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International Journal of Morphology

versión On-line ISSN 0717-9502

Int. J. Morphol. vol.37 no.4 Temuco dic. 2019

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-95022019000401493 

Articles

Polimorfismo Genético ACTN3 R577X en Deportistas Universitarios Chilenos

ACTN3 R577X Gene Polymorphism in Chilean College Athletes

Omar Andrade-Mayorga1  2 

Pamela Lavados-Romo1 

Camila Valdebenito3 

Christian L Herrera1 

Carolina Carrasco1 

Luis A Salazar2 

1 Department of Preclinical Sciences, Faculty of Medicine, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

2 Center of Molecular Biology & Pharmacogenetics, Scientific & Technological Bioresource Nucleus (BIOREN), Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

3 Coordinación de Deportes y Recreación, Dirección de Desarrollo Estudiantil, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

RESUMEN:

Uno de los principales factores genéticos que influenciarían el rendimiento muscular humano es el gen ACTN3, que codifica la proteína estructural del sarcómero α-actinina-3. El polimorfismo R577X (rs1815739) del gen ACTN3 ha sido asociado con varios indicadores de rendimiento muscular y físico en deportistas y población general, pero este fenómeno ha sido escasamente descrito en poblaciones de Latinoamérica y Chile. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue describir la frecuencia genotípica y distribución alélica de los genotipos de ACTN3 R577X en deportistas universitarios chilenos. 129 deportistas universitarios chilenos representantes de diferentes selecciones deportivas (halterofilia, balonmano, voleibol, rugby, basquetbol, futbol y futsal) participaron como voluntarios. Los análisis moleculares del polimorfismo R577X del gen ACTN3 fueron realizados mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y restricción enzimática (RFLP). La distribución de genotipos del polimorfismo ACTN3 R577X fue RR: 34,8 % (n=45), RX: 50,4 % (n=65), XX: 14,7 % (n=19), y la frecuencia relativa de alelos fue R: 0,601 y X: 0,399. Además, se encontró asociación entre distribución de genotipos (c2= 12,26; 2 gl; p=0,002) y frecuencia relativa de alelos (c2= 11.02; 1 gl; p=0.0009) con el sexo de los participantes. Sin embargo, no hubo asociación al realizar análisis por tipo de deporte practicado. Los hallazgos de la presente investigación sugieren que el polimorfismo R577X del gen ACTN3 está asociado con el sexo en deportistas universitarios chilenos. Además, estos resultados describen de forma inédita la distribución genotípica y frecuencia alélica de esta variante genética en población chilena, mostrando una distribución similar a otros estudios realizados en poblaciones de deportistas en Brasil, Rusia, Estados Unidos y Turquía. No obstante, también muestra diferencias con otras poblaciones generales y de deportistas.

PALABRAS CLAVE: α -actinina-3 (ACTN3); Rendimiento muscular; Polimorfismo, Variante genética; Deportistas universitarios

SUMMARY:

One of the main genetic factors that influence the muscular performance is the gene that encodes the structural protein α-actinin-3 (ACTN3). The R577X polymorphism (rs1815739) of ACTN3 has been associated with indicators of muscle and physical performance in athletes and general population, but this has been scarcely described in the Latin American and Chilean population. Thus, the aim of the present study was to describe the genotypic frequency and allelic distribution of ACTN3 R577X genotypes in college athletes. A total of 129 unrelated Chilean college athletes representing various sport disciplines (weightlifting, handball, volleyball, rugby, basketball, soccer and futsal) were volunteered for the study. ACTN3 R577X gene polymorphism was analysed by polymerase chain reaction (PCR) and restriction fragment length polymorphism (RFLP). For the total sample the genotypes distribution for R577X polymorphism was RR: 34.8 % (n=45), RX: 50.4 % (n=65), XX: 14.7 % (n=19), and the relative frequency of alleles was R: 0,601 and X: 0,399. Moreover, an association was found between genotype distribution (c2= 12.26; 2 df; p=0.002) and allele frequencies (c2= 11.02; 1 df; p=0.0009) with the sex of the participants. However, there were no associations when performing analysis by type of sports. These findings suggest that the R577X polymorphism of the ACTN3 gene is associated with sex in Chilean college athletes. Furthermore, these results describe in an unprecedented manner, the genotypic distribution and allelic frequency of this genetic variant in Chilean population, showing a similar distribution to other studies conducted in populations of athletes in Brazil, Russia, the United States and Turkey. However, it also shows differences with other general and athletes populations.

KEY WORDS: α -actinin-3 (ACTN3); Genetic polymorphism; Genetic variation; College athletes

INTRODUCCIÓN

Uno de los principales factores genéticos que se ha estudiado por su potencial relación con la generación de fuerza y potencia muscular es el polimorfismo R577X (rs1815739) del gen ACTN3 (Rankinen et al., 2010). Este gen codifica la proteína estructural α-actinina-3, que es una de las 2 isoformas de proteínas de unión a actina en el músculo esquelético, donde entrecruzan y estabilizan los filamentos delgados de actina con las líneas Z del sarcómero durante la contracción muscular (Berman & North, 2010). La expresión de α-actinina-3 se produce exclusivamente en las fibras musculares tipo II, que tienen una contracción rápida, metabolismo glucolítico y baja resistencia a la fatiga (Ivarsson & Westerblad, 2015).

Ser homocigótico para un codón de término prematuro en el aminoácido 577 del gen ACTN3 (genotipo XX) da como resultado una deficiencia completa de la proteína α-actinina-3 en las fibras tipo II, lo cual ocurre en un 25 %, 18 % y 1 % de la población de origen asiático, europeo o africano, respectivamente (Yang et al., 2003). Sin embargo, no existe evidencia de que esta deficiencia ocasione un fenotipo patológico en los sujetos con genotipo XX (North et al., 1999). Existe gran variación en la frecuencia alélica en poblaciones generales con diferente ascendencia étnica, mostrando frecuencias alélicas para el alelo X de 0,55 en europeos, 0,52 en asiáticos, y 0,09 en africanos (Berman & North). Por otra parte, estudios que han reportado frecuencias del genotipo R577X en deportistas y población general han encontrado asociaciones entre la presencia del alelo R y deportistas que desarrollan deportes explosivos (fuerza/potencia) de corta duración y alta intensidad de esfuerzo en comparación a controles sedentarios (Yang et al., 2003; Eynon et al., 2009) o a deportistas de fondo (endurance) que desarrollan actividades de larga duración y menor intensidad (Yang et al., 2003; Eynon et al.). Otros estudios reportan una mayor presencia del alelo R en deportistas que desarrollan disciplinas orientadas al endurance (Ahmetov et al., 2010) o fuerza/potencia (Roth et al., 2008) comparados con la población general. No obstante, muchos estudios no han encontrado diferencias en la frecuencia de genotipos de R577X entre grupos de deportistas y controles (Papadimitriou et al., 2018; Yang et al., 2007).

Las implicancias funcionales asociadas al rendimiento muscular que se han observado en los diferentes genotipos de ACTN3 podrían ocurrir porque la proteína α-actinina-3 no solo cumple importantes funciones estructurales, sino que también se relaciona con proteínas que cumplen funciones metabólicas y de señalización en el musculo esquelético (Lee et al., 2016).

Si bien, el polimorfismo R577X del gen ACTN3 ha sido asociado con varios indicadores de rendimiento muscular y físico en deportistas y población general, este fenómeno ha sido escasamente descrito en Latinoamérica (João et al., 2015; Belli et al., 2017), no existiendo hasta la fecha antecedentes en población chilena.

Por todo lo anteriormente expuesto, el objetivo del presente estudio fue describir la frecuencia genotípica y distribución alélica de los genotipos de ACTN3 R577X en deportistas universitarios chilenos.

MATERIAL Y MÉTODO

Diseño del estudio y participantes. Fueron incluidos 129 deportistas universitarios, pertenecientes a las selecciones de halterofilia, balonmano, voleibol, rugby, basquetbol, futbol y futsal de la Universidad de La Frontera, adultos con edades entre 18 y 29 años, no relacionados entre sí, que aceptaron participar voluntariamente y firmaron un consentimiento informado escrito. Este fue un estudio de corte transversal y la selección de la muestra fue no probabilística. Se realizó una evaluación inicial para registrar las características sociodemográficas, físicas y fisiológicas de cada sujeto.

Análisis moleculares. Se extrajo el ADN genómico de los participantes desde una muestra de sangre total anticoagulada mediante el método de precipitación salina descrito por Salazar et al. (1998). La calidad del ADN extraído se evaluó mediante técnicas de espectrofotometría y electroforesis, considerando tres aspectos: concentración de ADN (mayor a 100 ng/mL), pureza (relación A260/A280 sobre 1.7) e integridad (evaluando degradación del ADN). La genotipificación de la variante R577X del gen ACTN3 se realizó amplificando un fragmento de 291pb del exón 15 mediante la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), utilizando los partidores: 5`CTGTTGCCTGTGGTAAGTGGG-3` (forward) y 5` TGGTCACAGTATGCAGGAGGG-3` (reverse). Las condiciones de la PCR fueron: desnaturalización inicial a 94ºC durante 5 minutos, seguido de 35 ciclos repetitivos compuestos por desnaturalización de 30 segundos a 94ºC, hibridación de 30 segundos a 59 ºC y extensión de 30 segundos a 72 ºC, que finaliza con una extensión de 10 minutos a 72ºC. Posteriormente, para determinar la presencia de los dos sitios de restricción polimórficos característicos del alelo X y un sitio para el alelo R, se realizó una digestión enzimática (RFLP) con endonucleasa DdeI. La evaluación de la digestión de los productos de amplificación se realizó por electroforesis en gel de agarosa teñido con bromuro de etidio y visualizado en un transluminador UV. La posibilidad de contaminación en los análisis moleculares se excluyó mediante el uso de controles de reactivos en cada serie de amplificación. La correcta genotipificación de los polimorfismos se confirmó mediante la repetición aleatoria del 20 % de las muestras analizadas previamente y la interpretación independiente de los genotipos por dos investigadores. Las muestras de genotipo conocidas se utilizaron como controles en cada serie de amplificación.

El presente estudio fue desarrollado de acuerdo con los principios expresados en la Declaración de Helsinki y fue aprobado por el Comité Ético Científico de la Universidad de La Frontera (Proyecto N°130/15). Todos los voluntarios leyeron y firmaron un consentimiento informado.

Análisis Estadístico. Todos los análisis fueron realizados utilizando el programa estadístico Stata versión 15 (Stata Corp., College Station, Texas). Para los análisis de distribución genotípica, frecuencia alélica, y equilibro de HardyWeinberg se utilizó la prueba Chi-cuadrado (χ2). El nivel de significancia considerado en el presente estudio fue p<0,05.

RESULTADOS

Al considerar la muestra total de deportistas universitarios participantes, la distribución de genotipos del polimorfismo ACTN3 R577X encontrada fue RR: 34,8 % (n=45), RX: 50,4 % (n=65), XX: 14,7 % (n=19), y la frecuencia relativa de alelos fue R: 0,601 y X: 0,399. En la Tabla I se exponen estos resultados de forma comparativa a otras poblaciones de deportistas previamente descritas a nivel mundial y ordenadas de forma creciente de acuerdo a la frecuencia del alelo X. La distribución de genotipos de ACTN3 fue compatible con el equilibrio de Hardy-Weinberg (c2=0,328; p=0,56), haciendo menos probable un sesgo de selección.

Además, se evaluó la distribución genotípica y la frecuencia alélica relativa por sexo, encontrando asociación en la distribución de genotipos (c2= 12,26; 2 gl; p=0,002) y la frecuencia relativa de alelos (c2= 11,02; 1 gl; p=0,0009) (Tabla II). Las mujeres presentaron una menor frecuencia del genotipo XX (3,6 vs. 22,9 %) y una menor frecuencia del alelo X (0,282 vs. 0,486) al ser comparadas con los hombres.

No se encontraron asociaciones al realizar análisis por tipo de deporte practicado, ni en distribución genotípica, ni frecuencia alélica relativa. El detalle de las frecuencias encontradas por selecciones deportivas universitarias es presentado en la Tabla III.

Tabla I Distribución genotípica y frecuencia alélica relativa del polimorfismo ACTN3 R577X en diferentes poblaciones de deportistas. 

Tabla II Distribución genotípica y frecuencia alélica relativa del polimorfismo ACTN3 R577X en hombres y mujeres deportistas universitarios. 

Número de individuos entre paréntesis. gl: grados de libertad.

Tabla III Distribución genotípica y frecuencia alélica relativa del polimorfismo ACTN3 R577X por selección deportiva universitaria. 

Número de sujetos entre paréntesis. H: hombres, M: mujeres.

DISCUSIÓN

Los resultados reportados en el presente estudio son los primeros en describir la distribución genotípica y frecuencia alélica del polimorfismo R577X del gen ACTN3 en población chilena. En comparación a los escasos estudios que podemos encontrar en América Latina, estos resultados nos muestran una distribución genotípica y frecuencia alélica relativa en deportistas universitarios chilenos similar a la encontrada en un estudio realizado en Brasil con una pequeña muestra de deportistas ultra-maratonistas (Belli et al.), y con una menor frecuencia del genotipo XX y del alelo X en una muestra combinada de judocas de Brasil y Japón (João et al.).

Al realizar una comparación con resultados encontrados en otras poblaciones de deportistas a nivel mundial, la frecuencia del genotipo homocigoto XX y alelo X fue similar a lo reportado en deportistas de elite de Rusia (Ahmetov et al., 2014), atletas universitarios de potencia/fuerza de Estados Unidos (Roth et al.), y futbolistas amateur de Turquía (Koku et al., 2019). Pero difieren de otras poblaciones de deportistas, siendo estas frecuencias encontradas en Chile mayores a las reportadas en atletas de elite africanos (Yang et al., 2007), remeros hombres de Polonia (Cieszczyk et al., 2012), atletas de potencia/fuerza de Australia (Yang et al., 2003), y atletas fondistas de Rusia (Ahmetov et al., 2010); y fueron menores a las reportadas en atletas de alto rendimiento de Israel (Eynon et al.), atletas de fondo de Australia (Yang et al., 2003), luchadores de Japón (Kikuchi et al., 2012), gimnastas de Brasil y Japón (João et al.), corredores y ciclistas de elite en España (Lucia et al., 2006).

Por las características de la población estudiada, que son fundamentalmente deportistas que compiten a nivel regional y nacional en torneos universitarios, con una escasa proporción de sujetos que participen en selecciones nacionales que compitan a nivel internacional, también podría ser adecuado, comparar estos resultados con los encontrados en población general no deportista a nivel mundial. Así, al analizar la frecuencia relativa del alelo X en deportistas universitarios chilenos (0,39) en relación con otros grupos humanos, esta fue similar a la encontrada en población general europea (0,41), menor a la asiática (0,52) y mayor a la africana (0,16) (Mills et al., 2001).

Además, los hallazgos del presente estudio sugieren que el polimorfismo R577X del gen ACTN3 está asociado con el sexo en deportistas universitarios chilenos. En nuestro conocimiento, no existen estudios previos que reporten diferencias en la distribución genotípica o frecuencia alélica entre hombres y mujeres deportistas. Sin embargo, este antecedente podría ser relevante para considerar en el entrenamiento de mujeres deportistas chilenas, pues existen antecedentes de grandes estudios en población general, que han encontrado que las mujeres con genotipo XX desarrollan menor fuerza prensil dinamométrica de forma basal, pero muestran mayores ganancias en el desarrollo de fuerza muscular dinámica en respuesta a un programa de entrenamiento de fuerza al ser comparadas con los otros genotipos (Clarkson et al., 2005).

Finalmente, mencionar que existe un estudio a nivel de revisión sistemática con meta-análisis que explora la asociación entre genotipos de la variante R577X del gen ACTN3 con tipos de deportistas y componentes de la función física, donde se reportó que el genotipo RR es más frecuente en atletas de potencia/fuerza de origen europeo, pero no se encontró asociación con medidas objetivas de los componentes de la función física (Alfred et al., 2011). Esto nos lleva a destacar la importancia de realizar nuevos estudios en diferentes poblaciones de América Latina, pues estos estudios con el mayor nivel de evidencia, aún no han incluido los escasos antecedentes disponibles en población latinoamericana.

AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por la Dirección de Investigación de la Universidad de La Frontera (Proyecto DIUFRO DI16-0107). Los autores agradecen a los deportistas participantes en este estudio. Además, los autores agradecen a los estudiantes de la Facultad de Medicina de la Universidad de La Frontera: Nicolás Diener, Daniel Venegas, Aris Muñoz, Bastián Sáez, Camila Oyarzún por su valiosa participación como ayudantes de investigación.

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Recibido: 04 de Junio de 2019; Aprobado: 11 de Julio de 2019

*Correspondence to: Email: omar.andrade@ufrontera.cl

Corresponding author: Omar Andrade-Mayorga Facultad de Medicina Universidad de La Frontera Claro Solar 115 Temuco - CHILE.

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