Association mellan aquaporin-1 och Endurance Performance: A Systematic Review

resultat av granskning

Figur 1 visar ett flödesschema över studiernas urvalsprocess. Den första databassökningen hittade 172 relevanta studier. En ytterligare screening av dessa 172 studier ledde till uteslutning av 118 publikationer på grund av marginell relevans och lagring av 54 dokument för fastställande av behörighet. Den processen ledde till avslag på åtta studier på grund av icke-tillfällighet i biologiska (strukturella och funktionella) egenskaper hos aqp1-kanalen. Slutresultatet gav 46 studier som användes i syntesen av den nuvarande systematiska översynen.

Fig. 1

PRISMA flödesschema. Detaljer om den nuvarande Sök–och urvalsprocessen som tillämpades under den systematiska granskningsprocessen

Aqp1 Fallkontroll och CE-prestanda

hos människor (se Tabell 1) tillhandahölls den första bevislinjen för att stödja hypotesen om association mellan aqp1-genen och CE-prestanda av Martinez et al. . Den rapporten var en observationsstudie med hjälp av en genetisk epidemiologimodell i en fallkontrolldesign. De undersökte sambandet mellan en DNA-sekvensvariant, rs1049305 (C > G), i 3′ UTR av aqp1-genen och CE-prestandanivå hos manliga och kvinnliga spansktalande maratonlöpare (n = 784). Fall (snabba löpare; n = 396; män = 225; kvinnor = 171) var efterbehandlare i den översta tredje percentilen för sin ålder och kön, medan kontroller (långsamma löpare; n = 388; män = 221; kvinnor = 167) slutade i den lägsta tredje percentilen. De rapporterade genotypfrekvenserna var i HWE (X2, p 0,05 0,05) och var inte signifikant (X2, p 0,05 0,05) olika mellan könen. Med tanke på att det fanns liknande genotypiska frekvensfördelningar hos män och kvinnor, för båda fallen (snabba löpare) och kontroller (långsamma löpare), samlades data för båda könen. Chi-kvadrattest på poolade data avslöjade en signifikant (X2 = 6.94, p = 0.03) skillnad i genotyp prevalensfördelning mellan fallen (snabba löpare) och kontroller (långsamma löpare).

Tabell 1 Sammanfattning av studier om associering av aqp1gene rs1049305 (C > G) variant i 3′ oöversatt region och uthållighetsprestanda hos människor

de observerade alleliska frekvensfördelningarna inom Fallen (snabba löpare) och kontroller (långsamma löpare) avslöjade inga könsskillnader (x2, p 0,05 0,05). Den könspolade alleliska frekvensfördelningen avslöjade signifikanta skillnader (X2 = 7.55, p = 0.005) mellan fall (snabba löpare) och kontroller (långsamma löpare). I båda könen, inom fall och kontroller, observerades C-allelen mindre ofta. Det beräknade oddsförhållandet = 1,35 och dess 95% konfidensintervall (CI) (1,08–1,67) föreslog att C-allelen var mer sannolikt (p = 0,005) utbredd i Fallen (snabba löpare) än i kontrollerna (långsamma löpare). Det är anmärkningsvärt att AQP1gene rs1049305 (C > G) finns i 3′ UTR. 3 ’ UTR av messenger RNA har associerats med reglering av genuttryck . 3 ’ UTR kontrollerar nukleär export, subcellulär inriktning och hastigheter för översättning och nedbrytning av DNA. Generna som styrs av sekvensen av 3’ UTR är i allmänhet reglerande proteiner, och deras oregelbundna uttryck kan ha allvarliga effekter på människor .

Aqp1 kanal och CE prestanda

Xu et al. , med hjälp av möss, gav bevis för en koppling mellan aqp1-kanalen och CE-prestanda. De testade hypotesen att aqp1-kanalen spelar en fysiologiskt inflytelserik roll i O2-transport, eftersom aqp1-kanalen är närvarande vid höga nivåer i erytrocyter och lungkapillärendotel. De jämförde frivilligt hjul som körde över en 24-h-period i aqp1-null vs vildtypsmöss under förhållanden av hypoxi (omgivande = 16%), normoxi (21%) och hyperoxi (40%). Linjär regressionsanalys av avståndskörning som en funktion av aqp1-status och behandling som kategoriskt hänvisade till 21% O2 indikerade att aqp1-knockouten minskade avståndskörningen med 4,7 kcal 0.5 km (p < 0.001), justering för . Jämfört med 21% O2 minskade minskningen av O2 till 16% av körsträckan med 1,6 kg 0,6 km (p = 0,01), medan ökningen av O2 till 40% ökade körsträckan med 1,2 kg 0,6 km (p = 0,04), justering för Aqp1-status. Dessa resultat ledde till slutsatsen att aqp1-nollmössen har en stor effekt i frivillig träningstolerans (CE-prestanda), i överensstämmelse med hypotesen att Aqp1 spelar en viktig fysiologisk roll i O2-transport över plasmamembran. Det är väl accepterat att hos människor beror utförandet av långvarig träning (som distanslöpning) mycket på molekylära mekanismer som mest är relaterade till hanteringen av O2.

Aqp1-kanal och CE-prestanda korrelerar

den nuvarande observationsstudien av aqp1-kanalen belyser ytterligare den möjliga rollen för en molekylär mekanism, som den som är relaterad till aqp1-kanalens närvaro eller frånvaro och det akuta svaret på träning och O2-hantering. Hos människor påverkas långvarig träningskapacitet som den som krävs av långdistanslöpning starkt av VO2max, metabolisk ekonomi, laktattröskel, temperaturreglering och utmattningsmotstånd. Riklig information indikerar genetiken förmedlar storleken på dessa mekanismer . Av dessa fem faktorer är den primära determinanten av uthållighetsövningsprestanda VO2max . Ett av de starkaste argumenten för en sådan strid är att endurance performance och VO2max är starkt och positivt associerade. Nya fynd som härrör från en systematisk granskning av 15 studier och metaanalys visade att de vägda medel för ärftlighet av VO2max absoluta värden och de justerade för kroppsvikt och för fettfri massa var 0,68 (95% CI 0,59-0,77), 0,56 (95% CI 0,47-0,65) respektive 0,44 (95% CI 0,13–0,75). Meta-regressionsanalysen avslöjade att kön delvis kunde förklara heterogeniteten i VO2max ärftlighetsuppskattningar justerade efter kroppsvikt. De ärftlighetsuppskattningar som rapporterades bland studierna var statistiskt signifikanta. Sist, för submaximal uthållighet, fenotyper och uthållighet prestanda heritabiliteter var 0,49 (95% CI 0,33–0,65) och 0,53 (95% CI 0,27–0,78), respektive.

Aqp1 C – Allelbärarstatus och CE-prestanda

hos människor visades den andra raden av stöd för hypotesen om en koppling mellan aqp1-genen och CE-prestanda av Rivera et al. (se Tabell 1). För andra gången utvärderade en observationsstudie med en genetisk epidemiologimodell sambandet mellan DNA-sekvensvarianten, rs1049305 (C > G), i 3′ UTR för aqp1-genen och CE-prestationsrelaterad fenotyp. Vid detta tillfälle jämfördes förfluten körtid i en händelse på 10 km med AQP1 C – allelbärarstatus, t.ex. bärare (homozygot för C-allel (CC) och heterozygot för C-allel (CG); n = 50) och icke-bärare (homozygot för G-allel (GG); n = 41). De viktigaste resultaten visade att aqp1 C-allel bär sprang i genomsnitt 13.4% snabbare (p < 0,05) än icke-transportörer under 10 km-loppet, vilket är ungefär 16,12 km/h för transportörer och 13,9 km/h för icke-transportörer. Det fanns ingen skillnad i träningsstatus mellan de två grupperna (bärare mot icke-bärare av AQP1 C-allelen). Dessa fynd ger ytterligare stöd till uppfattningen att interindividuell variation i CE-prestanda delvis kan förklaras av molekylära mekanismer, såsom DNA-sekvensvariationer. Resultaten av Rivera et al. ge ytterligare stöd till Martinez et al. , vilket tyder på deltagande av AQP1 rs1049305 CC och CG genotyp för att främja uthållighetslöpningsnivå.

hos människor (se Tabell 1) gav en tredje bevislinje ytterligare stöd för den möjliga rollen av aqp1-genotyp i CE-prestanda. Den här gången utvärderades sambandet mellan CE-prestanda och rs1049305 (C > G) – varianten inom 3′ UTR-regionen i aqp1-genen i Sydafrikanska kaukasiska manliga (n = 504) efterbehandlare i antingen 2000 (n = 112), 2001 (n = 222) och 2006 (n = 170) Sydafrikanska Ironman-Triathlon . Deras resultat replikerade Martinez et al. och Rivera et al. genom att rapportera att AQP1 rs1049305 C-variant var associerad med varaktigheten av maratonlöpningssegmentet i tre Ironman-händelser. Triatleter som bar C-allelen slutförde 42,2 km körningssteget snabbare (medelvärde 286, s = 49 min) än triatleter med gg-genotypen (medelvärde 296, s = 47 min; P = 0,032). Den studien hävdade också att deras resultat och Martinez et al. och Rivera et al. är inte prediktorer för uthållighetsprestanda men är bevis på att aqp1 rs1049305 C-variant bidrar till ett fysiologiskt tillstånd som är mottagligt för träning och fördelaktigt för uthållighet (långdistans) körprestanda. Några hävdar vidare att svagheten att observera en liknande genotypeffekt på prestanda i bad-och cykelstadierna sannolikt återspeglar de olika fysiologiska kraven för dessa aktiviteter .

uttryck, In Vitro och Aqp1 g-allel

en rapport avslöjade att in vitro (se Tabell 2) var ett reducerat aqp1-uttryck associerat med närvaron av rs1049305 G-allel. Det antogs att en sådan minskning av uttrycket av AQP1 kunde tillskrivas en ökning av bindningsaffiniteten hos en mikroRNA-129-föregångare till dess bindningsställe två baspar (bp) bort från rs1049305 . Samma studie visade att aqp1 rs1049305 CC-genotypen hos leverfibrospatienter var associerad med lägre serumnatriumkoncentration och lägre serumosmolalitet jämfört med patienter med en KG-eller GG-genotyp. Saunders et al. hypotesen att minskningar av uttrycket av AQP1 i närvaro av G-allelen kan orsaka ett långsammare svar på förändringar i osmotisk gradient under träning. Detta begrepp underbyggs av TAM och Noakes observation att serum osmolalitet fysiologiskt försvaras under träning.

Tabell 2 Sammanfattning av studien som utvärderar påverkan av rs1049305 (C> G) i aqp1 – genuttrycket, in vitro

prevalens av aqp1 C allel

kenyanska och etiopiska löpare har dominerat olympiska mellan-och långdistanslöpningsevenemang sedan 1968-spelen i Mexico City . Befolkningsfördelningen av aqp1-genen C-allel kan delvis förklara detta fenomen. En rapport från National Center for Biotechnology Information fann små variationer i frekvensen (%) av AQP1 C-allelen mellan Europeiska (0.30 % ), asiater (0.38%) och kaukasier (0.42%), men en slående förekomst av AQP1 C-allelen hos afroamerikaner (0.86 %) och Sub-Saharans (0.98 %). Andra rapporterade att i Hispanics var prevalensen av C-allelen 0.36% i snabba löpare (fall) och 0.30% i långsamma löpare (kontroller).

Aqp1 kanalaktivitet under hypoxisk träning

Huang och Wang använde ett annat tillvägagångssätt för studien av aqp1-gen och uthållighetsträning. De undersökte effekterna av aerob intervallträning (AIT) och måttlig kontinuerlig träning (MCT) på osmotisk stressmedierad reologisk funktion och AQP1-kanalaktivitet hos humana erytrocyter under hypoxisk träning (HE) stress hos människor. Trettio friska stillasittande män tilldelades slumpmässigt till antingen AIT-gruppen som utförde 3-min intervaller vid 40% och 80% VO2max, n = 15, eller MCT-gruppen som krävs för att utföra långvarig träning vid 60% VO2max, n = 15, i 30 min/dag, 5 dagar/vecka i 6 veckor. Erytrocytreologiska svar på HE (100 W under 12% O2 i 30 min) bestämdes före och efter olika regimer. Resultaten avslöjade att akut he ökade osmotisk bräcklighet och minskad deformerbarhet av erytrocyter och deprimerad erytrocyt AQP1-aktivitet som indikeras av ökad magnesiumklorid (HgCl2 -) inducerad instabilitet av erytrocytmembran under hypotoniska förhållanden. Efter 6 veckors träningsintervention uppvisade AIT-gruppen högre maximal effekt och VO2max än MCT-gruppen. Både AIT och MCT minskade omfattningen av förbättrad osmotisk bräcklighet, minskad deformerbarhet och aqp1-aktivitet av erytrocyter orsakade av HE. De drog slutsatsen att AIT var överlägsen MCT för att förbättra aerob kapacitet. Antingen ait eller MCT lindrade effektivt försämringarna av erytrocytreologiska egenskaper och aqp1-funktion framkallad av HE.

AQP1 och Kroppsvätskeförlust under träning

längs dessa linjer, Rivera et al. och Saunders et al. undersökt kroppsvätskeförlust (viktförändringar) förening med aqp1 rs1049305 (C > G) variant under uthållighetskörningar. Rivera et al. rapporterade att under en 10 km väglopp hade bärare av AQP1 rs1049305 C-allel en större justerad kroppsvätskeförlust (3,7 0,9 kg 0,9 kg) än icke-bärare (1,5 1,1 kg 1,1 kg) (P < 0,05). Saunders et al. rapporterade ingen genotypeffekt på absoluta kroppsviktförändringar som svar på det 42 km långa löpsegmentet av Ironman Triathlon. Den senare studien hävdade att de observerade motsatta resultaten tillskrevs metodologiska problem . I Ironman Triathlon studie av Saunders et al. , före och efter absoluta värden av kroppsvikt användes som indikatorer på kroppsvätsketab. Omvänt, Rivera et al. bestämd kroppsvätskeförlust från skillnaden mellan naken kroppsvikt (vikt före 10 km − vikt efter 10 km) med justeringar för vätskeintag, andningsvattenförlust och urinutsöndring. Tam och Noakes granskade litteraturen om kontroversen om när och varför absolut kroppsvikt bör justeras, givet praktiska och vetenskapliga ansträngningar. Det är bortom den nuvarande översynen att gå längre in i sådan kontrovers.

de träningsinducerade kroppsvätskeförlustskillnaderna, av aqp1-genotyp, observerad av Rivera et al. kan också indirekt förklara aqp1-föreningen med körprestanda. Observationen att en hög kroppsvätskeförlust är förknippad med snabbare körprestanda i uthållighetshändelser är inte en isolerad händelse. Som hittades av Saunders et al. , triathlete finishers av 2000, 2001 och 206 Sydafrikanska Ironman Triathlon som förlorade mest kroppsvikt under hela loppet hade bättre (snabbare) sluttider än triatleter som förlorade mindre kroppsvikt. Dessutom hade andra rapporterat signifikanta inversa korrelationer mellan kroppsviktförändringar på grund av deltagande i en 100 km ultramarathon (n = 50; r = -0.31; p = 0.023). Snabbare löpare förlorade mer kroppsmassa jämfört med långsammare löpare samtidigt som de drack mer .

ett relevant resultat av denna systematiska granskning är att under osmotisk stress, såsom intensiv träning , underlättar AQP1 överföringen av vatten från blod till muskler via snabb trans-epitelial transport , hjälper till med kroppsvätskebalans i olika system, ger osmotiskt skydd och fungerar som en ledning för vattenreabsorption och termisk kontroll . Aqp1-kanalen, på grund av dess kända biologiska funktioner , kan främja cellulär homeostas under intensiv träning genom åtgärder på kväveoxid och CO2-transport, två faktorer kopplade till uthållighetsprestanda och långvarig träning . Wakayama antog att AQP1 kan påskynda skelettmuskelregenerering på grund av dess roll för att förbättra intramuskulär endotelfunktion. Idrottare med den mer aktiva aqp1 Gen C-allelen kan träna hårdare och återhämta sig snabbare . Mer aktiva aqp1-kanaler i skelettmuskeln och svettkörtlarna kan ge flera fördelar hos uthållighetsidrottare. De kan främja kylning via ökad konvektiv värmeöverföring och svetthastighet . Sugie et al. fann att Aqp1 i erytrocyter var kritiska för kroppsvattenhantering i hela kroppen.

AQP1 null individer

hos människor ledde aqp1 null individer normala liv och var helt omedvetna om några fysiska begränsningar . De kunde emellertid inte upprätthålla vätskehomeostas när de utsattes för subakut eller kronisk vätskeöverbelastning.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.