az aquaporin-1 és az állóképességi teljesítmény közötti összefüggés: Szisztematikus áttekintés

A vizsgálat eredménye

az 1.ábra a vizsgálatok kiválasztási folyamatának folyamatábráját mutatja. A kezdeti adatbázis-keresés 172 releváns tanulmányt talált. E 172 tanulmány további átvilágítása 118 publikáció kizárásához vezetett a jelentéktelen relevancia miatt, valamint 54 dokumentum megőrzéséhez a jogosultság meghatározásához. Ez a folyamat nyolc tanulmány elutasításához vezetett az AQP1 csatorna biológiai (strukturális és funkcionális) tulajdonságainak véletlen egybeesése miatt. A végeredmény 46 tanulmányt eredményezett, amelyeket a jelen szisztematikus áttekintés szintézisében használtunk.

ábra. 1

Prisma folyamatábra. A szisztematikus felülvizsgálati folyamat során alkalmazott jelenlegi keresési és kiválasztási folyamat részletei

aqp1 Esetkontroll és CE teljesítmény

emberben (lásd az 1.táblázatot) Martinez et al. . Ez a jelentés egy megfigyelési tanulmány volt, amely genetikai epidemiológiai modellt alkalmazott eset-kontroll tervben. Megvizsgálták a DNS-szekvencia variáns, az rs1049305 (C > G) közötti összefüggést az AQP1 gén 3′ UTR-jében és a CE teljesítményszintben férfi és női spanyol maratoni futóknál (n = 784). Az esetek (gyors futók; n = 396; férfiak = 225; nők = 171) életkoruk és nemük szerint a felső harmadik percentilisben végeztek, míg a kontrollok (lassú futók; n = 388; férfiak = 221; nők = 167) a legalacsonyabb harmadik percentilisben végeztek. A jelentett genotípus gyakoriságok HWE-ben voltak (X2 ,p 0,05) és nemenként nem különböztek szignifikánsan (X2, p 0,05). Mivel a genotípusos gyakorisági eloszlások hasonlóak voltak a férfiaknál és a nőknél, mindkét esetben (gyors futók) és a kontrolloknál (lassú futók), a két nemre vonatkozó adatokat összevonták. A chi-négyzet teszt az összesített adatokon szignifikáns (X2 = 6,94, p = 0,03) különbséget mutatott a genotípus prevalencia eloszlásában az esetek (gyors futók) és a kontrollok (lassú futók) között.

1.táblázat az aqp1gene rs1049305 (C > G) variáns társításáról szóló tanulmányok összefoglalása a 3′ nem lefordított régióban és az emberek állóképességi teljesítménye

a megfigyelt allélfrekvencia-eloszlások az esetek (gyors futók) és a kontrollok (lassú futók) között nem mutattak nemi különbségeket (x2, p 0,05). A nemek szerinti allélfrekvencia-Eloszlás szignifikáns különbségeket mutatott (X2 = 7,55, p = 0,005) az esetek (gyors futók) és a kontrollok (lassú futók) között. Mindkét nemben, az esetekben és a kontrollokban a C-allél volt a ritkábban megfigyelt. A számított esélyhányados = 1,35 és 95% – os konfidencia intervalluma (CI) (1,08–1,67) azt sugallta, hogy a C-allél nagyobb valószínűséggel (p = 0,005) volt elterjedt az esetekben (gyors futók), mint a kontrollokban (lassú futók). Figyelemre méltó, hogy az AQP1gene rs1049305 (C > G) a 3′ UTR-ben van. A messenger RNS 3 ‘ UTR-je összefüggésbe hozható a génexpresszió szabályozásával . A 3 ‘ UTR szabályozza a nukleáris exportot, a szubcelluláris célzást, valamint a DNS transzlációjának és lebomlásának sebességét. A 3’ UTR szekvenciája által szabályozott gének általában szabályozó fehérjék, szabálytalan expressziójuk súlyos hatással lehet az emberre .

AQP1 csatorna és CE teljesítmény

Xu et al. , egerek felhasználásával bizonyítékot szolgáltatott az aqp1 csatorna és a CE teljesítmény közötti kapcsolatra. Megvizsgálták azt a hipotézist, hogy az Aqp1 csatorna fiziológiailag befolyásoló szerepet játszik az O2 transzportban, mivel az aqp1 csatorna magas szinten van jelen az eritrocitákban és a pulmonalis kapilláris endotheliumban. Összehasonlították az önkéntes kerékfutást egy 24 órás periódusban az Aqp1-null és a vad típusú egerek között hipoxia (ambient = 16%), normoxia (21%) és hyperoxia (40%) körülmények között. Az aqp1 státusz függvényében végzett lineáris regressziós analízis és a 21% O2-re való kategorikus hivatkozás azt mutatta, hogy az Aqp1 kiütése 4,7 0-val csökkentette a megtett távolságot.5 km (p < 0.001), beállítás:. A 21% O2-hez képest az O2 16% – ra történő csökkentése 1,6 0,6 km-rel csökkentette a megtett távolságot (p = 0,01), míg az O2 40% – ra történő növelése 1,2 0,6 km-rel növelte a megtett távolságot (p = 0,04), az Aqp1 állapothoz igazítva. Ezek az eredmények arra a következtetésre vezettek, hogy az Aqp1-null egerek jelentős hatással vannak az önkéntes testmozgásra tolerancia (CE teljesítmény), összhangban azzal a hipotézissel, hogy az Aqp1 fontos fiziológiai szerepet játszik az O2 transzportban a plazmamembránokon keresztül. Jól elfogadott, hogy az emberekben a hosszan tartó testmozgás (például a távfutás) nagymértékben függ a molekuláris mechanizmusoktól, amelyek többnyire az O2 kezelésével kapcsolatosak.

AQP1 csatorna és a CE teljesítmény korrelál

az aqp1 csatorna jelenlegi megfigyelési vizsgálata további fényt derített egy olyan molekuláris mechanizmus lehetséges szerepére, mint például az AQP1 csatorna jelenléte vagy hiánya, valamint a testmozgásra és az O2 kezelésre adott akut válasz. Emberben a hosszú távú futáshoz szükséges hosszan tartó testmozgást nagymértékben befolyásolja a VO2max, a metabolikus gazdaságosság, a laktátküszöb, a hőmérséklet-szabályozás és a fáradtságállóság. A bőséges információ azt jelzi, hogy a genetika közvetíti e mechanizmusok nagyságát . Ezen öt tényező közül az állóképességi edzés teljesítményének elsődleges meghatározója a VO2max . Az egyik legerősebb érv az ilyen állítás mellett az, hogy az állóképességi teljesítmény és a VO2max erősen és pozitívan kapcsolódik egymáshoz. A 15 vizsgálat szisztematikus áttekintéséből és a metaanalízisből származó új eredmények azt mutatták, hogy a VO2max abszolút értékek öröklődésének súlyozott átlaga 0,68 (95%-os CI 0,59–0,77), 0,56 (95%–os CI 0,47–0,65), illetve 0,44 (95% – os CI 0,13-0,75) volt. A meta-regressziós elemzés kimutatta, hogy a szex részben megmagyarázhatja a VO2max öröklődési becslések heterogenitását testtömeg szerint kiigazítva. A vizsgálatok között közölt öröklődési becslések statisztikailag szignifikánsak voltak. Végül, a szubmaximális endurance esetében a fenotípusok és az endurance performance heritabilitások sorrendben 0,49 (95% CI 0,33–0,65) és 0,53 (95% CI 0,27–0,78) voltak.

Aqp1 C-allél hordozó státusz és CE teljesítmény

emberekben Rivera et al. (lásd az 1. táblázatot). Második alkalommal egy genetikai epidemiológiai modellt alkalmazó megfigyelési vizsgálat értékelte a DNS-szekvencia variáns, az rs1049305 (C > G) közötti összefüggést az AQP1 gén 3′ UTR-jében és a CE teljesítményhez kapcsolódó fenotípusban. Ebben az esetben egy 10 km-es esemény során eltelt futási időt hasonlítottak össze az AQP1 C-allél hordozó státusával, pl. hordozók (homozigóta a C-allél (CC) és heterozigóta a C-allél (CG); n = 50) és nem hordozók (homozigóta a G-allél (GG); n = 41). A fő eredmények azt mutatták, hogy az AQP1 C-allél hordozása átlagosan 13 volt.4%-kal gyorsabb (p < 0,05), mint a nem fuvarozók a 10 km-es verseny során, ami körülbelül 16,12 km/h a fuvarozók és 13,9 km/h a nem fuvarozók számára. A képzési státusban nem volt különbség a két csoport között (az AQP1 C-allél hordozói vs nem hordozói). Ezek az eredmények további támogatást nyújtanak ahhoz az elképzeléshez, hogy a CE teljesítmény egyének közötti variabilitása részben molekuláris mechanizmusokkal magyarázható, mint például a DNS-szekvencia variációi. Rivera et al. további támogatást nyújt Martinez et al. , ami arra utal, hogy az AQP1 rs1049305 CC és a CG genotípus részt vesz az állóképességi futási teljesítmény szintjének előmozdításában.

emberben (lásd 1.táblázat) a bizonyítékok harmadik sora további alátámasztást nyújtott az AQP1 genotípus lehetséges szerepére a CE teljesítményben. Ezúttal a CE teljesítmény és az rs1049305 (C > G) variáns közötti összefüggést az AQP1 gén 3′ UTR régiójában értékelték Dél-afrikai kaukázusi Férfi (n = 504) befejezőknél a 2000-es (n = 112), a 2001-es (n = 222) és a 2006-os (n = 170) Dél-afrikai Ironman triatlonokban . Eredményeik megismételték Martinez et al. és Rivera et al. azzal, hogy beszámoltak arról, hogy az AQP1 rs1049305 C-variáns a maratoni futó szegmens időtartamához kapcsolódott három Ironman eseményen. A C-allélt hordozó triatlonisták gyorsabban teljesítették a 42,2 km-es futási szakaszt (átlag 286, s = 49 perc), mint a GG genotípusú triatlonisták (átlag 296, s = 47 perc; P = 0,032). Ez a tanulmány azt is állította, hogy megállapításaik, valamint Martinez et al. és Rivera et al. nem előrejelzik az állóképességi teljesítményt, de bizonyítják, hogy az AQP1 rs1049305 C-variáns hozzájárul az edzésre fogékony fiziológiai állapothoz, és előnyös az állóképességi (hosszú távú) futási teljesítményhez. Néhányan azt állítják továbbá, hogy a hasonló genotípusú hatás megfigyelésének gyengesége a teljesítményre az úszás és a kerékpár szakaszában valószínűleg tükrözi ezen tevékenységek eltérő fiziológiai követelményeit .

expresszió, In Vitro, és AQP1 G allél

egy jelentés feltárta, hogy in vitro (lásd 2.táblázat), a csökkent AQP1 expresszió társult az rs1049305 g-allél jelenlétével. Feltételezték, hogy az aqp1 expressziójának ilyen csökkenése a mikroRNS-129 prekurzor kötési affinitásának növekedésének tulajdonítható kötési hely két bázispár (bp) távol az rs1049305-től . Ugyanez a vizsgálat azt mutatta, hogy májfibrózisban szenvedő betegeknél az AQP1 rs1049305 CC genotípus alacsonyabb szérum nátriumkoncentrációval és alacsonyabb szérum ozmolalitással társult, összehasonlítva a CG vagy GG genotípusú betegekkel. Saunders et al. feltételezték, hogy az aqp1 expressziójának csökkenése a G-allél jelenlétében lassabb reakciót okozhat az ozmotikus gradiens változásaira edzés közben. Ezt az elképzelést támasztja alá a Tam and Noakes megfigyelés, miszerint a szérum ozmolalitása fiziológiailag védett edzés közben.

2 .táblázat az rs1049305 (C > G) hatását értékelő vizsgálat összefoglalása az aqp1 génexpresszióban, in vitro

az aqp1 C allél prevalenciája

kenyai és etióp futók uralják az olimpiai közép – és hosszútávfutást az 1968-as mexikóvárosi játékok óta. Az AQP1 gén C-allél populációs eloszlása részben magyarázhatja ezt a jelenséget. A Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ jelentése kis eltéréseket talált az Aqp1 C-allél gyakoriságában (%) az európaiak (0,30 % ), az ázsiaiak (0,38%) és a kaukázusiak (0,42%) között, de az Aqp1 C-allél feltűnő előfordulása az afroamerikaiak (0,86 %) és a Szubszaharaiak (0,98%) között. Mások arról számoltak be, hogy a spanyoloknál a C-allél prevalenciája a gyors futóknál (esetek) 0,36%, a lassú futóknál (kontrollok) pedig 0,30% volt.

Aqp1 csatorna aktivitása hipoxiás gyakorlat alatt

Huang és Wang más megközelítést alkalmazott az AQP1 gén és az állóképességi gyakorlat tanulmányozásában. Megvizsgálták az aerob intervallum edzés (ait) és a mérsékelt folyamatos edzés (MCT) hatását az ozmotikus stressz által közvetített reológiai funkcióra és az emberi eritrociták aqp1 csatorna aktivitására hipoxiás testmozgás (HE) stressz alatt emberben. Harminc egészséges ülő férfit véletlenszerűen osztottak be az AIT csoportba, amely 3 perces intervallumokat hajtott végre 40% és 80% VO2max, n = 15, vagy az MCT csoportba, amely 60% VO2max, n = 15 tartós testmozgáshoz szükséges, 30 perc/nap, 5 nap/hét 6 hétig. A HE-re adott eritrocita reológiai válaszokat (100 W 12% O2 Alatt 30 percig) különböző kezelési módok előtt és után határoztuk meg. Az eredmények azt mutatták, hogy az akut HE fokozta az ozmotikus törékenységet és csökkentette az eritrociták deformálhatóságát, valamint a csökkent eritrocita aqp1 aktivitást, amint azt a megnövekedett magnézium-klorid (HgCl2 -) jelzi, az eritrocita membrán instabilitása hipotóniás körülmények között. A 6 hetes beavatkozás után az AIT csoport nagyobb maximális teljesítményt és VO2max-ot mutatott, mint az MCT csoport. Mind az AIT, mind az MCT csökkentette a fokozott ozmotikus törékenység mértékét, csökkent deformálhatóságés a He által okozott eritrociták AQP1 aktivitása. Arra a következtetésre jutottak, hogy az AIT felülmúlta az MCT-t az aerob kapacitás növelése érdekében. Az AIT vagy az MCT hatékonyan enyhítette az eritrocita reológiai jellemzők és a He által kiváltott aqp1 funkció károsodását.

AQP1 és testfolyadék veszteség edzés közben

ezen vonalak mentén, Rivera et al. és Saunders et al. vizsgált testfolyadék-veszteség (súlyváltozások) összefüggés az aqp1 rs1049305 (C > G) variánssal az állóképességi futások során. Rivera et al. arról számoltak be, hogy egy 10 km-es országúti verseny során az AQP1 rs1049305 C-allél hordozói nagyobb korrigált testfolyadékveszteséget szenvedtek (3,7 ~ 0,9 kg), mint a nem hordozók (1,5 ~ 1,1 kg) (P < 0,05). Saunders et al. nem jelentettek genotípus-hatást az abszolút testtömeg-változásokra az Ironman triatlonok 42 km-es futó szegmensére adott válaszként. Ez utóbbi tanulmány azzal érvelt, hogy a megfigyelt ellentétes megállapításokat módszertani kérdéseknek tulajdonították . Az Ironman Triatlon tanulmány Saunders et al. , a testtömeg abszolút értékeit a testfolyadék-veszteség mutatóiként használták. Fordítva, Rivera et al. meghatározott testfolyadék-veszteség a meztelen testsúly különbségéből (súly 10 km előtt − súly 10 km után), a folyadékbevitel, a légzővízveszteség és a vizeletürítés beállításával. Tam és Noakes áttekintették a szakirodalmat arról a vitáról, hogy mikor és miért kell az abszolút testtömeget módosítani, gyakorlati és tudományos törekvések alapján. Ez túl van a jelen felülvizsgálat, hogy menjen tovább az ilyen vita.

a testmozgás által kiváltott testfolyadék-veszteség különbségek Aqp1 genotípus szerint, Rivera et al. közvetetten magyarázhatja az aqp1 társítását a futási teljesítménygel is. Az a megfigyelés, hogy a magas testfolyadék-veszteség a tartóssági események gyorsabb futási teljesítményével jár, nem elszigetelt esemény. Amint azt Saunders et al. , a 2000-es, 2001-es és 206-os Dél-afrikai Ironman Triatlon befejezői, akik az egész verseny során a legtöbb testsúlyt vesztették, jobb (gyorsabb) befejezési idővel rendelkeztek, mint a kevesebb testsúlyt vesztett triatlonisták. Ezenkívül mások jelentős inverz összefüggéseket jelentettek a testtömeg-változások között a 100 km-es ultramaratonban való részvétel miatt (n = 50; r = − 0,31; p = 0,023). A gyorsabb futók több testtömeget veszítettek, mint a lassabb futók, miközben többet isznak .

ennek a szisztematikus áttekintésnek az a releváns megállapítása, hogy az ozmotikus stressz , például az intenzív testmozgás során az AQP1 elősegíti a víz átjutását a vérből az izomba gyors transz-epitheliális transzport révén , segíti a testfolyadék egyensúlyát különböző rendszerekben, ozmotikus védelmet nyújt, és vezetékként szolgál a víz reabszorpciójához és a hőszabályozáshoz . Az AQP1 csatorna ismert biológiai funkcióinak köszönhetően elősegítheti a sejtek homeosztázisát az intenzív edzés során a nitrogén-monoxid és a CO2 transzport hatására, amely két tényező kapcsolódik az állóképességhez és a hosszan tartó testmozgáshoz . Wakayama feltételezte, hogy az AQP1 felgyorsíthatja a vázizom regenerálódását az intramuszkuláris endothel funkció fokozásában betöltött szerepe miatt. Az aktívabb aqp1 gén C-allélú sportolók keményebben edzhetnek és gyorsabban gyógyulhatnak. Az aktívabb AQP1 csatornák a vázizomban és a verejtékmirigyekben számos előnnyel járhatnak az állóképességű sportolók számára. Elősegíthetik a hűtést a megnövekedett konvektív hőátadás és izzadási sebesség révén . Sugie et al. megállapította, hogy az eritrocitákban az aqp1-ek kritikusak voltak a test vízgazdálkodása szempontjából az egész testben.

AQP1 null egyének

emberekben az aqp1 null egyének normális életet éltek, és teljesen nem voltak tudatában semmilyen fizikai korlátnak . Szubakut vagy krónikus folyadékterhelésnek kitéve azonban nem tudták fenntartani a folyadék homeosztázisát.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.