Genética, performance física humana e doping genético: o senso comum versus a realidade científica / Genetics, human physical performance and gene doping: the common sense versus the scientific reality

Atletas de elite são reconhecidos como fenômenos esportivos e o potencial para atingir níveis superiores de performance no esporte está parcialmente sob o controle de genes. A excelência atlética é essencialmente multifatorial e determinada por complexas interações entre fatores ambientais e genéticos. Existem aproximadamente 10 milhões de variantes genéticas dispersas por todo o genoma humano e uma parcela destas variantes têm demonstrado influenciar a responsividade ao treinamento físico. Os fenótipos de performance física humana parecem ser altamente poligênicos e alguns estudos têm comprovado a existência de raras combinações genotípicas em atletas. No entanto, os mecanismos pelos quais genes se interagem para amplificar a performance física são desconhecidos. O conhecimento sobre os genes que influenciam a treinabilidade somado ao potencial uso indevido dos avanços da terapia gênica, como a possível introdução de genes em células de atletas, fez surgir o termo doping genético, um novo e censurado método de amplificação da performance física, além dos limites fisiológicos. Aumentos na hipertrofia muscular esquelética e nos níveis de hematócrito estão sendo conseguidos através da manipulação da expressão de genes específicos, mas a grande parte das impressionáveis alterações foi obtida em experimentação com animais de laboratório. A compreensão dos resultados científicos envolvendo genética, performance física humana e doping genético é uma difícil tarefa. Com o propósito de evitar a contínua má interpretação e propagação de conceitos errôneos, esta revisão, intencionalmente, vem discutir as evidências científicas produzidas até o momento sobre o tema, permitindo a compreensão do atual "estado da arte".

Elite athletes have always been referred to as sports phenomena and their potential to reach higher performance levels in sports, far beyond normal range, is partially under the control of genes. Athletic excellence is essentially multifactorial and it is determined by a complex interaction of environmental and genetic factors. There are almost 10 million genetic variants spread throughout the entire human genome and some of them have been proven to affect physical training responsiveness. The human performance phenotypes seem to be highly polygenic and previous research has found rare genotype combinations in elite athletes. Nevertheless, the mechanisms through which genes interact with each other in order to improve physical performance are unknown. The knowledge on genes that influence trainability added to the potential misuse of advances in gene therapy, such as the possible introduction of genes into athlete cells, gave way to the terminology gene doping, a new and prohibited method of enhancing athletic performance above physiological limits. Increase in skeletal muscle hypertrophy and haematocrit levels has been achieved by the manipulation of the expression of specific genes, but great part of impressive changes in these phenotypes have been obtained using laboratory animals. The understanding on the scientific studies enclosing genetics, human physical performance and gene doping is an intricate task. This review intentionally highlights the scientific evidence that has been produced so far on this popular topic, with the purpose to avoid continuous misinterpretation and spreading of faulty concepts allowing hence the comprehension on the current "state of the art" in this field.

Óxido nítrico e sistema cardiovascular: ativação celular, reatividade vascular e variante genética / Nitric oxide and the cardiovascular system: cell activation, vascular reactivity and genetic variant / Óxido nítrico y sistema cardiovascular: activación celular, reactividad vascular y variante genética

O óxido nítrico (NO), primariamente identificado como um fator relaxante derivado do endotélio, é um radical livre atuante na sinalização de diferentes processos biológicos. A identificação das isoformas das sintases do NO (NOS) e a subsequente caracterização dos mecanismos de ativação celulares das enzimas possibilitaram tanto a compreensão de parte das interações fisiológicas como a compreensão de parte dos mecanismos de doença, na qual o NO está envolvido. A isoforma endotelial da NOS (eNOS), expressa principalmente no endotélio vascular, desempenha importante papel na regulação da reatividade vascular e no desenvolvimento e na progressão da aterosclerose. Esta revisão tem o propósito de contextualizar o leitor sobre a estrutura da eNOS e seus mecanismos de ativação celular. Tendo em vista os avanços da biologia molecular, trataremos ainda dos conhecidos mecanismos de regulação da expressão gênica e do papel de variantes no código genético da eNOS associados a fenótipos cardiovasculares. Embora se reconheça a importância do NO como molécula ateroprotetora, nossa atenção estará voltada à revisão de literatura envolvendo NO e sua participação na modulação do fenótipo de vasodilatação muscular.

Nitric oxide (NO), primarily identified as an endothelium-derived relaxing factor, is a free radical that signals different biological processes. The identification of NO synthase (NOS) isoforms and the subsequent characterization of the mechanisms of cell activation of the enzymes permitted the partial understanding of both the physiological interactions and of the mechanisms of the diseases in which NO is involved. Mainly expressed in the vascular endothelium, the endothelial NOS isoform (eNOS) plays an important role in the regulation of vascular reactivity and in the development and progression of atherosclerosis. The purpose of this review is to contextualize the reader about the eNOS structure and its mechanisms of cell activation. In view of the advances in molecular biology, we will also address the known mechanisms of gene expression regulation and the role of variants on the genetic code of eNOS associated with cardiovascular phenotypes. Although the importance of NO as an atheroprotective molecule is recognized, our focus will be the review of the literature on NO and its participation in the modulation of the muscle vasodilatation phenotype.

El óxido nítrico (NO), primariamente identificado como un factor relajante derivado del endotelio, es un radical libre actuante en la señalización de diferentes procesos biológicos. La identificación de las isoformas de las sintasas del NO (NOS) y la subsecuente caracterización de los mecanismos de activación celulares de las enzimas posibilitaron tanto la comprensión de parte de las interacciones fisiológicas como la comprensión de parte de los mecanismos de enfermedad, en la cual el NO está envuelto. La isoforma endotelial de la NOS (eNOS), expresada principalmente en el endotelio vascular, desempeña importante papel en la regulación de la reactividad vascular y en el desarrollo y en la progresión de la aterosclerosis. Esta revisión tiene el propósito de contextualizar al lector sobre la estructura de la eNOS y sus mecanismos de activación celular. Teniendo en vista los avances de la biología molecular, trataremos aun de los conocidos mecanismos de regulación de la expresión génica y del papel de variantes en el código genético de la eNOS asociados a fenotipos cardiovasculares. Aunque se reconozca la importancia del NO como molécula ateroprotectora, nuestra atención estará volcada a la revisión de literatura envolviendo NO y su participación en la modulación del fenotipo de vasodilatación muscular.

Polimorfismos genéticos determinantes da performance física em atletas de elite: [revisão] / Genetic polymorphisms determining of the physical performance in elite athletes

Este artigo direciona-se à revisão de publicações sobre os "genes candidatos" e sua relação com os fenótipos de performance física humana em atletas de elite. Nosso objetivo é trazer ao conhecimento do leitor informações atualizadas sobre marcadores e variantes genéticas que podem levar certos indivíduos a sobressair-se em modalidades esportivas específicas. Além disso, serão descritos os mecanismos pelos quais um gene pode contribuir para a performance física, detalhando em cada momento as propriedades celulares, fisiológicas e moleculares do sistema em questão. Por esse motivo, limitamos nossa discussão a um número pequeno de variantes genéticas: polimorfismos R577X do gene da alfa-actinina 3 (ACTN3), C34T do gene da AMP deaminase (AMPD1), I/D da enzima conversora de angiotensina (ECA), -9/+9 do receptor beta2 de bradicinina (BDKRB2) e 985+185/1170 do gene da enzima creatina quinase M (CK-M). Esperamos com este artigo informar e sensibilizar o leitor para o fato de que a identificação de talentos e a otimização do potencial individual do atleta, com conseqüente sucesso no esporte, estão diretamente associados a variantes genéticas.

This article is focused on the review of studies looking for "candidate genes" and their relationship with physical performance phenotypes in elite athletes. Our goal is to bring to readers what makes some individuals excel in some sports modalities, based on variants in genetic loci and markers. In addition, we assume the necessity to describe by what mechanisms a gene can contribute in physical performance, detailing in each part the cellular, physiological and molecular pathways involved. For this reason, we limited our discussion to a small number of genetic variants: polymorphisms R577X alpha-actinin 3 gene (ACTN3), C34T AMP deaminase gene (AMPD1), I/D angiotensin converting enzyme gene (ACE), -9/+9 beta2 bradykinin receptor gene (BDKRB2), and 985+185/ 1170 creatine kinase M gene (CK-M). We hope that this article bring some new information and refine the knowledge to the fact that the process of talent identification and an individual athletic potential maximization resulting in sport success are strongly associated with genetic variants.