرتبط با مبانی ژنتیکی و مولکولی ورزش و دیگر عملکردهای بدنی انسان است. این کتاب به پنج بخش تقسیم شده است.

بخش 1 به مبانی علم ژنتیک و ژنومی که به عملکرد بدنی مربوط است، می‌پردازد. فصل‏‏‏‏های این بخش به موضوعاتی مانند ژنوم انسان، DNA میتوکندریایی، ژن‏‏‏ها و تنظیم بیان ژن، گستره‌ی تغییرات توالی DNA ی انسانی، اپی ژنتیک و فن آوری‏‏‏‏های شناسایی ژن‏‏‏‏های اثر گذار بر ویژگی‏‏‏‏ های پیچیده انسان و محاسبات زیست شناختی و ابزار رایانش زیستی می‌پردازند.

بخش 2 شواهد مربوط به مطالعات همه گیر شناسی ژنتیک را شامل می شود و فصل ‏‏‏‏های ژنتیک رخ مون‏‏‏‏ های عملکرد پیچیده، سطح فعالیت بدنی، مطالعات تجربی منتخب در جوندگان، مطالعات خویشاوندی و دوقلوها و تفاوت‏‏‏‏ های قومی در عملکرد را در بر می‌گیرد.

بخش 3، موضوع مشارکت ژن‏‏‏‏ های خاص و نشانگرهای مولکولی را مورد توجه قرار می دهد. فصل‏‏‏‏ های اصلی شامل شواهدی از رخ مون‏‏‏‏های عملکرد استقامتی، قدرت و توان، انواع دیگر عملکرد انسان و همچنین پاسخ به تمرین است. شواهد حاصل از مدل‏‏‏‏ های موش ‏‏‏‏های ترا ریخته و ناک اوت شده و ژن‏‏‏‏ های کاندید انسان و مطالعات همبستگی ژنوم بررسی شده است. فصل‏‏‏‏های ویژه‏‏ای به نقش ACE، ACTN3 و DNA میتوکندریایی در عملکرد اختصاص داده شده است. سه فصل به مشارکت تفاوت‏‏‏‏های ژنتیکی در متابولیسم کربوهیدرات، چربی و پروتئین میپردازد. این بخش از کتاب با فصل‌هایی که بر ویژگی‏‏‏‏ های همودینامیک، حرکت به سمت فعال بودن و عوامل روانی متمرکز است، تکمیل می‌شود.

بخش 4 به زیست شناسی دستگاه ‏‏‏‏های کاربردی در فعالیت ورزشی و تمرین می پردازد. فصل‏‏‏‏ های پروتئومیک، شبکه‏‏‏‏ های مولکولی نیمرخ mRNA، متابولومیک و سایر موضوعات مرتبط در این بخش قرار دارند. یک فصل به زیست شناسی سلول‏‏‏‏ های بنیادی و بهبود عملکرد اختصاص یافته است.

بخش 5، پیامدهای این پیشرفت‏‏‏‏ های اساسی را برای شناخت ما از مبانی ژنتیکی و مولکولی عملکرد بدنی انسان، برای دنیای ورزش‏‏‏‏های نخبه و به طور کلی جامعه، برجسته می‌کند. فصل‏‏‏‏ های مربوط به مسائل اخلاقی مطرح شده با شیوه ‏‏‏‏های فعلی و آنچه که می توان از پیشرفت‏‏‏‏های پیش بینی شده در ژنتیک عملکرد تخمین زد، شامل فرهنگ و سیاست نیز در این بخش گنجانده است. یک فصل به استعدادیابی اختصاص داده شده است. مسئله ارتقای عملکرد ناشی از فن آوری‏‏‏‏ های بهبود ژن (دوپینگ ژن) در یک فصل خاص پوشش داده شده است. همه‌ی این فصل‏‏‏ ها با هم شامل تصویری از وضعیت در زمان نوشتن این کتاب همراه با منطق مسیرهای پژوهش‏‏‏‏ های آینده است. نوشتن این کتاب بدون مشارکت نویسندگان برجسته از 48 آزمایشگاه مختلف در 13 کشور که به همکاری دعوت کردیم، میسر نبود.

آنچه در کتاب جنبه های ژنتیکی و مولکولی عملکرد ورزشی می خوانید :

بخش 1: علم ژنوم و ژنتیک 

فصل 1: ژنوم و اپی ژنوم انسان
فصل 2 : پزشکی میتوکندریایی در تندرستی و بیماری: وجه مشترک روش های درمانی و عملکرد ورزشی
فصل 3: تشخیص وسعت تغییرپذیری ژنتیک انسان از نظر ویژگی‌های مرتبط با عملکرد
فصل 4: روش های نیم‌رخ بندی پروتئوم
فصل 5: رایانش زیستی و منابع دسترسی عمومی
فصل 6 : پژوهش ‌هایی در‌باره‌ ی ژن  های تاثیرگذار بر ویژگی ‌های پیچیده

بخش 2: شواهدی از مطالعات همه‌گیرشناسی ژنتیکی 

فصل 7: همه‌ گیرشناسی ژنتیک، فعالیت بدنی و بی ‌تحرکی
فصل 8: نقش عامل های ژنتیکی در عملکرد ورزشی: شواهدی از مطالعات خویشاوندی
فصل 9: مطالعه دوقلوها از نظر عملکرد ورزشی
فصل 10: مطالعه خویشاوندی و دوقلوها از نظر پاسخ‌  به تمرین ورزشی
فصل 11: تفاوت های نژادی در عملکرد ورزشی
فصل 12: آزمایش های منتخب در جوندگان برای تعیین پیچیدگی و گوناگونی ظرفیت استقامتی

بخش 3: همکاری نشانگرها و ژن‌های خاص 

فصل 13: ژن ها و عملکرد استقامتی
فصل 14: ژن‌ها و رخ مون‌ های نیرو و قدرت
فصل 15: ژن‌ها و پاسخ به ورزش
فصل 16: عوامل ژنتیکی تعیین کننده عملکرد ورزشی: شواهدی از مدل های موش خنثی و تراریخته
فصل 17: ژن ACE و عملکرد آن
فصل 18: ژن ACTN3 و عملکرد انسان
فصل 19: تغییرات توالی DNA میتوکندریایی و عملکرد
فصل 20: ژن ها، ورزش و متابولیسم چربی
فصل 21: ژن، ورزش و متابولیسم گلوکز و انسولین
فصل 22: ژن‌ها، ورزش و رخ‌مون های قلبی- عروقی
فصل 23: ژن‌ها، ورزش و متابولیسم پروتئین
فصل 24: تنظیم فعالیت بدنی توسط سازوکار های ژنتیکی:آیا انگیزه ای برای فعال بودن وجود دارد؟
فصل 25: ژن ‌ها، ورزش و عوامل روان شناختی

بخش 4: زیست‌شناسی دستگاه‌ها ، ورزش و تمرین 

فصل 26: درآمدی بر زیست‌شناسی دستگاه‌ها، وابسته به فیزیولوژی و متابولیسم ورزش
فصل 27: زیست شناسی دستگاه ها از طریق داده های سری زمانی- یکی از نقاط قوت ترمیم عضله
فصل 28: پروتئومیک در پژوهش تمرین ورزشی
فصل 29: اثر تمرین بدنی بر سلول های بنیادی بالغ

بخش 5: ملاحظات اخلاقی و اجتماعی 308

فصل 30: ژنتیک و اخلاقیات در نخبگان ورزش
فصل 31: ژن ها و استعدادیابی
فصل 32: بهبود عملکرد با دوپینگ ژن
فصل 33: نگرانی های اخلاق زیستی در بهبود فرهنگ انسان