związek między akwaporyną-1 a wydajnością wytrzymałościową: przegląd systematyczny

wynik kontroli

Rysunek 1 przedstawia schemat procesu selekcji badań. Wstępne wyszukiwanie w bazie danych znalazło 172 istotne badania. Dalsza kontrola tych 172 badań doprowadziła do wykluczenia 118 publikacji ze względu na marginalne znaczenie i zatrzymanie 54 dokumentów w celu ustalenia kwalifikowalności. Proces ten doprowadził do odrzucenia ośmiu badań z powodu braku zbieżności cech biologicznych (strukturalnych i funkcjonalnych) kanału AQP1. Efektem końcowym było 46 badań, które zostały wykorzystane w syntezie obecnego przeglądu systematycznego.

ys. 1

PRISMA flow chart. Szczegóły obecnego procesu wyszukiwania i selekcji stosowane podczas procesu przeglądu systematycznego

Kontrola przypadku AQP1 i wydajność CE

u ludzi (patrz Tabela 1), Pierwsza linia dowodów na poparcie hipotezy powiązania między genem AQP1 a wydajnością CE została dostarczona przez Martinez et al. . Raport ten był badaniem obserwacyjnym wykorzystującym genetyczny model epidemiologii w projekcie kontroli przypadków. Badali związek między wariantem sekwencji DNA, rs1049305 (C > G), W 3′ UTR genu AQP1 i poziomem wydajności CE u mężczyzn i kobiet hiszpańskich maratończyków (n = 784). Przypadki (biegacze szybcy; N = 396; mężczyźni = 225; kobiety = 171) kończyły w górnym trzecim percentylu pod względem wieku i płci, podczas gdy kontrole (biegacze wolni; n = 388; mężczyźni = 221; kobiety = 167) kończyły w najniższym trzecim percentylu. Częstość występowania genotypu była wyrażona w HWE (X2, P ≥ 0, 05) i nie różniła się znacząco (X2, p ≥ 0, 05) między płciami. Biorąc pod uwagę podobne genotypowe rozkłady częstości występowania u mężczyzn i kobiet, dla obu przypadków (biegacze Szybcy) i grupy kontrolnej (biegacze wolni), dane dla obu płci zostały zebrane. Test chi-kwadrat na zbiorczych danych ujawnił istotną (X2 = 6,94, p = 0,03) różnicę w dystrybucji genotypu między przypadkami (szybki biegacz) i kontroli (powolny biegacz).

Tabela 1 podsumowanie badań dotyczących związku aqp1gene rs1049305 (C> G) wariantu w 3′ nieprzetłumaczonym regionie i wydajności wytrzymałościowej u ludzi

obserwowane alleliczne rozkłady częstotliwości w przypadkach (szybkie bieganie) i kontroli (powolne bieganie) nie wykazały różnic płciowych (X2, p ≥ 0,05). Rozkład częstości występowania allelicznych w podziale na płeć ujawnił istotne różnice (X2 = 7,55, p = 0,005) pomiędzy przypadkami (biegacze szybcy) a grupą kontrolną (biegacze wolni). U obu płci, w przypadkach i grupach kontrolnych, rzadziej obserwowano allel C. Obliczony iloraz szans = 1,35 I 95% przedział ufności (CI) (1,08–1,67) sugerowały, że allel C był bardziej prawdopodobny (p = 0,005) w przypadkach (szybkie bieganie) niż w grupie kontrolnej (powolne bieganie). Warto zauważyć, że AQP1gene rs1049305 (c > G) znajduje się w 3′ UTR. 3 ’ UTR Posłańca RNA jest związany z regulacją ekspresji genów . 3 ’ UTR kontroluje eksport jądrowy, celowanie subkomórkowe oraz tempo translacji i degradacji DNA. Geny kontrolowane przez sekwencję 3 ’ UTR są na ogół białkami regulatorowymi, a ich nieregularna ekspresja może mieć poważny wpływ na ludzi .

kanał AQP1 i wydajność CE

, używając myszy, dostarczył dowodów na związek między kanałem AQP1 a wydajnością CE. Badali hipotezę, że kanał Aqp1 odgrywa fizjologicznie wpływową rolę w transporcie O2, ponieważ kanał Aqp1 jest obecny na wysokich poziomach w erytrocytach i śródbłonku naczyń włosowatych płuc. Porównano dobrowolne koło biegające przez 24 godziny u myszy Aqp1-null w porównaniu z myszami dzikiego typu w warunkach hipoksji (otoczenia = 16%), normoksji (21%) i hiperoksji (40%). Analiza regresji liniowej przebiegu dystansu jako funkcji stanu Aqp1 i traktowanie kategorycznie odnoszące się do 21% O2 wykazała, że nokaut Aqp1 zmniejszył przebieg dystansu o 4,7 ± 0.5 km (p < 0.001), W porównaniu do 21% O2, redukcja O2 do 16% zmniejszyła przebieg o 1,6 ± 0,6 km (p = 0,01), podczas gdy zwiększenie O2 do 40% zwiększyło przebieg o 1,2 ± 0,6 km (p = 0,04), dostosowując się do stanu Aqp1. Wyniki te doprowadziły do wniosku, że myszy aqp1-null mają duży wpływ na dobrowolną tolerancję wysiłku (ce performance), zgodnie z hipotezą, że aqp1 odgrywa ważną rolę fizjologiczną w transporcie O2 przez błony plazmatyczne. Powszechnie przyjmuje się, że u ludzi wykonywanie długotrwałych ćwiczeń (takich jak bieg na odległość) zależy w dużym stopniu od mechanizmów molekularnych, głównie związanych z zarządzaniem O2.

wydajność kanału AQP1 i CE koreluje

obecne badania obserwacyjne kanału aqp1 rzucają dalsze światło na możliwą rolę mechanizmu molekularnego, takiego jak ten związany z obecnością lub nieobecnością kanału aqp1 i ostrą reakcją na ćwiczenia i zarządzanie O2. U ludzi na wydłużoną wydolność wysiłkową wymaganą przez bieganie długodystansowe ma duży wpływ VO2max, gospodarka metaboliczna, próg mleczanowy, regulacja temperatury i odporność na zmęczenie. Obfite informacje wskazują, że genetyka pośredniczy w wielkości tych mechanizmów . Spośród tych pięciu czynników podstawowym wyznacznikiem wydolności wysiłkowej jest VO2max . Jednym z najsilniejszych argumentów za takim twierdzeniem jest to, że wydajność wytrzymałościowa i VO2max są silnie i pozytywnie powiązane. Nowe ustalenia wynikające z systematycznego przeglądu 15 badań i metaanalizy wykazały, że średnie ważone dla dziedziczności wartości bezwzględnych VO2max i wartości skorygowane o masę ciała i masę beztłuszczową wynosiły odpowiednio 0,68 (95% CI 0,59-0,77), 0,56 (95% CI 0,47–0,65) i 0,44 (95% CI 0,13–0,75). Analiza meta-regresji wykazała, że płeć może częściowo wyjaśnić heterogeniczność w szacunkach dziedziczności VO2max skorygowanych o masę ciała. Szacunki dziedziczności zgłaszane w badaniach były istotne statystycznie. Ostatnio, dla submaksymalnej wytrzymałości, dziedziczność fenotypów i wydolności wynosiła odpowiednio 0,49 (95% CI 0,33-0,65) i 0,53 (95% CI 0,27-0,78).

Aqp1 C-allel Carrier Status i CE Performance

u ludzi, druga linia wsparcia dla hipotezy o związku między genem aqp1 i CE performance została wykazana przez Rivera et al. (patrz Tabela 1). Po raz drugi w badaniu obserwacyjnym z wykorzystaniem genetycznego modelu epidemiologicznego oceniono związek między wariantem sekwencji DNA, rs1049305 (C > G), w 3′ UTR genu AQP1 i fenotypem związanym z wydajnością CE. W tym przypadku, upłynął czas biegu w przypadku 10 km porównano ze statusem nośnika alleli C AQP1, np. nośników (homozygotycznych dla alleli C (CC) i heterozygotycznych dla alleli C (CG); n = 50) i niebędących nośnikami (homozygotycznych dla alleli g (GG); N = 41). Główne odkrycia wskazywały, że allel C-AQP1 nosi średnio 13.4% szybszy (p < 0.05) niż przewoźnicy podczas wyścigu na 10 km, który wynosi około 16,12 km/h dla przewoźników i 13,9 km/h dla przewoźników. Nie było różnicy w statusie szkolenia pomiędzy obiema grupami (przewoźnicy vs przewoźnicy allelu C AQP1). Wyniki te stanowią dalsze wsparcie dla tezy, że międzyosobnicza zmienność w skuteczności CE może być częściowo wyjaśniona przez mechanizmy molekularne, takie jak zmiany sekwencji DNA. Ustalenia Rivera et al. zapewnić dodatkowe wsparcie dla tych Martinez et al. , sugerując udział aqp1 RS1049305 CC i genotypu CG w promowaniu poziomu wydajności biegu wytrzymałościowego.

u ludzi (patrz Tabela 1) trzecia linia dowodów dostarczyła dalszego wsparcia dla możliwej roli genotypu AQP1 w wynikach CE. Tym razem związek pomiędzy osiągami CE i wariantem rs1049305 (C > G) w obrębie regionu 3′ UTR genu AQP1 oceniano u południowoafrykańskich mężczyzn rasy kaukaskiej (n = 504) w triathlonach południowoafrykańskich Ironman 2000 (n = 112), 2001 (n = 222) i 2006 (n = 170). Ich wyniki powielane te Martinez et al. i Rivera et al. informując, że wariant AQP1 rs1049305 C był powiązany z czasem trwania segmentu biegu maratońskiego w trzech imprezach Ironman. Triathloniści, którzy nosili allel C, ukończyli etap biegu na 42,2 km szybciej (średnio 286, S = 49 min) niż triathloniści z genotypem GG (średnio 296, s = 47 min; P = 0,032). To badanie utrzymywało również, że ich ustalenia i te z Martinez et al. i Rivera et al. nie są wyznacznikami wydajności wytrzymałościowej, ale są dowodem na to, że wariant Aqp1 Rs1049305 C przyczynia się do stanu fizjologicznego, który jest podatny na trening i korzystny dla wydajności w biegu wytrzymałościowym (długodystansowym). Niektórzy twierdzą dalej, że słabość obserwowania podobnego wpływu genotypu na wydajność na etapach pływania i roweru prawdopodobnie odzwierciedla różne wymagania fizjologiczne tych działań .

ekspresja, in Vitro i allel AQP1 G

jeden raport ujawnił, że in vitro (patrz Tabela 2) zmniejszona ekspresja AQP1 była związana z obecnością allelu G rs1049305. Postulowano, że takie zmniejszenie ekspresji AQP1 można przypisać zwiększeniu powinowactwa wiązania prekursora mikroRNA-129 do miejsca wiązania o dwie pary zasad (bp) od rs1049305 . To samo badanie wykazało, że u pacjentów z zwłóknieniem wątroby genotyp AQP1 rs1049305 CC był związany z niższym stężeniem sodu w surowicy i mniejszą osmolalnością w surowicy w porównaniu z pacjentami z genotypem CG lub GG. Saunders et al. postawiono hipotezę, że zmniejszenie ekspresji AQP1 w obecności allelu G może powodować wolniejszą reakcję na zmiany gradientu osmotycznego podczas wysiłku fizycznego. Pogląd ten potwierdzony obserwacjami Tam i Noakesa, że osmolalność surowicy jest fizjologicznie broniona podczas wysiłku fizycznego.

Tabela 2 podsumowanie badania oceniającego wpływ rs1049305 (C > G) na ekspresję genu AQP1, in vitro

występowanie allelu aqp1 c

biegacze kenijscy i etiopscy zdominowali Olimpijskie zawody w biegach średnich i długodystansowych od igrzysk w 1968 roku w mieście Meksyk . Rozkład populacji allelu C genu AQP1 może częściowo wyjaśnić to zjawisko. Raport National Center for Biotechnology Information wykazał niewielkie różnice w częstości występowania ( % ) allelu C AQP1 między Europejczykami (0,30 % ), Azjatami (0,38%) i Kaukazami (0,42%), ale uderzające występowanie allelu C AQP1 u Afroamerykanów (0,86 %) i Subsaharyjczyków (0,98 %). Inni donoszą, że u Latynosów częstość występowania allelu C wynosiła 0,36% u biegaczy szybkich (przypadki) i 0,30% u biegaczy wolnych (grupy kontrolnej).

aktywność kanału AQP1 w ćwiczeniach niedotlenienia

Huang i Wang zastosowali inne podejście do badania genu AQP1 i ćwiczeń wytrzymałościowych. Zbadano wpływ aerobowego treningu interwałowego (ait) i umiarkowanego treningu ciągłego (MCT) na funkcję reologiczną za pośrednictwem stresu osmotycznego i aktywność kanału aqp1 ludzkich erytrocytów w warunkach stresu niedotlenienia (HE) u ludzi. Trzydziestu zdrowych siedzących mężczyzn losowo przydzielono do grupy AIT, która wykonywała 3-minutowe interwały przy 40% i 80% VO2max, N = 15, lub do grupy MCT wymaganej do wykonywania długotrwałych ćwiczeń przy 60% VO2max, N = 15, przez 30 min/dzień, 5 dni/tydzień przez 6 tygodni. Odpowiedzi reologiczne erytrocytów na HE (100 W poniżej 12% O2 przez 30 minut) oznaczano przed i po różnych schematach. Odkrycia ujawniły, że ostry HE zwiększał kruchość osmotyczną i zmniejszał deformację erytrocytów oraz obniżał aktywność erytrocytów AQP1, na co wskazuje zwiększona niestabilność błony erytrocytów wywołana przez chlorek magnezu (HgCl2-) w Warunkach hipotonicznych. Po 6 tygodniach ćwiczeń Grupa ait wykazywała wyższą maksymalną moc wyjściową i VO2max niż grupa MCT. Zarówno AIT, jak i MCT zmniejszyły zakres zwiększonej kruchości osmotycznej, zmniejszonej odkształcalności i aktywności aqp1 erytrocytów spowodowanych przez HE. Doszli do wniosku, że ait był lepszy od MCT w celu zwiększenia wydolności tlenowej. AIT lub MCT skutecznie łagodzą zaburzenia cech reologicznych erytrocytów i funkcji aqp1 wywoływane przez HE.

AQP1 i utrata płynów ustrojowych podczas ćwiczeń

i Saunders et al. zbadano związek utraty płynów ustrojowych (zmiany masy ciała) z wariantem aqp1 rs1049305 (c > G) podczas biegów wytrzymałościowych. Rivera et al. poinformowano, że podczas wyścigu drogowego na 10 km, nosiciele allelu C aqp1 rs1049305 mieli większą skorygowaną utratę płynów ustrojowych (3,7 ± 0,9 kg) niż przewoźnicy (1,5 ± 1,1 kg) (p < 0,05). Saunders et al. nie stwierdzono wpływu genotypu na bezwzględne zmiany masy ciała w odpowiedzi na 42-kilometrowy odcinek biegu triathlonów Ironman. W tym ostatnim badaniu argumentowano, że zaobserwowane przeciwstawne ustalenia zostały przypisane kwestiom metodologicznym . W badaniu Ironman Triathlon Saunders et al. , przed i po bezwzględne wartości masy ciała były wykorzystywane jako wskaźniki utraty płynów ustrojowych. Odwrotnie, Rivera et al. określona utrata płynów ustrojowych na podstawie różnicy między masą ciała nagiego (waga przed 10 km-waga po 10 km) z dostosowaniem do pobierania płynów, utraty wody z dróg oddechowych i wydalania moczu. Tam i Noakes zrecenzowali literaturę dotyczącą kontrowersji, kiedy i dlaczego należy regulować absolutną masę ciała, biorąc pod uwagę praktyczne i naukowe wysiłki. Poza obecnym przeglądem należy jeszcze bardziej zagłębić się w takie kontrowersje.

różnice utraty płynów ciała wywołane wysiłkiem, według genotypu aqp1, obserwowane przez Rivera i wsp. może również pośrednio wyjaśniać związek AQP1 z wydajnością biegu. Obserwacja, że wysoka utrata płynów ustrojowych jest związana z szybszą wydajnością w imprezach wytrzymałościowych, nie jest odosobnionym zdarzeniem. Jak stwierdzono przez Saunders et al. , triathloniści z 2000, 2001 i 206 południowoafrykańskiego triathlonu Ironman, którzy stracili najwięcej masy ciała podczas całego wyścigu, mieli lepsze (szybsze) czasy wykończenia niż triathloniści, którzy stracili mniej masy ciała. Ponadto inni zgłaszali istotne odwrotne korelacje pomiędzy zmianami masy ciała z powodu udziału w Ultramaratonie o długości 100 km (n = 50; r = − 0,31; p = 0,023). Szybsi biegacze tracili więcej masy ciała w porównaniu z wolniejszymi biegaczami, jednocześnie pijąc więcej .

istotne odkrycie tego systematycznego przeglądu jest to, że podczas stresu osmotycznego , takiego jak intensywne ćwiczenia , AQP1 ułatwia przenoszenie wody z krwi do mięśni poprzez szybki transport przez nabłonek, pomaga w równowadze płynów ustrojowych w różnych układach, zapewnia ochronę osmotyczną i służy jako przewód do reabsorpcji wody i kontroli termicznej . Kanał AQP1, ze względu na znane funkcje biologiczne, może promować homeostazę komórkową podczas intensywnego wysiłku poprzez działanie na tlenek azotu i transport CO2, dwa czynniki związane z wydajnością wytrzymałościową i długotrwałym wysiłkiem. Wakayama postawił hipotezę, że AQP1 może przyspieszyć regenerację mięśni szkieletowych ze względu na jego rolę w wzmacnianiu funkcji śródbłonka domięśniowego. Sportowcy z bardziej aktywnym allelem C genu AQP1 mogą trenować ciężej i szybciej się regenerować . Bardziej aktywne kanały AQP1 w mięśniach szkieletowych i gruczołach potowych mogą zapewnić kilka korzyści u sportowców wytrzymałościowych. Mogą promować chłodzenie poprzez zwiększoną konwekcyjną wymianę ciepła i szybkość potu . Sugie i in. stwierdzono, że AQP1s w erytrocytach miały kluczowe znaczenie dla gospodarki wodnej organizmu w całym organizmie.

Aqp1 null osoby

u ludzi osoby AQP1 null prowadziły normalne życie i były całkowicie nieświadome jakichkolwiek fizycznych ograniczeń . Jednak nie mogli utrzymać homeostazy płynów podostre lub przewlekłe przeciążenie płynów.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.