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Identification and characterization of genomic predictors of sarcopenia and sarcopenic obesity using UK biobank data

PBO Favorites Artigo de periódico
Publication sheet SummaryRelated TagsPor que o tema é relevante?Qual é o objetivo do artigo?Quais as principais conclusões?
Identification and characterization of genomic predictors of sarcopenia and sarcopenic obesity using UK biobank data
2023
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Publication sheet

Nome da publicação: Identification and characterization of genomic predictors of sarcopenia and sarcopenic obesity using UK biobank data

Authors: Ekaterina A. Semenova, Erinija Pranckevičienė, Elvira A. Bondareva, Leysan J. Gabdrakhmanova, Ildus I. Ahmetov

Source: Nutrients

Published in: 2023

File type: Artigo de periódico

Link to the original

Summary

The substantial decline in skeletal muscle mass, strength, and gait speed is a sign of severe sarcopenia, which may partly depend on genetic risk factors. So far, hundreds of genome-wide significant single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with handgrip strength, lean mass and walking pace have been identified in the UK Biobank cohort; however, their pleiotropic effects on all three phenotypes have not been investigated. By combining summary statistics of genome-wide association studies (GWAS) of handgrip strength, lean mass and walking pace, we have identified 78 independent SNPs (from 73 loci) associated with all three traits with consistent effect directions. Of the 78 SNPs, 55 polymorphisms were also associated with body fat percentage and 25 polymorphisms with type 2 diabetes (T2D), indicating that sarcopenia, obesity and T2D share many common risk alleles. Follow-up bioinformatic analysis revealed that sarcopenia risk alleles were associated with tiredness, falls in the last year, neuroticism, alcohol intake frequency, smoking, time spent watching television, higher salt, white bread, and processed meat intake; whereas protective alleles were positively associated with bone mineral density, serum testosterone, IGF1, and 25-hydroxyvitamin D levels, height, intelligence, cognitive performance, educational attainment, income, physical activity, ground coffee drinking and healthier diet (muesli, cereal, wholemeal or wholegrain bread, potassium, magnesium, cheese, oily fish, protein, water, fruit, and vegetable intake). Furthermore, the literature data suggest that single-bout resistance exercise may induce significant changes in the expression of 26 of the 73 implicated genes in m. vastus lateralis, which may partly explain beneficial effects of strength training in the prevention and treatment of sarcopenia. In conclusion, we have identified and characterized 78 SNPs associated with sarcopenia and 55 SNPs with sarcopenic obesity in European-ancestry individuals from the UK Biobank.

Summary translated by

O declínio substancial na massa muscular esquelética, força e velocidade da marcha é um sinal de sarcopenia grave, que pode depender em parte de fatores de risco genéticos. Até agora, centenas de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) significativos em todo o genoma associados à força de preensão manual, massa magra e ritmo de caminhada foram identificados na coorte do UK Biobank; entretanto, seus efeitos pleiotrópicos em todos os três fenótipos não foram investigados. Ao combinar estatísticas resumidas de estudos de associação genômica ampla (GWAS) de força de preensão manual, massa magra e ritmo de caminhada, identificamos 78 SNPs independentes (de 73 loci) associados a todas as três características com direções de efeito consistentes. Dos 78 SNPs, 55 polimorfismos também foram associados ao percentual de gordura corporal e 25 polimorfismos ao diabetes tipo 2 (DT2), indicando que a sarcopenia, a obesidade e o DM2 compartilham muitos alelos de risco comuns. A análise bioinformática de acompanhamento revelou que os alelos de risco de sarcopenia estavam associados a cansaço, quedas no último ano, neuroticismo, frequência de ingestão de álcool, tabagismo, tempo gasto assistindo televisão, maior consumo de sal, pão branco e carne processada; Considerando que os alelos protectores foram positivamente associados à densidade mineral óssea, níveis séricos de testosterona, IGF1 e 25-hidroxivitamina D, altura, inteligência, desempenho cognitivo, nível de escolaridade, rendimento, actividade física, consumo de café moído e dieta mais saudável (muesli, cereais, farinha integral ou pão integral, ingestão de potássio, magnésio, queijo, peixes oleosos, proteínas, água, frutas e vegetais). Além disso, os dados da literatura sugerem que o exercício resistido de sessão única pode induzir mudanças significativas na expressão de 26 dos 73 genes implicados em m. vasto lateral, o que pode explicar parcialmente os efeitos benéficos do treinamento de força na prevenção e tratamento da sarcopenia. Em conclusão, identificamos e caracterizamos 78 SNPs associados à sarcopenia e 55 SNPs à obesidade sarcopênica em indivíduos de ascendência europeia do UK Biobank.

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Atividade físicaComorbidadesDiabetes mellitusGenéticaIdosoMecanismosObesidade

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Por que o tema é relevante?

A sarcopenia é uma condição relacionada à idade e caracterizada pela perda de massa muscular e força. Em muitos casos, a sarcopenia está associada à obesidade (53-84%). Pessoas mais velhas, geralmente, apresentam obesidade sarcopênica, quando além de perda da massa muscular e força, há aumento da gordura corporal. Há uma grande variabilidade da qualidade e quantidade de músculo e gordura de uma pessoa. Dentre outros fatores, esta variação tem associação com a herança genética.

Qual é o objetivo do artigo?

  • Identificar os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs, na sigla em inglês) que tem efeitos na força muscular, velocidade de caminhada e porcentagem de gordura corporal a partir do Biobanco do Reino Unido (UK Biobank);
  • Identificar os mecanismos de ação de cada SNP relacionado à sarcopenia; 
  • Por meio de ferramentas de informática biomédica, investigar os efeitos dos exercícios de resistência (por exemplo, musculação) na expressão de genes associados à sarcopenia.

Quais as principais conclusões?

O estudo de associação do genoma completo (GWAS, na sigla em inglês), isto é, a busca por variações genéticas ao longo de todo o genoma humano e suas relações com condições específicas, como doenças, identificou:

  • 78 SNPs associados com à sarcopenia;
  • destes 55 SNPs tinham relação com a obesidade sarcopênica;
  • além da obesidade sarcopênica, 21 deles também se associavam com o diabetes.

SNPs são mutações pontuais do DNA. Este é o tipo mais comum de alteração genética. Quando o gene correspondente à mutação está presente em pelo menos 1% da população, é chamado de polimorfismo. Os resultados mostraram que quanto maior o número de alterações genéticas decorrentes de SNPs, maior o risco de desenvolver sarcopenia, sarcopenia obesogênica ou sarcopenia diabetogênica. Portanto, existe uma arquitetura genética compartilhada entre características relacionadas à sarcopenia e o estilo de vida. 

Algumas dessas alterações genéticas mostraram-se protetoras, como aquelas associadas a densidade mineral dos ossos, testosterona, hormônio IGF-1, níveis de vitamina D, altura e hábitos de vida saudáveis. Outras mutações, por sua vez, tiveram relação com maior risco de queda, traço de personalidade negativa, consumo de bebida alcoólica, tabagismo e estilo de vida não-saudáveis. 

A manifestação das mutações genéticas encontradas pode ser modificada pela prática de exercícios de força. A partir de dados públicos, verificou-se que este tipo de treinamento induz mudanças significativas na expressão de 26 genes associados aos SNPs. Esta evidência científica pode explicar, parcialmente, os benefícios do exercício de força na prevenção e tratamento da sarcopenia.