Qual o papel dos estudos com gêmeos MZ DZ no entendimento de características multifatoriais?

1 / 1

Introdu��o

    O enfoque gen�tico nos estudos investigativos da constitui��o das qualidades morfo-funcionais do ser humano para performance f�sica ligadas � execu��o de tarefas laborais e da performance esportiva vem sendo, na atualidade, tema de discuss�o. Recentemente, uma maior aten��o est� sendo dada ao enfoque gen�tico no que se refere �s predisposi��es esportivas e � sa�de. Sabe-se que a informa��o gen�tica constitui a base da heran�a transmitida dos pais para os filhos (o fator gen�tico ou car�ter) e que a mesma determina, em um grau consider�vel, o crescimento, a forma��o do organismo, suas rea��es adaptativas �s influ�ncias exteriores, os ritmos de desenvolvimento e as v�rias fases ontog�nicas (Filin e Volkov, 1998).

    O fator gen�tico (qualitativo ou quantitativo) manifesta sua totalidade quando encontra condi��es externas favor�veis para seu desenvolvimento, e quando ocorre � falta da informa��o gen�tica de determinada caracter�stica, esta n�o se desenvolve, apesar de influ�ncias externas �timas (Filin e Volkov, 1998).

    As poss�veis influ�ncias gen�ticas e do ambiente devem ser consideradas para a melhora do desempenho humano. Desta forma, � fundamental a aplica��o de crit�rios que possibilitem identificar as contribui��es de fatores genot�picos e do ambiente nas caracter�sticas individuais e coletivas para que se possa compreender como o indiv�duo atinge diferentes n�veis de desempenho f�sico. Por�m, os mecanismos atrav�s dos quais a influ�ncia gen�tica � expressa s�o ainda um enigma.

    De acordo com Heck et al. (2004), a identifica��o e detec��o dos genes e das intera��es gene-ambiente que influenciam a performance humana � dif�cil devido a fatores como, por exemplo:

1. A resposta ao treinamento � altamente heterog�nea e pode ser influenciada por v�rios componentes em adi��o aos fatores gen�ticos;

2. A express�o da varia��o gen�tica influenciando a performance pode ser dependente do contexto (por exemplo, a predisposi��o gen�tica para hipertrofia muscular pode ser somente evidente ap�s um tipo espec�fico de treinamento de resist�ncia);

3. Genes e ambientes podem agir independentemente ou em conjunto para influenciar os resultados do treinamento.

    Devido � escassez de informa��es em rela��o a estas quest�es, assim como por ainda existir poucos estudos sobre variantes gen�ticas espec�ficas associados ao funcionamento f�sico (Frederiksen e Christensen, 2002), o conhecimento das influ�ncias genot�picas e ambientais no desenvolvimento e desempenho humano, aliado � utiliza��o da dermatoglifia como um fator de progn�stico do potencial gen�tico, pode constituir um importante avan�o metodol�gico.

    A compreens�o da influ�ncia genot�pica e fenot�pica pode constituir um crit�rio essencial para a melhor orienta��o para a pr�tica de uma atividade f�sica, adequada �s caracter�sticas individuais e coletivas. Neste sentido, a compara��o entre g�meos monozig�ticos e dizig�ticos pode evidenciar melhor a detec��o dos efeitos genot�picos do que a avalia��o de apenas g�meos monozig�ticos (Watanabe et al., 2001).

    Segundo Beiguelman (1994), a utiliza��o dos pares de g�meos em estudos para avaliar o valor relativo do gen�tipo na determina��o do fen�tipo (m�todo de g�meos) exige a aceita��o de v�rias premissas, como:

1. Os g�meos s�o uma amostra da popula��o geral;

2. Os g�meos s�o uma amostra de todos os g�meos;

3. Os componentes de cada par de g�meos est�o sujeitos �s mesmas influ�ncias do ambiente;

4. O meio ambiente, dos g�meos �, em m�dia, igual ao dos elementos da popula��o geral;

5. As vari�veis que atuam sobre os g�meos monozig�ticos, provocando diferen�as fenot�picas intra-par, s�o as mesmas que agem sobre os g�meos dizig�ticos.

    O objetivo do presente trabalho � conceituar e demonstrar a import�ncia da identifica��o da influ�ncia gen�tica para o desenvolvimento e o desempenho humano, utilizando o m�todo de g�meos, que busca estimar a herdabilidade de uma determinada caracter�stica fenot�pica. Este trabalho n�o apresenta uma revis�o extensiva sobre herdabilidade de caracter�sticas de desenvolvimento e desempenho humano, mas sim um exame integrado de conceitos te�ricos e resultados de estudos de caso reportados na literatura cient�fica, visando conscientizar o profissional de educa��o f�sica sobre a aplica��o dessa abordagem metodol�gica, estimulando o avan�o do conhecimento cient�fico sobre o tema.

Caracter�sticas gen�ticas

    Um dos principais fundamentos da gen�tica � o de que o fen�tipo de um indiv�duo, isto �, o conjunto de suas caracter�sticas percept�veis, � o resultado da intera��o de seu gen�tipo, isto �, de sua constitui��o gen�tica, com o ambiente. Segundo Beiguelman (1994), a aceita��o desse princ�pio pode sugerir que a distin��o entre caracteres gen�ticos e n�o-gen�ticos � absurda, visto que todos os caracteres dependem sempre tanto do gen�tipo quanto do ambiente, mas esta distin��o tem raz�o de ser, porque ela � de grau, apesar de n�o ser de esp�cie. Assim, um car�ter ser� considerado tanto mais gen�tico quanto menor for a influ�ncia de vari�veis do ambiente sobre a variabilidade fenot�pica, e tanto menos gen�tico quanto maior for a influ�ncia do ambiente sobre a variabilidade fenot�pica.

    Particularmente nos estudos das intera��es entre a influ�ncia gen�tica e a performance e a forma f�sica humana, � extremamente importante destacar que os efeitos do genes n�o ocorrer�o sempre do mesmo modo e na mesma magnitude nos dois g�neros e em diferentes intervalos de idade (Maia et al., 2003). Por exemplo, na avalia��o da aptid�o f�sica associada � sa�de os efeitos gen�ticos s�o moderados a substanciais na explica��o das diferen�as interindividuais, traduzindo, uma forte variabilidade de resposta dos jovens e dos adultos aos est�mulos das aulas de educa��o f�sica, treinos esportivos e programas de interven��o comunit�rio (Maia et al., 2003).

    De acordo com Bouchard (1997), a massa corporal e a forma f�sica s�o influenciadas por uma variedade de agentes ambientais, como o estilo de vida do indiv�duo, incluindo a dieta e o n�vel de atividade f�sica habitual. Elas podem ser alteradas tamb�m por doen�as e podem mudar naturalmente com o crescimento e a idade. Al�m disso, existe uma quantidade crescente de pesquisas cient�ficas indicando que elas s�o influenciadas pelos genes. Existe uma larga quantidade de dados sustentando a no��o de que o �ndice de massa corporal (IMC) � caracterizado por um significante efeito gen�tico em todas as idades, com a poss�vel exce��o nos dois primeiros anos de vida. As tend�ncias das estimativas de herdabilidade para o IMC nos termos dos v�rios estudos realizados podem ser resumidos da seguinte forma: o n�vel de herdabilidade � mais alto com os estudos de g�meos, intermedi�rios, com dados de n�cleo familiar e menor quando derivados de dados de ado��o.

    Como outro exemplo, o estudo de Lauderdale et al. (1997) investigou os componentes gen�ticos e ambientais envolvidos em atividades f�sicas moderadas (como caminhar ou subir escadas) e intensas (como corrida, ciclismo e nata��o, por exemplo). Muito da variabilidade fenot�pica para ambas as atividades moderadas e intensas � um resultado dos efeitos da agrega��o familiar. Os genes podem influenciar a participa��o regular em exerc�cios intensos espec�ficos mais do que na atividade moderada, como por exemplo, o exerc�cio de caminhada.

    Desta forma, existe um n�mero crescente de trabalhos cient�ficos que v�m avaliando, de uma maneira quantitativa, a influ�ncia gen�tica sobre os n�veis de atividade f�sica e a performance humana, por exemplo, por meio de estudos com n�cleos familiares (Gaskill et al., 2001; Mitchell et al., 2003).

    Por�m, de acordo com Heck et al. (2004), embora estudos baseados em fam�lias tenham provido sustenta��o para fun��o dos genes na performance humana, a identifica��o e detec��o dos genes e das intera��es gene-ambiente que influenciam esta performance � dif�cil devido a fatores como, por exemplo: a resposta ao treinamento � altamente heterog�nea e pode ser influenciada por v�rios componentes em adi��o aos fatores gen�ticos; a express�o da varia��o gen�tica influenciando a performance pode ser dependente do contexto (por exemplo, a predisposi��o gen�tica para hipertrofia muscular pode ser somente evidente ap�s um tipo espec�fico de treinamento de resist�ncia); e genes e ambientes podem agir independentemente ou em conjunto para influenciar os resultados do treinamento.

    O estudo de Rankinen et al. (2004) apresenta uma revis�o do mapa gen�tico humano para os fen�tipos da performance f�sica e do fitness relacionado � sa�de, incluindo todos os loci e marcadores gen�ticos relacionados. Os genes e marcadores com evid�ncia de associa��o com um fen�tipo de performance ou fitness em pessoas sedent�rias ou ativas, em adapta��o ao exerc�cio agudo, ou para mudan�as induzidas pelo treinamento foram posicionados no mapa gen�tico de todos os autossomos e do cromossomo X.

O estudo de g�meos e herdabilidade

    O estudo de pares de g�meos tem sido tradicionalmente empregado em diferentes �reas de pesquisa da gen�tica humana, com a finalidade de averiguar a influ�ncia relativa do gen�tipo e do meio ambiente sobre a varia��o fenot�pica normal ou patol�gica (Beiguelman, 1994).

    Os g�meos s�o subdivididos em monozig�icos (aqueles originados a partir de um �nico zigoto, portanto geneticamente id�nticos) e dizig�ticos (aqueles originados da concep��o de diferentes zigotos, portanto geneticamente diferentes). Fernandes Filho e Carvalho (1999) realizaram uma compila��o sobre a identifica��o de potencialidades esportivas, na qual reportaram conceitos relacionados com a utiliza��o de g�meos para a avalia��o da influ�ncia gen�tica sobre a performance. O essencial do estudo do grau de influ�ncia da herdabilidade e ambiente pelo m�todo de g�meos consiste no seguinte: se o ind�cio a ser estudado do organismo depender da herdabilidade, os monozigotos ser�o muito parecidos. Pelo contr�rio, quanto mais ind�cios dependam do meio ambiente, maior ser� a diferen�a entre eles. Isso � explicado pelo fato desta categoria de g�meos possuir o gen�tipo igual a quais quer mudan�as entre eles serem o resultado da influ�ncia do ambiente. As maiores diferen�as entre os g�meos acontecem quando eles se educarem em condi��es diferentes ou forem sujeitos a fatores desiguais do treinamento. Por exemplo, um g�meo treina, mas o outro n�o. Sendo assim, a diferen�a entre monozigotos que crescerem juntos e monozigotos que crescerem em separado, em condi��es diferentes, � determinada pela influ�ncia dos fatores exteriores. Na maioria dos casos, os monozigotos se educam em condi��es iguais; por isso, a semelhan�a entre eles poder� ser explicada pelas condi��es id�nticas exteriores. A diferen�as entre monozigotos e dizigotos, crescidos em condi��es semelhantes, � determinada pela a��o dos fatores gen�ticos. Quanto maiores forem �s diferen�as, mais depender� o dado ind�cio da herdabilidade. A compara��o de 3 tipos de g�meos (Tabela 1) permitir� identificar o grau de influ�ncia da herdabilidade e ambiente no desenvolvimento de certos ind�cios do organismo (Fernandes Filho e Carvalho, 1999).

    O termo herdabilidade traduz a propor��o da vari�ncia fenot�pica que � devida � vari�ncia gen�tica aditiva. Duas modalidades de herdabilidade se apresentam (Sobral, 1988):

1. Herdabilidade geral - que representa a contribui��o total dos fatores gen�ticos;

2. Herdabilidade restrita - que resulta dos componentes aditivos da vari�ncia gen�tica, ou seja, dos efeitos m�dios dos genes individuais sobre um car�ter, sem considerar os efeitos de outros genes que tamb�m possam estar presentes.

Estimativa de herdabilidade

    O processo mais utilizado para obter estimativas de herdabilidade (h2) consiste na compara��o de diferen�as ao n�vel de um dado car�ter observadas em g�meos monozig�ticos (MZ) e dizig�ticos (DZ). Para caracteres de varia��o quantitativa, tomam-se as diferen�as entre pares de g�meos MZ e entre pares de g�meos DZ e recorre-se � f�rmula seguinte (Sobral, 1988):

h2 = (S2 DZ - S2 MZ) / S2 DZ

    em que S2 representa a vari�ncia de cada s�rie de diferen�as.

    Quando h2 = 1, a vari�ncia do car�ter � atribu�vel exclusivamente a causas gen�ticas, j� que os g�meos MZ s�o concordantes: s2 = 0 e o car�ter apresenta em cada par uma express�o constante. Quando h2 = 0, a varia��o � inteiramente explicada pelos efeitos ambientais. Em ambos os casos, pressupomos que os erros de medida s�o aleat�rios e tendem portanto a anular-se.

    Uma f�rmula equivalente para calcular h2 utiliza os coeficientes de correla��o obtidos entre os valores das s�ries de g�meos MZ, por um lado, e de g�meos DZ, por outro:

h2 = (r MZ - r DZ) / (1 - r DZ)

Interpreta��o das estimativas de herdabilidade

    Se o controle gen�tico de um car�ter fosse completo, ent�o h2 = r MZ. Por�m, o ambiente introduz sempre uma parcela de varia��o e a melhor maneira de quantificar o efeito da diversidade ambiental � comparar as diferen�as entre g�meos MZ criados em comum (C) e criados separadamente (S), segundo uma f�rmula semelhante � que utilizamos para calcular h2.

A = (s2 S - s2 C) /.s2 S

    Quanto mais A se aproximar de 1, maior � o grau de determina��o ambiental do car�ter em estudo, ou seja, a sua varia��o � maior na popula��o do que no quadro das fam�lias tomadas singularmente.

    As estimativas de herdabilidade s�o informa��es que podem ser obtidas entre indiv�duos com outros graus de parentescos (entre irm�os ou pais e filhos, por exemplo), mas a dissocia��o dos efeitos gen�ticos e dos efeitos ambientais passa a revestir ainda mais dificuldades. Este � ali�s um problema que afeta todas as estimativas, em maior ou menor grau, pelo que toda a interpreta��o deve limitar-se � popula��o de onde as mesmas foram recolhidas e �s condi��es ambientais em que os dados foram obtidos (Sobral, 1988).

Estimativa de herdabilidade de dados qualitativos

    O conhecimento da biologia da gemelaridade permite concluir que a propor��o de pares monozig�ticos concordantes em rela��o a um car�ter qualitativo qualquer ser� tanto maior quanto menor for a participa��o do ambiente na sua determina��o (Beiguelman, 1994).

    As propor��es de concord�ncia verificadas nos pares monozig�ticos e dizig�ticos s�o, usualmente, relacionadas por interm�dio de um �ndice arbitr�rio, denominado �ndice de herdabilidade de Holzinger, que pode ser baseado em valores de concord�ncia expressos em porcentagem, obedecendo a seguinte f�rmula (Beiguelman, 1994):

h = (CMZ - CDZ) / (100 - CDZ)

    Onde:
CMZ = concord�ncia nos pares monozig�ticos
CDZ = concord�ncia nos pares dizig�ticos

Conclus�o

    Diversos estudos encontrados na literatura v�m evidenciando que uma fra��o significativa de caracter�sticas como: o crescimento f�sico (Watanabe et al., 2001), o somatotipo (Bouchard, 1997) e a atividade f�sica moderada e intensa (Lauderdale et al., 1997), podem sofrer uma influ�ncia gen�tica significativa, gerando o interesse do profissional de educa��o f�sica para identificar at� que ponto ocorre essa influ�ncia em diferentes popula��es. Este interesse pode ser atendido pela aplica��o do m�todo relativamente simples mostrado a cima, buscando uma melhor prescri��o de atividades f�sicas em clubes, escolas e academias, tanto visando � performance esportiva quanto a sa�de.

Refer�ncias bibliogr�ficas

• Beiguelman, B. Din�mica dos genes nas fam�lias e nas popula��es. Ribeir�o Preto: Sociedade Brasileira de Gen�tica, 472 p., 1994.

• Bouchard, C. Long-term stability pf body mass and physique. Nutrition. v. 13, n. 6, p. 573-575, 1997.

• Fernandes Filho, J. e Carvalho, J.L.T. Potencialidades desportivas segundo a perspectiva da escola sovi�tica. Revista Brasileira de Cineantropometria & Desempenho Humano, v.1, n.1, p. 96-107, 1999.

• Filin, V. P. e Volkov, V. M. Sele��o de talentos nos esportes. Miograf: Londrina, 196 p., 1998.

• Frederiksen, H. e Christensen, K. The influence of genetic factors on physical functioning and exercise in second half of life. Scandinavian Journal Medicine & Science in Sports. v. 13, p. 9-18, 2002.

• Gaskill, S.E., Rice, T., Bouchard, C., Gagnon, J., Rao, D.C., Skinner, J.S., Wilmore, J.H. e Leon, A. Familial resemblance in ventilatory threshold: the heritage family study. Medicine & Science in Sports & Exercise, v. 33, n. 11, p. 1832-1840, 2001.

• Heck, L.A., Barroso, C.S., Callie, M.E. e Bray, M.S. Gene-nutrition interaction in human performance and exercise response. Nutrition. v. 20, p. 598-602, 2004.

• Lauderdale, D.S., Fabsitz, R., Meyer, J.M., Sholinsky, P., Ramakrishnan, V. e Goldberg, J. Familial determinants of moderate and intense physical activity: a twin study. Medicine & Science in Sports & Exercise. v. 29, n. 8, p. 1062-1068, 1997.

• Maia, J.A.R., Lopes, V.P., Seabra, A. e Garganta, R. Aspectos gen�ticos da actividade f�sica e aptid�o f�sica associada � sa�de. Estudo em g�meos dos 12 aos 40 anos de idade do Arquip�lago dos A�ores (Portugal). Revista Brasileira de Cineantropometria & Desempenho Humano. v. 5, n. 1, p. 7-16, 2003.

• Mitchell, B.D., Rainwater, D.L., Hsueh, W., Kennedy, A.J., Stern, M.P. e Maccluer, J.W. Familial aggregation of nutrient intake and physical activity: results from San Antonio family heart study. Annals of Epidemiology, v. 13, p. 128-135, 2003.

• Rankinen, T., P�russe, L., Raurama, R., Rivera, M.A., Wolfarth, B. e Bouchard, C. The human gene map for performance and health-related fitness phenotypes: the 2003 update. Medicine & Science in Sports & Exercise. v. 36, n. 9, p. 1451-1469, 2004.

• Sobral, F. O adolescente atleta. Lisboa: Livros Horizonte, p. 111, 1988.

• Watanabe, T., Mutoh, Y. e Yamamoto, Y. Genetic variance in age-related changes in running performance and growth during adolescence: a longitudinal twin study. American Journal of Human Biology, v. 13, n. 1, p. 71-80, 2001.

Qual a importância do estudo dos gêmeos para determinar herança multifatorial?

Qual a importância do estudo de gêmeos mono e dizigóticos na herança complexa?

Qual a importância do estudo com gêmeos na área da psicologia?

Quais são os critérios para o reconhecimento da herança multifatorial?