アクアポリン-1と持久力パフォーマンスの関連:システマティックレビュー

精査の結果

図1は、研究の選択プロセスのフローチャートを示しています。 最初のデータベース検索では、172の関連する研究が見つかりました。 これらの172の研究のさらなるスクリーニングは、限界的な関連性と適格性決定のための54の文書の保持のために118の出版物の除外につながった。 そのプロセスは、AQP1チャネルの生物学的(構造的および機能的)形質における非偶然性のために8つの研究の拒絶をもたらした。 最終的な結果は、現在のシステマティックレビューの合成に利用された46の研究をもたらした。

図。 1

プリズマフローチャート。 システマティックレビュープロセス中に適用される現在の検索と選択プロセスの詳細

AQP1ケースコントロールとCEパフォーマンス

ヒト(表1参照)では、Aqp1遺伝子とCEパフォーマンスとの関連性の仮説を支持する証拠の最初の行は、Martinezらによって提供された。 . この報告書は、症例対照設計における遺伝疫学モデルを用いた観察研究であった。 彼らは、AQP1遺伝子の3’UTRにおけるdna配列変異体rs1049305(C>G)と、男性と女性のヒスパニックマラソンランナー(n=784)のCEパフォーマン 症例(速いランナー;n=396;男性=225;女性=171)は、年齢と性別の上位3番目の百分位数で完走し、対照(遅いランナー;n=388;男性=221;女性=167)は最低3番目の百分位数で完走しました。 報告された遺伝子型の頻度はHWE(X2、p≤0.05)であり、有意に(X2、p≤0.05)男女間で異なっていなかった。 男性と女性に同様の遺伝子型頻度分布があったことを考えると、両方のケース(速いランナー)とコントロール(遅いランナー)について、男女のデータをプールした。 プールされたデータのカイ二乗検定は、症例(速いランナー)と対照(遅いランナー)の間の遺伝子型有病率分布の有意な(X2=6.94、p=0.03)差を明らかにした。

表1Aqp1Gene rs1049305(C>G)3’非翻訳領域における変異体とヒトにおける耐久性能の関連付けに関する研究の要約

ケース(速いランナー)とコントロール(遅いランナー)内で観察された対立遺伝子の頻度分布は、性差を明らかにしなかった(x2、p≤0.05)。 性プール対立遺伝子頻度分布は、ケース(速いランナー)とコントロール(遅いランナー)の間に有意差(X2=7.55、p=0.005)を明らかにした。 両性において,症例および対照内では,C対立遺伝子はあまり頻繁に観察されなかった。 計算されたオッズ比=1.35とその95%信頼区間(CI)(1.08–1.67)は、C対立遺伝子がコントロール(遅いランナー)よりもケース(速いランナー)で流行している可能性が高い(p=0.005) 注目すべきは、aqp1Gene rs1049305(C>G)が3’UTRにあることです。 メッセンジャー RNAの3’UTRは、遺伝子発現の調節に関連している。 3’UTRは、核の輸出、サブ細胞標的化、およびDNAの翻訳および分解速度を制御する。 3’UTRの配列によって制御される遺伝子は、一般的に調節タンパク質であり、それらの不規則な発現は、ヒトに深刻な影響を有する可能性がある。

AQP1チャンネルとCEパフォーマンス

Xu et al. 、マウスを使用して、Aqp1チャネルとCE性能との間の関連のための証拠を提供した。 彼らは、aqp1チャネルが赤血球および肺毛細血管内皮に高レベルで存在するため、Aqp1チャネルがO2輸送に生理学的に影響力のある役割を果た 彼らは、低酸素症(周囲=16%)、正常酸素症(21%)、および高酸素症(40%)の条件下で野生型マウス対Aqp1ヌルで24時間にわたって実行されている自発的な車輪を比較した。 Aqp1状態の関数として実行距離の線形回帰分析と断固として21%O2を参照して処理すると、Aqp1ノックアウトは4.7±0で実行距離を減少させたこと5km(p<0.001)、を調整します。 21%のO2と比較して、O2を16%に減らすと、走行距離が1.6±0.6km(p=0.01)減少し、O2を40%に増やすと、走行距離が1.2±0.6km(p=0.04)増加し、Aqp1の状態 これらの知見は、aqp1nullマウスは、aqp1は、原形質膜を横切ってO2輸送に重要な生理学的役割を果たしているという仮説と一致し、自発的な運動耐性(CEパフォーマ 人間では、長時間の運動(距離走行のような)の実行は、主にO2の管理に関連する分子メカニズムに大きく依存することがよく認められている。

AQP1チャネルとCEパフォーマンスの相関

AQP1チャネルの現在の観察研究は、aqp1チャネルの有無と運動とO2管理への急性応答に関連する ヒトでは、長距離走行で必要とされる長時間の運動能力は、Vo2Max、代謝経済、乳酸閾値、温度調節、および疲労抵抗によって大きく影響される。 豊富な情報は、遺伝学がこれらのメカニズムの大きさを仲介することを示している。 これらの5つの要因のうち、持久力運動性能の主な決定要因はVo2Maxです。 このような競合のための最も強力な引数の一つは、耐久性能とVo2Maxが強く、積極的に関連付けられているということです。 15件の研究とメタアナリシスのシステマティックレビューから得られた新しい知見は、Vo2Max絶対値の遺伝率の加重平均と体重と無脂肪質量の調整値の加重平均は、それぞれ0.68(95%CI0.59-0.77)、0.56(95%CI0.47-0.65)、および0.44(95%CI0.13–0.75)であったことを示した。 メタ回帰分析は、性別が部分的に体重によって調整されたVo2Max遺伝性推定値の異質性を説明することができることを明らかにした。 研究の中で報告された遺伝率の推定値は統計的に有意であった。 最後に、最大下持久力については、表現型および持久力性能の遺伝性はそれぞれ0.49(95%CI0.33–0.65)および0.53(95%CI0.27–0.78)であった。

AQP1C-対立遺伝子キャリアの状態とCEパフォーマンス

ヒトでは、AQP1遺伝子とCEパフォーマンスとの関連性の仮説の支持の第二の行は、Rivera et al. (表1を参照)。 二度目に、遺伝疫学モデルを用いた観察研究は、AQP1遺伝子の3’UTRにおけるDNA配列変異体rs1049305(C>G)とCE性能関連表現型との間の関連性を評価した。 この機会に、10kmイベントでの経過走行時間は、AQP1C-対立遺伝子キャリア状態、例えば、キャリア(c-対立遺伝子(CC)のホモ接合およびc-対立遺伝子(CG)のヘテロ接合;n=50) 主要な調査結果はAQP1C対立遺伝子が13の平均を動かした運ぶことを示しました。10kmレース中の非キャリアよりも4%高速(p<0.05)で、キャリアでは約16.12km/h、非キャリアでは13.9km/hです。 二つのグループ(aqp1C-対立遺伝子のキャリア対非キャリア)の間に訓練状態に差はなかった。 これらの知見は、CE性能における個人間の変動が、DNA配列変動などの分子機構によって部分的に説明できるという概念をさらに支持するものである。 Rivera et al.の調査結果は以下の通りである。 Martinez et al.のものに追加のサポートを提供する。 、持久力の連続した性能レベルの促進のAQP1rs1049305CCおよびCGの遺伝子型の参加を提案する。ヒトでは(表1を参照)、証拠の第三の行は、CEのパフォーマンスにおけるAQP1遺伝子型の可能な役割のためのさらなるサポートを提供しました。

今回、CEパフォーマンスとrs1049305(C>G)変異体aqp1遺伝子の3’UTR領域内の間の関連付けは、南アフリカの白人男性(n=504)フィニッシャー2000(n=112)、2001(n=222)、および2006(n=170)南アフリカのアイアンマントライアスロンのいずれかで評価されました。 それらの結果は、Martinez et al.の結果を複製した。 およびRivera e t a l. AQP1rs1049305c-バリアントは、三つのアイアンマンイベントでマラソン走行セグメントの期間と関連していたことを報告することにより。 C対立遺伝子を運んだトライアスロンは、GG遺伝子型を持つトライアスロンよりも速く42.2kmのランステージを完了した(平均286、s=49分)(平均296、s=47分;P=0.032)。 その研究はまた、彼らの発見とMartinez et al.の発見と主張した。 およびRivera e t a l. 持久力の性能の予測因子ではないが、aqp1rs1049305C変形が訓練に受容的な生理学的な状態に貢献し、持久力(長距離の)連続した性能に有利であるという証拠 さらに、水泳と自転車の段階でのパフォーマンスに対する同様の遺伝子型の影響を観察することの弱点は、これらの活動の異なる生理学的要件を反映

発現、In Vitro、およびAQP1G対立遺伝子

一つの報告は、in vitroで(表2を参照)、減少したAQP1発現がrs1049305G対立遺伝子の存在と関連していたことを明 AQP1の発現におけるそのような減少は、rs1 0 4 9 3 0 5から離れた2塩基対(b p)の結合部位へのmicroRNA−1 2 9前駆体の結合親和性の増加に起因すると仮定された。 同じ研究は、肝線維症患者では、AQP1rs1049305CC遺伝子型が、CGまたはGG遺伝子型を有する患者と比較した場合、より低い血清ナトリウム濃度およびより低い血清 Saunders et al. G対立遺伝子の存在下でのAQP1の発現の低下は、運動中の浸透圧勾配の変化に対するより遅い応答を引き起こす可能性があると仮定した。 その概念は、血清浸透圧が運動中に生理学的に防御されるというTamおよびNoakesの観察によって実証された。表2in vitroでのAQP1遺伝子発現におけるrs1049305(C>G)の影響を評価する研究の概要

有病率の有病率aqp1c対立遺伝子

ケニアとエチオピアのランナーは、1968年のメキシコシティオリンピック以来、オリンピックの中長距離走を支配してきました。 AQP1遺伝子C対立遺伝子の集団分布は、部分的にこの現象を説明するかもしれません。 国立バイオテクノロジー情報センターからの報告は、ヨーロッパ人(0.30%)、アジア人(0.38%)、および白人(0.42%)の間でAQP1C対立遺伝子の頻度(%)の小さな変動が、アフリカ 他はヒスパニックのC対立遺伝子の有病率が速いランナー(場合)の0.36%および遅いランナー(対照)の0.30%だったことを報告しました。

低酸素運動下でのAQP1チャネル活性

黄と王は、AQP1遺伝子と持久力運動の研究に異なるアプローチを使用しました。 彼らは、ヒトにおける低酸素運動(HE)ストレス下でのヒト赤血球の浸透圧ストレス媒介レオロジー機能とAQP1チャネル活性に好気性インターバルトレーニング(AIT)と中程度の連続トレーニング(MCT)の効果を検討した。 三十健康な座りがちな男性は、ランダムに3分間隔で40%と80%Vo2Max、n=15、または60%Vo2Max、n=15、30分/日、5日/週6週間で持続的な運動を行うために必要なMCT HEに対する赤血球レオロジー応答(100w下12%O2 30分)は、様々なレジメンの前後に決定された。 調査結果は、急性HEは浸透圧脆弱性を増加させ、赤血球の変形能を減少させ、増加した塩化マグネシウム(Hgcl2-)によって示されるように赤血球AQP1活性 運動介入の6週間後、AITグループはMCTグループよりも高い最大出力とVo2Maxを示した。 AITとMCTの両方が強化された浸透性脆弱性、減少した変形能、および彼によって引き起こされる赤血球のAQP1活性の範囲を減少させた。 彼らは、AITは好気性能力を高めるためにMCTよりも優れていると結論づけた。 AITまたはMCTのいずれかが効果的に赤血球レオロジー特性と彼によって誘発されるAQP1機能の障害を軽減した。

AQP1と運動中の体液損失

これらの線に沿って、Rivera et al. およびSaunders e t a l. 耐久走行中のaqp1rs1049305(C>G)バリアントとの体液損失(体重変化)の関連を調べました。 リベラ他 10kmのロードレース中に、AQP1rs1049305C対立遺伝子のキャリアは、非キャリア(1.5±1.1kg)よりも大きな調整体液損失(3.7±0.9kg)を有していたことを報告した(P<0.05)。 Saunders et al. Ironman Triathlonsの42kmの連続した区分に応じて絶対体重の変更に対する遺伝子型の効果を報告しなかった。 後者の研究は、観察された反対の所見は方法論的問題に起因すると主張した。 SaundersらのIronman Triathlonの研究では。 、体重の絶対値の前後を体液損失の指標として使用した。 逆に、Rivera e t a l. ヌード体重(10km前の体重−10km後の体重)の差から体液損失を決定し、体液摂取、呼吸水損失、および尿排泄を調整した。 TamとNoakesは、いつ、なぜ絶対体重を調整する必要があるのか、実用的かつ科学的な努力を考慮して、論争に関連する文献をレビューしました。 このような論争にさらに進むことは、現在のレビューを超えています。

Rivera et al.によって観察されたAQP1遺伝子型による運動誘発性体液損失の違いは、Aqp1遺伝子型によって観察された。 また間接的に連続した性能のAQP1連合を説明するかもしれません。 高い体液の損失が持久力のでき事のより速い連続した性能と関連付けられるという観察は隔離されたでき事ではない。 Saunders e t a l. 2000年、2001年、206年の南アフリカ-アイアンマン-トライアスロンでは、全レースで最も体重を失ったトライアスロンのフィニッシャーは、体重を減らしたトライアスロンよりも優れた(速い)フィニッシュタイムを持っていた。 さらに、他の人は、100kmのウルトラマラソンへの参加のために体重変化の間に有意な逆相関を報告していた(n=50;r=-0.31;p=0.023)。 より速いランナーはまたより多くを飲んでいる間より遅いランナーと比較されるより多くのボディ固まりを失いました。

この系統的レビューの関連する知見は、激しい運動などの浸透圧ストレス中に、AQP1は、迅速な経上皮輸送を介して血液から筋肉への水の移動を容易にし、様々なシステムにおける体液バランスを支援し、浸透圧保護を提供し、水再吸収および熱制御のための導管として機能することである。 Aqp1チャネルは、その既知の生物学的機能のために、一酸化窒素およびCO2輸送に対する作用によって激しい運動中に細胞の恒常性を促進するこ 和歌山は、AQP1が筋肉内内皮機能を増強する役割のために骨格筋の再生を促進する可能性があると仮定した。 より活動的なAQP1遺伝子のc対立遺伝子を持つ運動選手はより懸命に訓練し、より速く回復するかもしれません。 骨格筋および汗腺のより活動的なAQP1チャネルは持久力の運動選手の複数の利点を提供するかもしれません。 それらは増加された対流熱伝達および汗率によって冷却を促進するかもしれません。 杉江他 赤血球のAqp1Sがボディ中のボディ水管理のために重大だったことが分りました。

AQP1ヌル個体

ヒトでは、AQP1ヌル個体は正常な生活を送っており、物理的な制限を全く知らなかった。 しかし,亜急性または慢性の流体過負荷に曝されると,流体の恒常性を維持することができなかった。

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