La scienza dietro la codifica genetica e le prestazioni di resistenza

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Il potenziale atletico è multifattoriale; sesso, età, disciplina specifica, peso, composizione corporea e genetica sono forti predittori di prestazioni e resistenza. Tuttavia, l'esercizio e l'allenamento continuo aumentano i livelli delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e il nostro corpo deve recuperare attivando complessi enzimatici antiossidanti. In un contesto molecolare, le prestazioni sono supportate da una reazione a cascata attentamente orchestrata che inizia nel nucleo cellulare. Pertanto, il profilo genetico può colmare il divario di conoscenze per aumentare le prestazioni di un atleta determinando limiti e vantaggi genetici. Supporto nutrizionale e l'allenamento di recupero è necessario per riempire questi meccanismi per costruire la resistenza e migliorare le prestazioni dell'atleta. 

Geni codificanti per il recupero

 Dopo una sessione di allenamento, i livelli di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT) e il glutatione (GPx) si esauriscono. Inoltre, questi enzimi fanno parte di una reazione a cascata iniziata da fattori di trascrizione nucleare. Senza questo meccanismo di avvio, la via e il rilascio dell'enzima antiossidante non sarebbero possibili.

Variazione genica per energia e resistenza:

  • NRF2: Â Â

    NRF2 il gene codifica per il fattore correlato al fattore nucleare eritroide 2. Questo fattore di trascrizione ha un effetto protettivo cellulare in risposta allo stress ossidativo. Inoltre, Nrf2 migliora il tasso di produzione di energia e la capacità respiratoria e la formazione di nuovi mitocondri.

Fino al 2016, nessuna indagine ha potuto mostrare l'impatto di Nrf2 sulla resistenza muscolare e sulla sovraregolazione mitocondriale. Tuttavia, uno studio condotto sui ratti è stato in grado di trasmettere il meccanismo molecolare alla base. Questo studio ha rilevato che l'assenza di Nrf2 si è tradotta in una riduzione del 40% nella respirazione dello stato 4 e in un incremento del 68% di ROS in quei topi KO. 

Gli studi riportano che un allele G nel gene codificante per Nrf2 è associato a prestazioni di resistenza d'élite nel contesto sportivo. Sebbene l'allele G sia estremamente raro, la letteratura lo associa a un miglioramento del 50-60% del VO2 max.

  • PPARGC1A:

    Â Questo è il gene che codifica per il recettore α attivato dal proliferatore del perossisoma α coattivatore-1 α (PGC-1α). Considerato e coattivatore della trascrizione, PPAR-y partecipa a molteplici meccanismi che coinvolgono il muscolo scheletrico, quali:

  1. Biogenesi mitocondriale.
  2. Utilizzo del glucosio.
  3. Ossidazione degli acidi grassi.
  4. Gluconeogenesi.
  5. Segnalazione dell'insulina.
  6. Termogenesi.

Il miglioramento del metabolismo di substrati come glucosio e lipidi indotto da PPARGC1A supporta la capacità ossidativa delle fibre muscolari aumentando il numero e la potenza dei mitocondri. Tuttavia, questo miglioramento è possibile solo attraverso la sovraregolazione dei fattori respiratori Nrf2 e Nrf1. 

Inoltre, i fattori respiratori Nrf2 e Nrf1 sovraregolano la trascrizione dei geni respiratori e aumentano l'espressione del fattore di trascrizione mitocondriale A (TFAM). Pertanto, esiste un'apparente reazione di percorso tra PGC-1α - NRF - TFAM, che si traduce nella regolazione dei cambiamenti indotti dall'esercizio nelle fibre muscolari.

 PGC-1α è anche un coattivatore di diverse proteine ​​dal fattore di potenziamento dei miociti 2 (Mef2). A loro volta, queste proteine ​​sono cruciali per la differenziazione delle fibre muscolari indotta dall'esercizio.

Il genotipo GG nel gene PGC-1α è stato associato a una maggiore biogenesi mitocondriale, che riflette una potenza muscolare e una capacità aerobica più significative. Questo polimorfismo negli atleti è fortemente correlato a diversi fenotipi di fitness cardiorespiratorio che immaginano prestazioni di resistenza più straordinarie.

  • PPAR:Â

    PPARA è il gene codificante per PPAR-a. Un aumento del livello di espressione di PPAR si verifica principalmente in quei tessuti che metabolizzano elevate quantità di un substrato energetico come lipidi e carboidrati. Inoltre, questi tessuti, come il fegato, i muscoli, il tessuto adiposo bruno, il cuore e i reni, svolgono un ruolo essenziale nelle prestazioni e nella funzione di resistenza.

Le applicazioni genetiche nello sport e nella PPARA sono state studiate in modo approfondito. Alcuni rapporti mostrano che un allele C in questo gene codificante è associato alla forza e al potere di contrazione muscolare nei giocatori di calcio. Questo SNP è comune in quegli atleti con uno status di élite rispetto al gruppo sub-élite. D'altra parte, un allele G aveva una forte relazione con la resistenza a causa dell'uso di acidi grassi per produrre ATP e una maggiore capacità aerobica.

La forte relazione tra coattivatori e geni codificanti per la trascrizione nucleare si traduce in potenza muscolare, metabolismo energetico e resistenza respiratoria negli atleti. Un atleta può migliorare le prestazioni rilevando i fattori genetici limitanti e apportando i cambiamenti di allenamento, nutrizione e stile di vita adeguati. Queste varianti genetiche specifiche riguardano il modo in cui le fibre muscolari possono cambiare con l'esercizio e la nutrizione. Il PPAR dipende dai retinoidi, il che significa che la vitamina A svolge un ruolo fondamentale nella sua sovraregolazione.- Ana Paola Rodríguez Arcinega, SM

Riferimenti:

Crilly, Matthew J et al. "Il ruolo di Nrf2 nella funzione contrattile e mitocondriale del muscolo scheletrico". Rivista di fisiologia applicata (Bethesda, Md .: 1985) vol. 121,3 (2016): 730-40. doi:10.1152/J Appl Physiol.00042.2016

Yvert, Thomas, et al. "PPARGC1A rs8192678 e NRF1 rs6949152 I polimorfismi sono associati alla composizione delle fibre muscolari nelle donne Geni vol. 11,9 1012. 27 agosto 2020, doi:10.3390/genes11091012

Petr, Miroslav et al. "Associazione dello stato sportivo d'élite con le varianti geniche dei recettori attivati ​​dal proliferatore del perossisoma e il loro coattivatore trascrizionale". Rivista internazionale di scienze molecolari vol. 21,1 162. 25 dic. 2019, doi:10.3390/ijms21010162

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