RU2521655C1 - Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining - Google Patents

Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining Download PDF

Info

Publication number
RU2521655C1
RU2521655C1 RU2013102389/10A RU2013102389A RU2521655C1 RU 2521655 C1 RU2521655 C1 RU 2521655C1 RU 2013102389/10 A RU2013102389/10 A RU 2013102389/10A RU 2013102389 A RU2013102389 A RU 2013102389A RU 2521655 C1 RU2521655 C1 RU 2521655C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
state
trsase
expression
overtraining
gene
Prior art date
Application number
RU2013102389/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013102389A (en
Inventor
Малик Кубанычбекович Нурбеков
Денис Викторович Ярыгин
Александр Борисович Ильин
Фарида Абдулракибовна Нурбекова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова"
Priority to RU2013102389/10A priority Critical patent/RU2521655C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521655C1 publication Critical patent/RU2521655C1/en
Publication of RU2013102389A publication Critical patent/RU2013102389A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention is a method of determining in an athlete of state of fatigue and a state of "overtraining" on increased gene expression of tryptophanyl-total RNA synthetase (TRSase). The method comprises taking a control sample from the athlete prior to intense training and the test sample after an intense training. As the sample the sample of blood or scraping or flushing with the oral cavity is used. The obtained cells are selected and washed. Total RNA is isolated from the cells. Reverse transcription is carried out and then amplifying of the cDNA obtained. The gene expression in TRSase is assessed in test and the control samples. Fatigue state and the state of "overtraining" is determined in case of a significant increase in gene expression level of TRSase in the test sample compared with a control sample, namely more than 1.45 times.
EFFECT: invention enables to increase significantly informational content, to simplify and accelerate the procedure of testing.
4 cl, 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к биотехнологии. Изобретение позволяет существенно повысить информативность, относительно упростить и ускорить тестирование уровня физической подготовленности и тренированности спортсменов и степени развития чрезмерного утомления и оценки риска дезадаптации с развитием синдрома перетренированности и потери физической формы при одновременном резком снижении иммунитета. При этом возможно осуществлять поиск новых методик тренировок при тактическом и стратегическом планировании в спорте.The invention relates to biotechnology. The invention allows to significantly increase the information content, relatively simplify and speed up testing of the level of physical fitness and fitness of athletes and the degree of development of excessive fatigue and assess the risk of maladaptation with the development of overtraining syndrome and loss of physical fitness with a sharp decrease in immunity. At the same time, it is possible to search for new training techniques in tactical and strategic planning in sports.

Уровень исследований и знаний на настоящее времяCurrent level of research and knowledge

Несмотря на длительный период изучения комплекса ферментов внерибосомного биосинтеза белков - аминоацил-тРНК-синтетаз (АРСаз) остается не до конца понятым. Этот класс ферментов, возникший на заре эволюции живых организмов и появления первых многоклеточных организмов, был «приспособлен» для выполнения большого спектра дополнительных «неканонических», регуляторных функций. Так как важнейшей функцией организма является защитная и регуляторная, эти функции и были «преданы» различным формам АРСаз, среди этих функций можно перечислить регуляцию ангиогенеза, активное участие в реализации комплекса реакций природного иммунитета, аутоиммунные реакции, целый спектр активностей по супрессии развития опухолей, комплекс противоспалительных реакций и подавления развития бактериальных патогенов [1]. АРСазы для оптимизации своих основных функций по обеспечению специфического присоединения аминокислот с соответствующими транспортными РНК образуют в клетке крупные мультиферментные комплексы, в которые входят еще ряд кофакторов с важными регуляторными функциями. Ряд АРСаз не входят в подобные комплексы, могут секретироваться в кровоток и обладают спектром регуляторных цитокинных функций - это, в частности, тирозил-тРНК-синтетаза (ТирРС) и ТРС. Особый интерес в связи с изучаемой функцией маркера физического состояния и состояния перетренированности представляет ТРСаза. Этот фермент мощно индуцируется антипролиферативным цитокином интерфероном γ, участвует в подавлении роста патогенов, обеспечивает стимуляцию синтеза антител - иммуноглобулинов, при модификации под действием матриксных металлопротеиназ приобретает сильно выраженную антиангиогенную функцию, подавляя процессы развития метастазирования опухолей, участвует в синтезе диаденозинполифосфатов Ар3А, а также обладает в комплексе с рядом факторов антионкогенным действием [2]. Столь большой набор дополнительных регуляторных функций фермента делает его важным объектом для использования в качестве диагностического признака и как объекта корректирующего и терапевтического действия.Despite a long period of studying the complex of enzymes of extra-ribosomal protein biosynthesis - aminoacyl-tRNA synthetases (APCase) remains incompletely understood. This class of enzymes, which arose at the dawn of the evolution of living organisms and the appearance of the first multicellular organisms, was “adapted” to perform a wide range of additional “noncanonical” regulatory functions. Since the most important function of the body is protective and regulatory, these functions were “devoted” to various forms of ARSaz, among these functions one can list the regulation of angiogenesis, active participation in the implementation of the complex of natural immunity reactions, autoimmune reactions, a whole range of activities to suppress the development of tumors, a complex anti-inflammatory reactions and inhibition of the development of bacterial pathogens [1]. ARSases, in order to optimize their basic functions to ensure the specific attachment of amino acids to the corresponding transport RNAs, form large multienzyme complexes in the cell, which include a number of cofactors with important regulatory functions. A number of ARSases are not included in such complexes, can be secreted into the bloodstream and have a spectrum of regulatory cytokine functions - in particular, tyrosyl-tRNA synthetase (TirRS) and TRS. Of particular interest in connection with the studied function of the marker of the physical state and the state of overtraining is TRSase. This enzyme is strongly induced by the antiproliferative cytokine interferon γ, is involved in suppressing the growth of pathogens, provides stimulation of the synthesis of antibodies - immunoglobulins, when modified by matrix metalloproteinases, it acquires a pronounced antiangiogenic function, inhibits the development of tumor metastasis, is involved in the synthesis of diadenosine polyphosphates, A 3 also combined with a number of factors anti-oncogenic effect [2]. Such a large set of additional regulatory functions of the enzyme makes it an important object for use as a diagnostic feature and as an object of corrective and therapeutic action.

Подробные исследования динамики активности иммунной системы спортсменов в ходе интенсивных тренировок показали, что поведение физиологических параметров иммунной системы отличается в зависимости от интенсивности тренировок и индивидуальности тренируемого спортсмена. Состояние перетренированности у элитных спортсменов часто сопровождаются респираторными заболеваниями (РЗ), что губительно сказывается на показателях во время ответственных соревнований и уже привело у ряда сборных команд различных стран к потере значительного количества потенциально возможных золотых медалей в прошлых Олимпийских играх. Поведение иммунной системы при этом описывается «J» формой зависимости интенсивности тренировок с вероятностью РЗ. При этом также состояние иммунной системы описывается наличием «открытого окна» нарушенного иммунитета с высоким риском РЗ, длящегося после интенсивных тренировок до нескольких суток. Следует подчеркнуть большую индивидуальную специфику реакций на интенсивные тренировки и достижение состояния «перетренированности», при этом особенно важно иметь информативный и достоверный маркер указанного состояния организма. В силу ослабления системы специфического иммунитета форменных элементов крови, в организме резко активируются дополнительные защитные механизмы, в частности включающие активацию неканонических защитных механизмов АРСаз. Каскад противовоспалительных и противопролиферативных реакций запускается интерфероном γ, одним из последствий действия которого является мощная активация секретируемой индоламин 2,3-дезоксигеназы (IDO), катализирующей первые этапы распада аминокислоты триптофана, что приводит к локальному обеднению внеклеточной среды тканей незаменимой аминокислотой триптофаном. При этом возникает конкуренция с патогенными бактериями за аминокислоту триптофан. Параллельно в клетках соответствующих тканей, включая форменные элементы крови, резко стимулируется экспрессия ТРСазы, связывающей внутриклеточный триптофан с соответствующей тРНК и «сохраняющей» АК для нужд клеток организма. Еще одной функцией резкого увеличения экспрессии ТРСазы в клетках крови, отвечающих за иммунитет, является обеспечение синтеза иммуноглобулинов, значительно обогащенных триптофаном. Наш выбор ТРСазы в качестве маркера состояния подавления иммунной системы при перетренировке, основывается не только на уже отмеченных свойствах. Снижение функциональности иммунной системы существенно повышает опасность зарождения и развития онкопроцесса. ТРСаза в процессе повышенной экспрессии в клетке способна секретироваться в межклеточное пространство и кровь, подвергаться активирующей модификации и подавлять существенно процессы патологического ангиогенеза, блокируя тем самым дальнейшее развитие и метастазирование первичных клеток опухолей [1]. Наконец, ТРСаза является одним из важных продуцентов диаденозинполифосфата Ар3А, обладающего сильным подавляющим развитие опухолей действием [3].Detailed studies of the dynamics of the activity of the immune system of athletes during intensive training showed that the behavior of the physiological parameters of the immune system differs depending on the intensity of training and the personality of the trained athlete. The state of overtraining among elite athletes is often accompanied by respiratory diseases (RH), which has a detrimental effect on performance during responsible competitions and has already led to the loss of a significant number of potentially possible gold medals in the past Olympic Games in a number of national teams. The behavior of the immune system in this case is described by the "J" form of dependence of the intensity of training on the probability of RH. At the same time, the state of the immune system is also described by the presence of an “open window” of impaired immunity with a high risk of RH, which lasts after intensive training for up to several days. It should be emphasized the great individual specificity of reactions to intense training and the achievement of a state of "overtraining", while it is especially important to have an informative and reliable marker of this state of the body. Due to the weakening of the system of specific immunity of blood cells, additional protective mechanisms are sharply activated in the body, in particular, the activation of non-canonical protective mechanisms of ARSaz. The cascade of anti-inflammatory and anti-proliferative reactions is triggered by interferon γ, one of the consequences of which is the powerful activation of secreted indolamine 2,3-deoxygenase (IDO), which catalyzes the first stages of the breakdown of the amino acid tryptophan, which leads to local depletion of the extracellular tissue environment by the essential amino acid tryptophan. In this case, competition with pathogenic bacteria for the amino acid tryptophan occurs. In parallel, in the cells of the corresponding tissues, including blood cells, the expression of TRSase is strongly stimulated, which binds intracellular tryptophan with the corresponding tRNA and “conserves" AA for the needs of the cells of the body. Another function of a sharp increase in the expression of TRSase in the blood cells responsible for immunity is the synthesis of immunoglobulins significantly enriched in tryptophan. Our choice of TRSase as a marker of the state of suppression of the immune system during overtraining is based not only on the properties already noted. A decrease in the functionality of the immune system significantly increases the risk of the onset and development of the oncological process. In the process of increased expression in the cell, TRSase is able to secrete into the intercellular space and blood, undergo activating modifications and significantly suppress the processes of pathological angiogenesis, thereby blocking the further development and metastasis of primary tumor cells [1]. Finally, TRSase is one of the important producers of Ap 3 A diadenosine polyphosphate, which has a strong tumor inhibitory effect [3].

Известны биохимические маркеры перетренированности - глютамин плазмы.Known biochemical markers of overtraining - plasma glutamine.

Концентрация в плазме крови глутамина была предложена в качестве возможного показателя стресса от перетренировки, так как при этом наблюдаются низкие показатели глютамина плазмы у спортсменов с ОТ. Концентрация в плазме крови глутамина снижается после интенсивных или длительных тренировок, но не после интенсивных и краткосрочных тренировок. Снижение глютамина может произойти после физических травм, ожогов, воспалений и инфекций. Концентрации в плазме крови глутамина временно увеличивается после белкового питания, но оно уменьшается на 25% после нескольких дней низкого потребления углеводов (4).Plasma concentration of glutamine has been proposed as a possible indicator of stress from overtraining, as this results in low levels of plasma glutamine in athletes with OT. Plasma concentration of glutamine decreases after intense or prolonged training, but not after intensive and short-term training. Glutamine reduction can occur after physical injuries, burns, inflammation, and infections. Plasma concentrations of glutamine temporarily increase after protein nutrition, but it decreases by 25% after several days of low carbohydrate intake (4).

Оценка ферментов - активность креатинкиназы.Enzyme Assessment - Creatine Kinase Activity

Оценка активности фермента креатинкиназы широко используется, а не совсем как ОТ маркер, а как инструмент для идентификации недавнего повреждения мышц или РОТ (4). Этот факт объясняет то, что хорошо подготовленные спортсмены, выполняющие эксцентричный мышечные упражнения не проявляют значительного увеличения активности креатинкиназы, даже если они ощущают мышечные боли, возможно, связано с тем, что они являются результатом повреждения или воспаления в соединительной мышечной ткань (4). С другой стороны, диагноз на основе определения креатинкиназы кажется разумным и адекватно оценивает увеличение мышечного напряжения или индивидуальной переносимости мышечных нагрузок.Evaluation of the activity of the creatine kinase enzyme is widely used, and not quite as an OT marker, but as a tool for identifying recent muscle damage or POT (4). This fact explains that well-trained athletes performing eccentric muscle exercises do not show a significant increase in creatine kinase activity, even if they feel muscle pain, possibly due to the fact that they are the result of damage or inflammation in the connective muscle tissue (4). On the other hand, a diagnosis based on the definition of creatine kinase seems reasonable and adequately measures the increase in muscle tension or individual tolerance of muscle loads.

Было высказано предположение, что концентрация остатков азота в плазме крови (мочевина и мочевая кислота) может указывать на снижение мышечного белка и быть, в результате, ОТ маркером из-за очевидной связи с катаболическим состоянии. Самая большая проблема в том, что интенсивные и длительные тренировки, связанные с временным увеличением индексов мочевины и мочевой кислоты, могут зависеть от диет с потреблением белков. По этим причинам, мочевина, мочевая кислота и креатинкиназа не представляют собой заслуживающие доверия параметры для однозначного и точного выявления ОТ.It has been suggested that the concentration of nitrogen residues in the blood plasma (urea and uric acid) may indicate a decrease in muscle protein and, as a result, be an OT marker due to an obvious connection with the catabolic state. The biggest problem is that intense and lengthy workouts associated with a temporary increase in urea and uric acid indices may depend on diets with protein intake. For these reasons, urea, uric acid, and creatine kinase do not represent reliable parameters for the unambiguous and accurate detection of RT.

Контроль биохимических маркеров степени утомления - уровень мочевины и лактата в крови.Control of biochemical markers of the degree of fatigue - the level of urea and lactate in the blood.

Снижение максимальной физической выносливости параллельно со снижением максимальной концентрации лактата были описаны для бегунов, пловцов, велосипедистов и триатлонистов (4). Снижение лактата в крови в ответ на субмаксимальные тесты наблюдались у спортсменов с ОТ, вероятно, в связи с уменьшением индекса гликогена мышц, снижения катехоламинов в ответ на упражнения, или снижения влияния катехоламинов на мышечную ткань. Определение лактата в крови является тренировочной рутиной для спортсменов, так что важно знать, может ли оно быть использовано в качестве инструмента диагноза ОТ. В этом контексте было предложено изучать физиологические реакции на выносливость спортсменов в течение 4 недель с увеличением объема и интенсивности тренировок. Уровень лактата оценивался и делался вывод о том, что спортсмены, которые вошли в состояние ОТ при существенном увеличения рабочей нагрузки, проявляли сниженный уровень лактата во время теста на максимальную нарузку. Таким образом, лактата может быть важным инструментом для предотвращения ОТ, так как он является доступным и широко используемым методом в области спорта.A decrease in maximum physical endurance in parallel with a decrease in maximum concentration of lactate has been described for runners, swimmers, cyclists and triathletes (4). Decreased blood lactate in response to submaximal tests was observed in athletes with RT, probably due to a decrease in muscle glycogen index, a decrease in catecholamines in response to exercise, or a decrease in the effect of catecholamines on muscle tissue. Determining blood lactate is a training routine for athletes, so it is important to know if it can be used as a tool for diagnosing OT. In this context, it was proposed to study the physiological reactions to the endurance of athletes for 4 weeks with an increase in the volume and intensity of training. The lactate level was evaluated and it was concluded that athletes who entered the OT state with a significant increase in workload showed a reduced lactate level during the maximum load test. Thus, lactate can be an important tool for preventing OT, as it is an affordable and widely used method in the field of sports.

Оценка состояния гормонального фона. Гормональные маркеры: тест на соотношение тестостерон/кортизола. Баланс между анаболической и катаболической активностями определяется соотношениями тестостерона и кортизола, который известен как тестостерон/кортизол тест или свободный тестостерон/кортизол. Исходя из того что тестостерон имеет анаболический эффект, а кортизол катаболический тестостерон/кортизол коэффициент был предложен в качестве важного маркера ОТ. Предпологают (4), что если снижение этого показателя будет более 30%, то спортсмен окажется в состоянии ОТ. В целой серии экспериментов это положение было подтверждено. Так как анализ осуществлялся путем неинвазивных проб в слюне спортсмена - метод получил широкое распространение.Assessment of hormonal status. Hormonal markers: test for the ratio of testosterone / cortisol. The balance between anabolic and catabolic activities is determined by the ratios of testosterone and cortisol, which is known as the testosterone / cortisol test or free testosterone / cortisol. Based on the fact that testosterone has an anabolic effect, a cortisol catabolic testosterone / cortisol coefficient has been proposed as an important marker of OT. It is suggested (4) that if the decrease in this indicator is more than 30%, then the athlete will be in a state of OT. In a series of experiments, this position was confirmed. Since the analysis was carried out by non-invasive tests in the athlete's saliva, the method was widely used.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Анализ экспрессии генов мРНК гена ТРСазы в образцах крови и соскобах эпителия ротовой полости позволяет получать достоверную информацию о глубинных молекулярных процессах, которыми сопровождаются мышечные сокращения различной формы и интенсивности и точно регистрировать состояния пренапряжения в мышцах с опасностью дезадаптационных процессов в мышечных тканях и других органах и тканях индивида, резко снижающих его физические параметры и здоровье и, что особенно важно, или регистрировать начало деструктивных разрушительных процессов, сопровождающихся резким падением иммунитета.Analysis of the expression of TRSase gene mRNA genes in blood samples and scrapes of the epithelium of the oral cavity allows one to obtain reliable information about the deep molecular processes that accompany muscle contractions of various shapes and intensities and to accurately register stress states in muscles with the risk of maladaptation processes in muscle tissues and other organs and tissues individual, dramatically reducing his physical parameters and health and, most importantly, or register the beginning of a destructive destructive process s, accompanied by a sharp drop in immunity.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является существенное увеличение информативности, оперативности и ускорения тестирования физического состояния и уровня опасного состояния перетренированности, а также возможности оперативной коррекции методик тренировки. Процедура тестирования на состояние перетренированности включает взятие у спортсмена контрольного образца крови или соскоба или смыва с ротовой полости до интенсивной тренировки и опытного образца после интенсивной тренировки, отбор и промывку полученных клеток, выделение из них тотальной РНК, проведение обратной транскрипции, амплификацию полученных кДНК, оценку экспрессии гена ТРСазы в опытном и контрольном образцах, при этом состояние утомления и состояние «перетренированности» определяют в случае значительного увеличения уровня экспрессии гена ТРСазы в опытном образце по сравнению с контрольным образцом (более чем в 1,45 раза). Одним из существенных аспектов изобретения является возможность неинвазивного осуществления тестирования.The technical result achieved by the implementation of the present invention is a significant increase in the information content, efficiency and speed up testing of the physical condition and level of the dangerous state of overtraining, as well as the possibility of prompt correction of training methods. The procedure for testing the state of overtraining includes taking a control sample of blood or scraping or rinsing from the oral cavity from an athlete before intensive training and a test sample after intensive training, selecting and washing the obtained cells, isolating total RNA from them, performing reverse transcription, amplification of the obtained cDNA, assessment expression of the TRSase gene in the experimental and control samples, while the state of fatigue and the state of "overtraining" is determined in the case of a significant increase in the level of I TRSazy gene expression in the test sample compared to a control sample (more than 1.45 times). One of the essential aspects of the invention is the possibility of non-invasive testing.

Определение терминовDefinition of Terms

Под уровнем физического состояния понимается измеряемое классическими физическими (степ тест, тест Купера и др.) и физиологическими методами (VO2max) степень физической формы или тренированности испытуемого [4].The level of physical condition is understood to be measured by the classical physical (step test, Cooper test, etc.) and physiological methods (VO 2 max) the degree of physical form or fitness of the test subject [4].

Под состоянием «перетренированности» подразумевается комплекс ответных реакций организма на интенсивные тренировки, превышающие способности организма к нормальному процессу восстановления, включающие резкие изменения обмена веществ и комплекса иммунологических защитных реакций, выражающиеся в существенном изменении в уровне нейрогормонов и их рецепторов в тканях и снижении чувствительности мышечной ткани к катехоламинам, а также резким увеличением уровня лейкоцитов и воспалительных цитокинов в крови, что приводит к существенному падению сопротивляемости к инфекции и к возникновению так называемого «открытого окна» для инфекций.The state of “overtraining” means a complex of responses of the body to intensive training, exceeding the body’s ability to normal recovery process, including sharp changes in metabolism and a complex of immunological protective reactions, expressed in a significant change in the level of neurohormones and their receptors in tissues and a decrease in the sensitivity of muscle tissue to catecholamines, as well as a sharp increase in the level of leukocytes and inflammatory cytokines in the blood, which leads to a significant a decrease in resistance to infection and the emergence of the so-called "open window" for infections.

Под полученной методом магнитных наночастиц препаратов ДНК и РНК из крови понимается методика применения особым образом обработанных частиц силикагеля и их применения для выделения чистых и недеградированных препаратов ДНК и РНК [3].The DNA and RNA preparations obtained from the method of magnetic nanoparticles from blood are understood as the method of using specially treated particles of silica gel and their use to isolate pure and non-degraded DNA and RNA preparations [3].

Под неинвазивной пробой понимается взятие биологичских образцов методом соскобов, специальными стерильными скребками или ушными ватными тампонами с переносом в стерильный изотонический физраствор.A non-invasive test refers to the taking of biological samples by scraping, special sterile scrapers, or ear cotton swabs with transfer to a sterile isotonic saline solution.

Под методикой определения активности гена экспрессией мРНК гена ТРСазы понимаются процедуры получения препаратов РНК из биологических образцов, перевод ее в стерильных условиях в кДНК, с последующей регистрацией уровня специфической мРНК (кДНК) методом РТ ПЦР с применение флуоресцентно меченых или биотинилированных зондов, или с применением флуоресцирующих красителей и калибровочных кривых, при точной идентификации специфичности получаемого амплификата.The procedure for determining gene activity by expression of the TRSase gene mRNA means the procedures for obtaining RNA preparations from biological samples, transferring it under sterile conditions to cDNA, followed by recording the level of specific mRNA (cDNA) by RT PCR using fluorescently labeled or biotinylated probes, or using fluorescent dyes and calibration curves, with accurate identification of the specificity of the resulting amplification.

Сравнительный анализ предлагаемого способа оценки состояния «перетренированности» с близкими патентами-аналогами.A comparative analysis of the proposed method for assessing the state of "overtraining" with similar patents-analogues.

Для сравнения предлагаемого способа с имеющимися аналогами (предложенными специалистами ФИПС РФ) (патенты №891095, 2056860 С1 и 2429836(13) C1) необходимо отметить саму сложность проблемы и ее актуальность, в связи с повышенной подверженностью резким спадам активности иммунной системы и сопротивляемости инфекциям, именно в случае элитных спортсменов.To compare the proposed method with existing analogues (proposed by FIPS specialists of the Russian Federation) (patents No. 891095, 2056860 C1 and 2429836 (13) C1), it is necessary to note the complexity of the problem and its relevance, due to the increased susceptibility to sharp drops in the activity of the immune system and resistance to infections, it is in the case of elite athletes.

Система природного неспецифического иммунитета отвечает на хронический стресс интенсивных тренировок резким увеличением активности NK-киллерных клеток и супрессией фагоцитарной противоинфекционной функции нейтрофилов. Несмотря на очевидную связь интенсивных тренировок с функциями нейтрофилов, существуют данные о том, что вырабатываемые нейтрофилами свободнорадикальные формы кислорода (ROS) являются важными модуляторами мышечной активности, антиоксидантной защиты и восстановления при физиологическом ответе. Целый ряд важных факторов биогенеза митохондрий, таких как коактиватор PGC-1 alpha, AMPK киназа и SIRT1, активируются в ответ на вызванный интенсивными упражнениями изменения в редокс потенциале клеток. Активация PGC-1 alpha приводит к снижению повреждающего действия ROS стимуляцией антиоксидантных ферментов и/или увеличением числа митохондрий, что позволяет вырабатывать такое же количество АТФ при более низком уровне ROS. Более того, индуцируемые интенсивными тренировками соединения ROS могут быть важны для метилирования ДНК и пост-трансляционной модификции гистонов, что позволяет достичь состояния наследуемых адаптивных состояний, основанных на эпигенетической модификации хромосом [Radak Z., Zhao Z., Koltai E., Ohno H., Atalay M. Oxygen Consumption and Usage During Physical Exercise: The Balance Between Oxidative Stress. and ROS-Dependent Adaptive Signaling Antioxidants & redox signaling, 2013, v.18 (10), p.1208-1246]. Таким образом, регистрируемые в предлагаемых в качестве аналогов (патенты №891095 и 2056860 C1), изменения фагоцитарной активности нейтрофилов, скорее всего, являются нормальными физиологическими реакциями, напрямую не связанными с состоянием «перетренированности». Сильно различающаяся реакция на интенсивные тренировки функций нейтрофилов у разных индивидов также снижает диагностическую ценность используемого критерия, делая его малоинформативным.The system of natural nonspecific immunity responds to the chronic stress of intense training with a sharp increase in the activity of NK-killer cells and suppression of the phagocytic anti-infection function of neutrophils. Despite the obvious connection between intensive training and the functions of neutrophils, there is evidence that free radical forms of oxygen (ROS) produced by neutrophils are important modulators of muscle activity, antioxidant defense, and recovery in the physiological response. A number of important mitochondrial biogenesis factors, such as the PGC-1 alpha coactivator, AMPK kinase, and SIRT1, are activated in response to changes in the redox potential of cells caused by intense exercise. Activation of PGC-1 alpha leads to a decrease in the damaging effect of ROS by stimulation of antioxidant enzymes and / or an increase in the number of mitochondria, which makes it possible to produce the same amount of ATP at a lower level of ROS. Moreover, ROS compounds induced by intense training can be important for DNA methylation and post-translational modification of histones, which allows reaching the state of inherited adaptive states based on epigenetic modification of chromosomes [Radak Z., Zhao Z., Koltai E., Ohno H. , Atalay M. Oxygen Consumption and Usage During Physical Exercise: The Balance Between Oxidative Stress. and ROS-Dependent Adaptive Signaling Antioxidants & redox signaling, 2013, v.18 (10), p.1208-1246]. Thus, changes in the phagocytic activity of neutrophils registered in the analogues proposed (patents Nos. 891095 and 2056860 C1) are most likely normal physiological reactions that are not directly related to the state of “overtraining”. A very different reaction to intensive training of neutrophil functions in different individuals also reduces the diagnostic value of the criterion used, making it uninformative.

Одним из недостатков анализа множества параметров иммунной системы является их дороговизна и нацеленность лишь на один аспект сложнейшего комплекса ответных реакций на интенсивные тренировки, которые обладают множеством взаимодополняющих и взаимозаменяемых уровней адаптации. На ряд функций иммунной системы воздействуют как интенсивные, так и умеренные длительные тренировки, повреждения тканей и инфекции. Кроме того, используемые в патенте аналоге №2056860 C1 технические средства, в качестве усиления диагностической ценности фагоцитарной активности нейтрофилов, заключающиеся в использовании пьезоэлектрических датчиков, радиопередатчиков и приемных отдаленных устройств позволяют регистрировать пульс и технические параметры перемещения спортсмена по трассе и состояние переутомленности, что также не связано напрямую с состоянием «перетренированности».One of the drawbacks of the analysis of many parameters of the immune system is their high cost and focus on only one aspect of the most complex set of responses to intense training, which have many complementary and interchangeable levels of adaptation. A number of functions of the immune system are affected by both intense and moderate prolonged training, tissue damage and infection. In addition, the technical tools used in the analogue patent No. 2056860 C1, to enhance the diagnostic value of the phagocytic activity of neutrophils, which include the use of piezoelectric sensors, radio transmitters and receiving remote devices, allow to record the pulse and technical parameters of the athlete moving along the track and the state of overwork, which is also not It is directly related to the state of "overtraining".

Сравнение с патентом-аналогом №2429836(13) C1, лишь подтверждает обоснованность предлагаемых критериев оценки состояний тренированности и перетренированности. Кардинально важным является понимание многофакторности, многокомпонентности, взаимодополняемости ответных реакций организма на интенсивные тренировки, при которых снижение защитного действия форменных элементов крови (нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов и др.) осуществляющих фагоцитоз, лизис инфекционных агентов, чужеродных клеток и клеточного дебриса, параллельно запускаются противовоспалительные реакции природного иммунитета осуществляющие реакции иммунной супрессии, важным звеном которых и является экспрессия ТРСазы, причем так как ответные реакции на стресс, связанный с интенсивными тренировками, проходят практически по тому же механизму, как и ответ на инфекционное воздействие, уровень экспрессии данного гена является критерием силы ответа, строго адекватным силе стрессового воздействия, причем превышение определенного «порогового» значения стресса от физической активности в ходе тренировок и запускает комплекс «адаптивных» реакций организма, выражающийся в реакции синдрома «перетренированности». Использование препарата трекрезан для активации защитных реакций организма, видимо, действует комплексно, одновременно активируя пролиферативные защитные реакции, стимуляцию как специфического, так и неспецифического иммунитета, в том числе и через активацию экспрессии ТРСазы и связанных с ним реакций антиангиогенеза и антионкогенеза [Yao P., Fox P.L. Aminoacyl-tRNA synthetases in medicine and disease. EMBO Mol Med. 2013, v.5(3), p.332-343].Comparison with patent analogue No. 2429836 (13) C1, only confirms the validity of the proposed criteria for assessing the state of fitness and overtraining. Understanding the multifactor, multicomponent, and complementarity of the body’s responses to intensive training, in which the decrease in the protective effect of blood cells (neutrophils, monocytes, lymphocytes, etc.) that carry out phagocytosis, lysis of infectious agents, foreign cells and cell debris, is simultaneously triggered, is crucial. natural immunity reactions that carry out immune suppression reactions, the important link of which is the expression of TRSase, moreover, as the responses to stress associated with intense training go along almost the same mechanism as the response to an infectious effect, the expression level of this gene is a criterion of the strength of the response, strictly adequate to the strength of the stress, and exceeding a certain “threshold” value of stress from physical activity during training and starts a complex of "adaptive" reactions of the body, expressed in the reaction of the syndrome of "overtraining". The use of the drug trekrezan to activate the protective reactions of the body, apparently, acts in a complex manner, while simultaneously activating proliferative defense reactions, stimulating both specific and nonspecific immunity, including through the activation of TRPCase expression and related antiangiogenesis and anti-oncogenesis reactions [Yao P., Fox pl Aminoacyl-tRNA synthetases in medicine and disease. EMBO Mol Med. 2013, v.5 (3), p.332-343].

Примеры собственных экспериментовExamples of own experiments

Собственными исследованиями было установлено, что определение уровня экспрессии мРНК ТРСазы (патенты РФ RU №2429836 C1 от 01.04.2010 «Метод контроля физиологического состояния человека») может применяется и для контроля за физическим состоянием индивида на различных этапах тренировочного процесса и достижения опасного состояния перетренированности с целью необходимых корректировок процесса и повышения эффективности адаптационных процессов и увеличения физической формы спортсмена. Актуальность проведенного цикла методических экспериментов, приведенных далее и раскрывающих сущность независимого признака (п.1), связана с практическим отсутствием в настоящее время надежного метода диагностики состояния перетренированности, а также большим потенциалом совершенствования методики, как с точки зрения точной диагностики состояния перетренированности, так и возможности коррекции состояния организма, как в случае здоровых индивидов, так и возможных патологий.Our own studies have established that determining the level of expression of TRSase mRNA (RF patents RU No. 2429836 C1 dated 04/01/2010 “Method for monitoring the physiological state of a person”) can also be used to monitor the physical condition of an individual at various stages of the training process and achieve a dangerous state of overtraining with the purpose of the necessary process adjustments and increase the efficiency of adaptation processes and increase the athlete's physical form. The relevance of the cycle of methodological experiments given below and revealing the essence of the independent attribute (item 1) is associated with the practical lack of a reliable method for diagnosing the state of overtraining at present, as well as the great potential for improving the methodology, both in terms of accurate diagnosis of the state of overtraining and the possibility of correcting the state of the body, both in the case of healthy individuals, and possible pathologies.

Собственными исследованиями было показано, что уровень экспрессии мРНК гена ТРСазы является высокоэффективным критерием общего состояния различных систем органов спортсмена и позволяет выработать оптимальную тактику тренировок.Our own studies have shown that the level of TRSase gene mRNA expression is a highly effective criterion for the general condition of various systems of an athlete’s organs and allows developing optimal training tactics.

Следует подчеркнуть взаимосвязь и взаимозависимость приведенных ниже методик, их связь с независимыми признаками (п.1) с точки зрения раскрытия содержания этих признаков. Предварительную оценку специфичности и уровня экспрессии мРНК ТРСазы определяли комплексом методик, приведенных в примере 1 и заключающихся в сканировании гелей с картиной разделения продуктов специфической ПЦР кДНК на содержание копий мРНК ТРСазы, параллельно с маркерами количеств ДНК для построения калибровочной кривой. Окончательную оценку уровня экспрессии, отобранных на данном этапе анализа, используемую в качестве диагностического признака использовали уже методами ПЦР в реальном времени по построенной калибровочной кривой (пример 2) или с использованием методики относительной количественной оценки мРНК с использованием референсного гена (пример 3). Дается также краткая характеристика преимуществ и недостатков методик в аспекте необходимости полной реализации положений независимых признаков изобретения (п.1).It should be emphasized the interconnection and interdependence of the following methods, their relationship with independent features (item 1) from the point of view of disclosing the content of these features. A preliminary assessment of the specificity and level of expression of TRSase mRNA was determined by a set of methods described in Example 1, which consisted of scanning gels with a picture of separation of specific PCR cDNA products for the content of copies of TRSase mRNA, in parallel with markers of DNA quantities for constructing a calibration curve. The final assessment of the expression level selected at this stage of the analysis, used as a diagnostic feature, was already used by real-time PCR using the constructed calibration curve (example 2) or using the method of relative quantitative assessment of mRNA using the reference gene (example 3). A brief description of the advantages and disadvantages of the techniques in terms of the need for the full implementation of the provisions of the independent features of the invention is given (1).

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.The following are examples illustrating the invention.

Пример 1.Example 1

Нами был разработан комплекс методик выявления состояния утомления по определению уровня активности гена, кодирующего ТРСазу, по синтезируемой с гена специфической мРНК. Последовательность операций разработанных методик включала отбор соскобов с ротовой полости, отбор и промывку полученных клеток, получение микроколичеств крови из пальца, выделение препаратов РНК и ДНК с помощью наборов с наночастицами фирмы Силекс. РНК также выделяли с помощью набора «Yellow Solve» фирмы Силекс. РНК переводили в форму комплементарной ДНК с помощью обратной РНК-зависимой ДНК полимеразы (MMoLV) с применением вырожденных гексануклеотидных затравок. Образованную специфическую кДНК ТРСазы выявляли с помощью специфической ПЦР и специально подобранными затравками, которые размножали именно нужные виды кДНК, а не возможные примеси геномной ядерной ДНК. Гели прокрашивали бромистым этидием или красителем «Сибр-грин».We have developed a set of methods for detecting the state of fatigue by determining the level of activity of the gene encoding TRSase by the specific mRNA synthesized from the gene. The sequence of operations of the developed methods included the selection of scrapings from the oral cavity, the selection and washing of the obtained cells, obtaining microquantities of blood from a finger, isolation of RNA and DNA preparations using Silex nanoparticle kits. RNA was also isolated using the Silex Yellow Solve kit. RNA was converted to complementary DNA using reverse RNA-dependent DNA polymerase (MMoLV) using degenerate hexanucleotide seeds. The formed specific TRSase cDNA was detected using specific PCR and specially selected seeds that propagated exactly the desired types of cDNA, rather than possible impurities of genomic nuclear DNA. The gels were stained with ethidium bromide or Siber-Green dye.

Количественный анализ специфической мРНК триптофанил-тРНК-синтетазы.Quantitative analysis of specific tryptophanyl tRNA synthetase mRNA.

Экспрессия гена ТРСазы количественно оценивалась по уровню специфической мРНК. При этом критерием уровня мРНК служил количественный анализ суммарной кДНК определенный методом ПЦР с последующим анализом полученных электрофореграмм денситометрически по яркости свечения продуктов. При проведении реакции ПЦР использовались наборы реактивов фирмы «Силекс-М» (http://sileks.com/ru/), специфические затравки синтезировались на фирме «Синтол». Затравки конструировали по программе рекомендуемой фирмой производителем.Expression of the TRSase gene was quantified by the level of specific mRNA. In this case, a quantitative analysis of the total cDNA determined by PCR with subsequent analysis of the obtained electrophoregram densitometrically by the brightness of the luminescence of the products served as a criterion for the mRNA level. During the PCR reaction, Silex-M reagent kits were used (http://sileks.com/ru/), specific seeds were synthesized at Syntol. The seeds were designed according to the program recommended by the manufacturer.

Выделение препаратов РНК. После отбора контрольных и опытных образцов и отмывки клеток (в соответствии с п.1), берут около 100 мкл суспензии клеток эпителия после взятия соскобов с ротовой полости или образца крови в 0,05 М ЭДТА, добавляют а 1 мл YellowSolve, перемешивают. Лизат центрифугируют при 10-15 тыс. об/мин в течение 5 мин. К супернатанту добавляют 0.1 мл хлороформа, энергично перемешивают смесь на вортексе и инкубируют 20 минут при комнатной температуре, встряхивая пробирку каждые 5 минут. Центрифугируют (ЦФ) пробирку при 10-15 тыс. об./мин в течение 5 мин. Отбирают верхний слой, нижний слой отбрасывают. К отобранному верхнему слою добавьте равный объем депротеинизирующего раствора GreenClean и энергично встряхивайте смесь на вортексе 2-3 минуты, ЦФ 10-15 тыс. об/мин в течение 5 мин. К супернатанту добаляют 2 объема 96%-ного этанола, инкубируют на -20°C в течение 20-30 мин для формирования осадка РНК. Осаждают РНК ЦФ при 10-15 тыс. об./мин в течение 10-20 мин. Осадок промывают 0,5 мл 80%-ного этанола и центрифугируют при 10-15 тыс. об./мин в течение 15 мин. Растворяют осадок РНК в бидистиллированной стерильной воде и замораживают при -20°C.Isolation of RNA preparations. After taking control and experimental samples and washing the cells (in accordance with paragraph 1), take about 100 μl of a suspension of epithelial cells after taking scrapings from the oral cavity or blood sample in 0.05 M EDTA, add 1 ml of YellowSolve and mix. The lysate is centrifuged at 10-15 thousand rpm for 5 minutes Add 0.1 ml of chloroform to the supernatant, vortex the mixture vigorously, and incubate for 20 minutes at room temperature by shaking the tube every 5 minutes. Centrifuge (CF) the tube at 10-15 thousand rpm./min for 5 minutes The upper layer is selected, the lower layer is discarded. Add the equal volume of GreenClean deproteinizing solution to the selected top layer and vigorously shake the mixture on a vortex for 2-3 minutes, CF 10-15 thousand rpm for 5 minutes. 2 volumes of 96% ethanol are added to the supernatant, incubated at -20 ° C for 20-30 minutes to form an RNA pellet. Precipitate CF RNA at 10-15 thousand rpm./min for 10-20 minutes The precipitate is washed with 0.5 ml of 80% ethanol and centrifuged at 10-15 thousand rpm./min for 15 minutes Dissolve the RNA pellet in bidistilled sterile water and freeze at -20 ° C.

Обратная транскрипция. В пробирке, помещенной в лед, смешивают следующие компоненты: Раствор РНК 2 мкл (0.1-5 мкг) или поли(А) «плюс» РНК 10-0.5 нг, затравки - 1 мкл «рэндом» гексапраймера 0.5 мкг (или олиго(дТ)15 0.5 мкг) воду, свободную от РНКаз до 18 мкл. Перемешивают, осаждают капли кратковременным центрифугированием. Инкубируют смесь 5 мин при +70°C, переносят пробирку в лед и собирают капли кратковременным центрифугированием. Затем добавляют следующие компоненты: 10-кратный ОТ буфер 2.5 мкл, 4 мкл 2.5 мМ смеси dNTP, M-MLV обратная транскриптаза 0.5 мкл (100 ед. акт). Затем смесь инкубируют в течение 60 мин при +37°C (при использовании случайных гексапраймеров перед инкубацией при +37°C проинкубируйте смесь в течение 10 мин при +25°C и затем инкубируйте смесь в течение 60 мин при +37°C). Останавливают реакцию прогреванием смеси в течение 10 мин при +70°C. Переносят смесь в лед. Полученная кДНК может быть непосредственно сразу же использована для ПЦР или синтеза второй цепи и последующего клонирования. Храните синтезированную кДНК при -20°C или при -70°C для долгосрочного хранения.Reverse transcription. The following components are mixed in a test tube placed on ice: RNA solution 2 μl (0.1-5 μg) or poly (A) plus RNA 10-0.5 ng, seed - 1 μl 0.5 μg hexaprimer “random” (or oligo (dT ) 15 0.5 μg) RNase-free water up to 18 μl. Mix, precipitate drops by short-term centrifugation. Incubate the mixture for 5 min at + 70 ° C, transfer the tube to ice and collect droplets by short-term centrifugation. Then the following components are added: 10-fold RT buffer 2.5 μl, 4 μl 2.5 mm dNTP mixture, M-MLV reverse transcriptase 0.5 μl (100 units act). The mixture is then incubated for 60 min at + 37 ° C (if using random hexaprimers, before incubating at + 37 ° C, incubate the mixture for 10 min at + 25 ° C and then incubate the mixture for 60 min at + 37 ° C). Stop the reaction by warming the mixture for 10 min at + 70 ° C. Transfer the mixture to ice. The resulting cDNA can be directly used immediately for PCR or second strand synthesis and subsequent cloning. Store synthesized cDNA at -20 ° C or at -70 ° C for long-term storage.

Полимеразная цепная реакция. Полимеразной цепной реакция проводится в объеме 50-мкл реакционной смеси, содержащей 80 пмоль каждого из двух праймеров (1 мкл раствора в 1 ое/мл), 5 мкл 10 мМ раствора dNTP, 5 мкл 10-х буфера (100 мМ Трис рН 8,5 при 25°C, 500 мМ KCl, 1% Тритон Х-100), и 2 единицы Taq ДНК-полимеразы. Смеси для серии ПЦР реакций смешивают как суммарный «мастер микс», который затем разделяют на запланированные реакции, в которые добавляли по 1 мкл кДНК из контрольных и опытных образцов (базовое состояние отдыха индивида или после интенсивных тренировок). ПЦР проводили в следующем режиме - 94°C в течение 15 с, от 58°C до 62°C в течение 15 с и 72°C в течение 30 с. Аликвоты по 7 мкл реакции отбирали для контроля хода реакции.Polymerase chain reaction. The polymerase chain reaction is carried out in a volume of 50 μl of the reaction mixture containing 80 pmol of each of the two primers (1 μl of a solution in 1 st / ml), 5 μl of a 10 mM dNTP solution, 5 μl of 10 buffers (100 mM Tris pH 8, 5 at 25 ° C, 500 mM KCl, 1% Triton X-100), and 2 units of Taq DNA polymerase. Mixtures for a series of PCR reactions are mixed as a total “master mix”, which is then divided into the planned reactions, to which 1 μl of cDNA from control and experimental samples was added (the baseline resting state of an individual or after intense training). PCR was carried out in the following mode - 94 ° C for 15 s, from 58 ° C to 62 ° C for 15 s and 72 ° C for 30 s. Aliquots of 7 μl of reaction were selected to control the progress of the reaction.

Использованные затравки для получения специфического ПЦР фрагмента мРНК ТРСазы из суммарной кДНК копии суммарной РНК из биологических образцов:The seeds used to obtain a specific PCR fragment of TRSase mRNA from total cDNA copies of total RNA from biological samples:

- прямая=5'-GAAAGGCATTTTCGGCTTCA-3'- straight = 5'-GAAAGGCATTTTCGGCTTCA-3 '

- обратная=5'-CAGCCTGGATGGCAGGAA-3'.- reverse = 5'-CAGCCTGGATGGCAGGAA-3 '.

В сериях все реакции двухкратно повторялись. Стандартные образцы для сравнения получены амплификацией контрольных образцов биологического материала спортсменов до начала интенсивных тренировок. Значения относительной экспрессии оценивались путем денситометрического анализа продуктов ПЦР анализа образцов РНК, после их перевода в кДНК и амплификации с применением специфических затравок как указано ниже. В качестве контрольных значений, взятых за 100%, служили образцы биологического материала до начала тренировок.In the series, all reactions were repeated twice. Standard samples for comparison were obtained by amplification of control samples of the biological material of athletes before intensive training. Relative expression values were estimated by densitometric analysis of PCR products of analysis of RNA samples, after their conversion to cDNA and amplification using specific seeds as described below. As control values taken as 100%, samples of biological material before training began.

В соответствии с положением п.1 о том, что «состояние «перетренированности» определяют в случае значительного (более чем в 1,45 раза) увеличения уровня экспрессии в опытном образце по сравнению с контрольным», основным диагностическим признаком является именно уровень экспрессии ТРСазы. И этого следует большая значимость точности, воспроизводимости и взаимной дополняемости приведенных методик количественной оценки копий мРНК ТРСазы в препаратах РНК и кДНК.In accordance with clause 1 that “the state of“ overtraining ”is determined in the case of a significant (more than 1.45-fold) increase in the level of expression in the experimental sample compared to the control", the main diagnostic sign is precisely the level of TRPCase expression. And this follows the great importance of accuracy, reproducibility and mutual complementarity of the above methods for the quantitative evaluation of copies of TRSase mRNA in RNA and cDNA preparations.

Приведенные методики отражают существующие в настоящее время стратегии количественной оценки образовавшихся специфических видов кДНК, отражающих исходное содержание специфических мРНК ТРСазы.The presented methods reflect the current strategies for the quantitative assessment of the formed specific types of cDNA, reflecting the initial content of specific mRNA of TRSase.

Адаптированная и оптимизированная методика количественной оценки специфических видов кДНК (видов мРНК ТРСазы) методом гель-электрофореза.An adapted and optimized method for the quantitative assessment of specific types of cDNA (types of TRSase mRNA) by gel electrophoresis.

Сравнительный анализ преимуществ и недостатков данного подхода в «иерархии» приведенных методик позволяет позиционировать его как зависимый, позволяющий вычленить группу испытуемых с высоким риском «перетренированности».A comparative analysis of the advantages and disadvantages of this approach in the “hierarchy” of the above methods allows you to position it as dependent, allowing you to isolate a group of subjects with a high risk of “overtraining”.

Электрофорез проводили в 7%-ном полиакриламидном геле в трис-боратном буфере рН 8,3 (89 мМ трис, 8,9 мМ борная кислота, 2 мМ ЭДТА). В карманы геля наносили аликвоты из реакционной смеси в объеме 7-10 мкл. Электрофорез проводили при напряжении 10 в/см в течение 1,5-2,0 час. Гель окрашивали раствором бромистого этидия 1 мкг/мл в течение 15 мин. Изображения гель-электрофореза были сфотографированы с использованием комплекта оборудования, включая трансиллюминатор УВТ-1, цифровой камеры Kodak DC120, системой для наблюдения гелей и регистрации гелей "ViTran Photo", системой обработки изображений "ViTran Photo". Цифровые копии гелей анализировали с использованием пакета программ EDAS 120 (Electrophoresis Documentation and Analysis System 120) фирмы Eastman Kodak. Программа Kodak Digital Science 1D версии 2.0.3 использовалась для измерения интенсивности полос. Количественная оценка содержания специфических видов кДНК (и соответствующего содержания видов мРНК ТРСазы) в нанесенных на гель образцах рассчитывали по интенсивности полос ДНК маркера молекулярной массы, точно известной концентрации, соответствующей подвижности в геле.Electrophoresis was performed on a 7% polyacrylamide gel in Tris-borate buffer pH 8.3 (89 mM Tris, 8.9 mM boric acid, 2 mM EDTA). Aliquots from the reaction mixture were applied to the pockets of the gel in a volume of 7-10 μl. Electrophoresis was carried out at a voltage of 10 V / cm for 1.5-2.0 hours. The gel was stained with a solution of ethidium bromide 1 μg / ml for 15 minutes Images of gel electrophoresis were photographed using a set of equipment, including a UVT-1 transilluminator, a Kodak DC120 digital camera, a system for monitoring gels and registering gels, ViTran Photo, and an image processing system, ViTran Photo. Digital copies of the gels were analyzed using Eastman Kodak's EDAS 120 Electrophoresis Documentation and Analysis System 120 software package. Kodak Digital Science 1D Version 2.0.3 was used to measure band intensities. A quantitative assessment of the content of specific types of cDNA (and the corresponding content of TRSase mRNA types) in the samples deposited on the gel was calculated by the intensity of the DNA bands of the molecular weight marker, the exact concentration corresponding to the mobility in the gel.

На рис.1 приведены результаты цикла исследований относительной экспрессии гена ТРСазы спортсменов мужской сборной России по водному поло. Значения относительной экспрессии оценивались путем денситометрического анализа картины электрофоретического разделения продуктов ПЦР амплификации образцов суммарных препаратов РНК, после их перевода в кДНК и амплификации с применением специфических затравок. В качестве контрольных значений, взятых за 100%, служили образцы биологического материала до начала тренировок. Приведенные данные представляют собой усредненные данные 2-х параллельных экспериментов. В следующих примерах отдельные образцы от данной панели исследовали с помощью альтернативных подходов включая РТ ПЦР и абсолютными и относительными методиками оценки количества специфических мРНК гена ТРСазы в биологических образцах.Figure 1 shows the results of a series of studies of the relative expression of the TRASase gene of athletes of the Russian men's water polo team. The values of relative expression were estimated by densitometric analysis of the pattern of electrophoretic separation of PCR products of amplification of samples of total RNA preparations, after their conversion to cDNA and amplification using specific seeds. As control values taken as 100%, samples of biological material before training began. The data presented are averaged data from 2 parallel experiments. In the following examples, individual samples from this panel were investigated using alternative approaches including RT PCR and absolute and relative methods for estimating the amount of specific mRNA of the TRCase gene in biological samples.

Видно, что в образцах №2, 9, 12, 13 идет интенсификации экспрессии, существенно превышающие базовый уровень, свидетельствующий об активизации восстановительных процессов, наступающих в ответ на чрезмерные нагрузки и требующие применения индивидуальных восстановительных программ.It can be seen that in samples No. 2, 9, 12, 13, expression intensifications are going on, significantly exceeding the base level, indicating activation of recovery processes that occur in response to excessive loads and requiring the use of individual recovery programs.

Сравнительная характеристика метода. Преимуществом метода является его относительная простота, менее строгие требования к специфичности ПЦР затравок, относительная дешевизна, вследствие неприменения флуоресцентных зондов и дорогого оборудования для проведения ПЦР в реальном времени (стоимость прибора для РТ ПЦР от 1,5 до 5 млн. руб.). Основными недостатками являются невысокая точность методики, сложность осуществления массовых анализов (сотен образцов в день) в связи с процедурами электрофореза и сканирования гелей. Однако он позволяет вычленить «группу риска» спортсменов для дальнейшего более точного анализа, что удешевляет суммарную процедуру тестирования (особенно при необходимости анализа по нескольким генным биомаркерам).Comparative characteristic of the method. The advantage of the method is its relative simplicity, less stringent requirements for the specificity of PCR seeds, relative cheapness due to the non-use of fluorescent probes and expensive equipment for real-time PCR (the cost of an RT-PCR device is from 1.5 to 5 million rubles). The main disadvantages are the low accuracy of the methodology, the complexity of mass analysis (hundreds of samples per day) in connection with the procedures of electrophoresis and gel scanning. However, it allows isolating the “risk group” of athletes for further more accurate analysis, which reduces the cost of the overall testing procedure (especially if it is necessary to analyze several gene biomarkers).

Пример 2.Example 2

Сравнительная характеристика метода. Приведенный пример представляет собой дальнейшее методическое развитие методик количественной оценки популяций нуклеиновых кислот в смесях в общем, и в применении к оценке «перетренированности» в частности. Метод позволяет регистрировать уровень экспрессии специфических мРНК «в контрольных и опытных образцах» в режиме реального времени, что позволяет делать окончательный вывод о состоянии претренированности. Метод содержит все основные этапы и процедуры предыдущих методик, отраженных в формуле изобретения, включая «сбор образцов, отмывку клеток, выделение РНК, получение кДНК» и проведение специфической ПЦР в реальном времени с определением абсолютных количеств кДНК копий транскриптов мРНК ТРСазы. В данном методе не используются дорогие флуоресцентные зонды.Comparative characteristic of the method. The given example is a further methodological development of methods for quantitative assessment of nucleic acid populations in mixtures in general, and as applied to the assessment of "overtraining" in particular. The method allows you to record the level of expression of specific mRNAs "in control and experimental samples" in real time, which allows you to make a final conclusion about the state of training. The method contains all the main steps and procedures of the previous methods reflected in the claims, including “collecting samples, washing cells, isolating RNA, obtaining cDNA” and performing specific real-time PCR with determination of the absolute amounts of cDNA copies of transcripts of mRNA TRSases. This method does not use expensive fluorescent probes.

Процедуры проведения анализа. Существует два подхода к количественной оценке экспрессии генов методом ПЦР в реальном времени (РТ ПЦР): относительная и абсолютная количественная оценка экспрессии генов. Относительный метод количественного сравнения экспрессии генов основывается на сравнении уровня экспрессии гена в одном образце с экспрессией другого стандартного рефлексного гена, используемого для нормализации. Абсолютная количественная оценка основана на применении стандартной калибровочной кривой, которая получается из образцов матриц с точно известной концентрацией. Концентрация любого неизвестного препарата ДНК или РНК может быть определена путем простого сравнения значений его ПЦР сигнала (Cq) с данными стандартной кривой.Analysis procedures. There are two approaches to quantifying gene expression by real-time PCR (RT PCR): relative and absolute quantification of gene expression. The relative method for quantitative comparison of gene expression is based on comparing the level of gene expression in one sample with the expression of another standard reflex gene used for normalization. Absolute quantification is based on the use of a standard calibration curve, which is obtained from matrix samples with a precisely known concentration. The concentration of any unknown DNA or RNA preparation can be determined by simply comparing its PCR signal (Cq) with a standard curve.

Последовательность процедур при количественном определении уровня экспрессии гена ТРСазы (или другого гена) с использованием подхода абсолютной количественной оценки в системе РТ ПЦР включают в себя: экстракцию РНК, синтез кДНК, подготовку последовательных серийных разведений, РТ ПЦР амплификацию и анализ данных.The sequence of procedures for the quantitative determination of the expression level of the TRSase gene (or another gene) using the absolute quantitative approach in the RT PCR system includes: RNA extraction, cDNA synthesis, preparation of serial serial dilutions, RT PCR amplification and data analysis.

1. Экстракция РНК и оценка количества и качества препарата.1. RNA extraction and evaluation of the quantity and quality of the drug.

Особенностью использованного в данном примере подхода является обязательное требование высокого качества и целостности препаратов РНК. Для этого необходимо соблюдать повышенные предосторожности (максимальную быстроту сбора и хранение образцов в специальных растворах) при сборе и транспортировке образцов, а также при выделении и хранении суммарных препаратов РНК. Проверку качества и количества полученных препаратов тотальной РНК осуществляли методом УФ-спектроскопии.A feature of the approach used in this example is the mandatory requirement for high quality and integrity of RNA preparations. For this, it is necessary to observe increased precautions (maximum speed of collection and storage of samples in special solutions) when collecting and transporting samples, as well as when isolating and storing total RNA preparations. The quality and quantity of the obtained preparations of total RNA was checked by UV spectroscopy.

Для экономии полученных препаратов суммарной РНК образцы разбавляли в ТЕ-буфере (10 мМ Трис-HCl, 1 мМ ЭДТА, рН 8,0) и измеряли его оптическую плотность при 260, 280 и 320 нм. Для учета фонового поглощения при рассеянии света вызванных загрязнениями кювет и частицами пыли данные по оптической плотности при 320 нм вычитают из данных при 260 и 280 нм. Чистоту полученных препаратов РНК определяли по соотношению А260/А280. Значения между 1,8 и 2,1 являются показателями высокой степени очистки препаратов РНК. Концентрацию препарата РНК оценивали по формуле: Концентрация РНК (мкг/мкл)=(А260×40×D)/1000, где D - коэффициент разбавления. Например, мы разбавляли 2 мкл препарата РНК в 498 мкл ТЕ, рН 8,0, до получения А260=1,0, то концентрация препарата РНК составила 10 мкг/мкл. Препараты РНК после выделения в ходе дальнейших процедур анализа хранили во льду. Для длительного хранения препарат замораживали при -80°C, однако предпочтительнее сразу перевести ее в форму кДНК.To save the resulting preparations of total RNA, the samples were diluted in TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0), and its optical density was measured at 260, 280, and 320 nm. To take into account the background absorption during light scattering caused by contamination of the cuvette and dust particles, the optical density data at 320 nm are subtracted from the data at 260 and 280 nm. The purity of the obtained RNA preparations was determined by the ratio of A260 / A280. Values between 1.8 and 2.1 are indicative of a high degree of purification of RNA preparations. The concentration of the RNA preparation was estimated by the formula: RNA concentration (μg / μl) = (A260 × 40 × D) / 1000, where D is the dilution coefficient. For example, we diluted 2 μl of the RNA preparation in 498 μl of TE, pH 8.0, to obtain A 260 = 1.0, then the concentration of the RNA preparation was 10 μg / μl. RNA preparations after isolation during further analysis procedures were stored in ice. For long-term storage, the drug was frozen at -80 ° C, but it is preferable to immediately transfer it to cDNA form.

2. Синтез кДНК. Синтез кДНК осуществляли, в основном, как и в предыдущем примере. Специфика заключается в повышенных требованиях к качеству препарата и требовании полноты и тщательности подбора условий реакций. Для реакции брали от 0,1 пкг (пикограмм) до 1 мкг суммарного препарата РНК (спРНК). В конечном объеме реакционной смеси 10-20 мкл объединяли до 5 мкг спРНК, 1 мкл затравок (50 нг/мкл гексануклеотидных затравок), буфер для отжига затравок (1-2 мкл) и ddH2O (бидистиллированной воды) до соответствующего объема общей смеси. Инкубировали 5 мин при 65°C и сразу помещали в лед на 1 мин. Короткое центрифугирование (ЦФ).2. Synthesis of cDNA. The synthesis of cDNA was carried out mainly as in the previous example. Specificity lies in the increased requirements for the quality of the drug and the requirement of completeness and thoroughness of the selection of reaction conditions. For the reaction, from 0.1 pcg (picograms) to 1 μg of the total RNA preparation (spRNA) was taken. In the final volume of the reaction mixture, 10–20 μl combined up to 5 μg of spRNA, 1 μl of seeds (50 ng / μl of hexanucleotide seeds), buffer for annealing of seeds (1-2 μl) and ddH 2 O (bidistilled water) to the corresponding volume of the total mixture . Incubated for 5 min at 65 ° C and immediately placed in ice for 1 min. Short centrifugation (CF).

Затем добавляют 2Х буфера для синтеза первой цепи кДНК (10 мМ MgCl2, 1 мМ каждого dNTP) и 2 мкл обратной транскриптазы, перемешивают, кратко ЦФ и инкубируют 10 минут при 25°C, затем 50 минут при 50°C. Останавливают реакцию инкубацией при 85°C в течение 5 минут. Быстро охлаждали во льду. Сразу переходили к следующему этапу. В противном случае хранили препараты кДНК при -20°C.Then add 2X buffers for the synthesis of the first cDNA strand (10 mM MgCl2, 1 mM each dNTP) and 2 μl reverse transcriptase, mix briefly with CF and incubate for 10 minutes at 25 ° C, then 50 minutes at 50 ° C. Stop the reaction by incubation at 85 ° C for 5 minutes. Quickly cooled in ice. Immediately proceeded to the next stage. Otherwise, cDNA preparations were stored at -20 ° C.

3. Подготовка последовательных серийных разведений полученных препаратов кДНК. Для того чтобы обеспечить тщательное и равномерное покрытие необходимого количественного диапазона кДНК должна быть подготовлена достаточная степень разведения образцов, чтобы покрыть ожидаемый диапазон экспрессии гена в изучаемых образцах. Нами были подготовлены, по крайней мере, 5-точек 10-кратных серийных разведений для стандартной кривой, которая может быть использована программным обеспечением РТ ПЦР прибора для определения концентрации полученных опытных образцов кДНК. Для построения калибровочной кривой, вносили 18 мкл безнуклеазной воды в 4 пробирки, кратко ЦФ и маркировали их номерами с 2 по 5. Полученный ранее препарат кДНК оттаивали (пробирка 1), хорошо перемешивали и переносили 2 мкл в пробирку 2. Перемешивали пипетированием. И так далее до пробирки 5.3. Preparation of serial serial dilutions of the obtained cDNA preparations. In order to ensure thorough and uniform coverage of the required quantitative range of cDNA, a sufficient degree of dilution of the samples should be prepared to cover the expected range of gene expression in the studied samples. We have prepared at least 5 points of 10-fold serial dilutions for a standard curve that can be used by RT-PCR software to determine the concentration of obtained cDNA prototypes. To construct the calibration curve, 18 μl of non-nucleus water was added to 4 tubes, briefly CF and labeled with numbers 2 through 5. The cDNA preparation obtained earlier was thawed (tube 1), mixed well and transferred 2 μl to tube 2. It was mixed by pipetting. And so on until test tube 5.

4. Проведение процедуры РТ ПЦР. Стандартный ПЦР в реальном времени занимает от 30 до 120 минут. Использованный протокол применим к стандартной и быстрой ПЦР в реальном времени. Для проведения специфичной ПЦР, в соответствии с приводимым примером, использовали следующий протокол: 1. Добавляли 2 мкл от каждого разведения и отдельно по 2 мкл воды (контроль минус матрица, или -ММ), в двойных повторах в 48-луночный планшет; 2. При использовании неизвестных образцов, добавляют по 2 мкл каждого, желательно в двух повторах в оставшиеся свободные лунки на плашке. При этом программное обеспечение будет автоматически использовать стандартную кривую (лунки от А1 до Е2 на схеме опыта) для определения концентрации неизвестных образцов; 3. Подготавливают РТ ПЦР «мастер микс» (6 мкл безнуклеазной воды, 10 мкл 2Х «мастер микса», 2 мкл 10Х затравки до концентрации 100-900 нМ) в объеме на 10-20% больше, чем необходимо, для учета ошибок дозирования при разнесении реакционных смесей по лункам плашки; 4. Добавить по 18 мкл «мастер микса» во все лунки, содержащих разведения, контрольные пробы, или изучаемые образцы. Осторожно перемешивают пипетированием, избегая пузырьков; 5. Запечатывают плашку, кратко ЦФ, и помещают в РТ ПЦР прибор; 6. Выбирают (вводят) подходящую (заранее оптимизированную) программу для эксперимента из предлагаемых протоколов; 7. В окне установки параметров программы прибора указывают лунки 10-кратных серийных разведений (А1-Е2), как предварительно расписано в схеме эксперимента, указывают контроли и опытные лунки (A3-F8) плашки; 8. Запускают прибор и в ходе процесса можно визуализировать амплификацию в режиме реального времени в окне Run Monitor. Амплификация занимает около 40 минут (быстрый протокол) или до 90 минут (стандартный протокол).4. Carrying out the RT PCR procedure. Real-time standard PCR takes from 30 to 120 minutes. The protocol used is applicable to standard and fast real-time PCR. To perform specific PCR, in accordance with the example given, the following protocol was used: 1. Add 2 μl from each dilution and separately 2 μl of water (control minus matrix, or -MM), in duplicate in a 48-well plate; 2. When using unknown samples, add 2 μl each, preferably in duplicate, to the remaining free wells on the plate. In this case, the software will automatically use the standard curve (wells from A1 to E2 in the experimental scheme) to determine the concentration of unknown samples; 3. Prepare RT PCR "master mix" (6 μl of non-nucleated water, 10 μl of 2X "master mix", 2 μl of 10X seed to a concentration of 100-900 nM) in a volume of 10-20% more than necessary to account for dosing errors when the reaction mixtures are spaced in the wells of the plate; 4. Add 18 μl of the master mix to all wells containing dilutions, control samples, or test samples. Gently mix by pipetting, avoiding bubbles; 5. Seal the plate, briefly CF, and place in the RT PCR device; 6. Select (enter) a suitable (pre-optimized) program for the experiment from the proposed protocols; 7. In the window for setting the parameters of the instrument program indicate the wells of 10-fold serial dilutions (A1-E2), as previously described in the experimental design, indicate the controls and experimental wells (A3-F8) of the plate; 8. They start the device and during the process you can visualize the amplification in real time in the Run Monitor window. Amplification takes about 40 minutes (fast protocol) or up to 90 minutes (standard protocol).

5. Анализ данных. После окончания процедуры программа автоматически открывает окно «анализ данных» и выполняет базовые процедуры анализа, определяя автоматически базовую линию и пороговые значения. Далее выбирают функцию «график амплификации». Для извлечения количественных данных из кривых ПЦР-амплификации в реальном времени, результаты должны быть нанесены в виде линейной регрессии значений Cq против логарифма соотношений количеств РНК/ДНК (то есть стандартной калибровочной кривой). Программное обеспечение прибора автоматически генерирует стандартную кривую. Для просмотра кривой, выбирают вкладку «результаты» в окне «анализ данных».5. Data analysis. After completing the procedure, the program automatically opens the “data analysis” window and performs basic analysis procedures, automatically determining the baseline and threshold values. Next, select the function "amplification schedule". To extract quantitative data from real-time PCR amplification curves, the results should be plotted as a linear regression of the Cq values versus the logarithm of the RNA / DNA ratios (i.e. the standard calibration curve). Instrument software automatically generates a standard curve. To view the curve, select the “results” tab in the “data analysis” window.

Данные о ПЦР извлекаемые из стандартных кривых. Наклон линии кривой графика является мерой эффективности ПЦР анализа. Значения наклона в интервале между -3,1 и -3,6 считаются приемлемыми (90% и 110% эффективности, соответственно), в то время как наклон -3,32 свидетельствует о 100% эффективности. R2 является мерой производительности анализа и является коэффициентом корреляции между полученными в опыте результатами и данными ожидаемыми в идеальных условиях. Значения R2 должны быть больше 0,99. Это означает, что >99% от общей вариации в образцах ДНК, составляющих калибровочную кривую, можно объяснить связью между полученными значениями Cq и соответствующими им концентрациями ДНК. Для извлечения количественных данных из любого значения Cq, используется следующее уравнение: Количество = 10(Cq-b)/m, где b это y-пересечение на оси у, a m - наклон линейной регрессии.PCR data extracted from standard curves. The slope of the curve of the graph is a measure of the effectiveness of PCR analysis. Slope values between -3.1 and -3.6 are considered acceptable (90% and 110% efficiency, respectively), while a slope of -3.32 indicates 100% efficiency. R2 is a measure of analysis performance and is a correlation coefficient between experimental results and data expected under ideal conditions. R2 values must be greater than 0.99. This means that> 99% of the total variation in the DNA samples that make up the calibration curve can be explained by the relationship between the obtained Cq values and their corresponding DNA concentrations. To extract quantitative data from any Cq value, the following equation is used: Quantity = 10 (Cq-b) / m , where b is the y-intersection on the y axis, am is the slope of the linear regression.

Количественные данные отображаются либо как весовые количества исходной специфической матрицы (например, пикограмм), ее концентрации (например, пикограмм/мкл), или как "копии" исследуемого гена. В используемом подходе абсолютных количественных ПЦР экспериментов единицы измерения опытных образцов должны соответствовать единицам, используемым при построении калибровочной кривой. Дополнительная информация на сайте: http://www.illumina.com/support.Quantitative data are displayed either as weighted amounts of the original specific matrix (for example, picograms), its concentration (for example, picograms / μl), or as “copies” of the gene being studied. In the approach used for absolute quantitative PCR experiments, the units of the experimental samples should correspond to the units used in constructing the calibration curve. For more information, visit: http://www.illumina.com/support.

На Рис.2 приведен результат конечной серии экспериментов (с использованием параллельно взятых биологических образцов в экспериментах, описанных на Рис.1 в примере 1 на основе описанного в примере 2 абсолютного количественного подхода к определению количеств экспрессирующихся мРНК ТРСазы, путем построения калибровочной кривой.Figure 2 shows the result of a final series of experiments (using parallel biological samples in the experiments described in Figure 1 in Example 1 based on the absolute quantitative approach described in Example 2 to determine the amounts of expressed TRSase mRNA by constructing a calibration curve.

Сравнительный анализ методов ПЦР в реальном времени. Метод требует высокой специфичности затравок, так как оценивается суммарное количество амплифицируемого материала, включая возможное неспецифическое копирование, самокопирование затравок и др. Метод чувствителен к ошибкам копирования, необходимость построения калибровочных кривых усложняет процедуры, требует много дополнительно проводимых реакций ПЦР в каждом опыте. Преимуществом является высокая точность метода и получение данных об абсолютных количествах видов кДНК, что в некоторых случаях бывает важным.Comparative analysis of real-time PCR methods. The method requires high specificity of seeds, since the total amount of amplified material is estimated, including possible non-specific copying, self-copying of seeds, etc. The method is sensitive to copying errors, the need to construct calibration curves complicates the procedure, and requires many additional PCR reactions in each experiment. The advantage is the high accuracy of the method and obtaining data on the absolute amounts of cDNA species, which in some cases is important.

Пример 3.Example 3

Сравнительная характеристика метода. Приведенный метод оценки относительных количеств видов мРНК обратно транскрибированных в кДНК является наиболее эффективным точным и быстрым методом. Применение флуоресцентных зондов, еще больше повышает специфичность методики, позволяя регистрировать только определенные размножаемые виды кДНК, гибридизующиеся с зондом, позволяющим реализовать основной независимый признак (п.1) - превышение уровня экспрессии мРНК ТРСазы более чем в 1,45 раза. Основным недостатком методики является относительная дороговизна реактивов. Метод является практически незаменимым при необходимости оценки относительной экспрессии нескольких генов в одной пробе.Comparative characteristic of the method. The method for assessing the relative amounts of mRNA species back transcribed into cDNA is the most effective accurate and fast method. The use of fluorescence probes further increases the specificity of the technique, allowing only certain propagated types of cDNA to be detected that hybridize with a probe that allows the main independent trait (1) to be realized - more than 1.45-fold excess of the TRCase mRNA expression level. The main disadvantage of the method is the relative high cost of the reagents. The method is practically indispensable when it is necessary to assess the relative expression of several genes in one sample.

Относительный количественный метод основывается на использовании «референсного» гена, то есть гена, чья экспрессия постоянна в испытуемых пробах. Основным преимуществом используемого в данном примере методы является возможность нивелировать ошибки в нанесении реагентов в реакционные смеси (в основном РНК/ДНК матриц). Для определения относительной экспрессии изучаемого гена в пробе с использованием гена нормализатора, требуется установить уровень экспрессии обоих генов с использованием РТ ПЦР. К примеру, следует установить четыре значения CT как указано в таблице 1.The relative quantitative method is based on the use of a “reference” gene, that is, a gene whose expression is constant in the test samples. The main advantage of the methods used in this example is the ability to mitigate errors in the deposition of reagents into the reaction mixture (mainly RNA / DNA matrices). To determine the relative expression of the studied gene in the sample using the normalizer gene, it is required to establish the expression level of both genes using RT PCR. For example, four C T values should be set as indicated in table 1.

Затем мы воспользовались широко известным методом 2 Δ Δ C T

Figure 00000001
.Then we used the widely known method 2 - Δ Δ C T
Figure 00000001
.

2 Δ Δ C T

Figure 00000002
метод. 2 - Δ Δ C T
Figure 00000002
method.

Метод предполагает что оба гена (опытный и референсный) имеют эффективность амплификации равной около 100% (Hallmarks of an Optimized qPCR Assay). Затем проводят следующие манипуляции:The method assumes that both genes (experimental and reference) have an amplification efficiency of about 100% (Hallmarks of an Optimized qPCR Assay). Then carry out the following manipulations:

1. Нормализуют значения CT исследуемого гена с значениями референсного (ref) гена, как для изучаемой пробы так и для калибровочной:1. Normalize the values of C T of the studied gene with the values of the reference (ref) gene, both for the studied sample and for the calibration one:

∆CT(тест)=CT(иссл, тест)-CT(реф, тест) ∆C T (test) = C T (research, test) -C T (ref, test)

∆CT(кал)=CT(иссл, кал)-CT(реф, кал) ∆C T (cal) = C T (research, cal) -C T (ref, cal)

2. Нормализуют ∆CT исследуемого образца с ∆CT калибратора:2. Normalize ∆C T of the test sample with ∆C T of the calibrator:

∆∆CT=∆CT(тест)-∆CT(кал) ∆∆C T = ∆C T (test) -∆C T (cal)

3. Оценивали уровень экспрессии по формуле:3. Assessed the expression level by the formula:

2-∆∆CT = Нормализованная степень экспрессии2 -∆∆CT = Normalized Degree of Expression

Результатом является соотношения исследуемого гена в пробе со значением в образце калибратора, нормализованного по экспрессии референсного гена. Процесс нормализации экспрессии исследуемого гена с референсным геном компенсирует любые различия в количествах взятых на анализ образцов биологического материала.The result is the ratio of the studied gene in the sample with the value in the calibrator sample normalized by the expression of the reference gene. The process of normalizing the expression of the test gene with the reference gene compensates for any differences in the quantities taken for analysis of samples of biological material.

Пример расчета: кДНК в количестве 50 ng от РНК выделенных из двух сравниваемых образцах (больной и здоровой, тренированной и не тренированной) анализировали по исследуемому гену и гену актина (референсный ген). CT значения для каждого образца показаны ниже:Calculation example: cDNA in the amount of 50 ng from RNA isolated from two compared samples (sick and healthy, trained and untrained) was analyzed by the studied gene and actin gene (reference gene). C T values for each sample are shown below:

∆CT(норм)=15.0-16.5=-1.5∆C T (normal) = 15.0-16.5 = -1.5

∆CT(патол)=12.0-15.9=-3.9∆C T (patol) = 12.0-15.9 = -3.9

Затем ∆CT, исследуемого образца нормализуют с ∆CT калибратора:Then ∆C T of the test sample is normalized with ∆C T of the calibrator:

∆∆CT=∆CT(патол)-∆CT(норм) ∆∆C T = ∆C T (patol) -∆C T (normal)

=-3.9-(-1.5)=-2.4= -3.9 - (- 1.5) = - 2.4

Окончательный расчет следующий:The final calculation is as follows:

2 Δ Δ C T = 2 ( 2.4 ) = 5.3

Figure 00000003
2 - Δ Δ C T = 2 - ( - 2.4 ) = 5.3
Figure 00000003

Вывод: Исследуемые образцы имеют в 5.3-раз более высокую экспрессию нежели в контроле.Conclusion: The studied samples have a 5.3-fold higher expression than in the control.

Непосредственные работы по данному примеру включали.Direct work on this example included.

Экспресс выделение суммарных препаратов РНК (осуществляли как в примере 1). Для выделения суммарных препаратов РНК из неинвазивно полученных образцов соскобов и/или смывов и образцов крови использовали набор фирмы «Силекс-М» «Yellow Solve». Процедуру выделения осуществляли по протоколу фирмы с учетом специфики эксперимента. Препарат РНК хранили в спирте при минус 20°C или ниже.Express isolation of total RNA preparations (carried out as in example 1). To isolate total RNA preparations from non-invasively obtained samples of scrapings and / or swabs and blood samples, the Sileks-M Yellow Solve kit was used. The isolation procedure was carried out according to the protocol of the company, taking into account the specifics of the experiment. The RNA preparation was stored in alcohol at minus 20 ° C or lower.

Синтез на матрице РНК кДНК. Для синтеза кДНК из полученных препаратов суммарной РНК использовались реактивы фирмы Силекс М и прилагающиеся протоколы (см. пример №1). Полученную кДНК использовали для проведения РТ ПЦР или для синтеза второй цепи. Полученную кДНК хранили при -20°C.Synthesis of cDNA RNA template. For the synthesis of cDNA from the resulting preparations of total RNA, reagents from Silex M and the attached protocols were used (see example No. 1). The obtained cDNA was used for RT PCR or for the synthesis of the second chain. The resulting cDNA was stored at -20 ° C.

Количественный анализ специфической мРНК триптофанил-тРНК-синтетазы.Quantitative analysis of specific tryptophanyl tRNA synthetase mRNA.

Экспрессия гена ТРСазы количественно оценивалась по уровню специфической мРНК. При этом критерием уровня мРНК служил количественный анализ суммарной кДНК определенный методом РТ-ПЦР. При проведении реакции РТ ПЦР использовались наборы реактивов фирмы «Синтол» (Комплект реагентов R-402) в соответствии с прописью фирмы. Уровень специфических кДНК для ТРСазы количественно определяли на приборе РТ-ПЦР. Затравки конструировали по программе «Праймер Экспресс Версия 2.0», с проверкой степени специфичности к искомым последовательностям по базе данных Nucleotide BLAST:Expression of the TRSase gene was quantified by the level of specific mRNA. In this case, a quantitative analysis of the total cDNA determined by RT-PCR was used as a criterion for the mRNA level. When carrying out the RT PCR reaction, Syntol reagent kits were used (R-402 reagent kit) in accordance with the company’s words. The level of specific cDNA for TRSase was quantitatively determined on an RT-PCR device. The seeds were designed using the Primer Express Version 2.0 program, with a check of the degree of specificity for the desired sequences using the Nucleotide BLAST database:

для β-актина:for β-actin:

- прямая=5'-CTGGAACGGTGAAGGTGACA-3'- straight = 5'-CTGGAACGGTGAAGGTGACA-3 '

- обратная=5'-CGGCCACATTGTGAACTTTG-3';- reverse = 5'-CGGCCACATTGTGAACTTTG-3 ';

для кДНК копии мРНК ТРСазы:for cDNA copies of TRSase mRNA:

- прямая=5'-GAAAGGCATTTTCGGCTTCA-3'- straight = 5'-GAAAGGCATTTTCGGCTTCA-3 '

- обратная=5'-CAGCCTGGATGGCAGGAA-3'.- reverse = 5'-CAGCCTGGATGGCAGGAA-3 '.

В сериях все реакции трехкратно повторялись. Для анализов результатов использовался пакет программ (RealTime_PCR v 7.3), прилагающийся к прибору. Уровень отклонений рассчитывали с учетом оптимизации. Стандарты получены амплификацией контрольных образцов в ПЦР реакции в условиях, оптимизированных для РТ-ПЦР. Измерения основывались на стандартных величинах, получаемых при 4-кратных последовательных разбавлениях и огибаниях стандартной кривой (8 точек).In the series, all reactions were repeated three times. For analysis of the results, a software package (RealTime_PCR v 7.3) was used, which was attached to the device. The level of deviations was calculated taking into account optimization. Standards obtained by amplification of control samples in a PCR reaction under conditions optimized for RT-PCR. The measurements were based on standard values obtained by 4-fold sequential dilutions and envelopes of the standard curve (8 points).

Результаты представленные на рис.3 представляют собой сравнительный анализ образцов полученных до серии тренировок и после. Данные для сравнения представляли собой соотношения между изучаемым геном - мишенью ТРСазы и мРНК β-актина. Рисунок свидетельствует, что при сравнении экспрессии в индивидов «до» и «после» интенсивных тренировок, в ряде случаев достоверно повышается экспрессия мРНК ТРСазы - в 1,2-1,6 раза. Также как и в примерах с использованием альтернативных методических подходов, видно, что в образцах №2, 9, 12, 13 идет интенсификации экспрессии, существенно превышающие базовый уровень, свидетельствующий об активизации восстановительных процессов, наступающих в ответ на чрезмерные нагрузки и требующие применения индивидуальных восстановительных программ.The results presented in Fig. 3 are a comparative analysis of the samples obtained before a series of trainings and after. Data for comparison was the relationship between the studied gene target of TRSase and β-actin mRNA. The figure indicates that when comparing the expression in individuals “before” and “after” intensive training, in a number of cases the expression of TRSase mRNA significantly increases - by 1.2-1.6 times. As in the examples using alternative methodological approaches, it can be seen that in samples No. 2, 9, 12, 13, expression intensifications are significantly higher than the baseline, indicating activation of recovery processes that occur in response to excessive loads and requiring the use of individual recovery programs.

Повышенная экспрессия отражает функцию фермента по поддержанию уровня триптофана для синтеза богатых остатками триптофана иммунокомпетентных белков. При правильном режиме тренировочного цикла наблюдается снижение экспрессии мРНК ТРСазы, что согласуется с данными о снижении уровня экспрессии комплекса цитокинов, которые образуются в ответ на действие различных стимуляторов неспецифического иммунитета [11].Increased expression reflects the function of the enzyme in maintaining tryptophan levels for the synthesis of immunocompetent proteins rich in tryptophan residues. With the correct regimen of the training cycle, there is a decrease in the expression of TRSase mRNA, which is consistent with data on a decrease in the expression level of the cytokine complex, which are formed in response to the action of various stimulators of nonspecific immunity [11].

ЛитератураLiterature

1. Guo M., Schimmel P., Xiang-Lei Yang X-L. Functional expansion of human tRNA synthetases achieved by structural inventions. 2010, FEBS Letters, V.584, N.2, p.434-442.1. Guo M., Schimmel P., Xiang-Lei Yang X-L. Functional expansion of human tRNA synthetases achieved by structural inventions. 2010, FEBS Letters, V.584, N.2, p. 344-442.

2. Merkulova Т., Kovaleva G., Kisselev L. P1, p3-bis(5'-adenosyl)triphosphate (Ap3A) as a substrate and a product of mammalian tryptophanyl-tRNA synthetase. 1994, FEBS Letters, V.350, p.287-290.2. Merkulova T., Kovaleva G., Kisselev L. P1, p3-bis (5'-adenosyl) triphosphate (Ap3A) as a substrate and a product of mammalian tryptophanyl-tRNA synthetase. 1994, FEBS Letters, V.350, p. 287-290.

3. Park S.G., Schimmel P., Kim S. Aminoacyl tRNA synthetases and their connections to disease. PNAS, 2008, V.105, N.32, p.11043-11049.3. Park S.G., Schimmel P., Kim S. Aminoacyl tRNA synthetases and their connections to disease. PNAS, 2008, V.105, N.32, p. 11043-11049.

4. Gleeson M. Biochemical and immunological markers of overtraining. Journal of Sports Science and Medicine, 2002, V.2, p.31-41.4. Gleeson M. Biochemical and immunological markers of overtraining. Journal of Sports Science and Medicine, 2002, V.2, p.31-41.

Таблица 1Table 1 ТестTest Калибраторный (кал)Calibration (Cal) Ислледуемый генGene under study CТ(иссл, тест) C T (research, test) CТ(иссл, кал) C T (research, feces) Референсный генReference gene CТ(реф, тест) C T (ref, test) CТ(реф, кал) C T (ref, cal)

Claims (4)

1. Способ определения у спортсмена состояния утомления и состояния «перетренированности» по повышенной экспрессии гена триптофанил-тРНК-синтетазы (ТРСазы), включающий взятие у спортсмена контрольного образца до интенсивной тренировки и опытного образца после интенсивной тренировки, где в качестве образца используется образец крови или соскоба или смыва c ротовой полости, отбор и промывку полученных клеток, выделение из них тотальной РНК, проведение обратной транскрипции, амплификацию полученных кДНК, оценку экспрессии гена ТРСазы в опытном и контрольном образцах, при этом состояние утомления и состояние «перетренированности» определяются в случае значительного увеличения уровня экспрессии гена ТРСазы в опытном образце по сравнению с контрольным образцом, а именно более чем в 1,45 раза.1. A method for determining the athlete’s state of fatigue and the state of “overtraining” by increased expression of the tryptophanyl-tRNA synthetase (TRSase) gene, which involves taking a control sample from an athlete before an intensive training session and a test sample after an intensive training session, where a blood sample or scraping or rinsing from the oral cavity, selection and washing of the obtained cells, isolation of total RNA from them, reverse transcription, amplification of the obtained cDNA, evaluation of expression of the TRSase gene in op test and control samples, while the state of fatigue and the state of “overtraining” are determined in the case of a significant increase in the level of expression of the TRCase gene in the experimental sample compared to the control sample, namely more than 1.45 times. 2. Способ по п.1, где специфическую экспрессию оценивали денситометрически по данным электрофореза ПЦР-фрагментов с маркерными полосами ДНК.2. The method according to claim 1, where the specific expression was evaluated densitometrically according to the electrophoresis of PCR fragments with marker bands of DNA. 3. Способ по п.1, где специфическую экспрессию мРНК ТРСазы оценивали методикой абсолютной количественной оценки мРНК по данным РТ ПЦР анализа с использованием красителя «Сибр грин» и построения калибровочной кривой.3. The method according to claim 1, where the specific expression of TRSase mRNA was evaluated by the method of absolute quantitative assessment of mRNA according to RT PCR analysis using Sibrin Green dye and constructing a calibration curve. 4. Способ по п.1, где специфическую экспрессию мРНК ТРСазы оценивали методикой относительной количественной оценки мРНК по данным РТ-ПЦР анализа с использованием методики определения значений 2-∆∆CT с использованием «референсного» гена β-актина. 4. The method according to claim 1, where the specific expression of TRSase mRNA was evaluated by the method of relative quantitative assessment of mRNA according to RT-PCR analysis using the method of determining the values of 2 -ΔΔCT using the "reference" β-actin gene.
RU2013102389/10A 2013-01-21 2013-01-21 Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining RU2521655C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102389/10A RU2521655C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102389/10A RU2521655C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2521655C1 true RU2521655C1 (en) 2014-07-10
RU2013102389A RU2013102389A (en) 2014-07-27

Family

ID=51217030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013102389/10A RU2521655C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521655C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1041151A (en) * 2015-01-21 2016-09-27 Maria Johanna Kousemaker Dr Diagnosis of burnout and / or training in mammals (including humans) by miRNA profile in lichaamsvloeistofen.
EP3576094A1 (en) * 2018-05-29 2019-12-04 ProteiQ Biosciences GmbH Method for measuring overreaching

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU891095A1 (en) * 1980-04-04 1981-12-23 Оренбургский Государственный Медицинский Институт Method of evaluating sportsmen functional state
RU2056860C1 (en) * 1992-06-29 1996-03-27 Виктор Иванович Дикарев Method for testing functional state of a sportsmen
RU2136205C1 (en) * 1996-03-12 1999-09-10 Заболотских Игорь Борисович Method for current controlling of sportsman's functional state

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU891095A1 (en) * 1980-04-04 1981-12-23 Оренбургский Государственный Медицинский Институт Method of evaluating sportsmen functional state
RU2056860C1 (en) * 1992-06-29 1996-03-27 Виктор Иванович Дикарев Method for testing functional state of a sportsmen
RU2136205C1 (en) * 1996-03-12 1999-09-10 Заболотских Игорь Борисович Method for current controlling of sportsman's functional state

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2429836 C1 (РАСУЛОВ МАКСУД МУХАМЕДЖАНОВИЧ (RU)), 27.09.2011, пример 1. . *
формула изобретения. *
формула изобретения. GLEESON M., Biochemical and immunological markers of overtraining. Journal of Sports Science and Medicine, 2002, v.2, p.31-41 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1041151A (en) * 2015-01-21 2016-09-27 Maria Johanna Kousemaker Dr Diagnosis of burnout and / or training in mammals (including humans) by miRNA profile in lichaamsvloeistofen.
EP3576094A1 (en) * 2018-05-29 2019-12-04 ProteiQ Biosciences GmbH Method for measuring overreaching
WO2019228984A1 (en) * 2018-05-29 2019-12-05 Proteiq Biosciences Gmbh Method for measuring overreaching

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013102389A (en) 2014-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11414705B2 (en) Salivary biomarkers of brain injury
Lorenzi et al. A review of telomere length in sarcopenia and frailty
CA2880261C (en) Cell-free dna as a therapeutic target for female infertility and diagnostic marker
KR20080016789A (en) Identification of molecular diagnostic markers for endometriosis in blood lymphocytes
Maeda et al. Lesional expression of thymus and activation-regulated chemokine in canine atopic dermatitis
Valente et al. Effect of physical activity and exercise on telomere length: Systematic review with meta‐analysis
Sanders et al. Telomere length attrition and chronic periodontitis: an ARIC Study nested case–control study
Gill et al. Sports-related concussion results in differential expression of nuclear factor-κB pathway genes in peripheral blood during the acute and subacute periods
WO2017120285A1 (en) METHODS OF USING miRNA FROM BODILY FLUIDS FOR DIAGNOSIS AND MONITORING OF NEURODEVELOPMENTAL DISORDERS
CN108884492A (en) By the specific markers in the Alzheimer disease of multicenter MIRNA spectrum
ES2336928T3 (en) METHODS OF DIAGNOSIS AND FORECAST OF ALCOHOLIC ESTEATOHEPATITISNO (EHNA).
JP7463351B2 (en) Blood Biomarkers for Stroke
RU2521655C1 (en) Method of assessment of gene expression of tryptophanyl - total rna synthetase as marker of overwork during training of athletes - state of overtraining
US20220333161A1 (en) Methods for predicting the risk of progression and pharmacological response of a human subject suffering from relapsing-remitting multiple sclerosis
Chen et al. Diagnostic Value of Serum hsa_circ_0141720 in Patients with Acute Ischemic Stroke.
US20120231460A1 (en) Method and Apparatus for Predicting Pharmacological Efficacy of Human Anti-TNFa Antibody Drug against Rheumatoid Arthritis
Mas et al. Transcriptome at the time of hepatitis C virus recurrence may predict the severity of fibrosis progression after liver transplantation
Paparazzo et al. Thymic function and survival at advance ages in nursing home residents from Southern Italy
Awad Rapid Approaches for diagnosis of canine distemper virus in live and dead dogs in Egypt
US20220380850A1 (en) Salivary biomarkers of brain injury
KR102101500B1 (en) Urinary mRNA for non-invasive differential diagnosis of acute rejection in kidney transplanted patients and uses thereof
JP2008512100A (en) Method for diagnosis and / or prediction of onset of allergic diseases
Lee et al. Exploring the effects of Dasatinib, Quercetin, and Fisetin on DNA methylation clocks: a longitudinal study on senolytic interventions
CN102643899B (en) Kit for diagnosing acute myelocytic leukemia
RU2779085C1 (en) Method for detecting predisposition to the development of metabolic syndrome in the form of obesity in schoolchildren aged 7-10 years

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20141030

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150122