تاثیر هشت هفته تمرینات مقاومتی و تناوبی پرشدت بر سطوح نوروپلین 1 در رت های نر چاق سالمند
محورهای موضوعی : فیزیولوژی ورزش و علم تمرینمهین حسین آبادی 1 * , مصطفی تیموری خروی 2
1 - استاديارگروه علوم ورزشي، واحد بجنورد، دانشگاه آزاد اسلامي، بجنورد، ايران.
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد رشته تربیت بدنی گرایش: فیزیولوژی ورزش کاربردی. دانشگاه آزاد اسلامي واحد بجنورد. ایران.
کلید واژه: تمرین مقاومتی, تمرين تناوبی پرشدت, نوروپولين1, چاقی, پیری.,
چکیده مقاله :
در پژوهش نیمه تجربی حاضر، تعداد 30 سر رت نر صحرايي سالمند نژاد ويستار با ميانگين سن 22-20 ماه از حیوانکده دانشگاه فردوسی مشهد خریداری شد. رتها به صورت تصادفی، به سه گروه مساوی رژيم غذايي پرچرب، رژیم غذایي پرچرب و تمرين مقاومتی و رژیم غذايی پرچرب و تمرين تناوبی پرشدت تقسيم شدند. تمرين مقاومتی شامل هشت هفته، هفته ای پنج جلسه صعود از نردبان یک متری با 26 پله بود. در هفتة اول، ميزان وزنه‌های بسته شده به رتها 30 درصد وزن بدن بود که به تدريج افزايش يافته و به 200 درصد وزن بدن آن‌ها در هفتة پايانی رسيد. تمرينات در سه نوبت با چهار تكرار انجام شد. سه دقيقه استراحت بين نوبت‌ها و حدود 10 ثانيه استراحت بين تكرارها در نظر گرفته شد. برنامه تمرين تناوبی پرشدت شامل شنا كردن در استخر مخصوص جوندگان به مدت هشت هفته و پنج جلسه در هفته بود. دامنه شدت تمرین شنا از شدت کم (بار بین صفر تا سه درصد توده بدن) تا شدت بالا (بار بین 5 تا 16 درصد توده بدن) در نظر گرفته شد. چهل و هشت ساعت پس از آخرين جلسه تمرين، خونگيری در ساعت هشت صبح انجام شد. سرم حاصل جهت اندازه‌گیری سطوح شاخص‌های خوني مورد استفاده قرار گرفت. برای اطمينان از معنادار بودن تفاوت بین گروهها از آزمون تحلیل واریانس یک راهه و نرم افزار SPSS ویرایش 22 استفاده شد. نتايج نشان داد که فعالیت‌های ورزشی در پژوهش حاضر، توانست از طریق تغییر در سطوح سرمی نوروپلین 1 تاثیرات محافظتی خود را اعمال کند. تمرین ورزشی قادر به افزایش سطوح نوروپلین1 نسبت به گروه کنترل است که نشان دهنده سودمند بودن این‌گونه تمرینات در فرایند پیری و چاقی است. البته، هیچ تفاوت معنیداری در بین دو گروه تمرین یافت نشد. تایید کامل این نتایج نیازمند تحقیقات بیشتر با بررسی سایر مسیرهای سیگنالینگ و اثرگذار و نیز سایر فاکتورهای دخیل در این زمینه می‌باشد.
In the present quasi-experimental study, 30 aged male Wistar rats with an average age of 20-22 months were purchased from the Ferdowsi University of Mashhad Animal Hospital. Rats were randomly divided into three equal groups: high-fat diet, high-fat diet and resistance training, and high-fat diet and high-intensity interval training. Resistance training consisted of eight weeks, five sessions per week of climbing a one-meter ladder with 26 steps. In the first week, the amount of weights attached to the rats was 30% of their body weight, which gradually increased to 200% of their body weight in the final week. The exercises were performed in three sets of four repetitions. Three minutes of rest were taken between sets and about 10 seconds of rest between repetitions. The high-intensity interval training program included swimming in a rodent pool for eight weeks, five sessions per week. The intensity range of swimming training was considered from low intensity (load between zero and three percent of body mass) to high intensity (load between 5 and 16 percent of body mass). Forty-eight hours after the last training session, blood was drawn at 8:00 a.m. The serum was used to measure blood marker levels. To ensure the significance of the difference between groups, one-way analysis of variance test and SPSS version 22 software were used. The results showed that the exercise activities in the present study were able to exert their protective effects through changes in serum levels of neuropilin-1. Exercise training is able to increase neuroplein-1 levels compared to the control group, indicating the benefits of such exercises in the aging and obesity process. Of course, no significant differences were found between the two exercise groups. Full confirmation of these results requires further research by examining other signaling pathways as well as other factors involved in this field.
[1] Akbari, A., Mohebbi, H., Khalafi, M., Moghaddami, K. The Effect of Two Types of High Intensity and Moderate Intensity Continuous Training on Serum Levels of TNF-α and IL-10 in Obese Male Rats. Journal of Applied Health Studies in Sport Physiology, 2019; 6(1): 86-93. doi: 10.22049/jassp.2019.26655.1268
[2] Blori G, Abednatanzi H, Nikbakht HA. The Effect of Eight Weeks of Continuous Aerobic Exercise On Some Markers of Angiogenesis in Elderly Male Rats. 2020.
[3] Cunha PM, Tomeleri CM, Nascimento MA, Mayhew JL, Fungari E, Cyrino LT, et al. Comparision of low and high volume of resistance training on body fat and blood biomarkers in untrained older women: A randomized clinical trial. The Journal of Strength & Conditioning Research. 2021;35(1):1-8.
[4] Izquierdo M, Merchant R, Morley J, Anker S, Aprahamian I, Arai H, et al. International exercise recommendations in older adults (ICFSR): expert consensus guidelines. The journal of nutrition, health & aging. 2021;25(7):824-53.
[5] Martin-Smith R, Cox A, Buchan DS, Baker JS, Grace F, Sculthorpe N. High intensity interval training (HIIT) improves cardiorespiratory fitness (CRF) in healthy, overweight and obese adolescents: a systematic review and meta-analysis of controlled studies. International journal of environmental research and public health. 2020;17(8):2955
[6] Santos-Lozano A, Fiuza-Luces C, Fernández-Moreno D, Llavero F, Arenas J, López JA, et al. Exercise Benefits in Pulmonary Hypertension. Journal of the American College of Cardiology. 2019;73(22):2906-7.
[7] Sayyah M, Seydyousefi M, Moghanlou AE, Metz GA, Shamsaei N, Faghfoori MH, et al. Activation of BDNF-and VEGF-mediated neuroprotection by treadmill exercise training in experimental stroke. Metabolic Brain Disease. 2022;37(6):1843-53.
[8] Sherrington C, Fairhall NJ, Wallbank GK, Tiedemann A, Michaleff ZA, Howard K, et al. Exercise for preventing falls in older people living in the community. Cochrane database of systematic reviews. 2019(1).
[9] Soll D, Beer F, Spranger L, Li L, Spranger J, Mai K. Effects of weight loss on adipose and muscular Neuropilin 1 mRNA expression in obesity: potential implication in SARS-CoV-2 infections? Obesity Facts. 2022;15(1):90-8.
URL: http://ijem.sbmu.ac.ir/article-1-966-fa.html
[10] van der Windt DJ, Sud V, Zhang H, Tsung A, Huang H. The effects of physical exercise on fatty liver disease. Gene expression. 2018;18(2):89.
|
|
|
7 |
|
Accepted: 2024/10/31 (ISSN: 3060 - 6306)
| 2024 (Autumn), 2 (3): 1-7 DOI: Research article Journal of Physiology of Training and Sports Injuries (PTSIJournal@gmail.com) https://sanad.iau.ir/journal/eps
|
The effect of eight weeks' resistance and high-intensity interval training on neuropilin-1 levels in aged obese male rats
Mahin Hosein Abadi1, Mostafa Teimouri Kheravi 2
1. Assistant Professor, Department of Sports Sciences, Bojnourd Branch, Islamic Azad University, Bojnourd, Iran. (Corresponding Author). Email: hoseinabadi4656@gmail.com
2. M.Sc. Applied Exercise Physiology, Bojnourd Branch, Islamic Azad University, Bojnourd, Iran.
Abstract:
In the present quasi-experimental study, 30 aged male Wistar rats with an average age of 20-22 months were purchased from the Ferdowsi University of Mashhad Animal Hospital. Rats were randomly divided into three equal groups: high-fat diet, high-fat diet and resistance training, and high-fat diet and high-intensity interval training. Resistance training consisted of eight weeks, five sessions per week of climbing a one-meter ladder with 26 steps. In the first week, the amount of weights attached to the rats was 30% of their body weight, which gradually increased to 200% of their body weight in the final week. The exercises were performed in three sets of four repetitions. Three minutes of rest were taken between sets and about 10 seconds of rest between repetitions. The high-intensity interval training program included swimming in a rodent pool for eight weeks, five sessions per week. The intensity range of swimming training was considered from low intensity (load between zero and three percent of body mass) to high intensity (load between 5 and 16 percent of body mass). Forty-eight hours after the last training session, blood was drawn at 8:00 a.m. The serum was used to measure blood marker levels. To ensure the significance of the difference between groups, one-way analysis of variance test and SPSS version 22 software were used. The results showed that the exercise activities in the present study were able to exert their protective effects through changes in serum levels of neuropilin-1. Exercise training is able to increase neuroplein-1 levels compared to the control group, indicating the benefits of such exercises in the aging and obesity process. Of course, no significant differences were found between the two exercise groups. Full confirmation of these results requires further research by examining other signaling and effector pathways as well as other factors involved in this field.
Keywords: Resistance training, High-intensity interval training, Neuropolin-1, Obesity, Aging.
How to Cite: Hosein Abadi, M., Teimouri Kheravi, M. (2024). The effect of eight weeks' resistance and high-intensity interval training on neuropilin-1 levels in aged obese male rats. Journal of Physiology of Training and Sports Injuries, 2(3):1-7. [Persian].
|
تاریخ پذیرش: 10/8/1403 مقاله پژوهشی
| دورۀ 2 – شماره 3 پاییز 1403 - صص: 1-7
|
تاثیر هشت هفته تمرینات مقاومتی و تناوبی پرشدت بر سطوح نوروپلین 1 در رت های نر چاق سالمند
مهین حسين آبادی1، مصطفی تیموری خروی2
1- استاديارگروه علوم ورزشي، واحد بجنورد، دانشگاه آزاد اسلامي، بجنورد، ايران. (نویسندۀ مسئول).
آدرس پست الکترونیک: hoseinabadi4656@gmail.com
2- کارشناس ارشد فیزیولوژی ورزش کاربردی، واحد بجنورد، دانشگاه آزاد اسلامي، بجنورد، ایران.
چکیده:
در پژوهش نیمه تجربی حاضر، تعداد 30 سر رت نر صحرايي سالمند نژاد ويستار با ميانگين سن 22-20 ماه از حیوانکده دانشگاه فردوسی مشهد خریداری شد. رتها به صورت تصادفی، به سه گروه مساوی رژيم غذايي پرچرب، رژیم غذایي پرچرب و تمرين مقاومتی و رژیم غذايی پرچرب و تمرين تناوبی پرشدت تقسيم شدند. تمرين مقاومتی شامل هشت هفته، هفته ای پنج جلسه صعود از نردبان یک متری با 26 پله بود. در هفتة اول، ميزان وزنه‌های بسته شده به رتها 30 درصد وزن بدن بود که به تدريج افزايش يافته و به 200 درصد وزن بدن آن‌ها در هفتة پايانی رسيد. تمرينات در سه نوبت با چهار تكرار انجام شد. سه دقيقه استراحت بين نوبت‌ها و حدود 10 ثانيه استراحت بين تكرارها در نظر گرفته شد. برنامه تمرين تناوبی پرشدت شامل شنا كردن در استخر مخصوص جوندگان به مدت هشت هفته و پنج جلسه در هفته بود. دامنه شدت تمرین شنا از شدت کم (بار بین صفر تا سه درصد توده بدن) تا شدت بالا (بار بین 5 تا 16 درصد توده بدن) در نظر گرفته شد. چهل و هشت ساعت پس از آخرين جلسه تمرين، خونگيری در ساعت هشت صبح انجام شد. سرم حاصل جهت اندازه‌گیری سطوح شاخص‌های خوني مورد استفاده قرار گرفت. برای اطمينان از معنادار بودن تفاوت بین گروهها از آزمون تحلیل واریانس یک راهه و نرم افزار SPSS ویرایش 22 استفاده شد. نتايج نشان داد که فعالیت‌های ورزشی در پژوهش حاضر، توانست از طریق تغییر در سطوح سرمی نوروپلین 1 تاثیرات محافظتی خود را اعمال کند. تمرین ورزشی قادر به افزایش سطوح نوروپلین1 نسبت به گروه کنترل است که نشان دهنده سودمند بودن این‌گونه تمرینات در فرایند پیری و چاقی است. البته، هیچ تفاوت معنیداری در بین دو گروه تمرین یافت نشد. تایید کامل این نتایج نیازمند تحقیقات بیشتر با بررسی سایر مسیرهای سیگنالینگ و اثرگذار و نیز سایر فاکتورهای دخیل در این زمینه می‌باشد.
واژگان کلیدی: تمرین مقاومتی، تمرين تناوبی پرشدت، نوروپولين1، چاقی، پیری.
شیوه استناددهی: حسین آبادی، مهین؛ تیموری خروی، مصطفی. تاثیر هشت هفته تمرینات مقاومتی و تناوبی پرشدت بر بیان نوروپلین1 در رت های نر چاق سالمند. فصلنامه فیزیولوژی تمرین و آسیب های ورزشی، پاییز 1403، 2(3)؛ 1- 7.
1. مقدمه
در طی چند دهه اخير، با پيشرفت فناوری، زندگی ماشينی، ارتقای سطح بهداشت عمومی و فردی و بالا رفتن سن اميد به زندگی، جمعيت سالمندان افزايش يافته است. جمعيت رو به رشد سالمندان و پيامدهای ناشی از آن يكی از مسائل عمده جمعيتی است که کشورهای جهان، اخيرا با آن درگير مي‌باشند. هر سال 1/7 درصد به جمعيت جهان افزوده مي شود، ولی اين افزايش برای جمعيت 65 سال و بالاتر 2/5 درصد است. تا سال 2030 ، حدود 32 درصد از جمعيت جهان را سالمندان تشكيل می‌دهند. پيش‌بينی می‌شودکه تا سال 2040 اين ميزان به 50 درصد افزايش يابد [4]. سالمندی از دوره های حساس زندگی انسان است که همراه با اين رويداد، روند تدريجی تخريب اعضای بدن تسريع شده و به دنبال آن عملكرد جسمانی افراد با افت شديد مواجه میشود. به لحاظ طبيعی، در سالمندی، تغييراتی در ارگانيسم انسان رخ می‌دهد؛ استخوان ها استحكام خود را از دست می دهند (استئوپروز)، عضلات تحليل رفته (سارکوپنيا)، چربی‌ها به‌صورتی متفاوت در قسمت‌های بدن توزيع و تجمع پيدا نموده و از نظر اجتماعی نيز نگرش‌ها و گرايش‌ها ساختاری متفاوت می‌يابند. همچنين، از جمله بيماری‌هايی که در سالمندان شايع بوده و سلامت آن‌ها را به طور جدی تهديد می‌کند می‌توان به چاقی و سندرم متابوليک اشاره کرد [8]. چاقی وضعيتی بالینی است که در آن، بافت چربی بيش از حد طبيعی در بدن فرد انباشته شده باشد. انباشت بيش از حد بافت چربی می‌تواند باعث پسرفت شاخص‌های سلامتی، از جمله کاهش ميانگين طول عمر يا کاهش کيفيت زندگی گردد. اگر چاقی، به موقع درمان نشود خطراتی را برای سالمند ایجاد می کند. در چنين شرايطی سالمندان مبتلا به چاقی ممكن است با مشكلات جدی سلامتی مواجه شوند و پس از مدتی اين مشكل مي تواند به بيماری‌های کشنده‌ای نيز تبديل شود. به عنوان مثال، شيوع چاقی از دلايل مهم ابتلاء به پرفشار خونی مخصوصاً در سنين سالمندی است. فشار خون بالا تأثير نامطلوب و مستقيمی بر عملكرد اندوتليال مستقل از ساير فاکتورهای خطرزای قلبی عروقی دارد [1]. اختلال عملكرد اندوتليال به عنوان يک شاخص اوليه آسيب عروقی قبل از ظهور تغييرات ساختاری ديواره عروق در آنژيوگرافی، نقش مهمی را در پاتوژنز آترواسكلروز ايفا مي‌كند. از طرف ديگر، افزايش وزن و چاقی باعث قطبيت کلاسيک ماکروفاژها، تكثير موضعی ماکروفاژهای بافت چربی و نفوذ مونوسيت‌های جريان خون به بافت چربی و متعاقباً بروز عوارض التهابی همراه با چاقی میشود. بنابراين، التهاب همراه با چاقی به واسطه فعال شدن ماکروفاژها در پاتوژنز بيماري‌های متابوليكی نقش دارد [3]. البته، بافت چربی به شبكه عروقی پايدار و پويا نياز دارد تا بتواند نيازمندی‌های متابوليكی افزايش يافته حين هايپرتروفی و هايپرپلازی و انتقال اسيد چرب از جريان خون را تامين کند. بنابراين، با توجه به نقش فاگوسيت‌های تک هسته ای در بازسازی بافت چربی و رشد عروق، شايد بتوان گفت که همين التهاب بيماري‌زای بافت چربی ممكن است التهابی محافظتی برای رشد بافت چربی و آنژيوژنز نيز باشد. آنژيوژنز، شامل رشد مويرگ‌های جديد در عضله است و با تكثير و مهاجرت سلول‌های آندوتليال همراه است، که به دو صورت جوانه زدن يا دو نيم شدن مويرگ‌های موجود صورت می‌گيرد. افزايش مويرگ فرايندی پيچيده است که مستلزم درگيری انواع سلولی، مسيرهای پيامدهی، فاکتورهای رشدی و گيرنده ها است [2]. تنظيم کننده‌های آنژيوژنيكی عمده‌ای شناسايی شده‌اند که از مهم‌ترين آن‌ها می‌توان به عامل رشد آندوتليال عروقی (VEGF) اشاره کرد. فاکتورهای رشد آندوتليال عروقی عملکرد زيستی خود روی سلول های هدف را از طريق واکنش با گيرنده‌های تيروزين کيناز به انجام می رسانند که در غشای پلاسمايی سلول وجود دارند. اين گيرنده‌ها پس از اتصال به ليگاند خود به صورت دايمر در آمده و اتوفسفريله می‌شوند و در نهايت، سيگنال دورن سلولی رخ می‌دهد. از جمله گيرنده‌های تيروزين کينازی شناخته شده در ارتباط با فاکتورهای رشد مي‌توان بهVEGFR1 ، VEGFR2 و VEGFR3 اشاره نمود [7]. مطالعات اخير نشان دادند که يكی ديگر از گيرنده های VEGF نوروپلين1 (NRP1) است که به عنوان گيرنده همكار VEGFR2 در رگزايی عمل کرده و تنظيم کننده تبادلات VEGFR2 طی روند شريان زايی می‌باشد. چنين به نظر می‌رسد که نوروپلين1 ميانجی مهم در اثربخشی عملكرد VEGF باشد. نوروپلين1 يک گليكوپروتئين تراغشايی با وزن مولكولی 130 کيلودالتون است که اولين بار توسط فوجيساوا و همكاران در سال 1999 در آکسون سيستم عصبی در حال رشد شناسايی شد. مطالعات نشان دادندکه نوروپلين1 در هدايت سلول‌های عصبی، رشد آکسونی و تسهيل در مدارهای نورونی خاص نقش دارد. طی دوران جنينی نيز نوروپلين1 نه تنها در سيستم عصبی در حال رشد، بلكه در سيستم قلبی - عروقی و عضلانی نيز بيان مي‌شود [9]. علاوه بر اين، نوروپلين1 در سلول‌های اندوتليال بالغ و سلول‌های تومور، مغز استخوان و استئوبلاست‌ها و بافت قلب، ريه، کبد، کليه، پانكراس و بافت چربی نيز بيان می‌گردد. بنابراين، نوروپلين1 نه تنها در رشد سيستم عصبی نقش دارد، بلكه به واسطه تنوع در بيان بافتی عملکردهای متعددی نیز دارد. پژوهشهای اخير نشان دادند که نوروپلين1 قادر است به واسطه افزايش رگزايی و حفظ تماميت رگ‌ها، ضمن کاهش التهاب در بافت چربی، احتمال بروز آترواسكلروز را نيز کاهش دهد. همچنين، نوروپلين1 قادر است با افزايش جذب اسيدهای چرب از بروز مقاومت به انسولين همراه با شرايط التهابی چاقی جلوگيری کند. در واقع، نوروپلين1 برداشت اسيدهای چرب در ماکروفاژهای بافت چربی را تحريک کرده و سوبسترای لازم برای بتا اکسيداسيون را فراهم مي‌كند. با اين تفاسير، نوروپلين1 مي‌تواند يک هدف درمانی مهم در پيشگيری از بروز بيماري‌های قلبی- عروقی و متابوليكی در سالمندان باشد [6]. به بيان ديگر، اين احتمال وجود دارد که راهكارهای درمانی موثر در پيشگيری و درمان چاقی نظیر فعاليت‌های بدنی وتمرینات ورزش، به واسطه تاثير بر نوروپلين1 احتمال بروز بيماري‌های التهابی همراه با چاقی را کاهش دهند. بررسی ها نشان می دهد که اجرای فعاليت‌های ورزشی شديد، باعث ايجاد هايپوکسی موضعی در سلول‌های فعال میشود. همچنين استرس‌های ورزشی از طريق مكانيسم‌های ديگری چون افزايش توليد راديكال‌های آزاد، رها سازی سايتوکاين‌های پيش التهابی، برهم زدن شارژ انرژی سلول و ايجاد تنش‌های برشی در عروق می‌توانند باعث تغيير بيان فاکتورهای آنژيوژنيک و التهابی شوند. بنابراين، فعاليت‌های ورزشی به عنوان يک محرک قوی در تنظيم فاکتورهای رشدی مطرح هستند، امّا پروتكل های ورزشی مختلف مي‌توانند تأثيرات متفاوتی داشته باشند و در اين زمينه عموماً، بافت‌ها، پاسخ‌های متفاوتی به فعاليت ورزشی دارند [5].
مطالعات نشان داده است که تمرين مقاومتی و تمرين تناوبی با شدت بالای منظم باعث ايجاد سازگاري های فيزيولوژيكی متعددی مي‌شوند که از آن جمله مي‌توان به بهبود تحمل ورزشی و ارتقای سطح تندرستی اشاره کرد. تمرین تناوبی پرشدت عبارت از دوره‌های تمرينی کوتاه و نسبتاً شديد توأم با استراحت در بين دوره‌ها است. به تازگی نشان داده شده است که تمرین تناوبی پرشدت باعث ايجاد سازگاري های زيادی همانند سازگاري‌های ايجاد شده به وسيله تمرين استقامتی مي شود. تمرين مقاومتی، هر شكلی از تمرين است که در آن، عضلات اسكلتی وادار به انقباض بیشینه شوند. در اين تمرينات، از يک مقاومت خارجی (مانند وزنه) برای ايجاد انقباض‌ها استفاده میشود و آن انقباض ها منجر به افزايش توده عضلانی، قدرت، استقامت و استحكام می‌شوند [5]. با توجه به بررسي‌های به عمل آمده، تاکنون، در تعداد معدودی از مطالعات به بررسی تاثير تمرينات ورزشی بر سطوح سرمی نوروپلين1 پرداخته شده است. لذا، با توجه به بررسی‌های انجام شده، در هيچ كدام از مطالعات انجام شده اثر تمرينات ورزشی بر نوروپلين1 در افراد چاق و در معرض خطر مورد بررسی قرار نگرفته است. بنابراين، مطالعه حاضر با هدف مقایسه اثرات هشت هفته تمرينات مقاومتی و تناوبی پرشدت بر بيان نوروپلين 1 در رت های نر چاق سالمند انجام خواهد شد.
2. روش پژوهش
تعداد نمونه‌های پژوهش نیمه تجربی حاضرکه با روش آزمایشگاهی اجرا شد؛ با استفاده از نرم افزار جی پاور و با مفروضه‌های به دست آمده از تحقيقات اوليه، 30 سر انتخاب شد. 30 سر رت نر صحرايي سالمند نژاد ويستار با ميانگين سن 22-20 ماه و وزن اوليه 20±250 گرم از حیوانکده دانشکده علوم پزشکی دانشگاه فردوسی مشهد خریداری شد. تمامي رتها در شرايط مناسب آزمايشگاهي و چرخه روشنايي و تاريكي 12:12 ساعت با ميانگين دماي 3 ±22 درجه سانتي‌گراد نگهداري شدند. در ابتدا، حيوانات به صورت تصادفی به سه گروه مساوی رژيم غذايي پرچرب،رژیم غذایي پرچرب و تمرين مقاومتی و رژیم غذایي پرچرب و تمرين تناوبی پرشدت تقسيم شدند. رتها پس از انتقال به آزمايشگاه حيوانات، به مدت سه روز برای سازگاری با محيط و رسيدن به حد وزنی مطلوب (300گرم) مراقبت شدند. گروه‌های تمرینی به مدت یک هفته به منظور آشناسازی با نوع تمرینات به تمرین پرداختند. پس از این مدت دو گروه تجربی تمرين مقاومتی و تمرين تناوبی پرشدت در پروتكل‌های تمرينی ويژه خود به مدت سه روز در هفته و برای هشت هفته شرکت کردند. اين مطالعه در دو مرحله شامل چاق كردن و مرحله تمرين اجرا شد.
1.2. ترکیب رژیم غذایی پرچرب
پس از انتقال رتها به آزمايشگاه جهت سازگاري با محيط، از رژيم غذايي نرمال به مدت يك هفته استفاده شد. پس از يك هفته آشنا سازي حيوانات با محيط، شروع روند تغيير تغذيه آغاز گرديد؛ به اين صورت كه به ازاء هر 100 گرم از وزن موش، پنج گرم غذا به صورت هر هفته يكبار، داده شد. ترکیب رژيم غذايي پر چرب شامل 40 % چربي (20% روغن سويا و 20% چربي حيواني)، 13% پروتئين و 47% كربوهيدرات تهيه شده و در طي 8 هفته آتی، تمامي 40 سر موش از اين رژيم استفاده كردند. پس از رسيدن رتها به وزن بدنی 300 گرم مرحله تمرينات با رعايت رژيم غذايي پرچرب ادامه پيدا كرد.
2.2. پروتکل تمرین مقاومتی
تمرين مقاومتی شامل هشت هفته و هفته‌ای پنج جلسه صعود از يک نردبان یک متری با 26 پله بود. در اين تمرين، پس از بستن وزنه به دم رتها، آن‌ها وادار به صعود از نردبان شدند. قبل از هر جلسه تمرينی برای تعیین میزان وزنه حداکثری، رتها وزن کشی شدند. در هفتة اول، ميزان وزنه‌های بسته شده به رتها 30 درصد وزن بدن بود که به تدريج به حدود 200 درصد وزن بدن در هفتة پايانی رسيد. تمرينات در سه نوبت چهار تكراری انجام شد. سه دقيقه استراحت بين نوبت‌ها و حدود ده ثانيه بين تكرارها در نظر گرفته شد.
جدول1. پروتکل تمرین مقاومتی
هفته | اول | دوم | سوم | چهارم | پنجم | ششم | هفتم | هشتم |
بار(%) | 30 | 70 80 | 100 | 120 130 | 140 150 | 170 175 | 180 190 | 200 |
3.2. پروتکل تمرین تناوبی پرشدت
برنامه تمرين تناوبی پرشدت شامل شنا كردن در استخر مخصوص جوندگان با دمای آب کنترل شده (1±31 درجه سانتی گراد) بود. تمرین شنا در طول هشت هفته، با دفعات هفتگی پنج جلسه در هفته اجرا شد. شدت بار به وسيله وزنه متصل به دم حیوان و در هر جلسه تمرین به صورت جداگانه با توجه به توده بدن تنظیم شد. ملاك تعيين ميزان وزنه بارهاي بين پنج تا شش درصد وزن بدن بود كه براي هر رت به دست آمد. بنابراین، پروتکل شنا مورد استفاده در این مطالعه با شدت کم (بار بین صفر تا سه درصد توده بدن) تا شدت بالا (بار بین 5 تا 16 درصد از توده بدن) در نظر گرفته شد.
4.2. روش آزمایشگاهی
چهل و هشت ساعت پس از آخرين جلسه تمرين و بعد از هشت ساعت ناشتايي، رتها از طريق تزريق داخل صفاقي كتامين و زايلازين بيهوش شدند. نمونه‌های خوني اخذ شده در ساعت هشت صبح، در لوله های آزمایش بدون ماده ضدانعقادی ریخته شد. نمونه‌های خونی جهت جداسازی سرم به مدت پنج دقيقه با سرعت 3000 دور در دقيقه سانتريفیوژ شد و در دمای 20- درجه سانتی گراد منجمد و برای آناليزهای بعدی به آزمايشگاه بيوتكنولوژي منتقل شد.
سطوح سرمي نوروپلین1 با استفاده از دستورالعمل کیت حیوانی ساخت شرکت ایست بیوفارم1 کشور چین (Cat.No:RK03079) با حساسیت 19/0 پیکوگرم بر میلی لیتر به روش الایزا مورد سنجش قرار گرفت. کلیه مراحل تمرین و اجرای تحقیق مطابق با دستورالعمل کمیتة ملی اخلاق با کد اخلاق IR.IAU.BOJNOURD.REC.1402.011 در پژوهشهای زیست پزشکی صورت گرفت.
5.2. تجزیه وتحلیل آماری
در بخش آمار توصیفی از میانگین و انحراف استاندارد استفاده شد. از آزمون کلموگروف - اسميرنوف، برای تعیین طبیعی بودن توزیع داده ها و برای آزمون فرضیه‌ها از آزمون تحلیل واریانس یک راهه و آزمون تعقیبی بونفرونی در سطح معنیداری 05/0≥P استفاده شد. تمامي تحليل‌ها توسط نرم افزار SPSS ویرایش 22 انجام شد.
جدول2. پروتکل تمرین تناوبی پرشدت
هفته | ست | زمان(دقیقه) | استراحت | بار(درصد) |
اول | 5 | 1 | 1 دقیقه | 0-5 |
دوم | 5 | 1 | 1 دقیقه | 7 |
سوم | 5 | 1 | 1 دقیقه | 8 |
چهارم | 5 | 1 | 1 دقیقه | 10 |
پنجم | 14 | 20 | 10 ثانیه | 13 |
ششم | 14 | 20 | 10 ثانیه | 14 |
هفتم | 14 | 20 | 10 ثانیه | 15 |
هشتم | 14 | 20 | 10 ثانیه | 16 |
3. یافته‌ها
میانگین متغیرهای وزن، قد و مقادیر نوروپلین1 سرم خون آزمودنیهای پژوهش به تفکیک گروهها در جدول 3 ارائه شده است.
جدول3. میانگین و انحراف معیار وزن و قد رتها به تفکیک گروهها
متغیر | رژيم پرچرب - تمرين تناوبی پرشدت | رژيم پرچرب - تمرين مقاومتی | رژيم پرچرب
|
وزن (گرم) | 59/15±80/222 | 31/14±51/234 | 94/16±56/227 |
قد (سانتی متر) | 73/0±85/18 | 68/0±74/18 | 75/0±69/18 |
نوروپلین 1 (پیکوگرم بر میلی لیتر) | 37/559 | 33/659 | 63/202 |
براي بررسی نرمال بودن توزیع دادههای متغیرها به تفکیک گروهها از آزمون کلموگروف - اسمیرنوف استفاده شد. ارزش P در آزمون کولموگروف - اسمیرنوف در تمامی گروهها بیشتر از 05/0 بود که نشان دهنده توزیع طبیعی دادهها است، لذا براي تعیین تفاوت بین گروهها، از آزمون تحلیل واریانس یک راهه و آزمون تعقیبی بونفرونی استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین متغیر نوروپلین1 در بین گروه‌های پژوهش متفاوت است [F (2,27) =3.182, P=0.035]. نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی نشان داد که بین دو گروه رژیم پرچرب - تمرين مقاومتی و رژیم پرچرب - تمرين تناوبی پرشدت با گروه رژيم غذايي پرچرب تفاوت معناداری وجود دارد (001/0P≤). بین دو گروه تمرینی تفاوت معناداری یافت نشد (125/0P=). با توجه به نتایج آزمون تحلیل واریانس یک راهه، فرض صفر رد میشود و فرضیه پژوهش، مبنی بر وجود اثرات معنیدار هشت هفته تمرين مقاومتی بر بيان نوروپلين1 در رت های نر چاق سالمند پذیرفته میشود (001/0P≤). تفاوتهای مشاهده شده در آزمون بونفرونی بین گروهها در نمودار 1 نشان داده شده است. نتایج آزمون تعقیبی نشان داد که میزان نوروپلین 1 در گروه رژیم پرچرب - تمرين مقاومتی نسبت به گروه رژیم پرچرب افزایش داشته است. با توجه به نتایج آزمون تحلیل واریانس یک راهه، فرض صفر رد میشود و فرضیه پژوهش، مبنی بر وجود اثرات معنیدار هشت هفته تمرين تناوبی پرشدت بر مقادیر نوروپلين 1 در رت های نر چاق سالمند پذیرفته میشود (001/0P≤). تفاوتهای مشاهده شده در آزمون بونفرونی بین گروهها در نمودار2 نشان داده شده است. نتایج آزمون تعقیبی نشان داد که میزان نوروپلین1 در گروه رژیم پرچرب - تمرين تناوبی پرشدت نسبت به گروه رژیم پرچرب افزایش داشته است. با توجه به نتایج آزمون تحلیل واریانس یک راهه در نمودار 3، فرض صفر تائید میشود و فرضیه پژوهش، مبنی بر وجود اثرات معنیدار هشت هفته تمرين مقاومتی و تمرين تناوبی پرشدت بر مقدار نوروپلين 1 در رت های نر چاق سالمند رد میشود (125/0P=).
4. بحث و نتیجه‌گیری
نتایج پژوهش حاضر نشان داد که اجرای هشت هفته تمرین ورزشی باعث افزایش معني‌دار سطوح سرمي نوروپلین1میشود. تمرینات ورزشي منظم به واسطه سازوکارهای مختلف از قبیل بهبود ظرفیت هوازی در کاهش خطر مرگ و میر ناشي از بیماری‌های قلبي عروقي و متابولیكي موثر مي باشد. افزایش ظرفیت هوازی به دنبال تمرینات ورزشي در نتیجه مجموعه‌ای از سازگاری‌های محیطي و مرکزی رخ مي‌دهد. نوروپلین1 عمدتا توسط ماکروفاژهای بافت چربي بیان شده و فراهمي اسیدهای چرب را برای بتا اکسیداسیون تنظیم مي‌کند. مطالعات انجام شده در این زمینه، عمدتا بر عملكرد نوروپلین1 در آدیپوژنز و مسیرهای سیگنالي مربوطه تمرکز داشته و اذعان دارند که نوروپلین میانجي عملكرد فاکتور رشد کراتینوسیت 1 در سلول‌های بنیادی بافت چربي طي آدیپوژنز مي باشد. با این همه، نسبت تبادل تنفسي در موش‌هایي که فاقد ژن نوروپلین1 بودند، نشان دهنده افزایش مصرف چربي‌ها در مقایسه با کربوهیدرات ها در طي فعالیت بدني بود. اما، حجم اکسیژن مصرفي و تولید گرما طي فعالیت ورزشي در موش های فاقد ژن نوروپلین1 که تحت رژیم غذایي پرچرب، چاق نیز شده بودند، کمتر بود؛ که خود بر کاهش کاتابولیسم چربي در این موش ها اذعان دارد و شاید همین کاهش مصرف چربي، سبب تجمع کالری‌های مبتني بر لیپید شده باشد. با توجه به تغییرات نامطلوب نیمرخ لیپیدی در موش های فاقد ژن نوروپلین1، چنین به نظر مي‌رسد که نیمرخ لیپیدی نیز تحت تاثیر نوروپلین1تنظیم شود. به علاوه، بهبود رگزایي )آنژیوژنز( یكي از سازگاری‌های مهم در پاسخ به تمرینات هوازی است که نشان دهنده اهمیت بازسازی ماتریكس خارج سلولي عضله اسكلتي برای نیل به بهبود ظرفیت هوازی پس از تمرینات ورزشي استقامتي مي‌باشد. با توجه به بررسي نیمرخ بیان ژني، عوامل متعددی بر محیط خارج سلولي اثر تنظیمي داشته و بازسازی عروقي به دنبال فعالیت ورزشي را تسهیل مي کنند. تغییر در فاکتور رشد اندوتلیال عروقی و گیرنده های آن از قبیل نوروپلین1 به دنبال تمرینات ورزشي موید این مطلب است. در این راستا، تیمونس و همكاران (2005) بر افزایش 800 درصدی ترجمه نوروپلین1 به دنبال شش هفته تمرینات استقامتي شدید دوچرخه سواری در مردان غیرفعال اذعان داشتند [1].
مطالعات نشان دادند که نوروپلین1 نه تنها به عنوان یكي از گیرنده های VEGF به طور اختصاصي در رگزایي نقش دارد، بلكه، در اتساع عروق به واسطه VEGF نیز کمک مي‌کند [9]. در شرایط چاقي، همین افزایش رگزایي مي‌تواند بافت چربي را در مقابل هیپوکسي و التهاب حفاظت کند. پژوهش های اخیر نشان دادند که نوروپلین1 قادر است به واسطه افزایش رگزایي و حفظ تمامیت رگ ها، ضمن کاهش التهاب در بافت چربي، احتمال بروز آترواسكلروز را نیز کاهش دهد.
نمودار 1. تغییرات بین گروهی متغیر نوروپلین1
نمودار2. تغییرات بین گروهی متغیر نوروپلین1
نمودار 3. تغییرات بین گروهی متغیر نوروپلین1
امروزه از بافت چربي تنها به عنوان یک بافت ذخیره کننده انرژی یاد نمي‌شود؛ بلكه، بافت چربي، مغز سوم بدن و یک ارگان درون ریز فعال است که به واسطه ترشح پروتئین‌های فعال زیستي با عنوان کلي آدیپوسایتوکاین‌ها بر نیمرخ التهابي بدن در چاقي اثر دارد. آدیپوسایتوکاین‌ها، به طور کلي، در دو گروه آدیپوسایتوکاین‌های ضدالتهابي (سالم) و پیش برنده التهاب (بیمار) دسته بندی مي‌شوند. هایپرتروفي بیش از حد سلول‌های چربي در چاقي سبب بروز هایپوکسي در بافت چربي و بروز بیماری چربی مي‌شود. در بیماری چربي، بافت چربي سالم به بافت چربي بیمار تبدیل شده و با تغییر در نیمرخ آدیپوسایتوکاین‌های مترشحه، شرایط التهابي همراه با چاقي تشدید شده و احتمال بروز بیماری‌های التهابي همراه با چاقي از قبیل بیماری‌های قلبي عروقي و دیابت افزایش مي‌یابد. به طوری‌که، تولید آدیپوسایتوکاین های سالم همچون آدیپونكتین کاهش یافته و در مقابل شاهد افزایش تولید آدیپوسایتوکاین‌های بیمار از قبیل ویسفاتین و اینترلوکین2 خواهیم بود [10]. آدیپوسایتوکاین ضدالتهابي آدیپونكتین قادر است با پیشبرد ارتباط بین پروتئین کیناز فعال شده باAMP3 و سیگنال Akt رشد عروق جدید را تحریک کند. ویسفاتین نیز همچون آدیپونكتین، به واسطه فعال کردن مسیرهای مستقل از کیناز فعال شده با میتوژن 1 آنژیوژنز را افزایش می‌دهد، اما، برخلاف آدیپونكتین، ویسفاتین در پیشبرد آنژیوژنز پاتولوژیک بافت چربي نقش دارد و آثار بیمارگونه بافت چربي را تشدید مي کند [10]. در شرایط چاقي، سطح آدیپونكتین کاهش و سطح ویسفاتین افزایش مي‌یابد. بنابراین، شاهد افزایش آنژیوژنز پاتولوژیک بافت چربي خواهیم بود. در مقابل، انتظار مي‌رود که با کاهش چاقي و بهبود ترکیب بدني، ضمن افزایش آدیپونكتین و کاهش ویسفاتین، آنژیوژنز فیزیولوژیک بهبود یابد. نوروپلین1 نیز یک نورواندورین در بافت چربي محسوب مي شود [9]. که همچون آدیپونكتین در بهبود آنژیوژنز فیزیولوژیک موثر است. بنابراین، انتظار مي‌رود که یكي از علل افزایش سطح سرمي نوروپلین1 در مطالعه حاضر، بهبود ترکیب بدني به دنبال هشت هفته تمرینات ورزشی باشد. در مطالعه حاضر، فعالیت منظم ورزشي با افزایش مصرف انرژی در مقابل دریافت انرژی در کاهش وزن بدن و پیشگیری از چاقي موثر است. علاوه براین، تمرینات هوازی به واسطه تاثیر بر برخي هورمون‌های موثر بر متابولیسم لیپیدها از قبیل اپي نفرین، نوراپي نفرین، هورمون رشد و کورتیزول اکسیداسیون چربي‌ها را افزایش داده و با افزایش فراخواني و استفاده از اسیدهای چرب آزاد سبب کاهش توده چربي بدن مي‌شود [7]. اگرچه، به نظر مي‌رسد که علاوه بر افزایش انرژی مصرفي و افزایش اکسیداسیون چربي‌ها، سازگاری‌های درون سلولي عضلاني و شبكه مویرگي نیز در کاهش توده چربي بدن بي تاثیر نباشد. این احتمال وجود دارد که همین کاهش وزن و توده چربي با کاهش لوکوسیت‌های بافت چربي احشایي و کاهش جابجایي آدیپوسایتوکاین‌ها و کموکاین‌های مترشحه از بافت چربي به مناطق مستعد موجب کاهش ابتلا به برخي بیماری‌ها شود. بنابر نتایج آزمون‌های همبستگي ارتباطي معني‌دار بین تغییرات نوروپلین1 به دنبال تمرینات هوازی با تغییرات وزن و درصد چربي بدن وجود دارد. بنابراین، این فرضیه قوت مي‌گیرد که تعدیل چاقي در افزایش سطح سرمي نوروپلین1 پس از هشت هفته تمرینات ورزشی نقش داشته باشد. نوروپلین1 قادر است با افزایش جذب اسیدهای چرب از بروز مقاومت به انسولین همراه با شرایط التهابي چاقي جلوگیری کند. در واقع، نوروپلین1 برداشت اسیدهای چرب در ماکروفاژهای بافت چربي را تحریک کرده و سوبسترای لازم برای بتا اکسیداسیون را فراهم مي‌کند. بنابراین، به جای بروز پدیده التهابي بیماری‌زای همراه با چاقي، شاهد گسترش کم خطرتر بافت چربي خواهیم بود. پس، در غیاب نوروپلین1 اکسیداسیون ناکارآمد اسیدهای چرب در ماکروفاژها رخ داده و ماکروفاژهای فاقد نوروپلین،1 سبب بروز اختلال عملكرد بافتي، عدم تحمل گلوکز و کاهش حساسیت به انسولین مي شوند [7]. نظر به این که نتایج تحقیق حاضر بیانگر میزان نروتوروفیک 1 در گروه‌های تمرینی نسبت به گروه کنترل افزایش یافته لذا می‌توان توصیه نمود که از این نوع تمرینات برای جلوگیری از خطرات و پیشگیری از ابتلا به چاقی وابسته به سن در گروه های در معرض خطر مانند سالمندان استفاده شود.
تضاد منافع
نویسندگان اعلام کردند که هیچ گونه تضاد منافعی وجود ندارد.
منابع
[1] Akbari, A., Mohebbi, H., Khalafi, M., Moghaddami, K. The Effect of Two Types of High Intensity and Moderate Intensity Continuous Training on Serum Levels of TNF-α and IL-10 in Obese Male Rats. Journal of Applied Health Studies in Sport Physiology, 2019; 6(1): 86-93. doi: 10.22049/jassp.2019.26655.1268
[2] Blori G, Abednatanzi H, Nikbakht HA. The Effect of Eight Weeks of Continuous Aerobic Exercise On Some Markers of Angiogenesis in Elderly Male Rats. 2020.
[3] Cunha PM, Tomeleri CM, Nascimento MA, Mayhew JL, Fungari E, Cyrino LT, et al. Comparision of low and high volume of resistance training on body fat and blood biomarkers in untrained older women: A randomized clinical trial. The Journal of Strength & Conditioning Research. 2021;35(1):1-8.
[4] Izquierdo M, Merchant R, Morley J, Anker S, Aprahamian I, Arai H, et al. International exercise recommendations in older adults (ICFSR): expert consensus guidelines. The journal of nutrition, health & aging. 2021;25(7):824-53.
[5] Martin-Smith R, Cox A, Buchan DS, Baker JS, Grace F, Sculthorpe N. High intensity interval training (HIIT) improves cardiorespiratory fitness (CRF) in healthy, overweight and obese adolescents: a systematic review and meta-analysis of controlled studies. International journal of environmental research and public health. 2020;17(8):2955
[6] Santos-Lozano A, Fiuza-Luces C, Fernández-Moreno D, Llavero F, Arenas J, López JA, et al. Exercise Benefits in Pulmonary Hypertension. Journal of the American College of Cardiology. 2019;73(22):2906-7.
[7] Sayyah M, Seydyousefi M, Moghanlou AE, Metz GA, Shamsaei N, Faghfoori MH, et al. Activation of BDNF-and VEGF-mediated neuroprotection by treadmill exercise training in experimental stroke. Metabolic Brain Disease. 2022;37(6):1843-53.
[8] Sherrington C, Fairhall NJ, Wallbank GK, Tiedemann A, Michaleff ZA, Howard K, et al. Exercise for preventing falls in older people living in the community. Cochrane database of systematic reviews. 2019(1).
[9] Soll D, Beer F, Spranger L, Li L, Spranger J, Mai K. Effects of weight loss on adipose and muscular Neuropilin 1 mRNA expression in obesity: potential implication in SARS-CoV-2 infections? Obesity Facts. 2022;15(1):90-8.
URL: http://ijem.sbmu.ac.ir/article-1-966-fa.html
[10] van der Windt DJ, Sud V, Zhang H, Tsung A, Huang H. The effects of physical exercise on fatty liver disease. Gene expression. 2018;18(2):89.
[1] Eastbiopharm