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The Angiotensin Converting Enzyme Insertion/Deletion Polymorphism Modifies Exercise-Induced Muscle Metabolism

Vaughn, David und Brogioli, Michael und Maier, Thomas und White, Andy und Waldron, Sarah und Rittweger, Jörn und Toigo, Marco und Wettstein, Jessica und Laczko, Endre und Flück, Martin (2016) The Angiotensin Converting Enzyme Insertion/Deletion Polymorphism Modifies Exercise-Induced Muscle Metabolism. PLoS One, 11 (3), Seiten 1-20. Public Library of Science (PLoS). doi: 10.1371/journal.pone.0149046. ISSN 1932-6203.

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Kurzfassung

Objective A silencer region (I-allele) within intron 16 of the gene for the regulator of vascular perfusion, angiotensin-converting enzyme (ACE), is implicated in phenotypic variation of aerobic Fitness and the development of type II diabetes. We hypothesised that the reportedly lower aerobic performance in non-carriers compared to carriers of the ACE I-allele, i.e. ACE-DD vs. ACE-ID/ACE-II genotype, is associated with alterations in activity-induced glucose metabolism and capillarisation in exercise muscle. Methods Fifty-three, not-specifically trained Caucasian men carried out a one-legged bout of cycling exercise to exhaustion and/or participated in a marathon, the aim being to identify and validate genotype effects on exercise metabolism. Respiratory exchange ratio (RER), serum glucose and lipid concentration, glycogen, and metabolite content in vastus lateralis muscle based on ultra-performance lipid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS), were assessed before and after the cycling exercise in thirty-three participants. Serum metabolites were measured in forty subjects that completed the marathon. Genotype effects were assessed post-hoc. Results Cycling exercise reduced muscle glycogen concentration and this tended to be affected by the ACE I-allele (p = 0.09). The ACE-DD genotype showed a lower maximal RER and a selective increase in serum glucose concentration after exercise compared to ACE-ID and ACE-II genotypes (+24%vs. +2% and –3%, respectively). Major metabolites of mitochondrial metabolism (i.e. phosphoenol pyruvate, nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, L-Aspartic acid, glutathione) were selectively affected in vastus lateralis muscle by exercise in the ACE-DD genotype. Capillary-to-fibre ratio was 24%-lower in the ACE-DD genotype. Individuals with the ACE-DD genotype demonstrated an abnormal increase in serum glucose to 7.7 mM after the marathon. Conclusion The observations imply a genetically modulated role for ACE in control of glucose Import and oxidation in working skeletal muscle. ACE-DD genotypes thereby transit into a pre-diabetic state with exhaustive exercise, which relates to a lowered muscle capillarisation, and deregulation of mitochondria-associated metabolism.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/107357/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Angiotensin Converting Enzyme Insertion/Deletion Polymorphism Modifies Exercise-Induced Muscle Metabolism
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vaughn, DavidInstitute for Biomedical Research into Human Movement and Health, Manchester Metropolitan UniversitNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brogioli, MichaelInstitute for Biomedical Research into Human Movement and Health, Manchester Metropolitan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maier, ThomasInstitute for Biomedical Research into Human Movement and Health, Manchester Metropolitan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
White, AndyChester Marathon, Chester, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waldron, SarahInstitute for Biomedical Research into Human Movement and Health, Manchester Metropolitan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, JörnInstitute of Aerospace Medicine, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR e.V., Cologne, Germany and Medical Faculty, University of Cologne, Cologne, Germany; joern.rittweger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Toigo, MarcoUniversity Hospital BalgristNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wettstein, JessicaUniversity Hospital BalgristNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laczko, EndreFunctional Genomics Center ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flück, MartinUniversity, ManchesterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 März 2016
Erschienen in:PLoS One
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1371/journal.pone.0149046
Seitenbereich:Seiten 1-20
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Motta, AndreaNational Research Council ofNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Public Library of Science (PLoS)
ISSN:1932-6203
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Exercise Metabolism; Genotype; ACE-I/D; Polymorphism
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Integrative Studien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Weltraumphysiologie
Hinterlegt von: Becker, Christine
Hinterlegt am:09 Nov 2016 10:22
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:49

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