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Este documento explora la genética de la actividad física de resistencia humana, enfatizando en su heredabilidad y evolución. Se discuten estudios genéticos, como heritage y gwas, que han identificado variantes genéticas relacionadas con la capacidad de resistencia. Además, se analizan los efectos de genes específicos en ratones transgénicos y la importancia de factores como hif1a y ppargc1a. El documento también aborda la relación entre la genética y la adaptación vasculular al ejercicio, la eritrocitosis en respuesta al entrenamiento, y los cambios multiómicos con el ejercicio.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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Es probable que se haya seleccionado la fisiología humana para la actividad física de resistencia. Sin embargo, los seres humanos modernos se han vuelto en gran parte sedentarios, y la actividad física se ha convertido en una búsqueda de tiempo libre para la mayoría. los humanos parecen haber evolucionado de manera única para median 'fenotipos (por ejemplo, factores que afectan actividad física de resistencia (EPA). e cazadores-recolectores, que caminan un promedio de 9 a 15 km al día para buscar comida, además de la actividad de resistencia sostenida utilizada en la caza de persistencia. Se acepta en gran medida que el rendimiento máximo de un individuo es fuertemente heredable. ; por ejemplo, se descubrió que una variante hereditaria que mejora el rendimiento en el receptor de eritropoyetina, que contribuye a aumentar la masa de glóbulos rojos, es al menos en parte responsable del éxito olímpico del campeón de esquí de fondo, Eero Mäntyranta. estudio multiómico de los cambios que ocurren con el ejercicio agudo y el entrenamiento con ejercicio crónico; La integración de estos datos puede identificar redes moleculares interactivas que afectan a la EPA. Evolución Las especies desarrollaron un sistema musculoesquelético único asociado con una ePa optimizada: en comparación con las más parecidas a las de los simios. Australopithecus afarensis especies que probablemente lo precedieron, H. erectus tenía un fémur ~ 50% más largo, pies más compactos y dedos más cortos. Combinado con la evolución de los ligamentos del pie y del tobillo que absorben los impactos, estos cambios esqueléticos probablemente permitieron mejorar la energía de carrera. La pérdida de pelo en Homo especie proporciona una mayor superficie para el intercambio de calor. El corazón humano está optimizado para el gasto cardíaco (paredes más delgadas, cavidad ventricular más grande, llenado diastólico mejorado). y por lo tanto más adecuado para ePa, como correr. Por el contrario, los corazones más gruesos y esféricos de los chimpancés y las gorilas están bien adaptados para actividades de resistencia. La caza podría explicar cómo nuestros ancestros obtuvieron las grandes cantidades de grasa y proteína necesarias para el desarrollo del cerebro expandido Genética de la actividad física de resistencia Heredabilidad de la actividad física de resistencia. En HERITAGE, se reclutaron 90 familias de ascendencia europea y 30 africanas (cada una con ≥3 hijos adultos) de múltiples centros en América del Norte.
Genética mitocondrial y actividad física de resistencia. Una explicación para la fuerte contribución materna a la heredabilidad del VO2 max (tanto al inicio como después del entrenamiento)7,17 es esa variación en la mitocondria El ADN radial (ADNmt) da como resultado una capacidad de resistencia alterada. solo las variantes de ADN nuclear (pero no de ADNmt) que codifican proteínas mitocondriales se asociaron con la respuesta al entrenamiento físico. GWAS de actividad física de resistencia. el GWAS más completo hasta la fecha, los datos de HUNT3 (norte= 3470) y Generation (norte= 718) se aprovecharon los estudios basados en la población de no deportistas de ascendencia europea para identificar y replicar asociaciones de SNV con VO2 max en los loci PROX1, EDN1,MI LABIO, VIPR2, ADRB3, ACTN3, KCNQ1, BAHD1 yMYOCD12. Usando estos hallazgos novedosos, un nueve-SNVpuntuación poligénica fue construido y demostró un aumento alélico dependiente de la dosis en el VO2 max y la presencia de menos factores de riesgo cardiovascular tors (como colesterol, presión arterial e índice de masa corporal) en individuos con una puntuación poligénica más favorable. Dos GWAS que utilizaron atletas de resistencia de élite como casos y participantes sedentarios como controles han identificado replicar SNV asociadas con VO2 max. Genes identificados en organismos modelo con un papel en la actividad física de resistencia Los ratones transgénicos se pueden usar para probar los efectos sobre la EPA de genes específicos, y la capacidad de resistencia generalmente se mide como el tiempo o la distancia hasta el agotamiento al nadar o correr. Una reciente revisión sistemática de la literatura identificó 31 genes del ratón cuyo knockout o sobreexpresión condujeron a una mayor capacidad de resistencia.32, incluidos nueve con ortólogos humanos en los que se han implicado variantes en los rasgos de resistencia: ACTN3, ADCY5, ADRB2, BDKRB2, HIF1A, PPARD, PPARGC1A, PPARGC1B y PPP3CA32. De estos, existe una fuerte evidencia de un papel en el desempeño humano paraACTN3, HIF1A, PPARGC1A. ACTN3R577X se asoció con una disminución del rendimiento de velocidad y / o potencia, pero posiblemente confirió una mayor capacidad de resistencia e la inactivación de HIF1 conduce a una mejor capacidad oxidativa y rendimiento. Por lo tanto, la actividad de la vía de la familia HIF parece ser necesaria para los cambios que ocurren durante la fase aguda del entrenamiento de resistencia, pero luego se inhiben en el estado de entrenamiento, lo que permite un mayor metabolismo oxidativo y EPA.
metabolismo de carbohidratos y lípidos), migración celular inflamatoria y cambio de fibra muscular oxidativa / tipo I105. Aunque los participantes masculinos y femeninos tuvieron diferentes cambios en la regulación genética con el ejercicio de resistencia aguda, las diferencias entre atletas de resistencia femeninos y masculinos se volvieron mucho menos evidentes con el entrenamiento de resistencia a largo plazo. Específicamente, con el entrenamiento de resistencia a largo plazo, los atletas masculinos inicialmente regulan positivamente los genes relacionados con la oxidación de lípidos, mientras que las atletas regulan positivamente los genes relacionados con el metabolismo de los carbohidratos; Sin embargo, ambos finalmente convergen en un fenotipo final común con mayor capacidad de metabolismo de lípidos y carbohidratos, aumento de fibras musculares tipo I y adaptaciones cardíacas y vasculares. aumentando así su VO2 max y EPA El análisis de los atletas de resistencia vincula el microbioma con el metabolismo del ejercicio. Un reciente estudio multiómico del microbioma de los atletas de resistencia de élite encontró que hubo un aumento en Veillonella spp. (bacterias que fermentan el lactato al propionato de ácido graso de cadena corta) en atletas con entrenamiento de resistencia. Las evaluaciones de microbiomas antes y después del ejercicio encontraron un enriquecimiento posterior al ejercicio de resistencia en los genes que ayudan Veillonella spp. Trasplantes fecales de Veillonella atípica y la suplementación con propionato en ratones dio como resultado una mejor capacidad de resistencia. Una hipótesis propuesta es que el propionato activa la AMPK, similar al butirato, activando así la vía PGC1α de la biogénesis mitocondrial Conclusiones La integración del trabajo reciente destacado en esta revisión identifica las vías genéticas que pueden subyacer a los efectos beneficiosos del ejercicio de resistencia. GWAS de VO max han identificado una variante sin sentido común en ACTN3 (REFs12,13) que causa aumento del músculo tipo I formación de fibras y, por lo tanto, EPA mejorado. GWAS más grande de fenotipos específicos que afectan al VO2 max. Finalmente, los análisis multiómicos longitudinales de la respuesta del cuerpo al ejercicio proporcionan evidencia del papel de la inflamación y de los cambios en la expresión génica en las vías relacionadas con la eritrocitosis (HIF1A) y metabolismo oxidativo (PPARGC1A), que en última instancia resulta en el cambio de fibras musculares de tipo II / contracción rápida a tipo I / contracción lenta.