sammenhæng mellem akvaporin-1 og Udholdenhedspræstation: en systematisk gennemgang

resultat af kontrol

Figur 1 viser et rutediagram over undersøgelsens udvælgelsesproces. Den første databasesøgning fandt 172 relevante undersøgelser. En yderligere screening af disse 172 undersøgelser førte til udelukkelse af 118 publikationer på grund af marginal relevans og opbevaring af 54 dokumenter til bestemmelse af støtteberettigelse. Denne proces førte til afvisning af otte undersøgelser på grund af ikke-tilfældighed i biologiske (strukturelle og funktionelle) træk ved AKP1-kanalen. Det endelige resultat gav 46 undersøgelser, der blev anvendt i syntesen af den nuværende systematiske gennemgang.

Fig. 1

PRISMA rutediagram. Detaljer om den nuværende søgnings–og udvælgelsesproces, der blev anvendt under den systematiske gennemgangsproces

AKP1 Case-Control og CE-ydeevne

hos mennesker (se tabel 1), Den første bevislinje, der understøtter hypotesen om sammenhæng mellem AKP1-genet og CE-ydeevne, blev leveret af Martine et al. . Denne rapport var en observationsundersøgelse ved hjælp af en genetisk epidemiologisk model i et case-control design. De undersøgte sammenhængen mellem en DNA-sekvensvariant, rs1049305 (C > G), i 3′ UTR af AKP1-genet og CE-præstationsniveau hos mandlige og kvindelige spanske maratonløbere (n = 784). Tilfælde (hurtige løbere; n = 396; mænd = 225; kvinder = 171) var efterbehandlere i den øverste tredje percentil for deres alder og køn, mens kontroller (langsomme løbere; n = 388; mænd = 221; kvinder = 167) sluttede i den laveste tredje percentil. De rapporterede genotypefrekvenser var I HV (2, p-0,05) og var ikke signifikant (2, p-0,05) forskellige mellem kønnene. Da der var lignende genotypiske frekvensfordelinger hos mænd og kvinder, blev dataene for begge køn samlet i begge tilfælde (hurtige løbere) og kontroller (langsomme løbere). 2 = 6,94, p = 0,03) forskel i genotype-prævalensfordelingen mellem tilfældene (hurtige løbere) og kontroller (langsomme løbere).

tabel 1 sammendrag af undersøgelser om associering af Akp1gen rs1049305 (C> G) variant i 3′ uoversat region og udholdenhedspræstation hos mennesker

de observerede allelfrekvensfordelinger i tilfældene (hurtige løbere) og kontroller (langsomme løbere) afslørede ingen kønsforskelle (2, p-0,05). Den kønspuljede allelfrekvensfordeling afslørede signifikante forskelle (H2 = 7,55, p = 0,005) mellem tilfælde (hurtige løbere) og kontroller (langsomme løbere). Hos begge køn, inden for tilfælde og kontroller, var C-allelen den mindre hyppigt observerede. Det beregnede oddsforhold = 1,35 og dets 95% konfidensinterval (CI) (1,08–1,67) antydede, at C-allelen var mere sandsynlig (p = 0,005) udbredt i tilfældene (hurtige løbere) end i kontrollerne (langsomme løbere). Det er bemærkelsesværdigt, at Akp1gene rs1049305 (C > G) er i 3′ UTR. 3 ‘ UTR af messenger RNA har været forbundet med regulering af genekspression . 3 ‘ UTR styrer nuklear eksport, subcellulær målretning og satser for translation og nedbrydning af DNA. Generne kontrolleret af sekvensen af 3’ UTR er generelt regulerende proteiner, og deres uregelmæssige ekspression kan have alvorlige virkninger på mennesker .

AKP1 kanal og CE ydeevne

et al. , ved hjælp af mus, fremlagde bevis for en sammenhæng mellem Akp1-kanalen og CE-ydeevne. De testede hypotesen om, at Akp1-kanalen spiller en fysiologisk indflydelsesrig rolle i O2-transport, da Akp1-kanalen er til stede ved høje niveauer i erythrocytter og det pulmonale kapillære endotel. De sammenlignede frivilligt hjul, der løb over en 24-timers periode i Akp1-null vs. vildtype mus under betingelser med hypoksi (omgivende = 16%), normoksi (21%) og hyperoksi (40%). Lineær regressionsanalyse af afstandskørsel som en funktion af Akp1-status og behandling, der kategorisk henviser til 21% O2, viste, at Akp1-knockout reducerede afstandskørslen med 4,7 liter 0.5 km (p < 0.001), justering for . Sammenlignet med 21% O2 reducerede reduktion af O2 til 16% afstandskørslen med 1,6 liter 0,6 km (p = 0,01), mens forøgelse af O2 til 40% øgede afstandskørslen med 1,2 liter 0,6 km (p = 0,04), justering for Akp1-status. Disse fund førte til den konklusion, at Akp1-null-musene har en stor effekt i frivillig træningstolerance (CE-ydeevne), i overensstemmelse med hypotesen om, at Akp1 spiller en vigtig fysiologisk rolle i O2-transport på tværs af plasmamembraner. Det er godt accepteret, at udførelsen af langvarig træning (som afstandsløb) hos mennesker afhænger meget af molekylære mekanismer, der hovedsagelig er relateret til styringen af O2.

AKV1-kanal og CE-ydeevne korrelerer

den nuværende observationsundersøgelse af AKV1-kanalen kaster yderligere lys over den mulige rolle af en molekylær mekanisme, som den, der er relateret til AKV1-kanalens tilstedeværelse eller fravær og det akutte respons på træning og O2-styring. Hos mennesker er langvarig træningskapacitet som den, der kræves af langdistanceløb, stærkt påvirket af Vo2maks, metabolisk Økonomi, laktatgrænse, temperaturregulering og træthedsmodstand. Rigelig information indikerer genetikken formidle størrelsen af disse mekanismer . Af disse fem faktorer er den primære determinant for udholdenhedsøvelsespræstation Vo2maks . Et af de stærkeste argumenter for en sådan påstand er, at udholdenhedspræstation og Vo2maks er stærkt og positivt forbundet. Nye fund fra en systematisk gennemgang af 15 undersøgelser og metaanalyse viste, at de vægtede midler til arvelighed af vo2maks absolutte værdier og dem justeret for kropsvægt og for fedtfri masse var henholdsvis 0,68 (95% CI 0,59-0,77), 0,56 (95% CI 0,47-0,65) og 0,44 (95% CI 0,13–0,75). Meta-regressionsanalysen afslørede det køn kunne delvist forklare heterogeniteten i vo2maks-arvelighedsestimaterne justeret efter kropsvægt. Arvelighedsestimaterne rapporteret blandt undersøgelserne var statistisk signifikante. Sidst, for submaksimal udholdenhed, fænotyper og udholdenhed ydeevne arv var 0,49 (95% CI 0,33–0,65) og 0,53 (95% CI 0,27–0,78), hhv.

AKP1 C-Allelbærerstatus og CE-ydeevne

hos mennesker blev den anden linje af støtte til hypotesen om en sammenhæng mellem AKP1-genet og CE-ydeevne vist af Rivera et al. (Se tabel 1). For anden gang vurderede en observationsundersøgelse ved hjælp af en genetisk epidemiologisk model sammenhængen mellem DNA-sekvensvarianten, rs1049305 (C > G) i 3′ UTR af AKP1-genet og CE-præstationsrelateret fænotype. Ved denne lejlighed blev den forløbne køretid i en 10 km begivenhed sammenlignet med AKP1 C-allelbærerstatus, f.eks. bærere (homosygøse for C-allel (CC) og heterosygøse for C-allel (CG); n = 50) og ikke-bærere (homosygøse for G-allel (GG); n = 41). De vigtigste resultater viste, at AKP1 C-allel bærer løb i gennemsnit 13.4% hurtigere (p < 0,05) end ikke-luftfartsselskaber under løbet på 10 km, hvilket er cirka 16,12 km/t for luftfartsselskaber og 13,9 km/t for ikke-luftfartsselskaber. Der var ingen forskel i træningsstatus mellem de to grupper (bærere vs ikke-bærere af AKP1 C-allel). Disse fund understøtter yderligere forestillingen om, at interindividuel variation i CE-ydeevne delvis kunne forklares med molekylære mekanismer, såsom DNA-sekvensvariationer. Resultaterne af Rivera et al. giv yderligere støtte til dem fra Martinus et al. , hvilket tyder på deltagelse af AKP1 rs1049305 CC og CG genotype i at fremme udholdenhedsløb ydeevne niveau.

hos mennesker (Se tabel 1) gav en tredje evidens yderligere støtte til den mulige rolle af AKP1-genotype i CE-ydeevne. Denne gang blev sammenhængen mellem CE-ydeevne og rs1049305 (C > G) varianten inden for 3′ UTR-regionen af AKP1-genet evalueret i Sydafrikanske kaukasiske mandlige (n = 504) efterbehandlere i enten 2000 (n = 112), 2001 (n = 222) og 2006 (n = 170) Sydafrikanske Ironman-Triatlon . Deres resultater replikerede dem af Martinus et al. og Rivera et al. ved at rapportere, at AKP1 rs1049305 C-varianten var forbundet med varigheden af maratonløbssegmentet i tre Ironman-begivenheder. Triatleter, der bar C-allelen, afsluttede 42,2 km løbetrin hurtigere (gennemsnit 286, s = 49 min) end triatleter med GG-genotypen (gennemsnit 296, s = 47 min; P = 0,032). Denne undersøgelse hævdede også, at deres resultater og resultaterne af Martinus et al. og Rivera et al. er ikke forudsigere for udholdenhedspræstationer, men er bevis for, at AKP1 rs1049305 C-varianten bidrager til en fysiologisk tilstand, der er modtagelig for træning og gavnlig for udholdenhedstræning (langdistance). Nogle hævder endvidere, at svagheden ved at observere en lignende genotypeeffekt på ydeevne i svømme-og cykelstadierne sandsynligvis afspejler de forskellige fysiologiske krav til disse aktiviteter .

ekspression, in Vitro og AKP1 G allel

en rapport afslørede, at in vitro (se tabel 2) var et reduceret AKP1-ekspression forbundet med tilstedeværelsen af rs1049305 G-allel. Det blev postuleret, at en sådan reduktion i ekspression af AKVP1 kunne tilskrives en stigning i bindingsaffiniteten af en microRNA-129-forløber til dens bindingssted to basepar (bp) væk fra rs1049305 . Den samme undersøgelse viste, at akp1 rs1049305 CC-genotypen hos patienter med leverfibrose var forbundet med lavere serumnatriumkoncentration og lavere serumosmolalitet sammenlignet med patienter med en CG-eller GG-genotype. Saunders et al. det antages, at reduktioner i ekspressionen af AKV1 i nærvær af G-allelen kunne forårsage en langsommere reaktion på ændringer i osmotisk gradient under træning. Denne opfattelse underbygget af Tam og Noakes observation, at serum osmolalitet er fysiologisk forsvaret under træning.

tabel 2 Oversigt over undersøgelse, der evaluerer indflydelsen af rs1049305 (C > G) i AKP1 – genekspression, in vitro

udbredelse af akp1 C allel

kenyanske og etiopiske løbere har domineret olympiske mellem-og langdistanceløbsbegivenheder siden 1968-legene . Befolkningsfordelingen af AKP1-genet C-allel kan delvis forklare dette fænomen. En rapport fra National Center for Biotechnology Information fandt små variationer i hyppigheden (%) af AKP1 C-allel mellem europæere (0,30 % ), asiater (0,38%) og kaukasiere (0,42%), men en slående forekomst af AKP1 C-allel hos afroamerikanere (0,86 %) og Subsaharanere (0,98 %). Andre rapporterede, at forekomsten af C-allelen i latinamerikanere var 0,36% i hurtige løbere (tilfælde) og 0,30% i langsomme løbere (kontroller).

AKP1-Kanalaktivitet under hypoksisk træning

Huang og Vang brugte en anden tilgang til studiet af AKP1-gen og udholdenhedstræning. De undersøgte virkningerne af aerob intervaltræning (AIT) og moderat kontinuerlig træning (MCT) på osmotisk stressmedieret reologisk funktion og AKP1-kanalaktivitet af humane erythrocytter under hypoksisk træning (HE) stress hos mennesker. Tredive raske stillesiddende mænd blev tilfældigt tildelt enten ait-gruppen, der udførte 3 minutters intervaller ved 40% og 80% Vo2maks, n = 15, eller MCT-gruppen, der kræves for at udføre vedvarende træning ved 60% Vo2maks, n = 15, i 30 minutter/dag, 5 dage/uge i 6 uger. Erythrocyt reologiske reaktioner på HE (100 V under 12% O2 i 30 min) blev bestemt før og efter forskellige regimer. Resultaterne afslørede, at akut he øgede osmotisk skrøbelighed og nedsat deformerbarhed af erythrocytter og deprimeret erytrocytakp1-aktivitet som indikeret ved øget magnesiumchlorid (HgCl2 -) induceret ustabilitet af erytrocytmembran under hypotoniske tilstande. Efter de 6 ugers træningsintervention udviste ait-gruppen højere maksimal effekt og Vo2maks end MCT-gruppen. Både AIT og MCT formindskede omfanget af forbedret osmotisk skrøbelighed, reduceret deformerbarhed og AKP1-aktivitet af erythrocytter forårsaget af HE. De konkluderede, at AIT var bedre end MCT for at forbedre aerob kapacitet. Enten AIT eller MCT lindrede effektivt svækkelserne af erytrocytreologiske egenskaber og AKP1-funktion fremkaldt af HE.

AKV1 og tab af kropsvæske under træning

langs disse linjer, Rivera et al. og Saunders et al. undersøgt tab af kropsvæske (vægtændringer) tilknytning til AKP1 rs1049305 (C > G) variant under udholdenhedsløb. Rivera et al. rapporterede, at bærere af AKP1 rs1049305 C-allel i løbet af et 10 km langt løb havde et større justeret væsketab i kroppen (3,7 liter 0,9 kg) end ikke-bærere (1,5 liter 1,1 kg) (P < 0,05). Saunders et al. rapporterede ingen genotypeeffekt på absolutte kropsvægtændringer som reaktion på det 42 km lange løbssegment af Ironman-Triatlon. Sidstnævnte undersøgelse hævdede, at de observerede modsatte resultater blev tilskrevet metodologiske spørgsmål . I Ironman Triathlon-undersøgelsen af Saunders et al. , før og efter absolutte værdier af kropsvægt blev anvendt som indikatorer for kropsvæsketab. Omvendt, Rivera et al. bestemt kropsvæsketab fra forskellen mellem nøgen kropsvægt (vægt før 10 km − vægt efter 10 km) med justeringer for væskeindtag, tab af åndedrætsvand og urinudskillelse. Tam og Noakes gennemgik litteraturen vedrørende kontroversen om hvornår og hvorfor absolut kropsvægt skulle justeres, givet praktiske og videnskabelige bestræbelser. Det er ud over den nuværende gennemgang at gå videre ind i en sådan kontrovers.

de træningsinducerede forskelle i kropsvæsketab ved AKP1-genotype observeret af Rivera et al. kan også indirekte forklare AKP1-tilknytningen til løbende ydeevne. Observationen om, at et højt kropsvæsketab er forbundet med hurtigere køreegenskaber i udholdenhedshændelser, er ikke en isoleret begivenhed. Som fundet af Saunders et al. , triatletfinishere fra 2000, 2001 og 206 Sydafrikanske Ironman Triathlon, der tabte mest kropsvægt under hele løbet, havde bedre (hurtigere) efterbehandlingstider end triatleter, der tabte mindre kropsvægt. Derudover havde andre rapporteret signifikante inverse korrelationer mellem kropsvægtændringer på grund af deltagelse i en 100 km ultramarathon (n = 50; r = -0,31; p = 0,023). Hurtigere løbere mistede mere kropsmasse sammenlignet med langsommere løbere, mens de også drak mere .

et relevant fund af denne systematiske gennemgang er, at under osmotisk stress , såsom intens træning , AKP1 letter overførslen af vand fra blod til muskler via hurtig transepiteltransport, hjælper med kropsvæskebalance i forskellige systemer, giver osmotisk beskyttelse og fungerer som en ledning til vandreabsorption og termisk kontrol . AKP1-kanalen kunne på grund af dens kendte biologiske funktioner fremme cellulær homeostase under intens træning ved handling på salpetersyre og CO2-transport, to faktorer forbundet med udholdenhedspræstation og langvarig træning . 1 kan fremskynde skeletmuskelregenerering på grund af dets rolle i forbedring af intramuskulær endotelfunktion. Atleter med det mere aktive AKP1-gen C-allel kan træne hårdere og komme sig hurtigere . Mere aktive AKP1-kanaler i skeletmuskulaturen og svedkirtlerne kan give flere fordele hos udholdenhedsatleter. De kan fremme køling via øget konvektiv varmeoverførsel og svedhastighed . Sugie et al. fundet, at Akp1 ‘ er i erythrocytter var kritiske for kropsvandforvaltning i hele kroppen.

AKP1 null individer

hos mennesker førte AKP1 null individer normale liv og var helt uvidende om nogen fysiske begrænsninger . De kunne imidlertid ikke opretholde væskehomeostase, når de blev udsat for subakut eller kronisk væskeoverbelastning.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.