Xác định thành phần cơ thể và gen đặc trưng của vận động viên cấp cao theo đặc điểm môn thể thao trọng điểm

hoạt động thể lực của con người nhằm tăng số lượng các chỉ thị di truyền liên quan đến thành tích thể thao để việc ứng dụng công nghệ gene trong tuyển chọn VĐV được toàn diện hơn.. Xác đ

BỘ VĂN HÓA, THỂ THAO VÀ DU LỊCH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỂ DỤC THỂ THAO ĐÀ NẴNG

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

Tên đề tài: “Xác định thành phần cơ thể và gene đặc trưng của vận động viên cấp cao theo đặc điểm môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội,

Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng).”

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Lê Đức Chương

Thành viên tham gia nghiên cứu: 1 PGS.TS Đặng Hà Việt

2 TS Luyện Quốc Hải

3 PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng

4 TS Hoa Ngọc Thắng

5 ThS Nguyễn Khánh Duy

Đà Nẵng, năm 2018

BỘ VĂN HÓA, THỂ THAO VÀ DU LỊCH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỂ DỤC THỂ THAO ĐÀ NẴNG

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

Tên đề tài: “Xác định thành phần cơ thể và gene đặc trưng của vận động viên cấp cao theo đặc điểm môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng).”

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài

Chủ nhiệm đề tài

Đà Nẵng, năm 2018

BỘ VĂN HÓA, THỂ THAO VÀ DU LICH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỂ DỤC THỂ THAO ĐÀ NẴNG

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

I THÔNG TIN CHUNG

1 Đề tài: “Xác định thành phần cơ thể và gene đặc trưng của vận động viên cấp cao theo đặc điểm môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng).”

Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Lê Đức Chương

Cơ quan chủ nhiệm đề tài: Trường đại học TDTT Đà Nẵng

Thời gian thực hiện đề tài : 2016 - 2018

2 Mục tiêu: Cung cấp luận cứ khoa học để xây dựng quy trình ứng dụng công nghệ gene trong công tác tuyển chọn và đào tạo VĐV ở một số môn thể thao thành tích cao của Việt Nam

3 Tóm tắt kết quả nghiên cứu: Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài được trình bày ở phần trên, chúng tôi rút ra một số kết luận như sau:

3.1 Đã tách chiết thành công DNA tổng số từ mẫu tế bào niêm mạc miệng của 167 đối tượng nghiên cứu Mẫu DNA thu được có chất lượng tốt, không bị nhiễm, không đứt gãy, đủ điều kiện phục vụ các nghiên cứu tiếp theo

3.2 Đã xác định được kiểu gene ACTN3 R577X của 167 VĐV: 63 VĐV

bơi lội, 36 VĐV điền kinh, 16 VĐV bắn súng, 23 VĐV cử tạ và 29 VĐV thể dục dụng cụ bằng phương pháp RFLP-PCR

3.3 Phân tích tần số kiểu gene ACTN3 R577X ở các nhóm đối tượng nghiên cứu, bao gồm: nhóm VĐV thi đấu ở các môn cần lợi thế sức nhanh/mạnh; nhóm VĐV thi đấu ở các môn cần lợi thế sức bền và đi đến kết

luận về ảnh hưởng của kiểu gene ACTN3 R577X đối với các môn thể thao trọng điểm (bơi lội, điền kinh, cử tạ và thể dục dụng cụ)

- Ngoài ra chúng tôi đưa ra giả thiết về ảnh hưởng của kiểu gene ACTN3

R577X đối với bộ môn bắn súng: Alen R kết hợp với alen X, kiểu gene RX có thể có lợi đối với các VĐV thi đấu ở bộ môn bắn súng Tuy nhiên với bộ môn này cần xem xét, nghiên cứu kĩ hơn trên số lượng vận động viên lớn hơn với thành tích cao hơn ở đẳng cấp châu lục, quốc tế mới có thể đưa ra kết luận

4 Sản phẩm:

4.1 Đã tách chiết thành công DNA tổng số từ mẫu tế bào niêm mạc miệng của 167 đối tượng nghiên cứu Mẫu DNA thu được có chất lượng tốt, không bị nhiễm, không đứt gãy, đủ điều kiện phục vụ các nghiên cứu tiếp theo

4.2 Đã xác định được kiểu gene ACTN3 R577X của 167 VĐV: 63 VĐV

bơi lội, 36 VĐV điền kinh, 16 VĐV bắn súng, 23 VĐV cử tạ và 29 VĐV thể dục dụng cụ bằng phương pháp RFLP-PCR

4.3 Đã phân tích tần số kiểu gene ACTN3 R577X ở các nhóm đối tượng

- Mở rộng nghiên cứu trên các gene khác đã được xác định và khẳng định ở các công trình nghiên cứu trên thế giới là có ảnh hưởng đến khả năng

hoạt động thể lực của con người nhằm tăng số lượng các chỉ thị di truyền liên

quan đến thành tích thể thao để việc ứng dụng công nghệ gene trong tuyển

chọn VĐV được toàn diện hơn

- Xây dựng một quy trình tuyển chọn và đào tạo VĐV hoàn chỉnh, trong

đó sử dụng hài hòa và hiệu quả các thông tin di truyền, sinh lý và tâm lý của

VĐV làm tiêu chí tuyển chọn

- Nâng cao nhận thức của các huấn luyện viên về ý nghĩa hỗ trợ tích cực

của việc ứng dụng công nghệ gene trong công tác tuyển chọn vận động viên

5.2 Phương hướng chuyển giao và khả năng ứng dụng

- Ban hành các văn bản phù hợp với từng giai đoạn để tạo điều kiện

thuận lợi trong công tác triển khai

- Trong ngắn hạn: Cần phối hợp với các trung tâm xét nghiệm gene thể

thao có uy tín trên thế giới để đẩy mạnh việc ứng dụng ngay công nghệ gene

trong việc hỗ trợ tuyển chọn vận động viên ban đầu Ngoài ra, có thể chủ

động sử dụng kết quả của đề tài này đối với gene ACTN3 R577X để hỗ trợ

cho việc tuyển chọn vận động viên (VĐV cần sức nhanh/mạnh thì nên ưu tiên

người có kiểu gene RR hoặc RX, VĐV cần sức bền thì nên ưu tiên người có

kiểu gene XX)

- Trong dài hạn: Cần đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu các gene khác (gene

nhân và gene ty thể) có liên quan đến hoạt động thể thao, đồng thời phối kết

hợp với các đề tài nghiên cứu về sinh học thể thao để hoàn thiện một quy

trình tuyển chọn mang tính toàn diện và đạt hiệu quả tuyển chọn cao Ngoài

ra, cũng cần kết hợp với các nghiên cứu để chuẩn hóa kế hoạch luyện tập, chế

độ dinh dưỡng, chế độ tập luyện, nâng cấp trang thiết bị phụ trợ, ứng dụng các

công nghệ cao trong việc phân loại vận động viên

Đà Nẵng, Ngày 23 tháng 11 năm 2018

CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

I MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 5

II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 5

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6

1 Phương pháp đo thành phần cơ thể 6

2 Phương pháp nghiên cứu sức mạnh 9

3 Phương pháp kiểm tra Gene ACTN3 10

3.1 Dụng cụ và thiết bị kiểm tra Gene ACTN3 10

3.2.Sinh phẩm, hóa chất 11

3.3 Phương pháp thu mẫu tế bào niêm mạc miệng 12

3.4 Phương pháp thu mẫu máu tĩnh mạch 12

3.5 Phương pháp tách chiết DNA 13

3.6 Phương pháp PCR 15

3.7 Phương pháp tinh sạch sản phẩm PCR 16

3.8 Phương pháp RFLP-PCR 16

3.9 Phương pháp điện di 18

4 Phương pháp toán học thống kê 20

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 22

1.1 Tổng quan về thể chất, thể lực của vận động viên thành tích cao 22

1.1.1 Khái niệm cơ bản 22

1.1.2 Thể thao thành tích cao 24

1.1.2.1 Tầm quan trọng của thể thao thành tích cao 24

1.1.2.2 Một số quan điểm trong tuyển chọn tài năng thể thao 25

1.1.2.3 Thực trạng của thể thao thành tích cao 28

1.2 Tổng quan về thành phần cơ thể 32

1.2.1 Nước trong cơ thể sống 33

1.2.2 Khoáng chất trong cơ thể 35

1.2.3 Protein trong cơ thể 37

1.2.4 Chất béo trong cơ thể 38

1.2.5 Chỉ số khối của cơ thể (Body Mass Index - BMI) 39

1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu, giải mã hệ gene người 39

1.3.1 Giới thiệu chung về hệ gene người 39

1.3.2 Ứng dụng và triển vọng của nghiên cứu hệ gene người 44

1.4 Nghiên cứu, giải mã gene của các tài năng thể thao 44

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 44

1.4.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 54

1.4.3 Ảnh hưởng của di truyền đến sức bền, sức nhanh và sức mạnh của VĐV 55

1.4.4 Ảnh hưởng của di truyền tới cơ, dây chằng và gân 61

1.5 GeneACTN3 64

1.5.1 Vị trí của gene ACTN3 trong hệ gene người 64

1.5.2 Đặc điểm chức năng của gene ACTN3 64

1.5.3 Ảnh hưởng của gene ACTN3 đối với thành tích thể thao 67

1.6 Các kỹ thuật sinh học phân tử được sử dụng trong phân tích gene ACTN3 69

1.6.1 Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) 69

1.6.2 Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms) 71

CHƯƠNG 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 73

2.1 Xác định thành phần cơ thể của vận động viên 05 môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng) 73

2.1.1 Đặc điểm chung của vận động viên cấp cao 05 môn thể thao trọng điểm 73

2.1.2 Kết quả kiểm tra các chỉ số về cấu trúc và thành phần cơ thể của vận động viên cấp cao 05 môn thể thao trọng điểm 74

2.2 Xác định sức mạnh của cơ ở VĐV một số môn thể (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng) và nghiên cứu mối tương quan giữa sức mạnh của cơ và thành phần cơ thể 83

2.2.1 Xác định sức mạnh của cơ ở VĐV cấp cao Việt Nam 83

2.2.1.1 Xác định nội dung kiểm tra sức mạnh cơ ở VĐV cấp cao 83

2.2.1.2 Thực trạng sức mạnh cơ VĐV cấp cao Việt Nam ở các môn thể thao trọng điểm 85

2.2.2 Xác định mối tương quan giữa sức mạnh của cơ với thành phần cơ thể VĐV cấp cao Việt Nam 85

2.3 Xác định, phân tích kiểu gene ACTN3 của VĐV đạt thành tích cao ở vận động viên một số môn thể thao (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng) 87

2.3.1 Kết quả tách chiết DNA tổng số từ mẫu niêm mạc miệng 88

2.3.2 Kết quả phân tích kiểu gene ACTN3 89

2.3.2.1 Khuếch đại vùng exon 16 của gene ACTN3 thông qua phản ứng PCR 89

2.3.2.2 Tinh sạch sản phẩm PCR 90

2.3.2.3 Phân tích RFLP-PCR vùng exon 16 của gene ACTN3 91

2.3.2.4 Phân tích tần số kiểu gene ACTN3 của các nhóm đối tượng nghiên cứu 93

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHUYÊN SÂU TIẾP THEO ĐỂ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GENE NHƯ MỘT PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ TRONG CÔNG TÁC TUYỂN CHỌN VÀ ĐÀO TẠO VĐV THÀNH TÍCH CAO CỦA THỂ THAO VIỆT NAM 118

3.1 Đề xuất mở rộng quy mô nghiên cứu 118

3.2 Đề xuất mở rộng hướng nghiên cứu về gene nhân có liên quan 119

3.3 Đề xuất mở rộng hướng nghiên cứu về gene ty thể có liên quan 122

KẾT LUẬNVÀ KIẾN NGHỊ 125

II ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ VỀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 126

1 Đề xuất 126

2 Kiến nghị 127

3 Giải pháp 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129

PHỤ LỤC 136

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Cặp mồi được thiết kế để khuếch đại gene ACTN3 R577X 12

Bảng 2 Thành phần phản ứng PCR khuếch đại gene ACTN3 R577X .15

Bảng 3 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR khuếch đại gene ACTN3 R577X

15

Bảng 4 Thành phần và điều kiện phản ứng cắt Enzyme giới hạn DdeI 18

Bảng 1.1 Thành tích của thể thao Việt Nam qua các kỳ SEA Games .29

Bảng 1.2.Thành tích của thể thao Việt Nam qua các kỳ Olympic 29

Bảng 1.3 Một số mô hình tuyển chọn VĐV cấp cao 30

Bảng 1.4 Số lượng các nghiên cứu về gene có liên quan đến thành tích thể thao ngày càng tăng (Bray và cs, 2007) 45

Bảng 1.5 Ảnh hưởng của gene tới những đặc điểm của cơ thể (Hopkins, 2001) 47 Bảng 1.6 Ký hiệu, tên đầy đủ và vị trí các gene/locus có liên quan tới khả năng thể thao(Bray và cs,2007) 50

Bảng 1.7 Kết quả xét nghiệm gene đánh giá tố chất thể thao của một số VĐV điển hình (Lê Đức Chương và Luyện Quốc Hải - 2014) 54

Bảng 1.8 Những gene ảnh hưởng đến sức bền của VĐV (Ildus và cs, 2012)

57

Bảng 1.9 Những gene ảnh hưởng đến sức nhanh và sức mạnh của VĐV (Ildus và cs, 2012) 59

Bảng 2.1 Đặc điểm về tuổi và chiều cao của các VĐV 5 môn thể thao .73

Bảng 2.2 Thực trạng các chỉ số thành phần cơ thể của 5 môn thể thao trọng điểm 75

Bảng 2.3 Phân tích thành phần cơ thể 77

Bảng 2.4 Phân tích thành phần cơ – mỡ cơ thể .78

Bảng 2.5 Phân tích độ béo phì cơ thể 80

Bảng 2.6 Phấn tích phân đoạn gầy cơ thể 81

Bảng 2.7 Kết quả phỏng vấn lựa chọn nội dung kiểm tra sức mạnh cơ cho các VĐV cấp cao thuộc các môn thể thao trọng điểm (n = 40). 83 Bảng 2.8 Thực trạng sức mạnh cơ của VĐV cấp cao các môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ và Bắn súng) 85 Bảng 2.9 Mối tương quan giữa sức mạnh cơ của Nam, Nữ VĐV cấp cao Việt Nam với thành phần cơ thể 86 Bảng 2.10 Phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R/X của các nhóm VĐV theo môn thể thao thi đấu 94 Bảng 2.11 Phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R/X của nhóm VĐV bơi lội theo nội dung thi đấu 95 Bảng 2.12 Phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R/X của nhóm VĐV Điền kinh theo nội dung thi đấu 96 Bảng 2.13 Phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R/X của các nhóm nghiên cứu 101 Bảng 2.14 Phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R/X của 2 nhóm VĐV có thành tích cao 104 Bảng 3.1 Những gene ảnh hưởng đến sức bền của VĐV (Ildus và cs, 2012). 119 Bảng 3.2 Những gene ảnh hưởng đến sức nhanh và sức mạnh của VĐV (Ildus và cs, 2012) 121 Bảng 3.3 Những đa hình trên gene ty thể liên quan đến thành tích thể thao của vận động viên (Ildus và Fedotovskaya, 2012) 123 Bảng 3.4 Một số gene liên quan đến thành tích thể thao nên được ưu tiên nghiên cứu 123

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Máy y học phân tích thành phần cơ thể - InBody 770 và 520 7

Hình 2 Vị trí các điểm cắt của enzyme DdeI trên trình tự gene ACTN3 .17

Hình 3 Phân tích điểm cắt của enzyme giới hạn DdeI trên gene ACTN3 .19

Hình 1.1 Phân loại gene người theo chức năng của các protein được dịch mã

42

Hình 1.2 Sơ đồ tổ chức cấu trúc bộ gene người (Tom và Andrew, 1999. 43

Hình 1.3 Bản đồ bao gồm toàn bộ các gene có mối liên hệ đến khả năng thể thao (Bray và cs, 2007) 49

Hình 1.4 Những gene ty thể có mối liên hệ với kiểu hình ảnh hưởng đến khả năng thể thao (Brayvà cs,2007) 49

Hình 1.5 Gene ACTN3 nằm ở vị trí cánh dài của nhiễm sắc thể số 11 (11q 13.2).

.64

Hình 1.6 Một cấu trúc quan trọng của một khúc cơ 66

Hình 1.7 Phân tích đa hình RFLP của exon 16 của gene ACTN3 67

Hình 1.8 Nguyên lý của phản ứng PCR 70

Hình 2.1 Điện di đồ DNA tổng số tách từ mẫu niêm mạc miệng của một số VĐV 89

Hình 2.2 Điện di đồ sản phẩm PCR nhân vùng exon 16 gene ACTN3 của một số VĐV 90

Hình 2.3 Điện di đồ sản phẩm PCR sau khi tinh sạch 91

Hình 2.4 Điện di đồ sau khi cắt sản phẩm PCR bằng enzyme giới hạn DdeI.

.92

Hình 2.5 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R, X của nhóm VĐV cử tạ (23 VĐV) 97

Hình 2.6 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577Xvà tần số alen R, X của nhóm VĐV thể dục dụng cụ (29 VĐV) 99

Hình 2.7 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577Xvà tần số alen R,

X của nhóm VĐV bắn súng (16 VĐV) 100 Hình 2.8 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X giữa các nhóm nghiên cứu 102 Hình 2.9 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577Xvà alen R,X giữa

2 nhóm VĐV có thành tích cao 104 Hình 2.10 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577Xvà tần số alen R,

X của các VĐV tiêu biểu nhóm 1 105 Hình 2.11 Biểu đồ phân bố tần số kiểu gene ACTN3 R577X và tần số alen R,

X của các VĐV tiêu biểu nhóm 2 109

DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

TP Thành phố

1

MỞ ĐẦU

Thể dục thể thao là một hoạt động không thể thiếu trong nền văn hoá của mỗi dân tộc cũng như nền văn minh nhân loại Ngay từ khi mới ra đời thể dục thể thao là một bộ phận hữu cơ của nền văn hoá xã hội, mang đầy đủ tính lịch

sử, tính kế thừa, tính giai cấp và tính dân tộc Thành tích của vận động viên (VĐV) là thước đo trình độ thể thao của một quốc gia, từ đó có thể đánh giá được sự phát triển của quốc gia, dân tộc đó… Chính vì vậy phát triển thể thao thành tích cao được coi là một nhiệm vụ chính trị nhằm phát huy truyền thống của dân tộc, đáp ứng nhu cầu văn hóa tinh thần của nhân dân, đề cao sức mạnh ý chí tinh thần, tự hào dân tộc, góp phần nâng cao uy tín và vị thế của mỗi dân tộc Thể thao thành tích cao có vị trí quan trọng trong việc phát triển thể dục thể thao, nâng cao sức khỏe và năng lực con người, có tác dụng to lớn trong việc tăng cường tình đoàn kết hữu nghị giữa các quốc gia, dân tộc và góp phần nâng cao uy tín của địa phương, đất nước

Ở nước ta, Đảng và Nhà nước rất quan tâm đến công tác thể dục thể thao, trong đó có việc phát triển thể thao thành tích cao Chủ trương này được thể hiện qua các hệ thống chính sách cụ thể: “Nhà nước có chính sách phát triển thể thao thành tích cao, đầu tư xây dựng cơ sở vật chất, trang thiết bị hiện đại; đào tạo bồi dưỡng VĐV, huấn luyện viên đạt trình độ quốc gia, quốc tế; tổ chức thi đấu thể thao thành tích cao; tham gia các giải thể thao quốc tế; khuyến khích tổ chức cá nhân tham gia phát triển thể thao thành tích cao” (Điều 31 Luật thể dục thể thao số 77/2006/QH11) Vì mục tiêu “Năm 2019: phấn đấu đạt vị trí 14 – 12 tại ASIAD 18; Năm 2020: Phấn đấu có khoảng 45 vận động viên vượt qua các cuộc thi vòng loại, có huy chương tại Đại hội Thể thao Olympic lần thứ 32…”

Ở những quốc gia có nền thể thao phát triển hàng đầu thế giới như Mỹ, Nga, Anh, Trung Quốc hay Nhật Bản… để có một VĐV ưu tú với đẳng cấp vượt trội là cả một quá trình tuyển chọn, nuôi dưỡng và đào tạo bài bản từ khi

2

còn rất nhỏ, kết hợp với việc đầu tư trang thiết bị, máy móc hiện đại hỗ trợ cho từng bộ môn Đặc biệt là áp dụng công nghệ Y – Sinh học để xác định bộ môn năng khiếu hay nội dung thi đấu phù hợp với tố chất mỗi VĐV nhằm phát huy được tối đa năng lực của họ

Việc tuyển chọn vận động viên là nhằm phát hiện ra những ứng viên có năng khiếu đặc biệt về thể thao Năng khiếu thể thao là sự kết tinh của nhiều yếu tố, kể cả những tố chất tâm-sinh lý và đặc điểm ưu việt về thể lực của một

cá nhân Do đó, đứng trên quan điểm khoa học, việc tuyển chọn vận động viên thích hợp cho từng bộ môn thể thao nên dựa vào những đặc điểm về thể chất và thể lực của một cá nhân

Tuy nhiên, các huấn luyện viên thể thao tuyển chọn vận động viên hiện nay lại không dựa vào những tiêu chuẩn khoa học định lượng (1, 2) Theo truyền thống, lực lượng vận động viên từ những cá nhân tham gia hội khoẻ Phù Đổng ở các tỉnh thành có thành tích tốt ở một môn thể thao Các cá nhân này có thể có thành tích tốt tại thời điểm hoặc giai đoạn nào đó, nhưng sau một thời gian huấn luyện thành tích các ứng viên được tuyển chọn có cải thiện nhưng vẫn chưa đạt đến mức “nhân tài thể thao” Có thể nói rằng cách tuyển dụng như thế gây lãng phí thời gian, tiền của và công sức của nhiều người Nước ta có nhu cầu tuyển chọn viên vận động viên và huấn luyện thành những vận động viên ưu tú (người tài thể thao) Những vận động viên ưu tú là những người có thành tích tốt nhất ở một môn thể thao, có thể đại diện cho quốc gia để tham gia tranh tài trên các đấu trường khu vực, châu lục và thế giới Những yếu tố sinh học và thể lực có liên quan đến khả năng vận động thể lực của vận động viên, có thể kể đến cơ cấu lượng cơ và xương của cơ thể Lượng cơ thiếu sẽ làm cho vận động viên khó chạy, khó bơi lội, hay khó đạp

xe vì thiếu sức mạnh Thiếu mật độ xương làm tăng nguy cơ bị tổn thương khi vận động hoặc khi huấn luyện, và có nguy cơ gãy xương cao Do đó, những vận động viên ưu tú cần phải có đầy đủ lượng cơ, lượng mỡ ở mức tối ưu cho

3

sức khoẻ và đầy đủ mật độ xương Tuy nhiên, hiện nay chúng ta chưa có một nghiên cứu nào đánh giá các chỉ số sinh học này ở vận động viên

Trong những năm gần đây, có rất nhiều các nghiên cứu đã chỉ ra các yếu

tố ảnh hưởng đến sự thành công của các VĐV đỉnh cao, bao gồm: yếu tố di truyền, yếu tố về chế độ tập luyện, chế độ dinh dưỡng, cảm xúc, môi trường

và thiết bị luyện tập, trí tuệ, khả năng nhận thức và các yếu tố môi trường khác Tuy nhiên, yếu tố di truyền được xác định là quyết định tới 50% vai trò ảnh hưởng lên sự vận động thể chất của con người (Hopkins, 2001) Một báo cáo của Ahmetov và Rogozkin năm 2009 cũng cho rằng, yếu tố di truyền quyết định tới 66% sự thành công ở các VĐV đỉnh cao Bản đồ gene người được công bố năm 2007 cũng đã đưa ra 239 gene có ảnh hưởng đến hoạt động thể chất, trong đó có 214 gene trên nhiễm sắc thể thường, 7 gene trên nhiễm sắc thể X và 18 gene ty thể Đặc biệt, dựa trên các nghiên cứu ở cấp độ phân

tử, các nhà khoa học đã tìm ra khoảng 36 gene đóng vai trò quyết định tới đặc tính sức mạnh và sức bền của các hoạt động thể chất, được phân loại thành các nhóm chỉ thị di truyền liên quan đến thông số sức mạnh và sức bền của các VĐV thể thao (Ahmetov và cs, 2012) Những công bố này như một nền tảng vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ gene trong phân loại, đào tạo và tuyển chọn VĐV

Nghiên cứu gene thể thao nên được tiến hành trên nhiều gene khác nhau

có liên quan đến thành tích thể thao để tìm ra các biến dị đặc trưng quan trọng Các biến dị này giúp xác định kiểu gene liên quan đến thành tích thể thao, và sự kết hợp của tất cả các kiểu gene này sẽ giúp xác định kiểu hình khả năng thể thao tổng hợp Một ví dụ điển hình về một loại gene thể thao được nghiên cứu rất kỹ và cũng được phân tích trong báo cáo này đó là gene

ACTN3 (gene tốc độ) Gene này thường “Mở” ở những người có sợi cơ co

nhanh và thích hợp với những môn thể thao đòi hỏi tốc độ như môn chạy cự

ly ngắn; nhưng nó thường “Đóng” ở những người có khả năng phù hợp với

4

những môn thể thao đòi hỏi sức bền Điều này lý giải tại sao cùng một người

có thể chạy cự ly 100 m rất thành công nhưng lại không thể tham gia chạy cự

ly trung bình 1500 m hoặc chạy marathon Khảo sát cho thấy, có một sự

“đánh đổi” giữa độ bền và độ nhanh – mạnh, có nghĩa là nếu bạn có sức bền tốt thì độ nhanh – mạnh của bạn sẽ không cao và ngược lại Cực kỳ khó để tìm ra một người có thiên bẩm cả về sức bền lẫn sức mạnh ở mức độ cao (Hopkins, 2001)

Trong số các gene có liên quan đến thành tích thể thao, biến dị di truyền

của gene ACTN3 được tập trung nghiên cứu nhiều với các công trình công bố

trên các tạp chí khoa học thể thao uy tín trên thế giới vì chúng được cho rằng

có mối quan hệ mật thiết đến thành tích thể thao của VĐV Tuy nhiên, trong

số các nghiên cứu đã thực hiện, có những nghiên cứu cho kết quả phủ nhận giả thuyết này Chính vì thế, việc thực hiện nghiên cứu trên từng quốc gia/dân tộc để xem xét, kiểm chứng lại giả thuyết đã đưa ra là vô cùng cần thiết

Ở Việt Nam việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ, y – sinh học trong thể thao còn hạn chế Để tạo bước phát triển đột phá cho thể thao thành tích cao, cần tập trung đầu tư vào những môn thể thao trọng điểm (như điền kinh, bơi lội, cử tạ, thể dục dụng cụ, bắn súng…) theo hướng tiếp cận với thành tích của châu lục và thế giới bằng việc áp dụng những thành tựu của công nghệ gene trong công tác tuyển chọn, đào tạo VĐV Nâng cao thành tích thể thao cũng là góp phần nâng cao hình ảnh và vị thế của Việt Nam trong mắt bạn bè quốc tế Với những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện

nghiên cứu: “Xác định thành phần cơ thể và gen đặc trưng của vận động

viên cấp cao theo đặc điểm môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội,Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng)”, nghiên cứu thuộc Chương trình cấp Bộ

“Nghiên cứu mô hình vận động viên cấp cao một số môn thể thao trọng

điểm hướng đến ASIAD, Olympic (Cử tạ, Bơi lội, Điền kinh, Thể dục

dụng cụ, Bắn súng)” Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các số liệu

5

khoa học cơ bản về xác định thành phần cơ thể, phân tích mối tương quan giữa thành phần cơ thể và sức mạnh của cơ; về việc xác định, phân tích kiểu

gene ACTN3 của VĐV đạt thành tích cao ở bộ môn bơi lội, điền kinh, cử tạ,

bắn súng và thể dục dụng cụ từ đó luận giải, đề xuất lựa chọn các chỉ số hình thái, thành phần cơ thể và kiểu gene có ưu thế ứng dụng trong việc tuyển chọn ban đầu và phân loại VĐV trong tương lai Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của

đề tài sẽ cung cấp các dữ liệu cơ sở cho việc mở rộng nghiên cứu các gene khác và đề xuất các hướng nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo để ứng dụng thành công công nghệ gene trong công tác tuyển chọn và đào tạo VĐV có

thành tích cao của Việt Nam

I MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Xác định thành phần cơ thể, phân tích mối tương quan giữa thành phần

cơ thể và sức mạnh của cơ;

- Xác định kiểu gene ACTN3 của VĐV cấp cao ở một số môn thể thao,

từ đó lựa chọn kiểu gene có ưu thế để kiểm chứng phục vụ công tác tuyển chọn VĐV

Cung cấp luận cứ khoa học để xây dựng quy trình ứng dụng công nghệ gene trong công tác tuyển chọn và đào tạo VĐV ở một số môn thể thao thành tích cao của Việt Nam

II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là đo thành phần cơ thể và lấy mẫu gene để thí nghiệm là các mẫu tế bào niêm mạc miệng và mẫu máu tĩnh mạch của các VĐV bơi lội, điền kinh, cử tạ, bắn súng và thể dục dụng cụ thuộc đội tuyển quốc gia và đội tuyển trẻ đang tập luyện tại Trung tâm Huấn luyện thể thao Quốc gia Đà Nẵng, Trung tâm Huấn luyện và Đào tạo VĐV Thể dục thể thao

Đà Nẵng, CLB Bơi lặn Đà Nẵng, Trung tâm Huấn luyện thể thao Quốc gia

TP Hồ Chí Minh và Trung tâm Huấn luyện thể thao Quốc gia Hà Nội Danh sách 167 VĐV bao gồm:

- 23 VĐV cử tạ tham gia các hạng cân thi đấu nhẹ, trung bình và nặng Các mẫu VĐV cử tạ được kí hiệu từ T1 đến T23

- 16 VĐV bắn súng tham gia các nội dung thi đấu gồm: súng ngắn hơi 10m, súng trường hơi di động 10m, súng trường 50m, bắn súng đĩa bay Các mẫu VĐV bắn súng được ký hiệu từ S1 đến S16

- 29 VĐV thể dục dụng cụ tham gia các nội dung thi đấu gồm: thể dục dụng cụ nghệ thuật, nhào lộn trên lưới Các mẫu VĐV thể dục dụng cụ được

ký hiệu từ D1 đến D29

Tất cả các đối tượng tham gia cung cấp mẫu nghiên cứu đều là tự nguyện Các đối tượng này đã được xác định là không có quan hệ huyết thống với nhau Thành tích thể thao, dân tộc, giới tính cũng được thu thập để phục vụ cho mục đích nghiên cứu

Thời gian thu mẫu: từ tháng 06 năm 2017 đến tháng 04 năm 2018

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Phương pháp đo thành phần cơ thể

Nhằm mục đích kiểm tra đối tượng nghiên cứu trên thiết bị InBody 770

và 520 với các nội dung đã được thiết kế trong tính năng của máy Kết quả của phương pháp này là cơ sở cho việc xác định và đánh giá cấu tạo, thành phần cơ thể của đối tượng nghiên cứu

1.1 Đặc tính của thiết bị kiểm tra y học - InBody 770 và 520

Thiết bị InBody là công cụ được các nhà khoa học Mỹ phát minh ra, có tác dụng trợ giúp người tập TDTT có thể kiểm tra, lưu trữ các dữ liệu cần thiết, chính xác về thành phần các chất cấu tạo cơ thể, từ đó có thể theo dõi sức khỏe, điều chỉnh việc tập luyện sao cho phù hợp Comprehensive and

7

straightforward results explanation điểm nổi trội của thiết bị này là cho kết quả toàn diện và giải thích kết quả đơn giản, dễ vận hành, thời gian kiểm tra nhanh, dễ dàng chuyển dữ liệu qua thiết bị lưu trữ USB

Hình 1 Máy y học phân tích thành phần cơ thể - InBody 770 và 520 Máy InBody giúp VĐV và HLV theo dõi tiến độ thay đổi của các thành phần trong cơ thể, điều mà những chiếc cân và thước đo bình thường không thể làm được Khi bước lên máy, trong vòng một phút, một dòng năng lượng điện an toàn được truyền qua cơ thể Sau đó, mức độ phản kháng của cơ thể với dòng năng lượng này sẽ cho phép máy tính toán được thành phần các chất trong cơ thể của bạn Đây cũng là cách mà các nhà địa chất sử dụng dòng điện

để xác định vị trí khoáng sản dưới lòng đất và trầm tích dầu mỏ Kết quả là một phân tích chi tiết sẽ được in ra để thông báo các thành phần trong cơ thể Máy có thể dự báo chính xác lượng các chất cần có trong cơ thể, và sẽ so sánh chỉ tiêu này với mức độ thực tế, sau đó sẽ cung cấp thông tin về khoảng cách giữa hiện tại và mức độ hoàn hảo mà người tập cần hướng đến

Máy InBody có thể phát hiện mật độ xương bằng cách tính toán lượng chất khoáng trong cơ thể Máy InBody không những xác định được lượng mỡ

và cho biết tỷ lệ phần trăm mỡ lý tưởng nhất cho cơ thể mà còn có thể phân biệt chất béo lưu trữ nằm ở vị trí dưới da hay ở xung quanh các cơ quan nội tạng

8

Toàn bộ kết quả về các thành phần trong cơ thể được tự động in ra bằng thiết bị chuyên dụng được kết nối trực tiếp với máy đo Các chuyên gia về TDTT, chuyên gia dinh dưỡng và y học TDTT sẽ đưa ra những lời khuyên chi tiết và tư vấn những cách để có thể cải thiện sức khỏe, bổ sung dinh dưỡng và mức độ tập luyện phù hợp cho từng đối tượng cụ thể

1.2 Các chỉ số đo được trên thiết bị InBody 770 và 520

+ Tổng lượng nước (kg): Total Body Water (TBW)

+ Tổng lượng chất đạm (kg): Protein

+ Tổng lượng khoáng xương (kg): Mineral

+ Tổng lượng chất béo (kg): Body Fat Mass (BFM)

+ Trọng lượng (kg): Weight

+ Tổng lượng cơ xương (kg): Skeletal Muscle Mass (SMM)

+ Chỉ số khối cơ thể (kg/cm2): Body Mass Index (BMI)

+ Tỷ lệ chất béo (%): Percent Body Fat (PBF)

+ Tỷ lệ eo - hông: Waist-Hip Ratio (WHR)

+ Trọng lượng tay phải (kg): Right Arm

+ Trọng lượng tay trái (kg): Left Arm

+ Trọng lượng thân mình (kg): Trunk

+ Trọng lượng chân phải (kg): Right Leg

+ Trọng lượng chân trái (kg): Left Leg

1.3 Quy trình sử dụng thiết bị Inbody 770 và 520

Nhập thông tin cá nhân của người được kiểm tra vào máy

9

Sau khi kiểm tra, phần mềm máy sẽ tự động lưu trữ và đăng xuất kết quả

ra phiếu in các chỉ số về thành phần cơ thể của từng đối tượng với đơn vị đo

và hằng số tham chiếu

2 Phương pháp nghiên cứu sức mạnh

Trong đề tài chúng tôi đã sử dung 05 Test để đánh giá tố chất sức mạnh chung của VĐV một số môn thể thao trọng điểm (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục

dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng)

2.1 Bật xa tại chỗ (cm):

Mục đích: đánh giá sức mạnh của nhóm cơ chi dưới

Cách tiến hành:Người được kiểm tra đứng 2 chân tự nhiên, 2 mũi bàn chân ngay phía sau vạch giới hạn, tại chỗ thực hiện bật mạnh về phía trước không có đà

Phương pháp đánh giá: Kết quả đo được tính bằng khoảng cách từ vạch giới hạn đến gót chân gần nhất so với vạch giới hạn, thành tích mỗi lần thực hiện được tính bằng đơn vị cm lấy lẻ từng 0,1 cm Thực hiện hai lần lấy lần tốt nhất

2.2 Chống đẩy 1 phút (lần)

Mục đích: Đánh giá sức mạnh của nhóm cơ chi trên

Cách thực hiện: VĐV nằm sấp theo tư thế chống 2 tay xuống thảm nền, lưng và chân tạo thành đường thẳng Sau khi có hiệu lệnh bắt đầu thì hạ khủy tay xuống tối thiểu là vuông góc, sau đó nhanh chóng trở về tư thế chống thẳng tay, trong khi tư thế thân người và chân vẫn giữ thẳng Thực hiện lặp lại nhiều lần cho đến khi hết thời gian 1 phút

Phương pháp đánh giá: Tính số lần VĐV thực hiện được trong thời gian

1 phút Nếu VĐV thực hiện được số lần tối đa mà chưa hết thời gian 1 phút thì sẽ tính theo số lần tối đa thực hiện được Không tính những lần VĐV thực hiện nhưng sai tư thế hoặc sai yêu cầu theo quy định

10

2.3 Nâng tạ 3RM (kg)

Mục đích: Đánh giá sức mạnh tối đa cơ thân và chi trên

Cách thực hiện: Tư thế hai chân rộng bằng 2 vai, ngồi xổm kéo tạ lên đứng thẳng thân người, sau đó thả tạ xuống, thực hiện 3 lần liên tiếp cho mỗi mức tạ

Phương pháp đánh giá: Lấy thành tích mức tạ ở lần thực hiện đúng theo yêu cầu với mức tạ cao nhất

2.4 Chạy 100m XPT (s)

Mục đích: Để đánh giá tốc độ, sức mạnh tốc độ

Cách thực hiện: Người được kiểm tra trong tư thế xuất phát thấp tại vạch xuất phát, nghe hiệu lệnh thì chạy tốc độ cao nhất đến vạch đích Một người báo hiệu lệnh và phất cờ Đề tài sử dụng cổng kiểm tra tốc độ Micro Gate với độ chính xác cao, đồng thời có người bấm thời gian kèm theo để dự phòng

Phương pháp đánh giá: Kết quả đo được tính bằng thời gian từ vạch xuất phát đến vạch đích Thực hiện một lần

2.5 Gập bụng thang gióng (lần)

Mục đích: Đánh giá sức mạnh các nhóm cơ bụng,cơ lưng

Cách thực hiện: VĐV treo người trên thang gióng, 2 chân thả lỏng tự nhiên Khi có hiệu lệnh thì thực hiện gập chân về phía trước sao cho hai chân tối thiểu phải vuông góc với thân người, trong khi giữ thẳng khớp gối

Phương pháp đánh giá: Tính số lần tối đa mà VĐV có thể đạt được Thực hiện 1 lần

3 Phương pháp kiểm tra Gene ACTN3

3.1 Dụng cụ và thiết bị kiểm tra Gene ACTN3

* Dụng cụ:

Các dụng cụ để tiến hành thí nghiệm bao gồm: ống eppendorf, giá để ống, pipet, đầu tipcác loại, chai thủy tinh, khay đổ gel,

11

* Thiết bị:

Các thiết bị đƣợc sử dụng trong nghiên cứu bao gồm: box cấy vô trùng (Yamato),máy lắc ủ nhiệt (Biosan), máy vortex (Biosan), máy spin (Biosan), máy ly tâm (Eppendorf), máy quang phổ Q3000 (Quawell),máy PCR (MJ Research), lò vi sóng (Sharp),máy điện di (Optima),máy soi gel (UVP),nồi khử trùng (Sturdy),tủ lạnh (Sanaky), tủ âm (Sanaky), tủ sấy (Canzy)

- Agarose PCR plus (Merck, Mỹ)

- Loading dye 6X (0,03% brommophenol blue; 0,03% xylene cyanol FF; 0,15% orange G; 60% Glycerol; 60 mM EDTA;100 mM Tris-HCl pH 7.6) (Geneshun, Trung Quốc)

- Ladder 100 bp (0.5 µg/µl)(BioLabs, Mỹ)

- Dung dịch nhuộm gel (0,5 µg/ml Ethidium bromide) (Geneshun, Trung Quốc)

* Cặp mồi được sử dụng để khuếch đại gene ACTN3 R577X:

Để khuyếch đại gene ACTN3R577X, chúng tôi đã khảo sát các trình tự

của gene này đƣợc công bố trên ngân hàng gene quốc tế và thiết kế cặp mồi

có độ dài và trình tự nhƣ sau (Bảng 1):

12

Bảng 1 Cặp mồi được thiết kế để khuếch đại gene ACTN3 R577X

Tên mồi Trình tự mồi (5’→3’) Độ dài mồi (bp)

3.3 Phương pháp thu mẫu tế bào niêm mạc miệng

Mỗi đối tượng tham gia nghiên cứu được thu mẫu tế bào niêm mạc miệng theo quy trình thu mẫu như sau:

- Bước 1: Chuẩn bị bộ kit thu mẫu tế bào niêm mạc miệng Điền đầy đủ thông tin của người được thu mẫu vào phong bì đựng mẫu

- Bước 2: Súc miệng trong 10 giây với nước ấm

- Bước 3: Lấy cây tăm bông trong bộ kit (không được cầm vào đầu tăm bông)

- Bước 4: Đưa đầu tăm bông vào thành má trong (bên trong vòm miệng), dùng đầu tăm bông quẹt xoay tròn vào bên thành má trong khoảng 10-20 giây, (chú ý: ấn nhẹ đầu tăm bông vào thành má trong), như vậy sẽ thu được 1 que Lặp lại thao tác trên với thành má bên còn lại →Thu được 2 que/1 người

- Bước 5: Cho que bông tăm đã có mẫu (2 que) vào phong bì đựng mẫu

đã ghi sẵn tên (hoặc kí hiệu) cho từng người

- Bước 6: Bỏ phong bì đựng mẫu vào túi zipcode bảo quản mẫu Giữ mẫu

ở nhiệt độ phòng, trong tủ 4º

C hoặc –20ºC nếu muốn bảo quản lâu dài

3.4 Phương pháp thu mẫu máu tĩnh mạch

Quy trình thu mẫu máu tĩnh mạch được tiến hành như sau:

- Bước 1: Chuẩn bị ống đựng mẫu có chứa chất chống đông bằng EDTA Điền đầy đủ thông tin của người được thu mẫu lên trên nhãn ống

- Bước 2: Chọn vị trí lấy máu thích hợp, buộc dây garo trên vị trí lấy máu khoảng 3-5 cm

- Bước 3: Sát khuẩn vị trí lấy máu bằng cồn 70°, đợi khô

- Bước 4: Kiểm tra bơm kim tiêm

- Bước 7: Tháo garo, đặt bông vô khuẩn lên vị trí lấy máu, rút kim nhanh

- Bước 8: Tháo đốc kim ra khỏi thân bơm kim tiêm, bơm từ từ máu vào thành ống đựng mẫu để tránh vỡ hồng cầu, lắc trộn nhẹ nhàng trong 30 giây để máu không bị đông

- Bước 9:Giữ mẫu ở tủ 4ºC hoặc –20ºC nếu muốn bảo quản lâu dài

3.5 Phương pháp tách chiết DNA

Việc sử dụng mẫu tế bào niêm mạc miệng để tách DNA tổng số của VĐV có nhiều ưu điểm hơn so với sử dụng mẫu máu tĩnh mạch, vì đây là mẫu rất dễ thu, đơn giản, không cần dụng cụ phức tạp để thu mẫu, đặc biệt là các VĐV có thể tự thu mẫu, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng xét nghiệm này trong tương lai Đồng thời lượng DNA thu được từ mẫu niêm mạc miệng lớn và có chất lượng tốt Do vậy, mẫu tế bào niêm mạc miệng là loại mẫu được chúng tôi lựa chọn làm nguồn mẫu tách DNA tổng số trong nghiên cứu này Mẫu máu tĩnh mạch được lưu trong tủ –20ºC bảo quản lâu dài Với mục đích sử dụng DNA để làm khuôn cho các phản ứng PCR, chúng tôi tiến hành tách DNA tổng số từ mẫu niêm mạc miệng của các VĐV theo quy trình tách chiết của G-spin™ Total DNA Extraction Kit (IntronBiotechnology, Hàn Quốc)

* Nguyên tắc chung:

Sử dụng Lysis buffer/Proteinase K để phân giải nhanh tế bào và bất hoạt enzyme nuclease của tế bào, sau đó DNA được hấp thụ chọn lọc lên màng silica trong dung dịch có nồng độ muối cao Các thành phần không mong muốn của tế bào và protein được loại bỏ bằng nhiều bước rửa và ly tâm Cuối cùng, thu hồi DNA trên màng silica bằng cách bổ sung dung dịch có nồng độ

14

muối thấp Trong phương pháp này, chúng tôi sử dụng bổ sung Carrier RNA vào quy trình tách chiết nhằm mục đích gia tăng hiệu quả tách chiết DNA

* Quy trình tách chiết DNA từ mẫu tế bào niêm mạc miệng:

1 Xử lý mẫu: Khử trùng kéo, cắt đầu que tăm bông có chứa tế bào niêm mạc miệng vào ống eppendorf đã ghi đầy đủ ký hiệu mẫu

2 Bổ sung hóa chất tách chiết: 20 µl Proteinase K (20 mg/ml) và 350 µl

CL, vortex trong 10 giây để trộn đều hóa chất, spin

3 Mẫu được ủ ở 56oC trong 30 phút trên máy ủ lắc 500 - 600 rpm

4 Spin 10 giây sau đó thêm 300 µL BL và 1µL Carrier RNA, đảo đều không vortex mạnh, spin

5 Tiếp tục ủ ở 70ºC trong 10 phút trên máy ủ lắc 500 - 600 rpm, spin

6 Sau khi để mát về nhiệt độ phòng, thêm 300 µL Ethanol 100% đã để lạnh vào ống

7 Chuyển toàn bộ dịch sang cột (spin-column) đã ghi đầy đủ ký hiệu mẫu Đảo đều bằng pipet

8 Ly tâm 12000 rpm trong 60s sau đó loại bỏ dịch ở ống thu (collection tube)

9 Bổ sung 500 µl WA,ly tâm 12000 rpm trong 60s, sau đó loại bỏ dịch ở ống ống thu

10 Bổ sung 500 µl WB, ly tâm 12000 rpm trong 60s, sau đó loại bỏ dịch ở ống ống thu

11 Ly tâm 12000 rpm trong 4 phút để làm khô màng

12 Chuyển cột spin-column sang ống eppendorf 1.5ml mới đã ghi đầy

đủ ký hiệu mẫu, loại mẫu, ngày tách chiết

13 Bổ sung 30 µl dH2O đã ủ ở 70°C, để 5 phút ở nhiệt độ phòng sau đó

ly tâm 12000 rpm trong 2 phút để thu DNA

14 DNA sau khi tách chiết được bảo quản ở tủ lạnh 4°C (ở -20ºC khi bảo quản lâu dài)

15

3.6 Phương pháp PCR

* Khuyếch đại vùng exon 16 của gene ACTN3 R577X bằng kỹ thuật PCR

Trên cơ sở đánh giá và nghiên cứu các thông số lý thuyết; phân tích các đặc tính của cặp mồi đã thiết kế; cũng như dựa vào khuyến cáo của các hãng cung cấp kit và hóa chất cho thí nghiệm, chúng tôi đã xây dựng quy trình thực hiện phản ứng PCR với các thành phần phản ứng và chu trình nhiệt như Bảng 2.2 và 2.3 Theo thành phần phản ứng và chu trình nhiệt này, trong quá trình thực hiện các thí nghiệm, chúng tôi sẽ điều chỉnh các thành phần để tối ưu hóa phản ứng PCR, sao cho kết quả của phản ứng khuyếch đại gene này sẽ đáp ứng được tốt nhất các yêu cầu mà giai đoạn này cần đạt, bao gồm: sản phẩm khuếch đại phải đặc hiệu, độ nhạy cao, các băng DNA có thể phân biệt được

rõ ràng qua điện di trên gel agarose

Trong đó Go-Taq Green Master mix2X (Promega, Mỹ) bao gồm: 0,05

Chu trình nhiệt cho phản ứng PCR được trình bày trong bảng 2.3:

Bảng 3 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR khuyếch đại gene ACTN3

R577X

Các bước của phản ứng Nhiệt độ Thời gian

Giai đoạn khởi động 95ºC 5 phút

Chạy chu kỳ (35 chu kỳ) Tách ADN khuôn 95ºC 60 giây

spin™ Total DNA Extraction Kit để tinh sạch sản phẩm PCR

* Quy trình thực hiện

1 Chuẩn bị ống eppendorf 1.5 ml, viết đầy đủ ký hiệu mẫu Hút toàn bộ sản phẩm PCR ở ống epp 0.2 ml vào ống eppendorf 1.5 ml đã chuẩn bị Thể tích mỗi mẫu khoảng 50 ul

2 Bổ sung lƣợng BL bằng 6 lần thể tích mẫu vào mỗi ống (6 x 50 = 300 µl BL) Đảo nhẹ ống, spin khoảng 5s

3 Bổ sung 350 µl Ethanol 100% đã để lạnh vào mỗi ống

4 Đảo đều bằng Pipet và để trong tủ lạnh -20°C khoảng 30 phút

5 Hút chuyển toàn bộ dịch trong ống eppendorf vào cột đã chuẩn bị sẵn

6 Ly tâm 5000 rpm trong 2 phút, loại dịch ở ống thu (collection tube)

7 Bổ sung 500 µl Wash A, ly tâm 12000 rpm trong 60s, loại dịch ở ống thu

8 Bổ sung 500 µl Wash B, ly tâm 12000 rpm trong 60s, loại dịch ở ống thu

9 Ly tâm 12000 rpm trong 4 phút để làm khô màng

10 Chuẩn bị ống eppendorf 1.5 ml mới, viết ký hiệu mẫu và ngày làm thí nghiệm, chuyển cột sang ống eppendorf mới

11 Bổ sung 30 µl dH2O đã ủở 700C lên màng, ủ trong 5 phút

12 Ly tâm 12000 rpm trong 2 phút để thu DNA

13 DNA sau khi tinh sạch đƣợc bảo quản ở tủ lạnh 4°C (ở -20ºC khi bảo quản lâu dài)

3.8 Phương pháp RFLP-PCR

* Nguyên lý và phân tích điểm cắt enzyme

17

Enzyme giới hạn là những enzyme có khả năng nhận biết và cắt một đoạn trình tự đặc hiệu có độ dài khoảng 4 đến 7 cặp nucleotide trên DNA mạch kép thành các đoạn DNA nhỏ có dạng đầu dính hoặc đầu bằng Mục đích của việc sử dụng enzyme cắt giới hạn trong nghiên cứu này là để nhận

biết kiểu gene ACTN3 R577X thông qua các điểm cắt và sản phẩm sau khi cắt bằng enzyme DdeI (Hình 2)

Actctgtggaggagacccaggtgggtgccagggttgcaggggatggataggatgacaggaaagctggccccaaattctgccacccacaactt

taggctcctggggcatagggatgggaggaaaaccccagttcccgagtgcgggctggaagacaggaggccggggttcttgtgtcaggactgccc aggactggtgggtggcctggggcacactgctgccctttctgttgcctgtggtaagtgggggacaccagctgacacttcctgcctgtcgtccccaga

gcctgctgacagcgcacgatcagttcaaggcaacactgcccgaggctgacC/Taggagcgaggtgccatcatgggcatccagggtgagatcc agaagatctgccagacgtatgggctgcggccctgctccaccaatccctacatcacccTcagcccgcaggagcatcaacaccaagtgggatatg

gtcagtgccacctgcagccttcctcccaccccctcctgcatactgtgaccaccctgaaatctcgggtggcccaagatatggagaataaagtccatct

tcagatgtggggtctgccacagactccacgtgggattggataaatcgccttgcctgtctcgggctca

Hình 2 Vị trí các điểm cắt của enzyme DdeI trên trình tự gene

ACTN3

Trong đoạn gene exon 16 ACTN3 này có 1 hoặc 2 điểm cắt của enzyme

DdeI, tùy thuộc vào kiểu gene của từng người (Hình 2.1 và 2.2) Vì vậy, khi

sử dụng enzyme này để cắt sản phẩm PCR gene ACTN3 thì xảy ra các trường

hợp sau:

(i) Nếu cả 2 bản sao của exon 16 ACTN3 đều không có đột biến điểm

C→ T (đặc trưng của alen R, kiểu gene RR) thì enzyme giới hạn chỉ nhận biết

và cắt ở 1 vị trí, sản phẩm cắt là 2 đoạn DNA có kích thước là 429 bp và 200

bp

(ii) Nếu cả 2 bản sao của exon 16 ACTN3 đều có chứa đột biến điểm C

→T (đặc trưng của alen X, kiểu gene XX) thì enzyme giới hạn nhận biết và

18

cắt tại 2 vị trí, sản phẩm cắt là 3 đoạn DNA có kích thước tương ứng là 332

bp, 97 bp và 200 bp

(iii) Nếu 1 bản sao của exon 16 ACTN3 không chứa đột biến điểm C →

T, 1 bản sao còn lại chứa đột biến điểm C → T (đặc trưng cả alen R và X, kiểu gene RX) thì enzyme giới hạn nhận biết và cắt tại 2 vị trí, tuy nhiên sản phẩm cắt là 4 đoạn DNA có kích thước là 429 bp, 332 bp, 97 bp và 200 bp

* Thành phần và điều kiện phản ứng cắt enzyme giới hạn DdeI (BioLabs, Mỹ)

Phản ứng cắt được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Bảng 2.4) Sản phẩm cắt được kiểm tra bằng điện di trên gel agarose 2%, gel được nhuộm Ethidium bromide Sau đó soi gel bằng máy UVP, đọc kết quả và chụp ảnh gel

Bảng 4 Thành phần và điều kiện phản ứng cắt Enzyme giới hạn DdeI

Hình 3 Phân tích điểm cắt của enzyme giới hạn DdeI trên gene ACTN3

20

4 Phương pháp toán học thống kê

Là phương pháp được sử dụng trong quá trình xử lý các số liệu đã thu thập được qua quá trình nghiên cứu Các tham số và đại lượng đặc trưng mà

chúng tôi quan tâm là: x , , CV, r và được tính theo các công thức:

- Số trung bình cộng:

n

x x

n

i i

21

Kết quả tính toán của các tham số và đại lượng đặc trưng trên được trình bày ở phần kết quả nghiên cứu

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đề tài nghiên cứu đã thực hiện thành công 3 nội dung nghiên cứu như sau:

Nội dung 1: Xác định thành phần cơ thể (lượng cơ, lượng mỡ, mật độ xương) cho từng chi và toàn thân ở vận động viên một số môn thể thao (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng)

Nội dung 2: Xác định sức mạnh của cơ ở VĐV một số môn thể (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng) và nghiên cứu mối tương quan giữa sức mạnh của cơ và thành phần cơ thể

Nội dung 3: Xác định, phân tích kiểu gene ACTN3 của VĐV đạt thành tích cao ở vận động viên một số môn thể thao (Điền kinh, Bơi lội, Thể dục dụng cụ, Cử tạ, Bắn súng), từ đó luận giải, lựa chọn kiểu gene có ưu thế ứng dụng trong việc tuyển chọn ban đầu và ảnh hưởng của gen ACTN3 đến sự phân bố của thành phần cơ thể và sức mạnh của cơ

Đề xuất các hướng nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo để ứng dụng công nghệ gene như một phương pháp hỗ trợ trong công tác tuyển chọn và đào tạo VĐV thành tích cao của thể thao Việt Nam

Đề xuất, kiến nghị và đưa ra các giải pháp thực hiện việc ứng dụng công nghệ gene như một phương pháp hỗ trợ trong tuyển chọn, đào tạo VĐV trong những năm tới đây

22

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về thể chất, thể lực của vận động viên thành tích cao

1.1.1 Khái niệm cơ bản

Thể thao gắn bó chặt chẽ với quá trình phát triển thể chất, là một nhân

tố xã hội chuyên môn nhằm tác động có chủ đích và hợp lý đến quá trình phát triển thể chất của con người

Theo quan điểm của Nguyễn Toán: Thể chất chỉ chất lượng thân thể con người, đó là những đặc trưng tương đối ổn định về hình thái và chức năng của cơ thể được hình thành và phát triển do bẩm sinh di truyền và điều kiện sống (bao gồm cả giáo dục và rèn luyện)

Theo Đồng Văn Triệu, Lê Anh Thơ: Phát triển thể chất là một quá trình hình thành, biến đổi tuần tự theo quy luật cuộc sống từng người (tương đối lâu dài) về hình thái, chức năng và cả những tố chất thể lực và năng lực thể chất Chúng được hình thành “trên” và “trong” cái nền thân thể ấy

Theo Nguyễn Toán, Phạm Danh Tốn: Trình độ thể lực là mức độ phát triển về sức nhanh, sức mạnh, sức bền, mềm dẻo, khéo léo và các tố chất khác của con người dưới tác động của huấn luyện thể thao (HLTT)

Năng lực thể chất chủ yếu liên quan đến những khả năng chức năng của các hệ thống, cơ quan trong cơ thể, thể hiện chính qua hoạt động cơ bắp Nó bao gồm các tố chất vận động chính là: sức nhanh, sức mạnh, sức bền, độ mềm dẻo và sự khéo léo

Sức nhanh là khả năng thực hiện động tác trong một khoảng thời gian

ngắn nhất hay khả năng hoạt động với tốc độ cực hạn, quy định chủ yếu và trực tiếp đặc tính tốc độ động tác cũng như thời gian phản ứng vận động

Sức mạnh là khả năng khắc phục lực đối kháng bên ngoài, đề kháng lại

nó bằng sự nỗ lực cơ bắp Cơ bắp sinh ra lực theo 2 trường hợp: không thay đổi độ dài của cơ (chế độ tĩnh), giảm độ dài của cơ (chế độ khắc phục), tăng

23

độ dài của cơ (chế độ nhượng bộ) Có thể coi chế độ hoạt động của cơ là cơ

sở đê phân biệt các loại sức mạnh Sức mạnh luôn có quan hệ với các tố chất thể lực khác do đó năng lực sức mạnh được chia thành 3 hình thức: sức mạnh tối đa, sức mạnh nhanh, sức mạnh bền

Sức bền là năng lực thực hiện một hoạt động với cường độ cho trước,

hay là năng lực duy trì khả năng vận động trong thời gian dài nhất mà cơ thể

có thể chịu đựng được Do thời gian hoạt động bị giới hạn bởi sự xuất hiện của mệt mỏi nên có thể nói sức bền năng lực của cơ thể chống lại mệt mỏi trong một hoạt động nào đó

Mềm dẻo là năng lực thực hiện động tác với biên độ lớn Biên độ tối đa

của động tác là thước đo của năng lực mềm dẻo

Tố chất khéo léo (năng lực phối hợp vận động) là một phức tạp các tiền

đề của vận động viên (VĐV) để thực hiện thắng lợi một hoạt động thể thao nhất định Năng lực này được xác định trước hết thông qua các quá trình điều khiển (các quá trình thông tin) và được VĐV hình thành và phát triển trong tập luyện Năng lực phối hợp vận động có quan hệ chặt chẽ với các phẩm chất tâm lý và các năng lực khác nhau như: sức mạnh, sức nhanh, sức bền

Khả năng thích ứng chỉ trình độ (năng lực) thích ứng chủ yếu về chức năng của cơ thể con người với hoàn cảnh bên ngoài, bao gồm cả sức đề kháng với các bệnh tật Còn trạng thái thể chất chủ yếu nói về tình trạng của cơ thể thông qua một số dấu hiệu về thể trạng, được xác định bằng cách đo tương đối đơn giản về chiều cao, cân nặng, vòng ngực, dung tích sống, lực tay, chân, lưng trong một thời điểm nhất định

Đặc trưng của sự phát triển thể chất phụ thuộc nhiều vào các nguyên nhân tạo thành (điều kiện bên trong và bên ngoài) và sự biến đổi của nó theo một số quy luật về tính di truyền, sự phát triển theo lứa tuổi và giới tính, sự thống nhất giữa cơ thể và môi trường, giữa hình thái, cấu tạo và chức năng cơ thể

24

Quá trình hình thành và phát triển các tố chất thể lực luôn có quan hệ chặt chẽ với sự hình thành các kỹ năng, kỹ xảo, vận động và mức độ phát triển các cơ quan và hệ cơ quan của cơ thể

Sự phát triển các tố chất thể lực trong quá trình trưởng thành xảy ra không đều Các tố chất đều có những giai đoạn phát triển với nhịp điệu nhanh

và những giai đoạn phát triển tương đối chậm Ngoài ra, sự phát triển các tố chất vận động diễn ra không đồng bộ, mỗi tố chất phát triển theo một nhịp điệu riêng vào những thời kỳ khác nhau Tập luyện TDTT sẽ có tác dụng thúc đẩy quá trình phát triển các tố chất vận động, song nhịp điệu phát triển đó không giống nhau ở các lứa tuổi khác nhau, các tố chất vận động đạt đến mức phát triển cao và những thời kỳ khác nhau

Trong bất kỳ hoạt động thể lực nào, các tố chất thể lực không biểu hiện một cách đơn độc mà luôn phối hợp hữu cơ với nhau Các tố chất vận động có liên quan chặt chẽ với kỹ năng vận động Sự hình thành kỹ năng vận động phụ thuộc nhiều vào mức độ phát triển các tố chất vận động Đồng thời, trong quá trình hình thành kỹ năng vận động các tố chất vận động cũng được hoàn thiện

Sự hoàn thiện thể chất là mức độ tối ưu (tương đối với một giai đoạn lịch sử nhất định) của trình độ chuẩn bị thể lực toàn diện và phát triển thể chất cân đối, đáp ứng đầy đủ những yêu cầu của lao động và những hoạt động cần thiết khác trong đời sống Sự hoàn thiện thể chất phát huy cao độ, đầy đủ những năng khiếu bẩm sinh về thể chất của từng người, phù hợp với những quy luật phát triển toàn diện nhân cách và giữ gìn, nâng cao sức khoẻ để hoạt

động tích cực, bền lâu và có hiệu quả

1.1.2 Thể thao thành tích cao

1.1.2.1 Tầm quan trọng của thể thao thành tích cao

Thể thao thành tích cao là kết quả hoạt động tập luyện và thi đấu của VĐV Trong đó, thành tích cao, kỷ lục thể thao được coi là giá trị văn hóa,

và góp phần nâng cao uy tín của địa phương, đất nước

1.1.2.2 Một số quan điểm trong tuyển chọn tài năng thể thao

Cho đến nay, tuyển chọn, dự báo và đào tạo lực lượng hậu bị trong các môn thể thao vẫn đang là những vấn đề trọng tâm của cơ sở lý luận và phương pháp thể thao Quá trình tuyển chọn và đào tạo VĐV hiện nay thường theo ba quan điểm mang tính định hướng chính, đó là:

Quan điểm thứ nhất: “Sự thích hợp với nghề nghiệp hoặc với môn thể

thao nào đó của mỗi cá nhân được xác định bằng cách phát hiện và đánh giá những đặc tính và phẩm chất tương đối ổn định của cá nhân đó, tức là năng khiếu thể thao” (Aulic, 1982; Harre, 1996; Nguyễn Ngọc Cừ, 1997) Trong

26

Nhƣ vậy, theo quan điểm này, việc xác định năng khiếu của mỗi cá nhân chính là việc đánh giá những đặc tính và phẩm chất phù hợp với mỗi môn thể thao mang tính ổn định trong suốt quá trình luyện tập thể thao Nói một cách khác, đó chính là việc dựa trên quan điểm y sinh học để nhìn nhận vấn đề năng khiếu của mỗi cá thể, mà trong đó vai trò của yếu tố di truyền đƣợc đặt lên hàng đầu trong việc xác định năng khiếu thể thao

Quan điểm thứ hai: “Khả năng và loại hình của từng cá thể là những

chỉ số cơ bản trong tuyển chọn và dự báo triển vọng của VĐV trong các môn thể thao” (Lê Bửu và Nguyễn Thế Truyền, 1991; Bungacova, 1987; Harre,

1996) Theo quan điểm này, cơ sở lý luận trong tuyển chọn, dự báo và đào tạo VĐV trẻ thông qua các chỉ số cơ bản đặc trƣng đƣợc lƣợng hóa qua các thông

số nhân trắc, sinh lý, tâm lý… Nhƣ vậy, vấn đề năng khiếu thể thao ở đây đƣợc nhìn nhận thông qua việc lƣợng hóa đƣợc các chỉ tiêu về nhân trắc, tâm

lý để xác định sự khác biệt về khả năng và loại hình của mỗi cá thể khi tập luyện TDTT Việc lƣợng hóa các thông số và các chỉ số này đƣợc xác định thông qua số lƣợng lớn các VĐV tham gia tập luyện ở mỗi môn thể thao, cũng nhƣ việc xác định chính xác các thông số đó cần thiết phải đƣợc tiến hành rộng rãi ở các đối tƣợng có trình độ tập luyện khác nhau, mới đảm bảo tính khách quan khi tiến hành tuyển chọn và dự báo năng khiếu của các VĐV thể thao trẻ Mặt khác, đây chỉ là những chỉ số cơ bản áp dụng trong tuyển chọn và dự báo, vì vậy, ở một góc độ nào đó, việc tuân thủ cách thức tuyển chọn này cũng cần phải đƣợc phối hợp với các hình thức tuyển chọn khác Tuy nhiên, việc xác định loại hình là điều không thể thiếu đƣợc trong quá trình tuyển chọn và dự báo tài năng ở mỗi môn thể thao

Quan điểm thứ ba: “Việc tuyển chọn và dự báo tài năng thể thao là một

quá trình liên tục trong nhiều năm và nhiều lần trong suốt quá trình đào tạo VĐV Bản chất của quá trình này chính là việc xác định và đánh giá khả năng phù hợp tập luyện cho từng loại hình hoạt động riêng biệt” (Philin, 1996;

27

Nguyễn Toán, 1998) Khả năng phù hợp tập luyện này được xác định bởi: (i) tính di truyền mà cá thể được thừa hưởng một cách ổn định và chắc chắn Vì vậy, trong quá trình tuyển chọn và đánh giá khả năng phù hợp tập luyện cần thiết phải dựa vào các chỉ số có tính di truyền mang tính ổn định cao (ii) Vai trò của các yếu tố di truyền nào có ý nghĩa cao trong việc thỏa mãn các yêu cầu của loại hình hoạt động (có tác dụng nâng cao thành tích) (iii) Đối với các yếu tố di truyền không mang tính ổn định (chịu sự tác động của tập luyện) cần thiết phải được xem xét thông qua nhịp tăng trưởng của chúng dưới tác động của chương trình tập luyện có định hướng chuyên môn và so sánh với khởi điểm của chúng (iv) Khả năng phù hợp tập luyện cần phải được xem xét một cách tổng thể dưới các góc độ tâm lý – sinh lý sư phạm, y – sinh học với các phương pháp đa dạng

Như vậy, tổng hợp toàn bộ các quan điểm trên cho thấy, những yếu tố có ảnh hưởng sâu sắc đến thành tích thể thao cần thiết phải lưu tâm đến trong quá trình tuyển chọn và dự báo bao gồm:

1 Các khả năng năng lượng của VĐV (khả năng duy trì và huy động những năng lực ưa khí và yếm khí)

2 Năng lực sức mạnh tốc độ và năng lực phối hợp vận động

3 Những yếu tố di truyền

4 Những yếu tố về khả năng chức phận

Rõ ràng, trong tất cả các yếu tố nêu trên thì những yếu tố di truyền là ít chịu sự tác động của quá trình tập luyện Những yếu tố còn lại đều có thể kiểm soát chặt chẽ trong quá trình tuyển chọn, đào tạo VĐV bởi những yếu tố

đó chịu sự tác động của quá trình luyện tập Do đó, trong quá trình tuyển chọn

và dự báo VĐV năng khiếu thể thao cần phải:

Xác định những năng lực bẩm sinh, những yếu tố di truyền Điều này cần thiết phải được thực hiện ngay từ bước tuyển chọn đầu tiên