הקשר בין גנטיקה וביצועים ספורטיביים

ביצועים אתלטיים המובילים להצלחה במגרשי הספורט ובאולמות ההתעמלות מושפעים ממגוון היכולות הגופניות והרגשיות של הספורטאי, כמו גם מגורמים סביבתיים כגון: אימון, תזונה ותמיכה משפחתית. כיום ידוע כי יכולות גופניות רבות כגון מהירות, זריזות וקואורדינציה מושפעות במידה זו או אחרת מהגנטיקה. חלקה של התורשה ביצירתו של הספורטאי כבר אינה מוטלת בספק. תורשה מתאימה היא הכרחית ל'בניית' הספורטאי. עם זאת, תכנית אימונים, מתקני אימון, ציוד הולם, תזונה ותמיכה הם קריטיים להתפתחותו של הספורטאי, ותורשה מתאימה שאינה מלווה באימון ראוי לא תוביל לתוצאות כלשהן¹.

הרצועה הצולבת הקדמית

הרצועה הצולבת הקדמית (ACL, anterior cruciate ligament) הינה אחת מ-4 רצועות במפרק הברך. מפרק הברך הינו המפרק הגדול ביותר בגוף האדם, והוא בעל חשיבות גדולה מכיוון שהוא משמש כבולם זעזועים בעת הליכה, ריצה ונחיתה.

במפרק הברך קיימות, ארבע רצועות עיקריות אשר תפקידן העיקרי הינו להגביל את טווח התנועה של המפרק: הרצועה העקיפה הצידית (LCL-Lateral Collateral Ligament), ממוקמת בצד החיצוני של המפרק, מעצם הירך אל עצם השוקית; הרצועה העקיפה התיכונה (Medial Collateral Ligament-MCL) הנמצאת בחלק הפנימי של המפרק,  ואילו הרצועה הצולבת הקדמית (ACL-Anterior Cruciate Ligament) והרצועה הצולבת אחורית (PCL-Posterior Cruciate Ligament) חוצות אחת את השניה בתוך המפרק. ה – ACL היא הרצועה החלשה יותר מבין שתי הרצועות הצולבות, היא מתחברת אל חלקה הקדמי של עצם השוק ומגיעה מחלקה האחורי של עצם הירך. כאשר הברך כפופה הרצועה תהיה רפויה ואילו כאשר הברך בפשיטה מלאה הרצועה תהיה מתוחה ותמנע תנועה של פשיטת יתר בברך. הרצועה תפגע כאשר השוק נעה יותר מידי קדימה או אחורה ביחס לירך, או כאשר השוק מבצעת תנועה סיבובית חדה ומעבר לגבול היכולת שלה. מכיוון שרצועות המפרק בנויות מסיבים המסודרים בצפיפות והן ידועות בחוזקן, הקרע יכול להיות מזערי עד מלא, לכן פציעות ברצועות מדורגות על-פי חומרת הפציעה.

הרצועות מורכבות מרקמת חיבור, המכילה בעיקר סיבי קולגן המקנים לה חוזק מכני ומאפשרים לה לעמוד במתיחה, וסיבי אלסטין המעניקים לרקמה גמישות.

שכיחות ומאפייני פציעות ACL

פציעות של רצועות וגידים מהוות כ-30-50% מכלל פציעות הספורט. מתוכן, כ-6-18% הן קרעים ברצועה הצולבת הקדמית (ACL) במפרק הברך. רוב הפציעות ב-ACL מתרחשות אצל נשים. הפציעות שכיחות בעיקר בענפי ספורט בהם הספורטאים מבצעים שינויי כיוון חדים הגורמים לתנועת פיתול של הרגל כאשר כף הרגל על הרצפה. לרוב (70%) הפציעה מתרחשת בפעילות בה לא מתקיים מגע עם ספורטאי אחר. הפציעה עלולה לגרום להשבתה זמנית או מוחלטת של פעילות הספורטאי, ועלולות להיות לה השלכות בריאותיות מתמשכות².

קרע ב-ACL הוא תופעה רב-גורמית, המושפעת מגורמים תורשתיים וסביבתיים. הפגיעה עצמה נובעת מחשיפה לסביבה ייחודית – תנועה חדה או מגע, אך כאשר גירוי כזה פוגש נטייה גנטית נגרם הקרע. נטייה גנטית יכולה להתבטא במגוון דרכים – החל מהשפעה על המבנה האנטומי של המפרק, עצמות הירך, השוק וכף הרגל, ועד השפעה על חוזק השרירים ומידת האלסטיות והגמישות של הרצועות. קיימים דיווחים על נטייה משפחתית לקרעים ב-ACL, מה שמעיד על מרכיב תורשתי בהתרחשות של הקרעים.

הבסיס הגנטי של פציעות ACL

כאמור, הרצועות מורכבות מרקמת חיבור, שהיא רקמה המכילה ריכוז נמוך יחסית של תאים המפרישים את החומר הבין תאי, שהוא המרכיב העיקרי של הרקמה. רקמת החיבור המרכיבה את הרצועות מכילה בעיקר סיבי קולגן, המקנים לה חוזק מכני, ומאפשרים לה לעמוד במתיחה וסיבי אלסטין, המעניקים לרקמה גמישות. ישנם 29 סוגי קולגן, כאשר הנפוצים בהם הם החמישה הממוספרים מ-I עד V. קולגן מסוג 1 (type 1) הנמצא בכמות גדולה ברקמות חיבור כמו גיד ורצועה, קולגן מסוג 2 (type 2)- הנמצא לרוב בסחוס. לכן, שונויות גנטיות בגנים המקודדים לקולגן קשורות ככל הנראה לסיכונים לפציעה ברצועות.

מס' שונויות גנטיות בגן COL1A1 המקודד לתת יחידה בקולגן 1, שהוא המרכיב העיקרי ברצועה נמצאו כקשורות בקרעים ב –  ACL. גם שונויות בגנים COL5A1 ו COL12A1 המקודדים לתתי יחידות בקולגן 5 ובקולגן 12 נמצאו כקשורות בקרעים ב – ACL בקרב נשים. קולגן 5 וקולגן 12 מהווים מרכיב חשוב ברקמת הרצועה, ומשפיעים על חוזקה המכני. השונות הגנטית ב- COL5A1 היא שונות גנטית הגורמת לשינויי בכמות הקולגן המיוצרת, ועל כן מובילה לשינוי בתכונות המכניות של הרצועה. ואכן שונות גנטית ה – COL5A1 הקשורה בקרעים ב – ACL, קשורה גם בגמישות ובטווח התנועה של המפרק³. גנים נוספים הקשורים במבנה ובחוזק הרצועה הינם גנים המקודדים לקבוצת אנזמים ששמם מטלופרוטאינזות (matrix metalloproteinase, MMP), שהינם אנזימים המעורבים בפירוק המטריצה החוץ-תאית שברקמת חיבור. שונויות גנטיות ב – MMP במיוחד MMP12 קשורים בקרעים ב – ACL, אשר נגרמים ללא מגע. לאחרונה נמצא כי גם שונות גנטית בפרוטאוגליקאנים, חלבונים הקשורים בבנית הסיבים המרכיבים את הרצועה, קשורים לסיכון לקרע ב – ⁴ACL.

יש לזכור שרוב המחקרים אשר בדקו את הקשר בין שונויות גנטיות לקרעים ב – ACL אופיינו במדגם קטן יחסית, ולרוב באוכלוסיה אירופאית. כמו כן, מחקרים אלו הינם מחקרי הקשר (association study) בהם נבדקת שכיחות הגנוטיפים של השונות הגנטית הנחקרת בקרב נבדקים שסבלו מקרע ב – ACL ובקרב נבדקים תואמי גיל, מגדר ומאפיינים אחרים אשר לא סבלו מקרעים ב – ACL. מחקרים אלו יכולים להצביע על קשר אפשרי בין גן/שונות גנטית לקרע ב – ACL, אך אינם חושפים את המנגנון הביולוגי העומד בבסיס הקשר בין הגן הנחקר לקרע ב – ACL. כמו כן, יש לזכור כי גורמים נוספים וביניים העמסה מכנית, והורמונים שונים עלולים להשפיע על מידת הביטוי של הגן, ועל כן על רמות ייצור החלבון ובכך גם על חוזקה והרכבה של הרצועה

סיכום ומסקנות

קרע ב-ACL הינו תופעה המושפעת ממגוון גורמים סביבתיים ותורשתיים כמו גם האינטראקציה ביניהם. מספר מחקרים הראו כי שונויות גנטיות בגנים המקודדים לחלבונים הקשורים במבנה ובתפקוד הרצועה קשורים בנטייה לקרע. עם זאת, המנגנון המולקולרי אינו ידוע לחלוטין, ומחקר נוסף הלוקח בחשבון מגוון רחב של שונויות גנטיות, השפעות הורמונליות ומכניות על רמות הביטוי הגנטי הינו חיוני להבנת התופעה, ובעתיד אף לפיתוח שיטות אימון למניעה ושיקום.

1. Guth, L. M. & Roth, S. M. Genetic influence on athletic performance. Curr. Opin. Pediatr. 25, 653 (2013).
2. Zhao, D. et al. Risk Factors for Revision or Rerupture After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Systematic Review and Meta-analysis. Am. J. Sports Med. 51, 3053–3075 (2023).
3. Pruna, R. et al. Single nucleotide polymorphisms associated with non-contact soft tissue injuries in elite professional soccer players: influence on degree of injury and recovery time. BMC Musculoskelet. Disord. 14, 221 (2013).
4. Raleigh, S. M. et al. Variants within the MMP3 gene are associated with Achilles tendinopathy: possible interaction with the COL5A1 gene. Br. J. Sports Med. 43, 514–20 (2009).

סיגל בן-זקן, המעבדה לגנטיקה ולביולוגיה של הספורט, הפעילות הגופנית והמאמץ. המרכז האקדמי לוינסקי-וינגייט