Newtro Sport

Identifica specifiche abilità o debolezze associate al tipo di muscolo dell’atleta, per individuare strategie personalizzate di allenamento volte allo sviluppo della componente power dell’attività sportiva praticata.

Il gene ACE con variazione I/D individua una maggiore % di fibre lente rispetto a quelle veloci nel soggetto non allenato, con quindi un aumento delle performance di endurance rispetto ai controlli (vedi slides “Genetica e sport basic ace e Acttn3”). È stata dimostrata una significativa associazione tra l’allele I e una maggiore resistenza fisica allo sforzo. Diverse evidenze indicano che lo stesso effetto è presente anche negli atleti di etnia caucasica in cui il genotipo ACE I/I è risultato associato ad un aumento della performance in diversi sport come il triathlon, alpinismo di élite, canottaggio di élite, ciclisti e corridori di lunga distanza e pallavolo, e ad un incremento della risposta anabolica all’esercizio fisico intenso condotto per 10 settimane. La variante ACE I/I conferisce, inoltre, una migliore performance in attività fisiche di media durata come la corsa di 30 min. al 70% della frequenza cardiaca di riserva (V-HRR70). L’efficienza della contrazione muscolare misurata come efficienza delta (rapporto tra la variazione del lavoro svolto in watt/min. ed energia consumata in watt/min.) è stata trovata aumentata del 9 % circa (p<0.01) in soggetti caucasici maschi dopo un training di 11 settimane e rispetto al genotipo DD(22). Questo effetto sembra spiegato dal fatto che i soggetti ACE-II presentano una significativa (p<0.01) percentuale più alta di fibre lente (50.1 +/- 13.9%vs 30.5 +/- 13.3%) e più bassa di fibre veloci di tipo IIb (16.2 +/- 6.6%vs 32.9 +/- 7.4%) rispetto ai soggetti ACE-DD.

Il gene ACTN3 rs1815739 evidenzia una espressione maggiore di fibre veloci di tipo 2 con predisposizione per sport di forza e potenza. Sia gli atleti di sesso maschile che femminile, praticanti attività di sprint e potenza a livello d’elite, hanno frequenze significativamente più elevate dell’allele specifico rispetto agli atleti d’elite praticanti discipline di endurance e rispetto alla popolazione normale.

GENE s2104772 della tenascina-C A/A (elevato) rispetto A/T e molto rispetto omozigote T/T. Un’adeguata quantità di capillari ed un corretto rapporto capillari/fibre muscolari è fondamentale per l’aumentata richiesta di ossigeno da parte delle fibre muscolari durante una prestazione aerobica . Il gene TC regola la produzione della tenascina -C un glicoproteina adesiva della matrice extracellulare. Implicata in molte funzioni tra cui l’angiogenesi indotta dall’allenamento. (Valdivieso, Toigo, Hoppeler, & Fluck, 2017)

GENE glucocorticoid receptor gene GR: variazione: R23K/rs6190 . A/A e A/G incremento maggiore del VO2max rispetto a G/G. Il gene GR codifica il recettore per il glucocorticoidi che gioca un ruolo fondamentale nella produzione di proteine antinfiammatorie e nella riduzione di quelle pro pro-infiammatorie ma anche in una maggior suscettibilità al catabolismo muscolare. La variante meno comune A/A o A/G è stata associate con una minor sensibilità ai glucocorticoidi e quindi minor catabolismo e riduzione della massa muscolare ma anche ad una migliore risposta del VO2max all’allenamento (Thomaes et al., 2011).

GENE ciliary neurotrophic factor CTNF G-6A/rs1800169 rs1800169:c.115-6 genotipo A/A maggiore rispetto G/G. Il gene CTNF codifica una proteina che è sia un ormone che un fattore neurotrofico che, a livello del Sistema nervosa, promuove la produzione di neurotrasmettitori e la crescita di neuriti. È un fattore prognostico positivo per la sopravvivenza dei neuroni. Si è visto che negli atleti vi è una maggiore frequenza del G/G (Persi et al., 2013) ma la risposta migliore all’allenamento su VO2max è della variante G/G o G/A (Thomaes et al., 2011).

GENE Angiotensin-Converting Enzyme ACE (inserzione o delezione) . Insertion (I) 16 allele hanno migliore risposta all’allenamento aerobico (DD sprint). La presenza di un frammento di 287 paia di basi (allele I) piuttosto che la sua assenza (allele D) sembra sia correlata ad un fenotipo predisposto all’endurance. L’allele I è associato con una minor attività sia nel siero che nei tessuti e con una migliore risposta metabolica all’allenamento di endurance. Questa migliore risposta è stata attribuita a diverse cause: 1) un aumentato livello locale di chinine che aumentano il flusso sanguigno locale(Dietze & Henriksen, 2008) ; 2) una probabile correlazione tra gli omozigoti I/I ed una più alta concentrazione di recettori B2 adrenergici con quindi una migliore risposta ventilatoria (Abraham et al., 2002) ; 3) il sistema renina angiotensina ha effetti anche a livello centrale e potrebbe aumentare la predisposizione all’attività fisica (Littlejohn & Grobe, 2015) ed al controllo dell’intake calorico.

GENE adenosine monophosphate deaminase (AMPD1) polimorfismo C34T/rs17602729 CC (più frequente ) maggiore di ct o tt. L’adenosina monofosfato deaminasi è coinvolta nella deaminazione dell’AMP (Adenosin monofosfato, prodotto dalla rottura dell’ATP, utilizzato per la produzione energetica) ad IMP (inosina monofosfato). L’isoforma muscolare dell’AMPD è attivata durante sforzi intensi in cui l’ utilizzo di ATP eccede la capacità della cellula di risintetizzarlo. In quest’ottica l’AMPD sembra essere un importante regolatore della produzione energetica muscolare durante l’esercizio. La forma C/C mostra una migliore risposta all’allenamento aerobico rispetto alla CT o TT (la TT è comunque rara) (Rubio et al., 2005)

GENE creatine kinase muscle isoenzime (CKMM) il polimorfismo è collegato alla capacità di mantenere l’energia a livello muscolare ed a tollerare il danno muscolare NcoI RFLP 1170 bp/985 + 185 bp (Rivera et al., 1997; Ruiz et al., 2009) . La creatin chinasi è un enzima fondamentale nel metabolismo9 muscolare, l’isoenzima muscolare infatti è in grado di produrre alte concentrazioni di ATP nelle regione delle teste della miosina. Si è visto che il polimorfismo NCol RFLP 1170bp/985+185 bp è collegato sia alla risposta all’esercizio di endurance ma anche presente nella popolazione di atleti di endurance élite.

GENE Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) PPARGC1A I(Eynon et al., 2010)l polimorfismo Gly482Ser è legato alla performance in atleti di endurance mentre il polimorfismo Gly482 è collegato ad una ridotta risposta all’allenamento di endurance. PPARGC1A è un coattivatore trascrizionale che controlla la biogenesi mitocondriale e le vie della fosforilazione ossidativa nei muscoli. È intuitivo come una più efficace risposta dell’apparato mitocondriale all’allenamento sia collegata ad un miglioramento della performance (Egan &amp; Zierath, 2013; Eynon et al., 2009; Lucia et al., 2005; Maciejewska, Sawczuk, Cieszczyk, Mozhayskaya, &amp; Ahmetov, 2012).

Relativamente alle proprietà cardio-polmonari svolgono un ruolo di primaria importanza i geni ADRB2, ACE, e PPARGC1A. La stimolazione del recettore adrenergico beta-2 (ADRB2), accoppiato all’adenilato ciclasi promuove l’attività di endurance e riveste un ruolo di primaria importanza nella risposta cardiovascolare e polmonare all’esercizio fisico (5). Diversi studi indicano che la variante polimorfica Arg16Gly del recettore ADRB2 ha un effetto sulla performance: mentre il genotipo Gly16Gly è stato trovato in eccesso nelle persone sedentarie (p=0.009)(6), il genotipo Arg16Arg è risultato associato ad una pressione arteriosa media più bassa a riposo, durante e dopo l’esercizio ed alla migliore performance nella maratona sul monte Olimpo in termini di tempo di arrivo (p=0.015) e miglior tempo tra due competizioni (p=0.03). Nel gene ACE (Enzima di Conversione dell’Angiotensina I) è presente nell’ introne 16 un polimorfismo inserzione/delezione di 287 paia di basi, con attività regolatoria, capace di influire sulla performance. La presenza di delezione in omozigosi (ACE D/D) è stata associata ad una maggiore attività dell’enzima ACE a livello plasmatico, nel tessuto cardiaco e nei linfociti dove si trova legata alla membrana plasmatica. La versione ACE I/I è associata ad una bassa attività dell’enzima ACE ed a valori di VO2 MAX e di efficienza meccanica più elevati in donne post-menopausa non atlete . Uno studio di associazione condotto su atleti di rugby asiatici indica che il genotipo ACE I/I aumenta di 14.3 volte la probabilità di avere un valore di VO2 Max superiore all’80° percentile dei valori di riferimento per sesso (p=0.030) e di 29.4 volte la probabilità di avere una soglia respiratoria sopra la mediana specifica per sesso (p=0.019) rispetto al genotipo I/D. I portatori della versione ACE II hanno un maggiore numero di mitocondri muscolari ed un incremento dell’espressione di enzimi del metabolismo mitocondriale lipidico e glucidico e di regolazione in seguito al training protratto per 6 settimane. Le varianti polimorfiche di PPARA (g.89136G&gt;C, allele G), PPARD (g.73444C&gt;T, allele C) e dei coattivatori PPARGC1A (Gly482Ser, allele Gly482), PPARGC1B (Ala203Pro, allele Pro) sono state associate con la performance di endurance nei canottieri. Un’altra variante di PPARD (g.72588 G&gt;A, allele A) quando presente in omozigosi insieme a PPARGC1A Gly482Gly, aumenta la soglia anaerobica di + 120 % (p=0.015) e la sensibilità insulinica di +40% (p<0.0001). L’allele G di PPARD è inoltre associato ad un basso numero di mitocondri muscolari.

Il gene BDKRB2 codifica per il Recettore B2 della Bradichinina che, a livello muscolare, promuove l’assorbimento del glucosio e migliora il flusso sanguigno. La delezione di un frammento di 9 pb nell’esone 1 in omozigosi aumenta la performance nelle lunghe distanze (triathlon), l’efficienza della contrazione muscolare, particolarmente in combinazione aplotipica con il genotipo ACE II (=minor degradazione della bradichinina) ed incrementa l’ipertrofia muscolare del tricipite (9). Un altro gene molto importante nell’endurance è il VEGFA, cioè il fattore di crescita endoteliale A, la cui espressione viene aumentata dalle attività di resistenza mediante l’espressione di PPARG C1α e dal training aerobico attraverso l’espressione del fattore inducibile di ipossia HIF-1. Il polimorfismo g.5398 C&gt;G quando presente nella versione CC aumenta l’espressione del VEGFA e risulta associato ad una migliore performance nell’endurance, come dimostrato da uno studio condotto su canottieri.

GENE Collagen Type V alpha 1 (COL5A1). Il collagene è un componente fondamentale del tessuto connettivo e della matrice extracellulare. Dei vari tipi di collagene il Collagene V soprattutto presente in tendini e legamenti. Anche se rappresenta una frazione ridotta del collagene totale (2%) nondimeno gioca un ruolo fondamentale nel corretto assemblaggio delle proteine del collagene(Ricard-Blum, 2011). COL5A1 codifica nello specifico la catena alfa del Collagene di tipo V. Il singolo polimorfismo da C a T (rs12722) del gene COL5A aumenta la sua stabilità ed aumenta la quantità di proteine; di conseguenza vi è un’alterazione delle proprietà meccaniche (elastiche) del tendine con un aumento del rischio di infortuni (La Montagna et al., 2020; Pabalan, Tharabenjasin, Phababpha, & Jarjanazi, 2018).

Gli sforzi eccessivi che portano a lesioni dei tessuti molli del sistema muscolo-scheletrico, derivanti in questo caso da attività fisica, sono influenzate dalla genetica individuale. In special modo quelle al tendine d’Achille (caviglia), alla cuffia dei rotatori (spalla) ed ai legamenti crociati (ginocchia). Le varianti di sequenza all’interno dei geni che codificano le diverse proteine di matrice extracellulare dei tendini e/o dei legamenti sono state associate a specifici infortuni di specifiche zone dei tessuti. Per esempio le varianti della sequenza del gene della Metalloproteinasi di matrice 3 (MMP3) sono state collegate alle tendinopatie del tendine d’Achille.

GENE s2104772 della tenascina-C A/A (elevato) rispetto A/T e molto rispetto omozigote T/T. Il gene TC regola la produzione della tenascina – C un glicoproteina adesiva della matrice extracellulare. Implicata in molte funzioni tra cui l’angiogenesi indotta dall’allenamento. (Valdivieso, Toigo, Hoppeler, & Fluck, 2017).

Tale genotipo può essere correlato positivamente con la prestazione di forza e potenza (Ramírez et al., 2020).
La prestazione muscolare di potenza è multifattoriale e complessa. La famiglia di geni GALNT contribuisce alla biosintesi degli o-glicani mucino simili ma il meccanismo attraverso cui essi possano influenzare la prestazione sportiva non è chiaro. Si sa che GLANT6 è espresso soprattutto a livello del tratto gastrointestinale ed anche nel muscolo (Raman, Guan, Perrine, Gerken, & Tabak, 2012). L’attività di o-glicosilazione di GALNT6 è importante per le interazioni ospite-microbiota ed un’ipotesi che speiga la relazione tra il GALNTL6 rs558129 allele T e la prestazione di forza potrebbe proprio basarsi sugli effetti sul microbiota: ad esempio l’attività di di o-glicosilazione di GALNT6 potrebbe favorire la digestione e la trasformazione dei glicani in acidi grassi a catena corta (SCFA) che, è risaputo, esercitano una azione positiva sul sistema immunitario, sulla mitocondriogenesi, sul metabolismo in generale (Barton et al., 2018).

L’hypoxic inducible factor 1 (HIF-1) è un fattore stimolato dall’ipossia che agisce come regolatore trascrizionale dei alcuni geni legati a diversi adattamenti muscolari (Cacciani, Paoli, Reggiani, &amp; Patruno, 2008). Un aumento transitorio di HIF-1 aumenta il trasporto di glucosio, alcuni enzimi glicolitici e promuove la sintesi del fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF) e stimola la produzione di ossido intrico (Cirillo et al., 2017). Il gene HIF-1 alpha, variante (C -> T) Rs 11549465 è strettamente correlato ai fenomeni di angiogenesi, eritropoiesi e trasporto di ossigeno ai tessuti. E’ stato infatti dimostrato che il polimorfismo CC possa promuovere adattamenti muscolari a livello mitocondriale con l’aumento della concentrazione delle proteine degli enzimi COX-1 a HAD. In questo caso però la varante CC presenta anche un più alto rischio di infortuni muscolari (Larruskain et al., 2018).

La capacità di metabolizzare velocemente l’acido lattico è una caratteristica fondamentale degli atleti di potenza, soprattutto per performance che richiedono sforzi ripetuti e di durata superiore ai 10 secondi. Il gene monocarboxylate Transporter 1 (MCT-1), A1470T polimorfismo (rs1049434), genotipo TT è strettamente correlato ad una ridotta clearance dell’acido lattico (Massidda et al., 2015).

Recettore della Vitamina D (VDR): polimorfismi Fok1, BsmI, e TaqI. La Vitamina D promuove l’assorbimento intestinale e renale del calcio ed è indispensabile per lo sviluppo ed il mantenimento della massa ossea. La vitamina D è anche coinvolta nei processi di controllo della proliferazione e della differenziazione cellulare, nella immuno-modulazione e nel mantenimento della forza durante allenamenti ad alta intensità. Gli effetti della Vitamina D sono mediati dal suo recettore nucleare (VDR), che forma un complesso eterodimerico con il recettore dell’acido retinoico ed interagisce con i fattori di trascrizione.

GENE della chemochina del ligando 2(CCL2) variante rs3917878 . CCL2 è una citochina chemotattica prodotta dai marcofagi e dalle cellule satellite che è in grado di stimolare la crescita di cellule in coltura (Yahiaoui, Gvozdic, Danialou, Mack, & Petrof, 2008). È stato dimostrato che la variante rs3917878 è legata ad una riduzione di forza nel periodo successivo ad un allenamento eccentrico (Hubal et al., 2010).

GENE del recettore 2 per le chemochine (CCR2) variante rs1799865. CCR2 è il recettore per la CCL2 (ma anche per CCL7 e 13) e media la sua azione tramite la mobilizzazione del calcio, stimola l’attività della mitogen activated protein kinases p38δ/γ e la fosforilazione di MyoD (Blanc et al., 2020). È stato dimostrato che la variante rs1799865 è legata ad un aumento della dolorabilità (e riduzione del ROM) nel periodo successivo ad un allenamento eccentrico (Hubal et al., 2010).

La capacità di recupero sembra dipendere almeno in parte dalla capacità antiossidante e detossificante e dalla infiammazione basale. La MnSOD2 è presente nei migliori atleti olimpici ed internazionali più frequentemente nella forma Ala16Ala che corrisponde ad una maggiore capacità antiossidante nella matrice mitocondriale.

Sebbene ci siano poche evidenze relative alla connessione tra il livello di infiammazione e la performance, i polimorfismi neI geni IL-6, IL-10 e TNF-alfa potrebbero comunque promuovere un quadro sfavorevole, aumentando i livelli di citochine circolanti e di infiammazione basale. I soggetti con capacità detossificante ed antiossidante ridotta e con infiammazione basale elevata potrebbero beneficiare di un trattamento con detossificanti, antiossidanti e modulatori dell’infiammazione basale che potrebbe favorire il recupero post esercizio.

Nell’ambito dell’apparato cardiovascolare il gene AGT esercita un&#39;influenza significativa sulla potenza. L’allele Thr della variante Met235Thr AGT (Angiotensinogeno) correla con aumentati livelli sierici di AGT e l’omozigosi per l’allele Thr è presente in eccesso negli atleti di potenza, oltre che essere associata con una maggiore massa ventricolare.

Alcuni studi supportano un ruolo benefico del polimorfismo Pro12Ala, che è associato con una ridotta trascrizione del gene PPARgamma2. Tale polimorfismo è associato con una diminuzione del body mass index (BMI), riduzione dei livelli di insulina, aumento dei livelli di HDL e migliorata sensibilità all’insulina. Da ciò ne consegue una più efficace gestione dell’intake calorico ad uso muscolare (soddisfazione delle richieste energetiche).

Il collagene è un componente fondamentale del tessuto connettivo e della matrice extracellulare. Dei vari tipi di collagene il Collagene V soprattutto presente in tendini e legamenti. Anche se rappresenta una frazione ridotta del collagene totale (2%) nondimeno gioca un ruolo fondamentale nel corretto assemblaggio delle proteine del collagene(Ricard-Blum, 2011). COL5A1 codifica nello specifico la catena alfa del Collagene di tipo V. Il singolo polimorfismo da C a T (rs12722) del gene COL5A aumenta la sua stabilità ed aumenta la quantità di proteine; di conseguenza vi è un’alterazione delle proprietà meccaniche (elastiche) del tendine con un aumento del rischio di infortuni (La Montagna et al., 2020; Pabalan, Tharabenjasin, Phababpha, & Jarjanazi, 2018).