[Genetics in sports-muscle injuries].

Genetische Faktoren bei Muskelverletzungen im Sport.
Athletic injuries Genetic variation Genomics Muscle injuries Sports genomics

Journal

Orthopadie (Heidelberg, Germany)
ISSN: 2731-7153
Titre abrégé: Orthopadie (Heidelb)
Pays: Germany
ID NLM: 9918384887206676

Informations de publication

Date de publication:
Nov 2023
Historique:
accepted: 17 08 2023
medline: 3 11 2023
pubmed: 29 9 2023
entrez: 29 9 2023
Statut: ppublish

Résumé

The human genome is the complete set of genetic instructions encoded in an individual's DNA. Genetics plays an important role in the development and progression of muscle injuries. Many genes are involved in muscle development, growth, and repair, and variations in these genes can affect an athlete's susceptibility to muscle injury. Several genes have been linked to muscle injury, such as myostatin (MSTN), insulin-like growth factor 1 (IGF-1), and several collagen genes (COL). In addition to genes involved in muscle development, growth, and repair, genes involved in inflammation and pain signaling, such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α), mu opioid receptor (OPRM1), and interleukin (IL) genes, may also play a role in the development and progression of muscle injury. Genetic testing can be a helpful tool in the prevention of muscle injuries in athletes. Testing for variations in genes associated with muscle development, repair, and growth, as well as collagen formation, can provide valuable information about an athlete's susceptibility to muscle injury. It is important to note that while genetic testing can provide valuable information for injury prevention, it is only one piece of the puzzle. Other factors such as an individual's training history, general health, and lifestyle habits also play a role in injury risk. Therefore, all injury prevention strategies should be individualized and based on a comprehensive assessment of all relevant factors. HINTERGRUND: Das menschliche Genom ist der vollständige Satz genetischer Anweisungen, die in der DNA eines Individuums codiert sind. Die Genetik kann eine wichtige Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf von Muskelverletzungen spielen. Viele Gene sind an der Entwicklung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskeln beteiligt, und Variationen in diesen Genen können die Anfälligkeit eines Sportlers für Muskelverletzungen beeinflussen. Mehrere Gene wurden mit Muskelverletzungen in Verbindung gebracht, z. B. Myostatin (MSTN), der insulinähnliche Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) und verschiedene Kollagene (COL). Neben den Genen, die an der Entwicklung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskeln beteiligt sind, können auch Gene, die an Entzündungsprozessen und der Schmerzsignalgebung beteiligt sind, wie der Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α), der Mu-Opioidrezeptor (OPRM1) und Interleukin-Gene (IL), eine Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Muskelverletzungen spielen. Genetische Tests können bei der Prävention von Muskelverletzungen bei Sportlern hilfreich sein. Die Untersuchung auf Variationen in Genen, die mit Muskelentwicklung, -reparatur und -wachstum sowie mit der Kollagenbildung in Verbindung stehen, kann wertvolle Informationen über die Anfälligkeit eines Sportlers für Muskelverletzungen liefern. Es ist wichtig zu beachten, dass Gentests zwar wertvolle Informationen für die Verletzungsprävention liefern können, aber nur ein Teil des Puzzles sind. Andere Faktoren, wie die Trainingsbelastung einer Person, der allgemeine Gesundheitszustand und die Lebensgewohnheiten, spielen ebenfalls eine Rolle für das Verletzungsrisiko. Daher sollten alle Strategien zur Verletzungsprävention individuell angepasst werden und auf einer umfassenden Bewertung aller relevanten Faktoren beruhen.

Sections du résumé

BACKGROUND BACKGROUND
The human genome is the complete set of genetic instructions encoded in an individual's DNA. Genetics plays an important role in the development and progression of muscle injuries. Many genes are involved in muscle development, growth, and repair, and variations in these genes can affect an athlete's susceptibility to muscle injury.
SPECIFIC GENES UNASSIGNED
Several genes have been linked to muscle injury, such as myostatin (MSTN), insulin-like growth factor 1 (IGF-1), and several collagen genes (COL). In addition to genes involved in muscle development, growth, and repair, genes involved in inflammation and pain signaling, such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α), mu opioid receptor (OPRM1), and interleukin (IL) genes, may also play a role in the development and progression of muscle injury.
GENETIC TESTS UNASSIGNED
Genetic testing can be a helpful tool in the prevention of muscle injuries in athletes. Testing for variations in genes associated with muscle development, repair, and growth, as well as collagen formation, can provide valuable information about an athlete's susceptibility to muscle injury. It is important to note that while genetic testing can provide valuable information for injury prevention, it is only one piece of the puzzle. Other factors such as an individual's training history, general health, and lifestyle habits also play a role in injury risk. Therefore, all injury prevention strategies should be individualized and based on a comprehensive assessment of all relevant factors.
ZUSAMMENFASSUNG UNASSIGNED
HINTERGRUND: Das menschliche Genom ist der vollständige Satz genetischer Anweisungen, die in der DNA eines Individuums codiert sind. Die Genetik kann eine wichtige Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf von Muskelverletzungen spielen. Viele Gene sind an der Entwicklung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskeln beteiligt, und Variationen in diesen Genen können die Anfälligkeit eines Sportlers für Muskelverletzungen beeinflussen.
SPEZIFISCHE GENE UNASSIGNED
Mehrere Gene wurden mit Muskelverletzungen in Verbindung gebracht, z. B. Myostatin (MSTN), der insulinähnliche Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) und verschiedene Kollagene (COL). Neben den Genen, die an der Entwicklung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskeln beteiligt sind, können auch Gene, die an Entzündungsprozessen und der Schmerzsignalgebung beteiligt sind, wie der Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α), der Mu-Opioidrezeptor (OPRM1) und Interleukin-Gene (IL), eine Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Muskelverletzungen spielen.
GENTESTS UNASSIGNED
Genetische Tests können bei der Prävention von Muskelverletzungen bei Sportlern hilfreich sein. Die Untersuchung auf Variationen in Genen, die mit Muskelentwicklung, -reparatur und -wachstum sowie mit der Kollagenbildung in Verbindung stehen, kann wertvolle Informationen über die Anfälligkeit eines Sportlers für Muskelverletzungen liefern. Es ist wichtig zu beachten, dass Gentests zwar wertvolle Informationen für die Verletzungsprävention liefern können, aber nur ein Teil des Puzzles sind. Andere Faktoren, wie die Trainingsbelastung einer Person, der allgemeine Gesundheitszustand und die Lebensgewohnheiten, spielen ebenfalls eine Rolle für das Verletzungsrisiko. Daher sollten alle Strategien zur Verletzungsprävention individuell angepasst werden und auf einer umfassenden Bewertung aller relevanten Faktoren beruhen.

Autres résumés

Type: Publisher (ger)
HINTERGRUND: Das menschliche Genom ist der vollständige Satz genetischer Anweisungen, die in der DNA eines Individuums codiert sind. Die Genetik kann eine wichtige Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf von Muskelverletzungen spielen. Viele Gene sind an der Entwicklung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskeln beteiligt, und Variationen in diesen Genen können die Anfälligkeit eines Sportlers für Muskelverletzungen beeinflussen.

Identifiants

pubmed: 37773215
doi: 10.1007/s00132-023-04439-6
pii: 10.1007/s00132-023-04439-6
doi:

Substances chimiques

Collagen 9007-34-5

Types de publication

English Abstract Journal Article Review

Langues

ger

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IM

Pagination

889-896

Informations de copyright

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Références

Ahmad CS, Dick RW, Snell E et al (2014) Major and minor league baseball hamstring injuries: epidemiologic findings from the major league baseball injury surveillance system. Am J Sports Med 42:1464–1470. https://doi.org/10.1177/0363546514529083
doi: 10.1177/0363546514529083 pubmed: 24727933
Ahmad SS, Ahmad K, Lee EJ et al (2020) Implications of insulin-like growth factor‑1 in skeletal muscle and various diseases. Cells 9:1773. https://doi.org/10.3390/cells9081773
doi: 10.3390/cells9081773 pubmed: 32722232 pmcid: 7465464
Bengtsson H, Ekstrand J, Hägglund M (2013) Muscle injury rates in professional football increase with fixture congestion: an 11-year follow-up of the UEFA Champions League injury study. Br J Sports Med 47:743–747. https://doi.org/10.1136/bjsports-2013-092383
doi: 10.1136/bjsports-2013-092383 pubmed: 23851296
Ben-Zaken S, Meckel Y, Nemet D, Eliakim A (2017) The combined frequency of IGF and myostatin polymorphism among track & field athletes and swimmers. Growth Horm IGF Res 32:29–32. https://doi.org/10.1016/j.ghir.2016.12.002
doi: 10.1016/j.ghir.2016.12.002 pubmed: 28007336
Borsa PA, Parr JJ, Wallace MR et al (2018) Genetic and psychological factors interact to predict physical impairment phenotypes following exercise-induced shoulder injury. J Pain Res 11:2497–2508. https://doi.org/10.2147/JPR.S171498
doi: 10.2147/JPR.S171498 pubmed: 30425562 pmcid: 6205136
Bouvière J, Trignol A, Hoang D‑H et al (2019) Heparan sulfate mimetics accelerate postinjury skeletal muscle regeneration. Tissue Eng Part A 25:1667–1676. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2019.0058
doi: 10.1089/ten.tea.2019.0058 pubmed: 31062647
Bron C, Dommerholt JD (2012) Etiology of myofascial trigger points. Curr Pain Headache Rep 16:439–444. https://doi.org/10.1007/s11916-012-0289-4
doi: 10.1007/s11916-012-0289-4 pubmed: 22836591 pmcid: 3440564
Charbonneau DE, Hanson ED, Ludlow AT et al (2008) ACE genotype and the muscle hypertrophic and strength responses to strength training. Med Sci Sports Exerc 40:677–683. https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e318161eab9
doi: 10.1249/MSS.0b013e318161eab9 pubmed: 18317377 pmcid: 2984550
Close GL, Leckey J, Patterson M et al (2013) The effects of vitamin D
doi: 10.1136/bjsports-2012-091735 pubmed: 23410885
Collins M, Mokone GG, September AV et al (2009) The COL5A1 genotype is associated with range of motion measurements. Scand J Med Sci Sports 19:803–810. https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.2009.00915.x
doi: 10.1111/j.1600-0838.2009.00915.x pubmed: 19422640
Ekstrand J, Askling C, Magnusson H, Mithoefer K (2013) Return to play after thigh muscle injury in elite football players: implementation and validation of the Munich muscle injury classification. Br J Sports Med 47:769–774. https://doi.org/10.1136/bjsports-2012-092092
doi: 10.1136/bjsports-2012-092092 pubmed: 23645834
Ekstrand J, Hägglund M, Waldén M (2011) Epidemiology of muscle injuries in professional football (soccer). Am J Sports Med 39:1226–1232. https://doi.org/10.1177/0363546510395879
doi: 10.1177/0363546510395879 pubmed: 21335353
Elijah IE, Branski LK, Finnerty CC, Herndon DN (2011) The GH/IGF‑1 system in critical illness. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 25:759–767. https://doi.org/10.1016/j.beem.2011.06.002
doi: 10.1016/j.beem.2011.06.002 pubmed: 21925076 pmcid: 3788574
Eynon N, Duarte JA, Oliveira J et al (2009) ACTN3 R577X polymorphism and Israeli top-level athletes. Int J Sports Med 30:695–698. https://doi.org/10.1055/s-0029-1220731
doi: 10.1055/s-0029-1220731 pubmed: 19544227
Eynon N, Ruiz JR, Femia P et al (2012) The ACTN3 R577X polymorphism across three groups of elite male European athletes. PLoS One 7:e43132. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043132
doi: 10.1371/journal.pone.0043132 pubmed: 22916217 pmcid: 3420864
Guan Y, Wang S, Wang J et al (2020) Gene polymorphisms and expression levels of interleukin‑6 and interleukin-10 in lumbar disc disease: a meta-analysis and immunohistochemical study. J Orthop Surg 15:54. https://doi.org/10.1186/s13018-020-01588-8
doi: 10.1186/s13018-020-01588-8
Hägglund M, Waldén M, Magnusson H et al (2013) Injuries affect team performance negatively in professional football: an 11-year follow-up of the UEFA Champions League injury study. Br J Sports Med 47:738–742. https://doi.org/10.1136/bjsports-2013-092215
doi: 10.1136/bjsports-2013-092215 pubmed: 23645832
Haser C, Stöggl T, Kriner M et al (2017) Effect of dry needling on thigh muscle strength and hip flexion in elite soccer players. Med Sci Sports Exerc 49:378–383. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001111
doi: 10.1249/MSS.0000000000001111 pubmed: 27685009
Kostek MC, Devaney JM, Gordish-Dressman H et al (2010) A polymorphism near IGF1 is associated with body composition and muscle function in women from the health, aging, and body composition study. Eur J Appl Physiol 110:315–324. https://doi.org/10.1007/s00421-010-1500-0
doi: 10.1007/s00421-010-1500-0 pubmed: 20490824 pmcid: 2928925
Kumagai H, Miyamoto-Mikami E, Hirata K et al (2019) ESR1 rs2234693 polymorphism is associated with muscle injury and muscle stiffness. Med Sci Sports Exerc 51:19–26. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001750
doi: 10.1249/MSS.0000000000001750 pubmed: 30113520
Lim T, Santiago C, Pareja-Galeano H et al (2021) Genetic variations associated with non-contact muscle injuries in sport: a systematic review. Scand J Med Sci Sports 31:2014–2032. https://doi.org/10.1111/sms.14020
doi: 10.1111/sms.14020 pubmed: 34270833
Lopes LR, de Miranda VAR, Guimarães JAM et al (2021) Association of TNF-α-308G 〉 A polymorphism with susceptibility to tendinopathy in athletes: a case−control study. BMC Sports Sci Med Rehabil 13:51. https://doi.org/10.1186/s13102-021-00276-2
doi: 10.1186/s13102-021-00276-2 pubmed: 33985554 pmcid: 8117576
Maffulli N, Margiotti K, Longo UG et al (2013) The genetics of sports injuries and athletic performance. Muscles Ligaments Tendons J 3:173–189
pubmed: 24367777 pmcid: 3838326
Massidda M, Corrias L, Bachis V et al (2015) Vitamin D receptor gene polymorphisms and musculoskeletal injuries in professional football players. Exp Ther Med 9:1974–1978. https://doi.org/10.3892/etm.2015.2364
doi: 10.3892/etm.2015.2364 pubmed: 26161149 pmcid: 4489103
Moran CN, Yang N, Bailey MES et al (2007) Association analysis of the ACTN3 R577X polymorphism and complex quantitative body composition and performance phenotypes in adolescent Greeks. Eur J Hum Genet 15:88–93. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5201724
doi: 10.1038/sj.ejhg.5201724 pubmed: 17033684
Mosher DS, Quignon P, Bustamante CD et al (2007) A mutation in the myostatin gene increases muscle mass and enhances racing performance in heterozygote dogs. PLoS Genet 3:e79. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.0030079
doi: 10.1371/journal.pgen.0030079 pubmed: 17530926 pmcid: 1877876
Nilstad A, Andersen TE, Bahr R et al (2014) Risk factors for lower extremity injuries in elite female soccer players. Am J Sports Med 42:940–948. https://doi.org/10.1177/0363546513518741
doi: 10.1177/0363546513518741 pubmed: 24500914
O’Brien J, Finch CF (2014) The implementation of musculoskeletal injury-prevention exercise programmes in team ball sports: a systematic review employing the RE-AIM framework. Sports Med 44:1305–1318. https://doi.org/10.1007/s40279-014-0208-4
doi: 10.1007/s40279-014-0208-4 pubmed: 24986117
O’Brien J, Finch CF (2016) Injury prevention exercise programmes in professional youth soccer: understanding the perceptions of programme deliverers. BMJ Open Sport Exerc Med 2:e75. https://doi.org/10.1136/bmjsem-2015-000075
doi: 10.1136/bmjsem-2015-000075 pubmed: 27900158 pmcid: 5117035
Onori ME, Pasqualetti M, Moretti G et al (2022) Genetics and sport injuries: new perspectives for athletic excellence in an Italian court of rugby union players. Genes 13:995. https://doi.org/10.3390/genes13060995
doi: 10.3390/genes13060995 pubmed: 35741757 pmcid: 9223017
Opar DA, Williams MD, Shield AJ (2012) Hamstring strain injuries: factors that lead to injury and re-injury. Sports Med 42:209–226. https://doi.org/10.2165/11594800-000000000-00000
doi: 10.2165/11594800-000000000-00000 pubmed: 22239734
Pasqualetti M, Onori ME, Canu G et al (2022) The relationship between ACE, ACTN3 and MCT1 genetic polymorphisms and athletic performance in elite rugby union players: a preliminary study. Genes 13:969. https://doi.org/10.3390/genes13060969
doi: 10.3390/genes13060969 pubmed: 35741731 pmcid: 9222624
Pereira LC, Chiarello MD, Garcia KR et al (2019) The effect of muscle damage and the IL-6-174C/G polymorphism on the serum IL‑6 levels of older men. Rev Bras Med Esporte 25:480–484. https://doi.org/10.1590/1517-869220192506189393
doi: 10.1590/1517-869220192506189393
Posthumus M, Collins M, van der Merwe L et al (2012) Matrix metalloproteinase genes on chromosome 11q22 and the risk of anterior cruciate ligament (ACL) rupture: MMP genes and ACL rupture risk. Scand J Med Sci Sports 22:523–533. https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.2010.01270.x
doi: 10.1111/j.1600-0838.2010.01270.x pubmed: 21410539
Renström L, Stål P, Song Y, Forsgren S (2017) Bilateral muscle fiber and nerve influences by TNF-alpha in response to unilateral muscle overuse−studies on TNF receptor expressions. BMC Musculoskelet Disord 18:498. https://doi.org/10.1186/s12891-017-1796-6
doi: 10.1186/s12891-017-1796-6 pubmed: 29183282 pmcid: 5706416
Robson-Ansley PJ, Blannin A, Gleeson M (2007) Elevated plasma interleukin‑6 levels in trained male triathletes following an acute period of intense interval training. Eur J Appl Physiol 99:353–360. https://doi.org/10.1007/s00421-006-0354-y
doi: 10.1007/s00421-006-0354-y pubmed: 17165057
September A, Posthumus M, van der Merwe L et al (2008) The COL12A1 and COL14A1 genes and Achilles tendon injuries. Int J Sports Med 29:257–263. https://doi.org/10.1055/s-2007-965127
doi: 10.1055/s-2007-965127 pubmed: 17960519
September AV, Nell E‑M, Connell KO et al (2011) Investigations of genes encoding proteins within the inflammatory pathway provides insight into the genetic susceptibility of achilles tendinopathy. Br J Sports Med 45:340–340. https://doi.org/10.1136/bjsm.2011.084038.86
doi: 10.1136/bjsm.2011.084038.86
Sgrò P, Ceci R, Lista M et al (2021) Quercetin modulates IGF‑I and IGF-II levels after eccentric exercise-induced muscle-damage: a placebo-controlled study. Front Endocrinol 12:745959. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.745959
doi: 10.3389/fendo.2021.745959
Solanki AK, Srivastava P, Arif E et al (2020) HGF-induced activation of NEPHRIN and NEPH1 serves as a novel mechanism for recovery of podocytes from injury https://doi.org/10.1101/2020.05.04.077941
doi: 10.1101/2020.05.04.077941
Song Y‑H, Song JL, Delafontaine P, Godard MP (2013) The therapeutic potential of IGF‑I in skeletal muscle repair. Trends Endocrinol Metab 24:310–319. https://doi.org/10.1016/j.tem.2013.03.004
doi: 10.1016/j.tem.2013.03.004 pubmed: 23628587 pmcid: 3732824
Tam V, Patel N, Turcotte M, Bossé Y, Paré G, Meyre D (2019) Benefits and limitations of genome-wide association studies. Nat Rev Genet 20(8):467-484. https://doi.org/10.1038/s41576-019-0127-1
doi: 10.1038/s41576-019-0127-1 pubmed: 31068683
Tsianos G, Sanders J, Dhamrait S et al (2004) The ACE gene insertion/deletion polymorphism and elite endurance swimming. Eur J Appl Physiol. https://doi.org/10.1007/s00421-004-1120-7
doi: 10.1007/s00421-004-1120-7 pubmed: 15578201
Verrall GM, Slavotinek JP, Barnes PG et al (2001) Clinical risk factors for hamstring muscle strain injury: a prospective study with correlation of injury by magnetic resonance imaging. Br J Sports Med 35:435–439. https://doi.org/10.1136/bjsm.35.6.435
doi: 10.1136/bjsm.35.6.435 pubmed: 11726483 pmcid: 1724419
Yoshida T, Delafontaine P (2020) Mechanisms of IGF-1-mediated regulation of skeletal muscle hypertrophy and atrophy. Cells 9:1970. https://doi.org/10.3390/cells9091970
doi: 10.3390/cells9091970 pubmed: 32858949 pmcid: 7564605
Zhang X, Ran J, Lian T et al (2019) The single nucleotide polymorphisms of myostatin gene and their associations with growth and carcass traits in daheng broiler. Braz J Poult Sci. https://doi.org/10.1590/1806-9061-2018-0808
doi: 10.1590/1806-9061-2018-0808

Auteurs

Florian Pfab (F)

Technische Universität München, München, Deutschland. pfab@profpfab.de.
MedZentrum Residenz, Residenzstr. 9, 80333, München, Deutschland. pfab@profpfab.de.
Eintracht Frankfurt Fußball AG, Frankfurt am Main, Deutschland. pfab@profpfab.de.
DNathlete AG, Schaan, Liechtenstein. pfab@profpfab.de.

Johanna Sieland (J)

Eintracht Frankfurt Fußball AG, Frankfurt am Main, Deutschland.

Christian Haser (C)

Eintracht Frankfurt Fußball AG, Frankfurt am Main, Deutschland.

Winfried Banzer (W)

Abteilung Präventiv- und Sportmedizin, Institut für Arbeits‑, Sozial- und Umweltmedizin, Goethe-Universität Frankfurt am Main, Frankfurt am Main, Deutschland.

Thomas Kocher (T)

EB House Austria, Research Program for Molecular Therapy of Genodermatoses, Department of Dermatology and Allergology, University Hospital of the Paracelsus Medical University, 5020, Salzburg, Österreich.

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