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Capacidad Inspiratoria y Polimorfismo de la Enzima Convertidora de Angiotensina en Jovenes Chilenos.

Inspiratory Capacity and Polymorphism of Angiotensin Converter Enzyme in Young Chileans

INTRODUCCION

La capacidad inspiratoria (CI), es una de las variables de funcion pulmonar que en la actualidad esta adquiriendo una gran importancia en el diagnostico de la funcionalidad en enfermedades respiratorias, debido a su directa relacion con la capacidad de realizar ejercicio, aqui su disminucion se correlaciona directamente con la gravedad de la enfermedad (Richter et al., 2017). La disnea generada se asocia al descenso de la CI, la cual provoca una limitacion al esfuerzo fisico y alteraciones en los patrones ventilatorios. Ademas de esto, la CI es sensible a los cambios de la presion muscular inspiratoria (PIM), al respecto se ha descrito una relacion directa entre ambas variables (Pessoa et al., 2017). Si bien, las diferencias en funcion pulmonar, segun sexo, edad y etnia estan ampliamente estudiadas (Menezes et al., 2015), la influencia genetica sobre la CI aun esta en desarrollo.

En este contexto, el polimorfismo Insercion (Ins)/ Delecion (Del) de la enzima convertidora de angiotensina (ECA) ha demostrado influir sobre la fuerza muscular inspiratoria y espiratoria (Munoz et al., 2017). Al respecto, se sabe que la actividad enzimatica y la produccion de energia varian en un mismo grupo muscular entre distintos sujetos, lo que tendria relacion con la predominancia de polimorfismos especificos (Calo & Vona, 2008). El polimorfismo Ins/Del del gen de la ECA se asocia a variaciones en la regulacion del volumen sanguineo, presion arterial y funcion vascular, factores que impactan en el rendimiento muscular entre distintos individuos (Nguyen Dinh Cat & Touyz, 2001).

Considerando la directa relacion existente entre la PIM y la CI, hipotetizamos que existiria un aumento en la CI en los sujetos con Ins del gen de la ECA. Asi, el objetivo del presente estudio fue determinar la CI en un grupo de universitarios chilenos categorizados por el genotipo (polimorfismo rs4646994) del gen de la ECA.

MATERIAL Y METODO

La muestra correspondio a 83 estudiantes de la Universidad Catolica del Maule de 18 a 35 anos de edad (Munoz et al.) seleccionados a traves de un muestreo no probabilistico, aceptaron voluntariamente formar parte de este estudio, el cual fue aprobado por el Comite de Etica Cientifica de la Universidad Catolica del Maule (23/2016). Se excluyeron aquellos sujetos con antecedentes de enfermedad respiratoria cronica, habito tabaquico, deformidad toracica, volumen espirado al primer segundo ([VEF.sub.1]) menor al 80 % del predicho, sobrepeso (IMC [mayor que o igual a] 24,9 kg/[m.sup.2]), relacion consanguinea con otro participante y deportistas.

Evaluacion de la funcion pulmonar. Las pruebas se realizaron en un pletismografo corporal (Mediagraphics Modelo PlatinumElite DL[R]). Se midio capacidad vital forzada (CVF) y CI segun la normativa de la American Thoracic Society (ATS) (ATS, 2005).

Analisis Genetico

Extraccion de ADN: se extrajo a partir de 5 mL de sangre anticoagulada con acido etilendiaminotetraacetico (EDTA), mediante el micrometodo de yoduro de sodio de Salazar et al. (1998). El ADN extraido se guardo a -20 [grados]C. La integridad del ADN extraido, se evaluo mediante electroforesis en gel de agarosa al 2 %, tenido con Gel Red[R] (Biotium, Hayward, CA, E.E.U.U.), se cuantifico a traves de espectrofotometria a 260 nm.

Diseno de partidores: Se selecciono como secuencia de interes la region comprendida entre la posicion 11.332 y 11.643 del gen de la ECA, lo que flanqueaba por ambos lados la region de Ins/Del del intron 16. Para el diseno de los partidores se utilizo el software online Primer3 v0.4.0 (disponible en http://frodo.wi.mit.edu/). La secuencia de los partidores disenados fueron P1: 5'-CTGGAGAGCCACTCCCATCCTTTCT-3' y P2: 5'GACGTGGCCATCACATTCGTCAGAT-3'. Para el genotipo Ins/Ins se obtiene una unica banda de 479 pb, para el genotipo Ins/Del dos bandas de 192 pb y 479 pb y para el Del/Del una unica banda de 192 pb.

Amplificacion de ADN: Se realizo un master mix con tampon de PCR 1x, 2 mM de cloruro de magnesio (Mg[Cl.sub.2]), 0,2 mM de cada dNTP, 0,5 U/mL de Taq DNA polimerasa (Fermentas, Lituania), 200 nM de cada partidor, 100 ng de ADN y agua desionizada esteril para un volumen final de 20 mL. Se corrio el siguiente programa de PCR, desnaturalizacion inicial a 95 [grados]C por 5 min, luego 32 ciclos de 95 [grados]C por 30 segundos, 60 [grados]C por 30 segundos y 72 [grados]C por 30 s, y una extension final a 72 [grados]C por 10 min en equipo termociclador T100 (Bio Rad, USA). Se evaluaron los productos de la PCR mediante electroforesis en gel de agarosa al 2 % tenido con Gel Red[R] (Biotium, Hayward, CA, E.E.U.U.) (Rosales et al, 2009).

Analisis Estadistico. Para el analisis estadistico, los datos se tabularon y analizaron en los programas Microsoft Office Excel 2013 y GraphPad Prism 5[R], respectivamente. Los resultados se presentan como promedios y desviacion estandar. Se determino la normalidad en la distribucion de los datos, posteriormente se uso la prueba t de Student o ANOVA segun corresponda, las mediciones que no cumplieron una distribucion parametrica se analizaron con la prueba U de Mann-Whitney o Kruskal-Wallis. Se considero un nivel de significancia de p < 0,05.

RESULTADOS

La distribucion de los genotipos se encontro en equilibrio de Hardy Weinberg; [X.sup.2] = 1,872, p = 0,171 para los hombres y [X.sup.2] = 3,424, p = 0,064 para las mujeres. En la Tabla I se observa el comportamiento antropometrico y espirometrico de todos los participantes, los cuales se encuentran dentro de los rangos de normalidad. En ambos sexos la CI no mostro diferencias significativas al compararla por genotipo (Tabla II). Los hombres portadores del genotipo Ins/Ins presentaron una mayor CI en relacion al grupo Ins/Del-Del/ Del (Tabla III). Del mismo modo, las mujeres con la dominancia alelica Ins presentaron una mayor CI que las pertenecientes al grupo Del/Del (Tabla III).

DISCUSION

El objetivo de la presente investigacion fue describir el comportamiento de la CI segun genotipo del polimorfismo del gen de la ECA en jovenes sedentarios. Previo a esto, se determino la distribucion genotipica del polimorfismo de este gen en la poblacion de estudio. La muestra se encontro en equilibrio de Hardy Weinberg, lo que concuerda con resultados locales previos (Rosales et al.; Jalil et al., 1999). Del mismo modo, el analisis de los datos obtenidos evidencio una conducta normal de la CI, vale decir, fue significativamente mayor en hombres por sobre las mujeres. Este comportamiento concuerda con lo reportado por Lisboa et al. (2007), lo que se atribuye a las caracteristicas antropometricas de ambos sexo, donde los hombres presentaron una talla, peso e IMC significativamente superior a las mujeres (Lisboa et al.).

Especificamente, al comparar el rendimiento de la CI entre genotipos del gen de la ECA, los datos obtenidos mostraron valores mayores en los hombres homocigotos Ins y en las mujeres con alelo dominante Ins, por tanto, este alelo se asociaria a un aumento de la CI. En experiencias previas, Contini et al. (2016) compararon el rendimiento ventilatorio en 100 sujetos con insuficiencia cardiaca. Sus resultados indican que no encontraron diferencias significativas en capacidad vital (CV) entre los diferentes genotipos (Contini et al.). Esto discrepa de los resultados presentados donde existieron diferencias significativas asociadas al alelo Ins. Esta diferencia podria deberse a dos situaciones particulares: i) la muestra con la cual se realiza la comparacion, la que presenta una patologia asociada, mayor edad e IMC, situaciones que impactan en la funcion pulmonar (Peters etal., 2017); y ii) desconocimiento del real comportamiento de la CI en estos pacientes, debido a que la CV esta compuesta por la CI mas el volumen de reserva espiratorio. Por tanto, surge la duda de si la CI por si sola podria haber tenido un comportamiento distinto (Lufti, 2017) a la muestra evaluada en esta investigacion.

Frente a la escasa informacion reportada, debemos senalar que Munoz et al. (2017), demostraron que las mujeres universitarias sedentarias portadoras del alelo Ins tenian una mayor PIM en relacion a las potadoras del alelo Del (Munoz et al.). Si bien la PIM es un traductor de presion y no de volumen del sistema ventilatorio, se sabe que existe una directa relacion entre ambos. Esto lo demostraron Pessoa et al. (2017) al relacionar ambas variables en adultos mayores, encontrando un r=0,97; p<0,001 entre PIM y CI, esto se debe a que en el recorrido axial del diafragma, su contraccion permitiria reemplazar musculo por volumen de gas (Pessoa, 2017). La amplitud de movimiento a traves de ultrasonografia, es una forma indirecta de medir movilidad y fuerza muscular diafragmatica, permite determinar en tiempo real el desplazamiento de este musculo observandolo a traves de una imagen, aqui un mayor cambio de amplitud representa mayor fuerza diafragmatica (Connolly & Mittendorfer, 2016) y CV (Boon & O'Gorman, 2016). Esto es respaldado por Rocha et al., (2017), quienes investigaron el movimiento del diafragma asociado a la funcion pulmonar, encontrando un r=0,80; p=0,001 entre CI y movilidad del diafragma en milimetros (Rocha et al.). Aqui, el diafragma contribuye con aumento de volumen a traves de un desplazamiento similar al de un piston, donde el movimiento de la cupula es axial y toda la zona de aposicion en inspiracion (acortamiento de las fibras musculares) es reemplazada por aire (De Troyer, 1997). Del mismo modo, en reconstrucciones tridimensionales se ha observado que el radio de curvatura del diafragma aumenta o disminuye significativamente con los cambios en los volumenes pulmonares, tanto en el plano sagital como coronal, siendo este fenomeno mas acentuado en el hemidiafragma izquierdo que el derecho. Dichos cambios en las configuraciones se sustentan en la ley de Laplace, en la cual la presion transdiafragmatica es proporcional a la tension muscular e inversamente proporcional al radio del cuadrado del musculo (Connolly & Mittendorfer; Boon & O'Gorman; De Troyer).

Ademas de esto, debemos considerar la accion de la ECA sobre el musculo esqueletico. Al respecto, Dietze & Henriksen (2008) describen que al inicio del ejercicio la contraccion de fibras lentas y su rapida oxidacion, son generadas por el sistema nervioso colinergico. Este incremento bioenergetico estimula la produccion de kininas e inhibe la actividad de la ECA en el tejido endotelial del vaso sanguineo, reduciendo la generacion de angiotensina II. La kinina unida a los receptores b2 en el endotelio capilar y sarcolema de la fibra muscular, facilita la transmision de oxido nitrico y prostaglandinas. Esto genera permeabilidad capilar, vasodilatacion y el transito de glucosa a la miofibrilla (Dietze & Henriksen). Este mecanismo favorece al diafragma, musculo con un 65 % de fibras tipo I, hecho que se refleja en los datos obtenidos donde los los sujetos con alelo Ins tienen mayor PIM (Munoz et al.) y CI.

Este estudio cuenta con limitaciones asociadas a la representatividad de muestra estudiada, por lo que la aplicabilidad de los hallazgos es en sujetos de las mismas caracteristicas, asimismo, el grupo Del/Del del sexo femenino y masculino, contaron con un tamano muestral pequeno, por lo que para futuras investigaciones seria importante considerar un mayor numero de sujetos para este grupo, para poder potenciar las conclusiones encontradas. Ademas de esto, los argumentos presentados son mayormente en torno al desplazamiento del diafragma y el espacio que genera para el aumento de los volumenes pulmonares. En este contexto, creemos necesario completar este estudio con mediciones imagenologicas como la ultrasonografia o la tomografia axial computarizada. Por otra parte, la escasa informacion reportada, abre el espacio a futuras investigaciones sobre la relacion entre el polimorfismo de la ECA y los volumenes pulmones.

En conclusion, existio una mayor CI en participantes de sexo femenino con dominancia alelica Ins y masculino homocigotos Ins, del gen de la ECA.

REFERENCIAS

American Thoracic Society: Standardization of spirometry. Eur. Respir. J, 26(2):319-38, 2005.

Boon, A. J. & O'Gorman, C. Ultrasound in the assessment of respiration. J. Clin. Neurophysiol., 33(2):112-9, 2016.

Calo, M. C. & Vona, G. Gene polymorphisms and elite athletic performance. J. Anthropol. Sci., 86:113-31, 2008.

Connolly, A. M. & Mittendorfer, B. Tracking diaphragm movement by using ultrasound to assess its strength. J. Physiol., 594(24):7147-8, 2016.

Contini, M.; Compagnino, E.; Cattadori, G.; Magri, D.; Camera, M.; Apostolo, A.; Farina, S.; Palermo, P.; Gertow, K.; Tremoli, E.; Fiorentini, C. & Agostoni, P. ACE-inhibition benefit on lung function in heart failure is modulated by ACE Insertion/Deletion polymorphism. Cardiovasc. Drugs Ther., 30(2):159-68, 2016.

De Troyer, A. Effect of hyperinflation on the diaphragm. Eur. Respir. J, 10(3):708-13, 1997.

Dietze, G. J. & Henriksen, E. J. Angiotensin-converting enzyme in skeletal muscle: sentinel of blood pressure control and glucose homeostasis. J. Renin Angiotensin Aldosterone Syst., 9(2):75-88, 2008.

Jalil, J. E.; Piddo, A. M.; Cordova, S.; Chamorro, G.; Braun, S.; Jalil, R.; Vega, J.; Jadue'P, L.; Lavandero, S.; & Lastra, P. Prevalence of the angiotensin I converting enzyme insertion/deletion polymorphism, plasma angiotensin converting enzyme activity, and left ventricular mass in a normotensive Chilean population. Am. J. Hypertens., 12(7):697-704, 1999.

Lisboa, C.; Leiva, A.; Pinochet, R.; Repetto, P.; Borzone, G. & Diaz, O. Valores de referencia de la capacidad inspiratoria en sujetos sanos no fumadores mayores de 50 anos. Arch. Bronconeumol., 43(9):485-9, 2007.

Lufti, M. F. The physiological basis and clinical significance of lung volume measurements. Multidiscip. Respir. Med., 12(3):2-12, 2017.

Menezes, A .M.; Wehrmeister, F. C.; Hartwig, F. P.; Perez-Padilla, R.; Gigante, D. P.; Barros, F. C.; Oliveira, I. O.; Ferreira, G. D. & Horta, B. L. African ancestry, lung function and the effect of genetics. Eur. Respir. J,, 45(6):1582-9, 2015.

Munoz, R.; Becerra, S. & Pacheco, A. Influence of the polymorphism insertion / delection (rs4646994) of the angiotensin converting enzyme gene in the inspiratory and spiratory maximum pressure of chilean young sedentaries. Int. J. Morphol, 35(4):1254-60, 2017.

Nguyen Dinh Cat, A. & Touyz, R. M. A new look at the renin-angiotensin system--focusing on the vascular system. Peptides, 32(10):2141-50, 2011.

Peters, U.; Suratt, B. T.; Bates, J. H. T. & Dixon, A. E. Beyond BMI: Obesity and lung diseases. Chest, (17)31:260-6, 2017.

Pessoa, M. F.; Brandao, D. C.; Sa, R. B.; Barcelar, J. M.; Rocha, T. D. S.; Souza, H. C. M. & Dornelas de Andrade, A. Vibrating Platform Training Improves Respiratory Muscle Strength, Quality of Life, and Inspiratory Capacity in the Elderly Adults: A Randomized Controlled Trial. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci., 72(5):683-88, 2017.

Richter, M. J.; Gall, H.; Wittkamper, G.; Seeger, W.; Mayer, E.; Ghofrani, H. A.; Guth, S. & Reichenberger, F. Inspiratory capacity is not altered in operable chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Pulm. Circ., 7(2):543-46, 2017.

Rocha, T.; Souza, H.; Brandao, D. C.; Rattes, C.; Ribeiro, L.; Campos, S. L.; Aliverti, A. & De Andrade, A. D. The Manual Diaphragm Release Technique improves diaphragmatic mobility, inspiratory capacity and exercise capacity in people with chronic obstructive pulmonary disease: a randomised trial. J. Physiother., 61(4):182-9, 2015.

Rosales, A.; Jaramillo, P.; Lanas, C.; Lanas, F. & Salazar, L. Polimorfismo Ins/Del del gen de la enzima convertidora de angiotensina-I en individuos chilenos con enfermedad coronaria documentada por angiografia. Biomed. Sci., 1(1):20-7, 2009.

Direccion para correspondencia:

Rodrigo Munoz Cofre

Universidad de La Frontera

Programa de Doctorado en Ciencias Morfologicas

Av. Francisco Salazar No 01145

Temuco

CHILE

E-mail: rodrigomunozcofre@gmail.com

Recibido : 24-03-2018

Aceptado: 14-05-2018

Rodrigo Munoz Cofre (1, 2); Mariela Munoz (1, 3); Daniel Conei (1, 4); Mariano del Sol (1) & Alejandro Pacheco Valles (5, 6)

(1) Programa de Doctorado en Ciencias Morfologicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

(2) Laboratorio de Funcion Disfuncion Ventilatoria Universidad Catolica del Maule, Talca, Chile.

(3) Laboratorio de Morfologia Molecular, Centro de Estudios Morfologicos y Quirurgicos, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

(4) Departamento de Ciencias Morfologicas, Facultad de Ciencia, Universidad San Sebastian, Puerto Montt, Chile.

(5) Departamento de Kinesiologia, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Catolica del Maule, Talca, Chile.

(6) Programa de Magister en Kinesiologia, Universidad Catolica del Maule, Talca, Chile.
Tabla I. Caracteristicas generales de jovenes sedentarios de
la Universidad Catolica del Maule, Chile.

Variable                Sexo Femenino                   Sexo Masculino
                           (n=37)                          (n=46)

                      Promedio [+ o -] DE     Promedio [+ o -] DE

Edad (anos)            21,81 [+ o -] 1,39       23,57 [+ o -] 3,03
Peso (kg)              59,63 [+ o -] 8,79       74,76 [+ o -] 10,35
Talla (m)               1,61 [+ o -] 0,06        1,73 [+ o -] 0,07
IMC (kg/[m.sup.2])     23,01 [+ o -] 2,84       24,80 [+ o -] 2,88
CVF (L)                 3,91 [+ o -] 0,51        5,46 [+ o -] 0,58
CVF (% predicho)              109,00                    110,00
VEF1 (L)                3,37 [+ o -] 0,38        4,56 [+ o -] 0,48
VEF1 (% predicho)              97,00                      107
CI (L)                118,62 [+ o -] 35,40     163,85 [+ o -] 35,82
CI (% predicho)                92,00                     126,00

Variable                    Valor p

Edad (anos)           0,001 ([seccion])
Peso (kg)             0,0001 ([seccion])
Talla (m)             0,0001 ([seccion])
IMC (kg/[m.sup.2])    0,00 4 ([libras esterlinas])
CVF (L)               0,0001 ([libras esterlinas])
CVF (% predicho)            --
VEF1 (L)              0,0001 ([libras esterlinas])
VEF1 (% predicho)           --
CI (L)                0,0001 ([libras esterlinas])
CI (% predicho)             --

DE: desviacion estandar; IMC: indice de masa corporal; kg:
kilogramo; s: segundos; CVF: capacidad vital forzada; [VEF.sub.1]:
volume espiratorio forzado al primer segundo; CI: capacidad
inspiratoria; ([seccion]): Mann-Whitney; ([libras esterlinas]):
t-student.

Tabla II. Capacidad Inspiratoria divida por genotipo en jovenes
sedentarios de ambos sexos de la Universidad Catolica del
Maule, Chile.

                       Sexo Femenino

Variable                  Genotipo

               Del/Del              Ins/Del               Ins/Ins
              (n:3 = 8 %)         (n:23 = 62 %)        (n:11 = 30 %)

CI (L)     2,32 [+ o -] 0,33    2,77 [+ o -] 0,38   2,77 [+ o -] 0,36

             Valor

CI (L)     0,877 ([cruz doble])

                               Sexo Masculino

Variable                            Genotipo

            Del/Del             Ins/Del                Ins/Ins
          (n:6 = 14 %)         (n:27 = 58 %)         (n:13 = 28 %)
CI (L)    3,59 [+ o -] 0,10   3,65 [+ o -]0,57    4,00 [+ o -] 0,14

Variable    Valor p

CI (L)      0,890 ([yen])

CI: capacidad inspiratoria; Ins: insercion; Del: delecion;
([cruz doble]): ANOVA; ([yen]); Kruskal-Wallis.

Tabla III. Capacidad Inspiratoria por genotipo dominante en jovenes
sedentarios de ambos sexos de la Universidad Catolica del Maule,
Chile

                              Sexo Femenino

Variable                         Genotipo                 Valor
             Ins/Del-Del/Del       Ins/Ins
             (n:26 = 70 %)       (n:11 = 30 %)
CI (L)      2,76 [+ o -] 0,06    2,77 [+ o -] 0,36    0,877 ([libras
                                                       esterlinas])

           Del/Ins-Ins/Ins           Del/Del
            (n:34 = 92 %)          (n:3 = 8 %)
CI (L)      2,80 [+ o -] 0,05     2,65 [+ o -] 0,84   0,029 ([libras
                                                       esterlinas])

                                Sexo Masculino

Variable    Genotipo                                   Valor p
           Ins/Del-Del/Del         Ins/Ins
            (n:33 = 71 %)         n:13 = 29 %)
CI (L)     3,64 [+ o -] 0,09   4,00 [+ o -] 0,14    0,039 ([libras
                                                     esterlinas])

           Del/Ins-Ins/Ins          Del/Del
            (n:40 = 87 %)        (n:6 = 13 %)
CI (L)      3,77 [+ o -] 0,09   3,59 [+ o -] 0,10    0,471 ([libras
                                                     esterlinas])

CI: capacidad inspiratoria; Ins: insercion; Del: delecion;
([libras esterlinas]): t-student.
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Author:Munoz Cofre, Rodrigo; Munoz, Mariela; Conei, Daniel; del Sol, Mariano; Pacheco Valles, Alejandro
Publication:International Journal of Morphology
Date:Sep 1, 2018
Words:3143
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