مقاله کامل تأثیر تمرین مقاومتی همراه با هایپرتروفی عضلانی بر فعالسازي مسیر کالسی

تأثیر تمرین مقاومتی همراه با‌هایپرتروفی عضلانی بر فعالسازي مسیر کالسینورین و بیان مایوکاین6-ILدر عضلۀ تند تنش موشهاي صحرایی دیابتی
چکیده
با توجه به نقش این فسفاتاز در سیگنالینگ کلسیم در عضلۀ اسکلتی، هدف از پژوهش حاضر، بررسی فعالسازي اینفاکتور به دنبال تمرینات‌هایپرتروفیک مقاومتی در عضلۀ خمکنندة بلند انگشتان در موش‌هاي صحرایی دیابتی باآتروفی عضلانی میباشد. بدینمنظور، موش‌هاي صحرایی با محدودة وزنی 30±250 گرم به گروه‌هاي کنترل سالم، تمرین سالم، دیابتی کنترل و دیابتی تمرین تقسیم شدند. گروههاي تمرین جهت انجام تمرین مقاومتی، بالارفتن از یکنردبان یک متري با وزنهاي که به دم آنها آویزان بود را بهمدت 17 جلسه اجرا کردند و میزان بیان اینترلوکین-شش و تنظیم کنندة کالسی نورینی- یک به عنوان شاخص فعالسازي کالسی نورین در عضلۀ تند تنش خمکنندة طویل انگشتانبا روش ریلتایم پیسیآر اندازه‌گیری شد. نتایج پژوهش بیانگر افزایش بیان تنظیم کنندة کالسی نورینی-یک در اثردیابت میباشد (P<0. 05) براساس نتایج مشخص میشود که تمرین باعث کاهش این فاکتور در گروه دیابتی شده استو دیابت سبب افزایش بیان اینترلوکین -شش در عضله گردیده است. قابلذکر است که تمرین مقاومتی، تغییري را دربیان این فاکتور در عضلۀ تند تنش ایجاد نکرده است. ‌علاوه بر این، دیابت باعث آتروفی عضلانی در نمونه‌هاي دیابتیگشته است و تمرین مقاومتی سبب حفظ تودة عضلانی در دیابت و به صورت همزمان، تعدیل تنظیم کنندة کالسینورینی-یک در عضله گردیده است. شایانذکر است که افزایش همزمان در بیان اینترلوکین-شش و تنظیمکنندةکالسی نورینی-یک در نمونه‌هاي دیابتی پژوهش حاضر مشاهده میشود. به نظرمیرسد تمرینات ورزشی مقاومتی
باتعدیل بیان همزمان این دو فاکتور، در حفظ تودة عضلانی نقش داشته است.
واژگان کلیدي:دیابت نوع یک، کالسی نورین، اینترلوکین-شش، تمرین مقاومتی، عضلۀ اسکلتی
مقدمه
دیابت به عنوان خطري براي سلامتی در سراسر دنیا درحالگسترش است. مطالعات نشان داده اند کهفعالیت بدنی فواید بسیاري براي افراد دیابتی دارد. انتقال گلوکز و عملکرد انسولین در عضلۀ اسکلتیدرحال انقباض که مهمترین بافت مسئول جابه‌جایی گلوکز در کل بدن میباشد، تنظیم میشود (1). درمورد مکانیسم‌هاي درگیر در بهبود عملکرد انسولین به دنبال فعالیت‌هاي ورزشی پژوهش‌هايمختلفی انجام شده است (2، 1). به نظرمیرسد که بسیاري از مکانیسم‌هاي درگیر در اثرات مفیدفعالیت‌هاي ورزشی در بیماران دیابتی، بهویژه در عضلۀ اسکلتی هنوز مشخص نمیباشد.
حفظ تودة عضلانی همواره در نمونه‌هاي دچار آتروفی عضلانی از جمله بیماران دیابت نوع یک موردتوجه بوده است (4، 3). این فرضیه مطرح شده است که چندین وهله ورزش مقاومتی در یکدورة زمانی خاص باعث تحریک و تقویت فرایندهاي مولکولی و سلولی میشود و منجر به پاسخهایپرتروفی جبرانی میگردد و میتواند به حفظ تودة عضلانی کمک کند (5). به نظر می‌رسدتمرینات مقاومتی میتواند در مهار عوامل پروتئولیتیکی ایجادکنندة کاچکسی و آتروفی عضلانی دربیماران دیابتی مؤثر باشد (7، 6). همچنین، بررسی تغییرات سلولی و مولکولی ایجادشده در عضلاتاسکلتی نمونه‌هايدچار دیابت با توجه به اثرات عضلۀ اسکلتی در تنظیم متابولیسم گلوکز میتوانددر مسائل داروشناسی قابلتوجه باشد.
علاوه بر این، کلسیم به عنوان پیامبر ثانویه در مسیرهاي انتقال سیگنالینگ عمل میکند. نشان دادهشده است که افزایش سطوح کلسیم داخل سلولی در عضلۀ اسکلتی براي فعالیت انقباضی عضلۀ اسکلتی ضروري میباشد و باعث افزایش بیان ژنهاي ویژة عضلانی از طریق مسیرهاي نسخهبرداريپاییندستی میشود (8 و 9). تغییرات در غلظت‌هاي کلسیم داخل سلولی نیز سبب تنظیم فعالیت‌هاي فیزیولوژیکی کالمودولین میگردد. علاوهبراین، کالمودولین یک مبدل انتقال دهندةپیام- رسان چندبعدي است که باعث فعال سازي مسیرهاي پاییندستی مانند فسفاتازها شامل کالسینورین و کینازها میشود (10). شایان ذکر است که فسفاتاز سرین/ ترئونینی کالسی نورین در انواع مختلف فرایندهاي پاتولوژیک و فیزیولوژیک شامل: پاسخ‌هاي ایمونولوژیکی، شکلپذیري عصبی و‌هایپرتروفی و نمو عضلانی نقش دارد (11).
تنظیم کنندة کالسی نورین یک (1RCAN)، عضو خانوادهاي از پروتئین‌هاي حفاظتی است کهتنظیم کنندة طبیعی و درونریز فسفاتاز سرین/ ترئونینی کالسی نورین میباشد (12) و بیان بالاي1-RCAN با شرایط پاتوفیزیولوژیک بیماريهایی مانند سندروم داون، سرطان، نارساییهاي قلبی وبیماري آلزایمر ارتباط دارد (13). تغییرات ایجادشده درمورد این تنظیمکننده در بیماران دیابتی درعضلۀ اسکلتی مشخص نمیباشد. نشان داده شده است که یکی از مشکلات ایجادشده در بیماراندیابتی بهویژه در دیابتهاي نوع یک، آتروفی عضلانی میباشد. تحلیل تودة عضلانی که در اینبیماران ایجاد میشود منجر به تأثیرات منفی در انتقال گلوکز ایجادشده از طریق عضلات اسکلتیبه عنوان انتقالدهندگان اصلی گلوکز جریان خونی میگردد (14).
اوه و همکاران (2005) نشان داده اند که فعالسازي1-RCAN با آتروفی عضلانی همراه میباشد(15). ازسويدیگر، پیشنهاد شده است که فعالسازي مسیر کالسی نورین باعث پاسخ‌هاي سازگاري می‌شود که منجر به افزایش عملکرد انسولین در عضلۀ اسکلتی میشود. کالسی نورین فعالشده نیزمنجر به القاي چندین ژن میگردد که در تنظیم انتقال گلوکز در عضلۀ اسکلتی درگیر میباشند(16). علاوهبراین، فعالیت‌هاي ورزشی باعث آزادشدن سایتوکاین‌هایی از عضلۀ اسکلتی میشود. مایوکاینها به عنوان سایتوکاین‌هاي آزادشده از عضلۀ اسکلتی در نظر گرفته میشوند و باعث تسهیلچندین پاسخ سلولی به ورزش مانند سرکوب پروتئولیتیک، آنژیوژنز و تنظیم گلیکوژن عضلانیمیگردند (17). در میان مایوکاین‌ها، اینترلوکین-6 (6-IL) توجه زیادي را بهخود جلب نمودهاست؛ زیرا، از یکسو در دورة پس از ورزش؛ یعنی هنگام افزایش عملکرد انسولین رها میشود وازسويدیگر، با چاقی و کاهش عملکرد انسولین ارتباط دارد. مسیرهاي مختلف بالادستینسخهبرداري ژن6-IL بررسی شده است (18). این فرضیه مطرح شده است که انقباض میتواندموجب نسخهبرداري ژن6-IL از راه کلسیم رهاشده از مخازن انتهایی شبکۀ سارکوپلاسمی شود تانسخهبرداري ژن6-IL را افزایش دهد. دراینراستا، بانزت و همکاران (2007) عنوان کرده اند کهیکی از مکانیسم‌هاي درگیر در نسخهبرداري6-IL در پاسخ به ورزش، مسیر کالسی نورین میباشد وافزایش فعالسازي کالسی نورین همزمان با افزاش بیان مایوکاین6-ILبه دنبال ورزش مشاهده شده است (19). ازسويدیگر، عنوان شده است که6-IL آزادشده از عضلۀ اسکلتی در پی ورزش میتواندیکی از مکانیسمهاي
درگیر در بهبود مقاومت انسولین باشد (17، 18). علاوهبراین، پژوهش‌هايانجام شده نشاندهندة تأثیرات احتمالی6-IL آزادشده از عضلۀ اسکلتی در تحریک سلول‌هايماهوارهاي عضلانی و درنتیجه، ایجاد‌هایپرتروفی عضلانی میباشند (20). علاوهبراین، به اثراتکالسی نورین و فعالسازي آن در حفظ تودة عضلانی نیز در برخی از مطالعات اشاره شده است(21). به نظرمیرسد که تغییرات همزمان در فعالسازي کالسی نورین و مایوکاین6-IL در پیتمرینات ورزشی مقاومتی میتواند یکی از مکانیسم‌هاي درگیر در حفظ تودة عضلانی و درنتیجه، تنظیم متابولیسم گلوکز باشد.
تمرینات ورزشی مقاومتی با توجه به اثرات‌هایپرتروفیک خود براي حفظ تودة عضلانی بهویژه دربیمارانی که با نارسایی‌هاي عضلانی مواجه هستند، همواره موردتوجه بوده است. ازآنجاکه اثراتدیابت و تمرینات ورزشی، بهویژه تمرینات مقاومتی بر فعالسازي کالسی نورین تاکنون مشخصنشده است و نیز با توجه به ارتباط احتمالی6-IL و کالسی نورین، پژوهش حاضر در نظر داردتغییرات ایجادشده در این فاکتورها در موشهاي صحرایی دیابتی بههمراه تمرینات ورزشی مقاومتیدر عضلۀ تند تنش را که بهطور مستقیم تحتتأثیر این نوع تمرین قرار میگیرد، بررسی نماید.
روش پژوهش
پژوهش حاضر از نوع مطالعات تجربی ـ کاربردي میباشد که در آن از 32 سر موش صحرایی نر بالغنژاد ویستار با محدودة وزنی 30±250 گرم تولیدشده در انستیتو پاستور ایران استفاده گردید.
حیوانات در شرایط 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی با درجۀ حرارت 3±22 درجۀ سانتی- گراد نگهداري شدند.
شایانذکر است که کلیۀ آزمایشات و تجربیات صورتگرفته براساسدستورالعمل کمیتۀ کار با حیوانات آزمایشگاهی دانشگاه تربیتمدرس طراحی گردید. دیابت نیز باتزریق تک دوز استرپتوزوتوسین (STZ) حلشده در نرمال سالین (55 میلیگرم به ازاي هرکیلوگرم وزن بدن، داخل صفاقی) ایجاد گشت (22). چهار روز پس از تزریق، میزان قندخون ناشتاجهت تأیید دیابت اندازه‌گیری گردید و سطوح گلوکزmg/dl250به عنوان شاخص دیابتیشدن درنظر گرفته شد. در ادامه، حیوانات به صورت تصادفی در چهار گروه کنترل سالم (C)، تمرین سالم(T)، کنترل دیابتی (D) و تمرین دیابتی (DT) قرار گرفتند. موش‌هاي دیابتی هیچگونه درمانی باانسولین در طول مطالعه نداشتند و نشانه‌هاي دیابت نوع یک مانند تکرر ادرار و کاهش وزن را ازخود نشان دادند.
چهار روز پس از تزریقSTZو با تأیید دیابتیشدن موشها، موشهاي صحرایی در گروه‌هايTوDT بهمدت پنج هفته و درمجموع، 17 جلسه تمرین مقاومتی را اجرا نمودند. شایانذکر است کهاستراحت بین جلسات تمرینی، 48 ساعت در نظر گرفته شد. تمرین بهوسیلۀ یک نردبان با ارتفاعیک متر و با 26 پله انجام گرفت. یک تکرار در این روش، مستلزم 26 مرتبه بالارفتن از نردبانتوسط موش بود (درمجموع 13 حمل وزنه به بالا یا لیفت). دورة آشناسازي موش‌هاي صحرایی بااین نوع تمرین سه روز بود که 48 ساعت قبل از تزریقSTZصورت گرفت (23-25).
علاوهبراین، هر جلسه تمرین شامل پنج ست با چهار تکرار در هر ست و با 60 ثانیه استراحت بینتکرارها و سه دقیقه استراحت بین ستها بود. شدت تمرین براي گروهTدر سه جلسۀ اول 50 درصد وزن بدن موشها لحاظ شد، در جلسات چهار تا
شش معادل 80 درصد وزن بدن، درجلسات هفت تا نه معادل 100 درصد وزن بدن و در جلسات 10 تا 12 معادل 120 درصد وزن بدنبود. موشهاي صحرایی در جلسات 13 و 14، یک دوره کاهش بار تمرینی با وزنۀ معادل 120 درصدوزن بدن با سه ست و پنج تکرار را داشتند. در جلسات 15 تا 17 نیز وزن‌هاي معادل 150 درصد وزنبدن را به بالاي نردبان حمل کردند. علاوهبراین، موشهاي صحرایی در گروهDTدر جلسات تمرینیمشابه، وزنه‌هاي 30، 50، 80، 100 و 120 درصد وزن بدن را به بالاي نردبان حمل نمودند. کاهشبار تمرینی براي این گروه 100 درصد وزن بدن در سه ست و پنج تکرار در نظر گرفته شد. ذکر ایننکته ضرورت دارد که طی برنامۀ تمرینی از هیچ نوع شوك الکتریکی استفاده نشد و درصورتبالانرفتن موش، فشار اندك دم باعث تحریک آنها به بالارفتن میشد (24، 7).
موشهاي صحرایی 24 ساعت پس از آخرین جلسۀ تمرین با ترکیبی از کتامین (mg/kg im -5030) و زایلازین (mg/kg im3-5) بیهوش شدند (24). بلافاصله پس از بیهوشی، خون موش‌هابهطور مستقیم توسط سرنگ از قلب کشیده شد و بافت عضلۀ تاکننده بلند انگشت پا (FHL) باتوجه به اینکه به صورت مستقیم تحتتأثیر این نوع تمرین قرار میگیرد جدا گردید (25-23)، وزنشد و در نیتروژن مایع منجمد گشت. نمونه‌هايخونی نیز بهمدت 20 دقیقه براي جداکردن سرم درسانتریفیوژ با دور×g1000 قرار گرفت. قابلذکر است که نمونه‌هايسرمی و بافتی تا زمان اندازه- گیري در فریزري با دماي 80-درجۀ سانتیگراد نگهداري شدند.
علاوهبراین، استخراج ریبونوکلئیک اسید (RNA) با استفاده از محلول ترایزول اینویتروژن، شرکتلایف تکنولوژي و طبق دستورالعمل شرکت سازنده صورت گرفت. نسبت جذبی 280/260 نانومتربراي تمام استخراج‌ها بین 2-8/1 بود و یکپارچگیRNAتوسط الکتروفورز با استفاده از آگارز ایتدیوم برماید (یک درصد) موردسنجش قرار گرفت. براي رونویسیRNAبهDNAمعکوس(cDNA) نیز از کیت مخصوص تهیه شده از شرکت تاکاراي ژاپناستفاده شد. پروتکل استفادهشدهبراساس پروتکل کیت به صورت 15 دقیقه نسخهبرداري معکوس در دماي 37 درجۀ سانتیگراد بود وسپس، در دماي 85 درجۀ سانتیگراد بهمدت پنج ثانیه و درنهایت، 10 دقیقه در دماي چهار درجۀسانتیگراد قرار گرفت. شایانذکر است کهcDNAبه دست آمدهدر دماي 20-درجۀ سانتیگرادنگهداري شد.
واکنش زنجیره پلیمراز (PCR) نیز با استفاده از دستگاه ریل تایم کوربت و براساس سایبرگرین ازکیت شرکت تاکاراي ژاپن و مطابق دستورالعمل کیت انجام شد. پرایمرهاي استفاده شده در اینپژوهش براي ژن‌هايIL-6 ، PL-264 ، GAPDH و1-RCAN نیز از شرکت کیاژن خریداريگردید. همچنین، پروفایل دماییPCRدر مخلوط نهایی به حجم 20 میکرولیتر به صورت یک چرخهبا 95 درجۀ سانتیگراد بهمدت 30 ثانیه و به دنبال آن، 40 چرخه با 95 درجۀ سانتیگراد براي پنجثانیه و سپس، 60 درجۀ سانتیگراد براي 30 ثانیه صورت گرفت. رونوشت‌هاي اختصاصی ازدیادیافته نیز توسط پروفایل منحنی
تکثیر که در انتهاي هرPCRانجام میگرفت، تصدیق گشت. علاوهبراین، بهمنظور کنترل بیشتر اندازة محصول و اختصاصی بودنPCRبا استفاده از الکتروفورزژل آگارز دو درصد، رؤیت با اتدیوم بروماید صورت پذیرفت. میزان بیان نسبی6-IL و1-RCAN نیزبهوسیلۀ تفریق میانگینΔCTژنهايGAPDHو26-RPL که به عنوان ژن‌هاي کنترل در نظرگرفته شده بودند، بهدست آمد. میزان تغییرات بیان براساس گروهCنیز با استفاده از فرمولΔΔCT –2 محاسبه شد.
همچنین، بهمنظور بررسی سطح سرمی هورمون انسولین از روش الایزا و کیت الایزاي انسولینشرکت آلپکو استفاده گردید و کلیۀ مراحل الایزا براساس پروتکل کیت انجام شد. شایانذکر استکه حساسیت کیت معادل (107/0) نانوگرم در هر میلیلیتر بود و ضریب تغییرات درونسنجی وبرونسنجی آن کمتر از 10 درصد بود.
در این پژوهش کلیۀ اطلاعات به صورت میانگین± انحراف استاندارد ارائه شده است. براي بررسینرمالبودن توزیع متغیرها از آزمون کولموگروف ـ اسمیرنوف استفاده شد و آزمون آماري آنالیزواریانس دوطرفه و نیز آزمون پیگیري آماري توکی براي آنالیز داده‌ها مورداستفاده قرار گرفت. کلیۀآنالیزها نیز در نرمافزار اس. پی. اس. اس نسخه 16 انجام شد. شایانذکر است که سطح معناداري0. 05<P در نظر گرفته شد.
نتایج
نتایج نشان میدهند که وزن بدن موش‌هاي صحرایی در گروههايDوDTدر طول پژوهشکاهش یافته است (0.05<P)؛ درحالیکه در شروع پژوهش، تفاوت مشخصی بین گروه‌ها
مشاهدهنمیشد. وزن موشهاي صحرایی در گروه‌هاي مختلف، میزان گلوکز و انسولین سرمی در جدولشمارة یک آورده شده است. نتایج آزمون تحلیل واریانس دوطرفه نشان میدهد که دیابت برشاخص‌هاي وزن نهایی، گلوکز و انسولین تأثیر معناداري دارد (0. 001

P). همچنین، یافته‌ها بیانگراین است که دیابت باعث کاهش مشخص وزن، افزایش در سطوح گلوکز جریان خونی و کاهشمیزان انسولین شده است و تمرین مقاومتی نتوانسته است تغییري در سطوح این فاکتورها ایجادنماید. علاوه بر این، دیابت منجر به کاهش وزن عضلۀFHLگشته است. نتایج آزمون آماري نیزنشاندهندة تأثیر دیابت بر کاهش معنادار وزن عضلۀFHLمیباشد (0. 05<P). زمانیکه وزن عضلهنسبت به وزن بدن بررسی شده است، اثر متقابل تمرین و دیابت معنادار بوده (0. 05<P) و تمرینباعث حفظ تودة عضلانی گشته است.
جدول 1ـ شاخصهاي وزن، گلوکز و انسولین در موشهاي صحرایی در گروههاي مختلف
* معنادار نسبت به گروه کنترل سالم، ≠معنادار نسبت به گروه تمرین سالم
جدول 2ـ وزن عضلۀFHLو نسبت وزن بدن به وزن عضلۀFHLدر گروه‌هاي مختلف
*معنادار نسبت به گروه کنترل سالم≠معنادار نسبت به گروه تمرین سالم
نتایج درمورد بیانmRNAفاکتور1-RCAN نشاندهندة تأثیر دیابت بر بیان این فاکتور در عضلۀتند تنش میباشد (0. 001P<). همچنین، تأثیر تمرین بر بیان این فاکتور معنادار است (0. 05

P). شکل شمارة یک نتایجمربوط به بیان1-RCAN در عضلۀFHLرا نشان میدهد.

فایل : 20 صفحه

فرمت : Word