Asociere între aquaporin-1 și performanța de anduranță: o revizuire sistematică

rezultatul controlului

Figura 1 prezintă o diagramă a procesului de selecție a studiilor. Căutarea inițială a bazei de date a găsit 172 de studii pertinente. O examinare suplimentară a celor 172 de studii a condus la excluderea a 118 publicații din cauza relevanței marginale și a păstrării a 54 de documente pentru determinarea eligibilității. Acest proces a dus la respingerea a opt studii din cauza non-coincidenței în trăsăturile biologice (structurale și funcționale) ale canalului AQP1. Rezultatul final a dat 46 de studii care au fost utilizate în sinteza prezentei revizuiri sistematice.

Fig. 1

PRISMA diagramă. Detalii despre procesul de căutare și selecție actual aplicat în timpul procesului de revizuire sistematică

AQP1 caz–Control și performanța CE

la om (a se vedea tabelul 1), prima linie de dovezi care susțin ipoteza asocierii dintre gena AQP1 și performanța CE a fost furnizată de Martinez și colab. . Acest raport a fost un studiu de observare folosind un model de epidemiologie genetică într-un design de caz-control. Ei au examinat asocierea dintre o variantă de secvență ADN, rs1049305 (c> G), în 3′ UTR al genei AQP1 și nivelul de performanță CE la alergătorii de maraton hispanici de sex masculin și feminin (n = 784). Cazurile (alergători rapizi; n = 396; bărbați = 225; femei = 171) au fost clasați în a treia percentilă superioară pentru vârsta și sexul lor, în timp ce controalele (alergători lenți; n = 388; bărbați = 221; femei = 167) au terminat în cea mai mică percentilă a treia. Frecvențele genotipului raportate au fost în HWE (X2, p 0,05) și nu au fost semnificativ (X2, p 0,05) diferite între sexe. Având în vedere că au existat distribuții de frecvență genotipică similare la bărbați și femei, pentru ambele cazuri (alergători rapizi) și controale (alergători lenți), datele pentru ambele sexe au fost reunite. Testul Chi-pătrat pe datele cumulate a relevat o diferență semnificativă (X2 = 6,94, p = 0,03) în distribuția prevalenței genotipului între cazuri (alergători rapizi) și controale (alergători lenți).

Tabelul 1 Rezumatul studiilor privind asocierea AQP1gene rs1049305 (c> G) în regiunea netradusă 3′ și performanța de anduranță la om

distribuțiile de frecvență alelică observate în cazuri (alergători rapizi) și controale (alergători lenți) nu au evidențiat diferențe de sex (X2, p 0,05). Distribuția de frecvență alelică combinată pe sexe a evidențiat diferențe semnificative (X2 = 7,55, p = 0,005) între cazuri (alergători rapizi) și controale (alergători lenți). La ambele sexe, în cazuri și controale, alela C a fost observată mai puțin frecvent. Raportul de cote calculat = 1,35 și intervalul său de încredere de 95% (CI) (1,08–1,67) au sugerat că alela C a fost mai probabilă (p = 0,005) predominantă în cazuri (alergători rapizi) decât în controale (alergători lenți). Este demn de remarcat faptul că AQP1gene rs1049305 (c > G) se află în 3′ UTR. 3 ‘ UTR de ARN mesager a fost asociat cu reglarea expresiei genelor . 3 ‘ UTR controlează exportul nuclear, direcționarea sub-celulară și ratele de traducere și degradare a ADN-ului. Genele controlate de secvența 3’ UTR sunt în general proteine reglatoare, iar expresia lor neregulată poate avea efecte grave asupra oamenilor .

AQP1 canal și performanța CE

Xu și colab. , folosind șoareci, a furnizat dovezi pentru o asociere între canalul Aqp1 și performanța CE. Ei au testat ipoteza că canalul Aqp1 joacă un rol fiziologic influent în transportul O2, deoarece canalul Aqp1 este prezent la niveluri ridicate în eritrocite și endoteliul capilar pulmonar. Ei au comparat roata voluntară care rulează pe o perioadă de 24 de ore la Aqp1-null față de șoarecii de tip sălbatic în condiții de hipoxie (ambient = 16%), normoxie (21%) și hiperoxie (40%). Analiza regresiei liniare a distanței parcurse în funcție de statutul Aqp1 și tratarea categoric referindu-se la 21% O2 a indicat faptul că Aqp1 knockout a redus distanța parcursă cu 4.7 0.5 km (p < 0.001), ajustarea pentru . Față de 21% O2, reducerea O2 la 16% a redus distanța parcursă cu 1,6 0,6 km (p = 0,01), în timp ce creșterea O2 la 40% a crescut distanța parcursă cu 1,2 0,6 km (p = 0,04), ajustându-se pentru starea Aqp1. Aceste constatări au condus la concluzia că șoarecii Aqp1-null au un efect major în toleranța voluntară la efort (performanța CE), în concordanță cu ipoteza că Aqp1 joacă un rol fiziologic important în transportul O2 prin membranele plasmatice. Este bine acceptat faptul că la om executarea exercițiilor prelungite (cum ar fi alergarea la distanță) depinde în mare măsură de mecanismele moleculare legate în mare parte de gestionarea O2.

canalul AQP1 și performanța CE corelează

studiul observațional actual al canalului AQP1 aruncă o lumină suplimentară asupra rolului posibil al unui mecanism molecular, cum ar fi cel legat de prezența sau absența canalului AQP1 și răspunsul acut la exercițiu și gestionarea O2. La om, capacitatea de efort prelungită, așa cum este cerută de alergarea pe distanțe lungi, este puternic influențată de VO2max, economia metabolică, pragul de lactat, reglarea temperaturii și rezistența la oboseală. Informații abundente indică genetica mediază amploarea acestor mecanisme . Dintre acești cinci factori, determinantul principal al performanței exercițiilor de anduranță este VO2max . Unul dintre cele mai puternice argumente pentru o astfel de afirmație este că performanța de anduranță și VO2max sunt puternic și pozitiv asociate. Noile constatări rezultate dintr-o revizuire sistematică a 15 studii și meta-analiză au indicat faptul că mijloacele ponderate pentru heritabilitatea valorilor absolute ale VO2max și cele ajustate în funcție de greutatea corporală și de masa fără grăsimi au fost 0,68 (IÎ 95% 0,59–0,77), 0,56 (IÎ 95% 0,47–0,65) și, respectiv, 0,44 (IÎ 95% 0,13–0,75). Analiza meta-regresiei a arătat că sexul ar putea explica parțial eterogenitatea estimărilor de heritabilitate VO2max ajustate în funcție de greutatea corporală. Estimările privind heritabilitatea raportate în cadrul studiilor au fost semnificative statistic. În cele din urmă, pentru rezistența submaximală, fenotipurile și performanțele de anduranță au fost 0,49 (IÎ 95% 0,33–0,65) și, respectiv, 0,53 (IÎ 95% 0,27–0,78).

AQP1 c-starea purtătorului de alele și performanța CE

la om, a doua linie de sprijin pentru ipoteza unei asocieri între gena AQP1 și performanța CE a fost demonstrată de Rivera și colab. (vezi Tabelul 1). Pentru a doua oară, un studiu observațional folosind un model de epidemiologie genetică a evaluat asocierea dintre varianta secvenței ADN, rs1049305 (c> G), în 3′ UTR a genei AQP1 și fenotipul legat de performanța CE. Cu această ocazie, timpul de funcționare scurs într-un eveniment de 10 km a fost comparat cu AQP1 c-alelă statutul de purtător, de exemplu, purtători (homozigot pentru alela C (CC) și heterozigot pentru alela c (CG); n = 50) și non-purtători (homozigot pentru alela G (GG); n = 41). Principalele constatări au indicat faptul că AQP1 c-alela poartă a fugit o medie de 13.4% mai rapid (p < 0,05) decât non-transportatorii în timpul cursei de 10 km, care este de aproximativ 16,12 km/h pentru transportatori și 13,9 km/h pentru non-transportatori. Nu a existat nicio diferență în statutul de antrenament între cele două grupuri (purtători vs non-purtători ai alelei AQP1 c). Aceste constatări oferă un sprijin suplimentar ideii că variabilitatea interindividuală a performanței CE ar putea fi explicată parțial prin mecanisme moleculare, cum ar fi variațiile secvenței ADN. Constatările lui Rivera și colab. oferiți sprijin suplimentar celor de la Martinez și colab. , sugerând participarea genotipului AQP1 rs1049305 CC și CG la promovarea nivelului de performanță al alergării de anduranță.

la om (vezi Tabelul 1), o a treia linie de dovezi a oferit un sprijin suplimentar pentru rolul posibil al genotipului AQP1 în performanța CE. De data aceasta, asocierea dintre performanța CE și varianta rs1049305 (c > G) din regiunea 3′ UTR a genei AQP1 a fost evaluată la bărbații caucazieni din Africa de sud (n = 504) în triatlonii Sud-Africani Ironman din 2000 (n = 112), 2001 (n = 222) și 2006 (n = 170). Rezultatele lor le-au reprodus pe cele ale lui Martinez și colab. și Rivera și colab. raportând că varianta c AQP1 rs1049305 a fost asociată cu durata segmentului de alergare maraton în trei evenimente Ironman. Triatletii care au purtat alela C au finalizat etapa de alergare de 42,2 km mai repede (medie 286, s = 49 min) decât triatletii cu genotipul GG (medie 296, s = 47 min; P = 0,032). Acest studiu a susținut, de asemenea, că descoperirile lor și cele ale lui Martinez și colab. și Rivera și colab. nu sunt predictori ai performanței de anduranță, dar sunt dovezi că AQP1 rs1049305 c-variant contribuie la o stare fiziologică receptivă la antrenament și benefică pentru performanța de anduranță (pe distanțe lungi). Unii susțin în continuare că slăbiciunea observării unui efect genotip similar asupra performanței în etapele de înot și biciclete reflectă probabil cerințele fiziologice diferite ale acestor activități .

, in Vitro și alela AQP1 g

un raport a arătat că, in vitro (vezi Tabelul 2), o expresie AQP1 redusă a fost asociată cu prezența alelei g rs1049305. S-a postulat că o astfel de reducere a expresiei AQP1 ar putea fi atribuită unei creșteri a afinității de legare a unui precursor microRNA-129 la situsul său de legare la două perechi de baze (bp) distanță de rs1049305 . Același studiu a indicat că la pacienții cu fibroză hepatică, genotipul AQP1 rs1049305 CC a fost asociat cu o concentrație serică mai mică de sodiu și o osmolalitate serică mai mică în comparație cu pacienții cu genotip CG sau GG. Saunders și colab. a emis ipoteza că reducerile expresiei AQP1 în prezența alelei G ar putea provoca un răspuns mai lent la modificările gradientului osmotic în timpul exercițiului. Această noțiune susținută de observația Tam și Noakes că osmolalitatea serică este apărată fiziologic în timpul exercițiilor fizice.

Tabelul 2 Rezumatul studiului de evaluare a influenței rs1049305 (C> G) în expresia genei AQP1, in vitro

prevalența alelei aqp1 c

alergătorii kenieni și etiopieni au dominat evenimentele olimpice de alergare pe distanțe medii și lungi de la Jocurile din 1968 din Mexico City . Distribuția populației alelei C a genei AQP1 ar putea explica parțial acest fenomen. Un raport al Centrului Național pentru Informații Biotehnologice a constatat mici variații ale frecvenței (%) alelei c AQP1 între europeni (0,30 % ), asiatici (0,38%) și caucazieni (0,42%), dar o prevalență izbitoare a alelei c AQP1 la afro-americani (0,86 %) și Subsaharani (0,98 %). Alții au raportat că la hispanici prevalența alelei C a fost de 0,36% la alergătorii rapizi (cazuri) și de 0,30% la alergătorii lenți (controale).

activitatea canalului AQP1 sub exercițiu hipoxic

Huang și Wang au folosit o abordare diferită a studiului genei AQP1 și a exercițiilor de anduranță. Ei au examinat efectele antrenamentului cu intervale aerobe (AIT) și formarea continuă moderată (MCT) asupra funcției reologice mediate de stresul osmotic și a activității canalului AQP1 a eritrocitelor umane sub stres hipoxic (HE) la om. Treizeci de bărbați sedentari sănătoși au fost repartizați aleatoriu fie grupului AIT care a efectuat intervale de 3 minute la 40% și 80% VO2max, N = 15, fie grupului MCT necesar pentru a efectua exerciții susținute la 60% VO2max, n = 15, Timp de 30 min/zi, 5 zile/săptămână timp de 6 săptămâni. Răspunsurile reologice ale eritrocitelor la HE (100 W sub 12% O2 timp de 30 min) au fost determinate înainte și după diferite regimuri. Constatările au arătat că he acut a crescut fragilitatea osmotică și a scăzut deformabilitatea eritrocitelor și activitatea AQP1 a eritrocitelor deprimată, așa cum este indicată de instabilitatea crescută a clorurii de magneziu (HgCl2-) indusă de membrana eritrocitelor în condiții hipotonice. După cele 6 săptămâni de intervenție, grupul AIT a prezentat o putere maximă mai mare și VO2max decât grupul MCT. Atât AIT, cât și MCT au diminuat extensiile fragilității osmotice îmbunătățite, deformabilității reduse și activității AQP1 a eritrocitelor cauzate de HE. Ei au concluzionat că AIT a fost superior MCT pentru îmbunătățirea capacității aerobe. Fie AIT, fie MCT au atenuat în mod eficient deficiențele caracteristicilor reologice ale eritrocitelor și ale funcției AQP1 evocate de HE.

AQP1 și pierderea de lichide corporale în timpul exercițiului

de-a lungul acestor linii, Rivera și colab. și Saunders și colab. pierderea lichidului corporal examinat (modificări de greutate) asociere cu varianta AQP1 rs1049305 (c > G) în timpul rulărilor de anduranță. Rivera și colab. a raportat că, în timpul unei curse rutiere de 10 km, purtătorii alelei c AQP1 rs1049305 au avut o pierdere mai mare de lichid corporal ajustat (3,7 0,9 kg) decât non-transportatorii (1,5 1,1 kg) (P < 0,05). Saunders și colab. nu a raportat niciun efect de genotip asupra modificărilor absolute ale greutății corporale ca răspuns la segmentul de alergare de 42 km al triatlonilor Ironman. Ultimul studiu a susținut că constatările opuse observate au fost atribuite problemelor metodologice . În studiul triatlonului Ironman al lui Saunders și colab. , înainte și după valorile absolute ale greutății corporale au fost utilizate ca indicatori ai pierderii de lichide corporale. În schimb, Rivera și colab. pierderea de lichid corporală determinată din diferența dintre greutatea corporală nudă (greutate înainte de 10 km − greutate după 10 km) cu ajustări pentru aportul de lichide, pierderea apei respiratorii și excreția urinei. Tam și Noakes au revizuit literatura referitoare la controversa când și de ce greutatea corporală absolută ar trebui ajustată, având în vedere eforturile practice și științifice. Este dincolo de revizuirea actuală să mergem mai departe într-o astfel de controversă.

diferențele de pierdere a fluidului corporal induse de exerciții fizice, prin genotipul AQP1, observate de Rivera și colab. de asemenea, poate explica indirect asocierea AQP1 cu performanța de rulare. Observația că o pierdere mare de lichid corporal este asociată cu performanțe mai rapide de rulare în evenimentele de anduranță nu este un eveniment izolat. Așa cum a fost găsit de Saunders și colab. , triatleții care au terminat triatlonul din 2000, 2001 și 206 de triatlon Sud-African Ironman care au pierdut cea mai mare greutate corporală pe parcursul întregii curse au avut timpi de finisare mai buni (mai rapizi) decât triatleții care au pierdut mai puțină greutate corporală. În plus, alții au raportat corelații inverse semnificative între modificările greutății corporale din cauza participării la un ultramaraton de 100 km (N = 50; r = -0,31; p = 0,023). Alergătorii mai rapizi au pierdut mai multă masă corporală în comparație cu alergătorii mai lenți, în timp ce beau și mai mult .

o constatare relevantă a acestei revizuiri sistematice este că în timpul stresului osmotic, cum ar fi exercițiile intense , AQP1 facilitează transferul apei din sânge în mușchi prin transportul trans-epitelial rapid , ajută la echilibrul fluidelor corporale în diferite sisteme, oferă protecție osmotică și servește ca o conductă pentru reabsorbția apei și controlul termic . Canalul AQP1, datorită funcțiilor sale biologice cunoscute , ar putea promova homeostazia celulară în timpul exercițiilor intense prin acțiunea asupra transportului de oxid nitric și CO2, doi factori legați de performanța de anduranță și exercițiile fizice prelungite . Wakayama a emis ipoteza că AQP1 ar putea accelera regenerarea mușchilor scheletici datorită rolului său în îmbunătățirea funcției endoteliale intramusculare. Sportivii cu alela C a genei AQP1 mai activă s-ar putea antrena mai greu și s-ar putea recupera mai repede . Canalele AQP1 mai active în mușchii scheletici și glandele sudoripare ar putea oferi mai multe avantaje la sportivii de anduranță. Acestea ar putea promova răcirea prin creșterea transferului de căldură convectiv și a ratei de transpirație . Sugie și colab. s-a constatat că Aqp1-urile din eritrocite au fost critice pentru gestionarea apei corporale în tot corpul.

AQP1 indivizi Null

la om, indivizii AQP1 null au dus o viață normală și nu erau în totalitate conștienți de nicio limitare fizică . Cu toate acestea, nu au putut menține homeostazia fluidă atunci când au fost expuse la supraîncărcarea subacută sau cronică a fluidului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.