Single nucleotide polymorphisms in non-contact soft tissue injuries: Influence on degree of injury and recovery time.

1. INFLUENCIA DE LOS POLIMORFISMOS
GENÉTICOS (SNPs) EN LAS LESIONES DE
PARTES BLANDAS
Ricard Pruna, MD

2. Importancia de la medicina en el deporte profesional
SALUD
RENDIMIENTO
LESIONES
AVANCES CIENTÍFICOS

3. El deportista: una interacción pluridimensional
EDUCACIÓN
EMOTIVIDAD
BIOLOGIA
C. FÍSICAS
LESIONES
PREVENCIÓN
OPTIMIZAR CUALIDADES

4. Análisis de los factores de riesgo y búsqueda de marcadores biológicos fiables
- Determinar factores de riesgo
- Diagnóstico preciso
- Tratamiento óptimo
- Mejorar programas de prevención
- Medicina personalizada

5. Injury risk and socio-economic costs
Br J Sports Med ( 2008),42:767–72.
500.000€ jugador/mes

6. Estudios espidemiológicos
Waldén, M; Hägglund, M; Ekstrand, J. (2005). UEFA Champions League study: a prospective study of injuries
in professional football during the 2001-2002 season. Br. J. Sports Med, 39: 546-6. B
Fuller CW , Ekstrand J, Junge A, Andersen TE, Bahr R, DrovakJ, et al. (2006). Consensus statement on injury
definitions and data collection procedures in studies of football(soccer) injuries. Scand J Med Sci Sports;
16:83- 92
Dvorak J. et al. Risk factor analysis for injuries in football players. Possibilities for a prevention program. Am,
J. Sports Med. (2000), 28(5 Suppl):S69-74.
Hägglung M, et al. Methods for epidemiological study of injuries to professional football players: developing
the UEFA model. Br. J. Sports Med. (2005), 39(6):340-6.
Fuller CW, Junge A, et al: Risk management: FIFA's approach for protecting the health of football players. Br J
Sports Med (2012), 46:11–17

8. Non-contact soft tissue injuries
90% de las lesiones en el deporte
- Terminologia aceptada actualmente:
MUSCULOSKELETICAL SOFT-TISSUE INJURIES
BMC Musculoskelet. Disord. (2013), doi: 10.1186/1471-2474-14-221
- Avance relevante en su conocimiento:
CONSIDERADAS LESIONES DEL TEJIDO CONECTIVO
Curr. Sports Med. Rep. (2011),10(3):126-7

9. Tejido conectivo presente en los músculos
Colágeno: proteína estructural mayoritaria de la ECM.
Perimisio: COL1
Endo-/Epimisio: COL3
Membrana basal célula muscular: COL4
COL1 y COL3 son el soporte estructural del tejido muscular donde se sujetan
los miocitos y las bandas musculares.
El músculo esquelético está formado por:
miofibras tipo I: lentas; COL1
miofibras tipo II (a y b): rápidas; COL3

10. Tejido conectivo presente en tendones y ligamentos
Estructuras colágenas
Hipocelulares
Hipovasculares
2/3 partes agua
Predomina COL1
- resisitencia tracción
- resistencia a proteasas
J Musculoskelet Neuronal Interact (2004),4:199–201.
Int Ortho (2007), 31:791-797.
Calcif Tissue Int. (2001), 69(2):67-72.

11. Tipología y clasificación de las lesiones
Br J Sports Med. (2012), 46(2):112-7
Lesiones musculares
Ø >31% del total de lesiones en el fútbol
Ø 1.8-2.2 lesiones/1000h exposición
Ø 15 lesiones/temporada en equipos profesionales
Ø 300 horas de time-loss
Grupos musculares afectados:
Isquiotibiales (biceps femoral): 37%
Adductores (adductor largo): 23%
Quadríceps (recto femoral): 19%
Gemelo interno/Soleo: 13%
RECIDIVAS: 12-43%

12. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy (2012), 20(11): 2356-2362.

13. Tipología y clasificación de las lesiones
Lesiones tendinosas
Ø 30-50% del total de lesiones en la práctica deportiva
Ø 56.6% de tendinosis rotuliana en el fútbol (Sport and science, (2008), 23:73-77)
Propiedades biomecánicas:
Lesión cuando la tracción >4% de la longitud en reposo del tendón.
Tasa metabólica baja y vascularización moderada.

14. Lesiones tendinosas
- Ausencia de células inflamatorias
- Pobre respuesta reparativa ( reducción COL)
- Disminución densidad con desorientación de las fibras
(COL1<COL3)
- Acumulación de tejido necrótico y fibrina
- Hipercelularidad con neovascularización y crecimiento
neural
Cortesia Dr. Richard Lieber

15. BMC Med (2012), 10:95. doi: 10.1186/1741-7015-10-95.

16. Tipología y clasificación de las lesiones
Lesiones ligamentosas
Ø 72% lesiones ligamentosas de tobillo (LLE) en el fútbol
Ø 28% lesiones ligamentosas de rodilla (LCM) en el fútbol
La lesión ligamentosa más grave en el fútbol afecta al LCA
La lesión ligamentosa con más time-loss en el fútbol afecta al LCM
BJSM (2013), doi:10.1136/bjsports-2013-092305.

17. Lesiones ligamentosas
- Ligamentos acintados
refuerzan la cápsula articular
adheridos a otras estructuras de la articulación
compuestos por fibras colágenas superpuestas
bien vascularizados
tasa metabólica elevada
- Ligamentos cordonales
fibras colágenas paralelas y compactas
menor vascularización
menor tasa metabólica
El ligamento se rompe por sobreestiramiento
Cortesia Dr. Golanó

18. Factores de riesgo lesional
Journal of Sports Medicine, 46:11-17
FACTORES EXTRÍNSECOS
FACTORES
INTRÍNSECOS
Temperatura
Edad
Altitud
Sexo
Características del balon y del
terreno de juego
Composición corporal
Bajos niveles de fuerza muscular
Lesión previa
Equipamiento deportivo
Factores genéticos
Protocolos rehabilitación
inadecuados
Entrenamientos mal planificados
Posición del jugador en el equipo
Calendario de competición muy
intenso
SNPs

19. Inciting Event
Clin J Sport Med. (1994), 4:166–70.

20. Un SNP (Single Nucleotide Polymorphism) es un cambio en la secuencia
del ADN que puede ser detectado en al menos un 1% de la población.
Zona
promotora
Exón
1
Intron 1
Exón
2
3’
5’
G
C
G
C
G
C
A
T
G
C
T
G
A
C
G
A
C
T
C
G
C
G
C
G
T
A
C
G
A
C
T
G
C
T
G
A
3’
5’
DNA
normal
WILD-­‐TYPE
G
C
G
C
G
C
A
T
G
C
T
G
G
C
G
A
C
T
C
G
C
G
C
G
T
A
C
G
A
C
C
G
C
T
G
A
DNA
POLIMÓRFICO
Cortesía: Prof. Monzó

21. Polimorfismos genéticos
Persona
1
Persona
2
Variaciones
en
el
DNA
21

22. AGATCTGATG
TCT AGACTAC
Gen A encoding
Enzyme A
Drug
molecule
Enzyme A functional
in metabolizing drug
molecule
Gen A with
AAACTGATG
polymorphism
TTTGACTAC
encoding Enzyme A
Enzyme A no longer
able to metabolize
Drug molecule
Drug molecule
still active

23. SNPs
in
Promoter
regions
SNPs
in
Exonic
regions
SNPs
in
Intronic
regions
E2
E1
SNP
in
transcripLon
binding
site
Wild
type
sequence
GCA
AGA
GAT
…PROTEIN
mRNA
Ala
No
change
of
expression
Arg
SNP
in
intronic
region
coding
for
microRNA
Asp
……..
microRNA
SNP-­‐Non-­‐synonymous-­‐variant
SNP
in
transcripLon
binding
site
GCA
AAA
GAT
…PROTEIN
mRNA
Decreased
expression
Ala
Lys
Asp
……..
Protein
change
SNP
in
transcripLon
binding
site
mRNA
SNP-­‐
Silent
Polymorphisms
GCG
AGA
GAT
….
PROTEIN
Ala
Arg
Increased
expression
x
Non-binding
mRNA
Protein alteration
SNP
in
splicing
region
E1
E2
Asp
……..
No
protein
change
Protein alteration

24. Estudios previos
GENE
COL5A1
SNP
IDENTIFICATION
rs12722
rs12722
rs71746744
rs16399
rs1134170
rs4919510
FUNCTION
quadriceps
tendon
ruptures
chronic
Aquilles
tendinopathy
Aquilles
tendinopathy
REFERENCES
Orthopedics.
2012
Apr;35(4):e580-­‐4
Ann
Hum
Genet.
2013
May;77(3):204-­‐14
rs1800012
anterior
cruciate
l igament
ruptures
shoulder
dislocation
Aquilles
tendon
rupture
Br
J
Sports
Med.
2010
Nov;44(14):1063-­‐4
rs1107946
rs1800012
anterior
cruciate
l igament
i njuries
J
Sci
Med
Sport.
2013
Sep;16(5):396-­‐400
TNC
C
rs2104772
Aquilles
tendinopathy
MMP3
rs679620
rs13900
rs1024611
rs1860189
TNCX
B
anterior
cruciate
l igament
ruptures
skeletal
muscle
damage
J
Orthop
Res.
2013
Apr;31(4):632-­‐7.
Med
Sport
Sci.
2009;54:136-­‐49.
Genet
Mol
Res.
2011
Oct
31;10(4):4158-­‐65.
J
Appl
Physiol
(1985).
2010
Jun;108(6):1651-­‐8.
muscle
strenght
shoulder
dislocation
J
Appl
Physiol
(1985).
2010
Dec;109(6):1779-­‐85
J
Orthop
Res.
2013
Feb;31(2):295-­‐9
COL1A1
CCL2
TNC
X

25. Nuestro proyecto
La presencia de SNPs en genes relacionados con la reparación y la
regeneración del tejido conectivo podrían ser un factor clave en la
explicación de las variaciones interindividuales tanto en el grado de la
lesión como en el tiempo de recuperación.
§ Seleccionar SNPs en genes relacionados con reparación-regeneración de tejido
conectivo.
§ Comparar la frecuencia de aparición de estos SNPs en la población de estudio
con los descritos en la NCBIdb y ver si existen diferencias entre las razas
estudiadas.
§ Establecer una posible relación entre los SNPs estudiados y la gravedad de la
lesión y el tiempo de recuperación.
Identificar un posible perfil genético que nos permita seleccionar aquellos
individuos que sufren lesiones de mayor severidad y mayores tiempos de
recuperación para aplicar las terapias preventivas adecuadas.

26. Metodología
1. Registro Lesional: 242 lesiones
(UEFA Injury Card)
2. Obtención de 4mL de sangre de
73 jugadores de fútbol profesional

27. 3. Extracción de DNA (DNeasy Blood & Tissue Kit, Qiagen)
4. Cuantificación (NanoDrop ND-1000 Spectrophotometer)

28. 5. Selección de SNPs:

29. 6. Técnica de la Discriminación Alélica
ABIPrism 7500 Sequence Detector
System (Applied Biosystems)

30. Cortesía: Prof. Monzó

31. AA
AT
TT

32. 7. Análisis Estadístico
Chi-square test y Fisher’s exact test; test de Benjamini-Hochberg
Análisis multivariado para evaluar la asociación entre los SNPs y el tiempo de
recuperación.
P<= 0.05
SPSS 14.0 for Windows (SPSS Inc, Chicago, IL)

33. Resultados

34. GRADO
LOCALIZACIÓN
DE
LA
LESIÓN
leve
moderado
grave
N
músculo
129
(63.5%)
69
(34%)
5
(2.5%)
203
ligamento
15
(62.5%)
3
(12.5%)
6
(25%)
24
tendón
7
(46.7%)
7
(46.7%)
1
(6.6%)
15

39. Conclusiones I
Las diferentes frecuencias de aparición de estos SNPs en las tres
poblaciones estudiadas podrían explicar porqué algunos individuos están
más predispuestos a sufrir lesiones y/o porqué presentan tiempos de
recuperación mayores.
IGF2 y CCL2 se asocian al grado de lesión muscular y ELN se asocia al
grado y al tiempo de recuperación en las lesiones ligamentosas.
El perfil genético de los SNPs analizados podría utilizarse para definir
el riesgo de lesión de un individuo y poder actuar a priori aplicando
protocolos de prevención adecuados y personalizados para minimizar
el riesgo de lesión.

40. Resultados II
The impact of single nucleotide polymorphisms
on patterns of non-contact musculoskeletal soft
tissue injuries in a football player population
according to ethnicity
Ricard Pruna, Jordi Ribas, J. Bruno Montoro and Rosa Artells

41. Variabilidad étnica
SITE OF INJURY
ETHNIC GROUP
TOTAL
MUSCLE
LIGAMENT
TENDON
White (n=43)
103 (83.06%)
15 (12.09%)
6 (4.85)
124
Black Africans (n=11)
36 (87.80%)
-
5 (12.2%)
41
Hispanics (n=19)
64 (83.11%)
9 (11.68%)
4 (5.21%)
77

42. SNPs:

43. ELN
p=0.001
120
%
nº
of
injuries
100
80
GG
60
AG/AA
40
20
0
MILD
MODERATE
SEVERE
Type
of
ligament
injury
Figure 1: Injury pattern among White population related to ligament
injuries and ELN polymorphism.

44. 90
ELN
p=0.032
90
60
50
AA
40
AG/GG
30
%
nº
of
injuries
70
60
p=0.016
80
70
%
nº
of
injuries
80
IGF2
50
GG
40
GC/CC
30
20
20
10
10
0
MILD
MODERATE
SEVERE
Type
of
muscle
injury
0
MILD
MODERATE
SEVERE
Type
of
muscle
injury
Figure 2: Injury pattern among Hispanic population related
to muscle injuries and ELN and IGF2 polymorphisms.

45. Población
Caucásica
A
GENE
Muscle
Injuries
GENOTYPE
SLIGHT
MODERATE
SERIOUS
TOTAL
CC
(n=7)
10
(58.8%)
5
(29.4%)
2
(11.8%)
17
(16.5%)
GC/GG
(n=36)
IGF2
56(65.1%)
29(33.7%)
1(1.2%)
PVALUE
86
(83.5%)
0.059
B
GENE
Ligament
Injuries
GENOTYPE
SLIGHT
MODERATE
SERIOUS
TOTAL
GG
(n=9)
-­‐
2
(100%)
-­‐
2
(13.3%)
AG/AA
(n=34)
ELN
10
(76.9%)
-­‐
3
(23.1%)
PVALUE
13
(86.7%)
0.001
C
GENE
MODERATE
SERIOUS
TOTAL
1
(100%)
-­‐
-­‐
1
(16.7%)
AG/AA
(n=34)
-­‐
4
(80%)
1
(20%)
5
(83.3%)
GG
(n=13)
-­‐
-­‐
1
(100%)
1
(16.7%)
GC/CC
(n=30)
SLIGHT
GG
(n=9)
IGF2
Tendinous
Injuries
GENOTYPE
ELN
1(20%)
4
(80%)
-­‐
5
(83.3%)
PVALUE
0.05
0.05
A: Lesiones Musculares. B: Lesiones Ligamentosas y C: Lesiones Tendinosas.

46. Población
Hispánica
A
Muscle
Injuries
GENE
GENOTYPE
SLIGHT
MODERATE
SERIOUS
TOTAL
AA
(n=9)
13
(48.1%)
13(48.1%)
1(3.7%)
27
(42.2%)
AG/GG
(n=10)
29
(78.4%)
8
(21.6%)
0
(0%)
37
(57.8%)
GG
(n=10)
31
(77.5%)
8
(20%)
1
(2.5%)
40
(62.5%)
GC/CC
(n=9)
11
(45.8%)
13
(54.2%)
0
24
(37.5%)
ELN
IGF2
PVALUE
0.032
0.016
B
Ligament
Injuries
GENE
GENOTYPE
MODERATE
SERIOUS
TOTAL
CC
(n=3)
3
(75%)
1
(25%)
-­‐
4
(44.4%)
GC/GG
(n=16)
IGF2
SLIGHT
2
(40%)
-­‐
3
(60%)
5
(55.6%)
PVALUE
0.12
A: Lesiones Musculares y B: Lesiones Ligamentosas.

47. Conclusiones II
1. La variabilidad interétnica debe tenerse en consideración cuando se estudia la
etiologia de las NCMSTI.
2. De todos los SNPs estudiados SÓLO los de ELN e IGF2 se relacionan con el
patrón lesional.
3. SNPs en ELN se relacionan con lesiones ligamentosas y tendinosas en
población caucásica y con lesiones musculares en población hispánica.
4. SNPs en IGF2 se relacionan con lesiones musculares y tendinosas en población
caucásica y con lesiones musculares en población hispánica.
5. Son necesarios estudios posteriores que nos permitan correlacionar estas
diferencias genéticas con tipo y grado de lesión y poder determinar qué alelo
confiere mayor protección frente a una lesión en cada una de las poblaciones
estudiadas.

48. Beneficios
• Los miembros de un equipo de fútbol podrían ser genotipados para
identificar aquellos jugadores con mayor riesgo lesional y tiempos de
recuperación más largos.
• Podrían mejorarse las terapias preventivas respecto a la aparición de
lesiones y de manera más personalizada.
• El estudio nos indica que existen diferentes patrones de lesión según
la raza y por tanto se trata de una información muy útil que debería
tenerse en consideración al igual que también se evalúan otros
parámetros.

49. Perspectivas
LIF I
LIF II
CCL2-II
GEFT
MYF5
DES I
DES II
HGF I
HGF II
HGF III
GDF5
MMP3
COL12A1
ACTN3

50. Todos somos muy ignorantes.
Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas.
Albert Einstein