Association Between aquaporin-1 and Endurance Performance: A Systematic Review

Outcome of Research

Figure 1 shows a flow chart of the studies’ selection process. Alustavassa tietokantahaussa löytyi 172 asiaan liittyvää tutkimusta. Näiden 172 tutkimuksen lisäseulonta johti siihen, että 118 julkaisua jätettiin tutkimatta, koska niiden merkityksellisyys oli vähäinen, ja 54 asiakirjaa säilytettiin kelpoisuuden määrittämiseksi. Tämä prosessi johti kahdeksan tutkimuksen hylkäämiseen, koska aqp1-kanavan biologiset (rakenteelliset ja toiminnalliset) ominaisuudet eivät olleet yhteensattumia. Lopputuloksena saatiin 46 tutkimusta, joita hyödynnettiin tämän systemaattisen katsauksen synteesissä.

Fig. 1

PRISMA vuokaavio. Yksityiskohtaiset tiedot nykyisestä haku–ja valintaprosessista, jota sovellettiin systemaattisen arviointiprosessin aikana

Aqp1-Tapauskontrolli ja CE-suorituskyky

ihmisillä (KS.Taulukko 1), Ensimmäisen todistusaineiston aqp1-geenin ja CE-suorituskyvyn välisen yhteyden hypoteesin tueksi toimitti Martinez et al. . Raportti oli havainnointitutkimus, jossa käytettiin geneettistä epidemiologista mallia tapauskontrollimuotoilussa. He tutkivat DNA-sekvenssimuunnoksen rs1049305 (C > G) yhteyttä AQP1-geenin 3′ UTR: n ja CE-suoritustason välillä latinalaisamerikkalaisilla maratoonareilla (n = 784). Tapaukset (nopeat juoksijat; n = 396; miehet = 225; naiset = 171) sijoittuivat ikänsä ja sukupuolensa puolesta ylimpään kolmanteen prosenttipisteeseen, kun taas kontrollit (hitaat juoksijat; n = 388; miehet = 221; naiset = 167) sijoittuivat alimpaan kolmanteen prosenttipisteeseen. Raportoidut genotyypin esiintymistiheydet olivat HWE: ssä (X2, p ≥ 0, 05) eivätkä ne eronneet merkitsevästi (X2, p ≥ 0, 05) sukupuolten välillä. Koska genotyyppiset frekvenssijakaumat olivat samanlaiset miehillä ja naisilla, molempien tapausten (nopeat juoksijat) ja verrokkien (hitaat juoksijat) tiedot yhdistettiin. Yhdistettyjen tietojen Chi-neliötesti paljasti merkittävän (X2 = 6, 94, p = 0, 03) eron genotyypin esiintyvyysjakaumassa tapausten (nopeat juoksijat) ja verrokkien (hitaat juoksijat) välillä.

Table 1 Summary of studies on the association of aqp1gene rs1049305 (C > G) variant in the 3′ un translated region and endurance performance in humans

havaitut alleeliset frekvenssijakaumat tapauksissa (nopeat juoksijat) ja kontrolleissa (hitaat juoksijat) eivät osoittaneet sukupuolieroja (X2, P ≥ 0, 05). Sukupuolijakauma allelic frekvenssijakauma paljasti merkittäviä eroja (X2 = 7.55, p = 0.005) tapausten (nopeat juoksijat) ja kontrollien (hitaat juoksijat) välillä. C-alleelia havaittiin harvemmin molemmilla sukupuolilla sekä tapauksissa että kontrolleissa. Laskettu odds ratio = 1, 35 ja sen 95%: n luottamusväli (CI) (1, 08–1, 67) viittasivat siihen, että C-alleeli oli todennäköisempi (P = 0, 005) potilailla (nopeat juoksijat) kuin verrokeilla (hitaat juoksijat). Huomionarvoista on, että aqp1gene rs1049305 (C > G) on 3′ UTR. Lähetti-RNA: n 3′ UTR on yhdistetty geeniekspression säätelyyn . 3 ’ UTR ohjaa ydinvientiä, sub-cellular-kohdistusta sekä DNA: n translaatio-ja hajoamisnopeuksia. 3’ UTR: n sekvenssin säätelemät geenit ovat yleensä säätelyproteiineja, ja niiden epäsäännöllisellä ilmentymisellä voi olla vakavia vaikutuksia ihmisiin .

AQP1-kanava ja CE-suorituskyky

Xu et al. , hiiriä käyttäen, tarjosi todisteita aqp1-kanavan ja CE-suorituskyvyn välisestä yhteydestä. He testasivat hypoteesia, jonka mukaan aqp1-kanavalla on fysiologisesti vaikuttava rooli O2-kuljetuksessa, koska aqp1-kanavaa esiintyy suurina pitoisuuksina punasoluissa ja keuhkokapillaarisessa endoteelissa. He vertasivat vapaaehtoista pyöränkäyttöä 24 tunnin ajan aqp1-null-hiirillä ja villityyppisillä hiirillä hypoksian (ympäristön tila = 16%), normoxian (21%) ja hyperoksian (40%) olosuhteissa. Lineaarinen regressioanalyysi aqp1-tilan funktiona ja käsittelemällä kategorisesti viittaamalla 21% O2: een osoitti, että aqp1-tyrmäys vähensi ajettua matkaa 4,7 ± 0: lla.5 km (p < 0.001), säädetään . Verrattuna 21%: iin O2: sta O2: n vähentäminen 16%: iin vähensi ajettua matkaa 1,6 ± 0,6 km: llä (p = 0,01), kun taas O2: n lisääminen 40%: iin lisäsi ajettua matkaa 1,2 ± 0,6 km: llä (p = 0,04) säätäen aqp1-tilan. Näiden havaintojen perusteella pääteltiin, että aqp1-null-hiirillä on merkittävä vaikutus vapaaehtoiseen liikunnansietokykyyn (CE-suorituskykyyn), mikä on sopusoinnussa sen hypoteesin kanssa, että aqp1: llä on tärkeä fysiologinen rooli O2: n kuljetuksessa plasmakalvojen läpi. On hyvin hyväksyttyä, että ihmisillä pitkäkestoisen liikunnan (kuten matkan juoksun) suorittaminen riippuu suuresti molekyylimekanismeista, jotka liittyvät enimmäkseen O2: n hallintaan.

aqp1-kanava ja CE-suorituskyky korreloivat

nykyinen aqp1-kanavan havainnointitutkimus valottaa molekyylimekanismin mahdollista roolia, kuten sitä, mikä liittyy aqp1-kanavan läsnäoloon tai puuttumiseen, sekä akuuttia vastetta liikuntaan ja O2: n hallintaan. Ihmisillä pitkänmatkan juoksun vaatimaan pitkäkestoiseen liikuntakykyyn vaikuttavat suuresti VO2max, metabolinen taloudellisuus, laktaattikynnys, lämpötilan säätely ja väsymiskestävyys. Runsas tieto osoittaa genetiikan välittävän näiden mekanismien suuruutta . Näistä viidestä tekijästä tärkein kestävyysliikuntasuoritukseen vaikuttava tekijä on VO2max . Yksi vahvimmista argumenteista tällaiselle väitteelle on se, että kestävyyskunto ja VO2max liittyvät vahvasti ja positiivisesti toisiinsa. 15 tutkimuksen systemaattisessa katsauksessa ja meta-analyysissä saadut uudet tulokset osoittivat, että VO2max-absoluuttisten arvojen painotettu heritabiliteetti oli 0, 68 (95%: n luottamusväli 0, 59–0, 77), 0, 56 (95%: n luottamusväli 0, 47–0, 65) ja 0, 44 (95%: n luottamusväli 0, 13–0, 75). Meta-regressioanalyysi paljasti, että sukupuoli voi osittain selittää heterogeenisuuden VO2max heritability estimaateissa, joita on mukautettu ruumiinpainolla. Tutkimuksissa raportoidut heritabiliteettiarviot olivat tilastollisesti merkitseviä. Viimeksi submaksimaalisen kestävyyden osalta fenotyypeillä oli 0, 49 (95%: n luottamusväli 0, 33–0, 65) ja kestävyyskyvyllä 0, 53 (95%: n luottamusväli 0, 27–0, 78).

Aqp1 C-alleelin Kantajatilanne ja CE-suorituskyky

ihmisillä toisen tukirivin hypoteesille aqp1-geenin ja CE-suorituskyvyn välisestä yhteydestä osoittivat Rivera et al. Taulukko 1). Toisen kerran geneettistä epidemiologista mallia käyttäen tehdyssä havainnointitutkimuksessa arvioitiin DNA-sekvenssivariantin rs1049305 (C > G) yhteyttä AQP1-geenin 3′ UTR: ssä ja CE-suorituskykyyn liittyvässä fenotyypissä. Tässä tapauksessa kulunutta ajoaikaa 10 km: n tapahtumassa verrattiin AQP1 C-alleelin kantajatilanteella, esim.kantajilla (homotsygootti C-alleelille (CC) ja heterotsygootti C-alleelille (CG); n = 50) ja ei-kantajilla (homotsygootti G-alleelille (GG); n = 41). Tärkeimmät havainnot osoittivat, että AQP1 C-alleelin kantama oli keskimäärin 13.4% nopeampi (p < 0,05) kuin ei-kantajat 10 km: n kilpailun aikana, mikä on noin 16,12 km/h kantajilla ja 13,9 km/h Ei-kuljettajilla. Koulutustilanteessa ei ollut eroa näiden kahden ryhmän välillä (aqp1 C-alleelin kantajat ja muut kuin kantajat). Nämä havainnot tukevat edelleen käsitystä, jonka mukaan yksilöiden välinen vaihtelu CE: n suorituskyvyssä voisi osittain selittyä molekyylimekanismeilla, kuten DNA-sekvenssivaihteluilla. Rivera et al. antaa lisätukea niille Martinez et al. , mikä viittaa aqp1 rs1049305 CC: n ja CG: n genotyypin osallistumiseen kestävyysjuoksun suorituskyvyn edistämiseen.

ihmisillä (KS.Taulukko 1) kolmas todistusaineisto antoi lisätukea AQP1-genotyypin mahdollisesta roolista CE-suorituskyvyssä. Tällä kertaa CE-suorituskyvyn ja aqp1-geenin rs1049305 (C > G) – variantin yhteyttä 3′ UTR-alueella arvioitiin eteläafrikkalaisilla valkoihoisilla uroksilla (n = 504) joko vuosien 2000 (n = 112), 2001 (n = 222) ja 2006 (n = 170) eteläafrikkalaisilla Ironman-Triathloneilla . Heidän tuloksensa toistuivat Martinezin et al. ja Rivera et al. ilmoittamalla, että aqp1 rs1049305 C-variant liittyi maratonjuoksusegmentin kestoon kolmessa Ironman-tapahtumassa. C-alleelia kantaneet triathlonistit suoriutuivat 42,2 kilometrin juoksuvaiheesta nopeammin (keskiarvo 286, s = 49 min) kuin GG-genotyypin triathlonistit (keskiarvo 296, s = 47 min; P = 0, 032). Tässä tutkimuksessa väitettiin myös, että heidän ja Martinezin ym. ja Rivera et al. aqp1 rs1049305 C-variant ei ennakoi kestävyysjuoksua, mutta se on todiste siitä, että aqp1 rs1049305 C-variant edistää fysiologista tilaa, joka on vastaanottavainen harjoittelulle ja hyödyllinen kestävyysjuoksun (pitkän matkan) suorituskyvylle. Jotkut väittävät edelleen, että heikko havainto samanlaisesta genotyypin vaikutuksesta suorituskykyyn uinti-ja pyöräilyvaiheissa heijastaa todennäköisesti näiden toimintojen erilaisia fysiologisia vaatimuksia .

ekspressio, In Vitro ja aqp1 G-alleeli

yksi raportti paljasti, että in vitro (KS.Taulukko 2), pelkistynyt aqp1-ilmentymä liittyi rs1049305 g-alleelin esiintymiseen. Oletettiin, että tällainen aqp1: n ilmentymisen väheneminen voisi johtua mikroRNA-129: n esiasteen sitoutumisaffiniteetin lisääntymisestä sen sitoutumiskohdassa kaksi emäsparia (bp) kaukana rs1049305: stä . Sama tutkimus osoitti, että maksafibroosia sairastavilla potilailla aqp1 rs1049305 CC-genotyyppiin liittyi pienempi seerumin natriumpitoisuus ja pienempi seerumin osmolaliteetti verrattuna potilaisiin, joilla oli CG-tai GG-genotyyppi. Saunders ym. oletettiin, että aqp1: n ilmentymisen väheneminen g-alleelin läsnä ollessa voisi aiheuttaa hitaamman vasteen osmoottisen gradientin muutoksiin harjoituksen aikana. Tam: n ja Noakesin havainto, jonka mukaan seerumin osmolaliteetti puolustautuu fysiologisesti liikunnan aikana, vahvisti tämän käsityksen.

Taulukko 2 Yhteenveto tutkimuksesta, jossa arvioitiin rs1049305: n (C > G) vaikutusta aqp1 – geenin ilmentymiseen in vitro

aqp1 C-alleelin yleisyys

kenialaiset ja etiopialaiset juoksijat ovat hallinneet olympialaisten keski-ja pitkän matkan juoksutapahtumia Méxicon vuoden 1968 kisoista lähtien . Aqp1-geenin C-alleelin populaatiojakauma saattaa osittain selittää tämän ilmiön. National Center for Biotechnology Informationin raportissa havaittiin pieniä eroja Aqp1 C-alleelin esiintymistiheydessä (%) eurooppalaisten (0,30 % ), aasialaisten (0,38%) ja valkoihoisten (0,42%) välillä, mutta silmiinpistävää aqp1 C-alleelin esiintyvyydessä afroamerikkalaisilla (0,86 %) ja Saharalaisilla (0,98 %). Toiset raportoivat, että latinalaisilla C-alleelin esiintyvyys oli 0,36% nopeilla juoksijoilla (tapaukset) ja 0,30% hitailla juoksijoilla (kontrollit).

Aqp1-kanavan aktiivisuus Hypoksisessa liikunnassa

Huang ja Wang käyttivät erilaista lähestymistapaa Aqp1-geenin ja kestävyysliikunnan tutkimiseen. He tarkastelivat aerobisen intervalliharjoittelun (ait) ja kohtalaisen jatkuvan harjoittelun (MCT) vaikutuksia ihmisen erytrosyyttien osmoottiseen stressivälitteiseen reologiseen toimintaan ja aqp1-kanavan aktiivisuuteen hypoksisen liikunnan (HE) stressissä ihmisillä. Kolmekymmentä tervettä istumista harrastavaa miestä satunnaistettiin joko AIT-ryhmään, joka suoritti 3-min välein 40%: lla ja 80%: lla VO2max, n = 15, tai MCT-ryhmään, joka tarvitsi jatkuvaa liikuntaa 60%: lla VO2max, n = 15, 30 min/vrk, 5 päivää/viikko 6 viikon ajan. Erytrosyyttien reologiset vasteet HE: lle (100 W alle 12% O2 30 minuutin ajan) määritettiin ennen ja jälkeen eri hoito-ohjelmien. Löydökset osoittivat, että akuutti hän lisäsi osmoottista haurautta ja vähensi erytrosyyttien epämuodostuvuutta ja vähensi erytrosyyttien aqp1-aktiivisuutta, mikä ilmenee lisääntyneenä magnesiumkloridin (HgCl2 -) aiheuttamana erytrosyyttikalvon epävakautena hypotonisissa olosuhteissa. 6 viikon harjoitusintervention jälkeen AIT-ryhmällä oli suurempi maksimiteho ja VO2max kuin MCT-ryhmällä. Sekä AIT että MCT vähensivät hänen aiheuttamiensa erytrosyyttien lisääntyneen osmoottisen haurauden, epämuodostumien vähenemisen ja aqp1-aktiivisuuden laajuuksia. He päättelivät, että AIT oli MCT: tä parempi aerobisen kapasiteetin parantamisessa. Joko AIT tai MCT lievitti tehokkaasti erytrosyyttien reologisten ominaisuuksien ja aqp1: n toiminnan heikentymistä.

Aqp1 ja kehon nestehukka harjoituksen aikana

näillä linjoilla, Rivera et al. ja Saunders ym. tutkittu kehon nestehukka (painomuutokset) yhteys aqp1 rs1049305 (C > G) variantti kestävyysajoissa. Rivera ym. ilmoitti, että 10 km: n maantiekisan aikana aqp1 rs1049305 C-alleelin kantajilla oli suurempi mukautettu kehon nestehukka (3, 7 ± 0, 9 kg) kuin kantajilla (1, 5 ± 1, 1 kg) (p < 0, 05). Saunders ym. Ironmanin triathlonien 42 km: n juoksuosuudella Ei ilmoitettu olevan genotyyppivaikutusta absoluuttisiin painomuutoksiin. Jälkimmäisessä tutkimuksessa väitettiin, että havaitut vastakkaiset havainnot johtuivat metodologisista kysymyksistä . Saunders et al: n Ironman Triathlon-tutkimuksessa. , ennen ja jälkeen kehon painon absoluuttisia arvoja käytettiin kehon nestehukan indikaattoreina. Päinvastoin, Rivera et al. määritetty kehon nestehukka alastoman ruumiinpainon erosta (paino ennen 10 km − paino 10 km: n jälkeen) ja mukautukset nesteen saannille, hengitysveden menetykselle ja virtsan erittymiselle. Tam ja Noakes tarkastelivat kirjallisuutta, joka liittyy kiistelyyn siitä, milloin ja miksi absoluuttista painoa tulisi säätää, ottaen huomioon käytännön ja tieteelliset pyrkimykset. On tämän tarkastelun ulkopuolella mennä syvemmälle tällaisiin kiistoihin.

liikunnan aiheuttamat kehon nestehukan erot AQP1-genotyypeittäin, joita ovat havainneet Rivera et al. saattaa myös epäsuorasti selittää aqp1: n yhteyden juoksusuoritukseen. Havainto siitä, että kehon suuri nestehukka on yhteydessä nopeampaan juoksusuoritukseen kestävyystapahtumissa, ei ole yksittäinen tapahtuma. Kuten löytyy Saunders et al. , triathlete finishers 2000, 2001, ja 206 Etelä-Afrikkalainen Ironman Triathlon joka menetti eniten paino koko kilpailun aikana oli parempi (nopeampi) viimeistely kertaa kuin triathlonistit, jotka menettivät vähemmän paino. Lisäksi toiset olivat raportoineet merkittäviä käänteiskorrelaatioita painon muutosten välillä 100 km: n ultramarathoniin osallistumisen vuoksi (n = 50; r = -0, 31; p = 0, 023). Nopeammat juoksijat menettivät enemmän painoindeksiä verrattuna hitaampiin juoksijoihin ja samalla joivat enemmän .

tämän systemaattisen katsauksen relevantti havainto on, että osmoottisen stressin , kuten intensiivisen liikunnan , aikana AQP1 helpottaa veden siirtymistä verestä lihaksiin nopean transepiteelikuljetuksen kautta, auttaa kehon nestetasapainossa eri järjestelmissä, tarjoaa osmoottisen suojan ja toimii veden takaisinimeytymisen ja lämmönsäätelyn kanavana . Aqp1-kanava voi tunnetuista biologisista toiminnoistaan johtuen edistää solujen homeostaasia intensiivisen liikunnan aikana typpioksidin ja CO2-kuljetuksen vaikutuksesta , jotka ovat kaksi kestävyyskykyyn ja pitkittyneeseen liikuntaan liittyvää tekijää . Wakayama arveli, että aqp1 voisi nopeuttaa luustolihasten uudistumista, koska sen rooli parantaa lihaksensisäistä endoteelitoimintaa. Urheilijat, joilla on aktiivisempi Aqp1-geeni C-alleeli, saattavat harjoitella kovemmin ja toipua nopeammin . Aktiivisemmat aqp1-kanavat luurankolihaksissa ja hikirauhasissa saattavat tarjota useita etuja kestävyysurheilijoille. Ne saattavat edistää jäähdytystä lisäämällä konvektiivista lämmönsiirtoa ja hikoilua. Sugie ym. todettiin, että aqp1s erytrosyyteissä oli kriittinen kehon veden hallinnan koko kehossa.

aqp1 null yksilöt

ihmisillä AQP1 null-yksilöt viettivät normaalia elämää eivätkä olleet täysin tietoisia fyysisistä rajoituksista . Ne eivät kuitenkaan pystyneet ylläpitämään nesteen homeostaasia altistuessaan subakuutille tai krooniselle nesteen ylikuormitukselle.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.