تاثیر تمرین تناوبی پرشدت بر محتوای پروتئین‌های اتوفاژی (BECLIN1 و AMBRA1) در عضله اسکلتی موش‌های صحرایی سالمند
محورهای موضوعی : نقش بیان ژن در سلامتی
حمید خداوردی
1
(گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد علی‌آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی‌آباد کتول، ایران.)
ندا آقایی بهمن بگلو
2
(گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد علی‌آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی‌آباد کتول، ایران.)
سعیده شادمهری
3
(گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.)
کلید واژه: تمرین تناوبی پرشدت, اتوفاژی, سالمندی, پروتئین BECLIN1, پروتئین AMBRA1,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: یکی از عوارض مرتبط با سالمندی کاهش حجم عضلانی است که نقص در مسیرهای سلولی مانند اتوفاژی در تنظیم آن نقش دارد؛ فعالیت‌های ورزشی می‌تواند یک عامل کلیدی در معکوس یا افزایش این عارضه باشد؛ بنابراین هدف از انجام تحقیق حاضر تاثیر تمرین تناوبی پرشدت (HIIT) بر محتوای پروتئین‌های اتوفاژی (BECLIN1 و AMBRA1) در عضله اسکلتی موش‌های صحرایی سالمند می‌باشد. مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر از نوع تجربی-بنیادی می‌باشد که 12 سر موش صحرایی نر 20 ماهه از نژاد اسپراگ‌داولی با میانگین وزنی 30±400 گرم به‌صورت تصادفی به 2 گروه 1) کنترل (6 سر) و 2) HIIT (6 سر) تقسیم شدند. برنامه تمرین HIIT شامل 8 هفته و هفته‌ای 3 جلسه با شدت 85-90 درصد VO2max بود. بعد از 48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرین بافت عضله EDL بدن موش‌های صحرایی برداشته شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها داده‌ها از طریق آزمون t-مستقل در نرم‌افزار‌های SPSS نسخه 27 و گراف‌پد پریسم نسخه 2/2/10 انجام شد. سطح معنا‌داري کمتر از 05/0≥p بود. یافته‌ها: هشت هفته تمرین HIIT منجر به افزایش محتوای درون سلولی پروتئین BECLIN1 (0001/0P=) و کاهش محتوای درون سلولی پروتیئن AMBRA1 (0001/0P=) در عضله EDL موش‌های صحرایی سالمند شد. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج متناقض در محتوای پروتئین‌های BECLIN1 و AMBRA1 نشان می‌دهد که در تنظیم مسیر اتوفاژی پاسخ‌های تطبیقی HIIT متفاوت است.
Introduction: One of the complications associated with aging is the reduction of muscle volume, which is caused by defects in cellular pathways such as autophagy. Exercises can be a key factor in reversing or increasing this complication; Therefore, the aim of this research is the effect of high-intensity interval training (HIIT) on the content of autophagy proteins (BECLIN1 and AMBRA1) in the skeletal muscle of aged rats. Materials and Methods: The current research is of experimental-fundamental type, in which 12, 20-month-old male Sprague-Dawley rats with an average weight of 400±30 grams were randomly divided into 2 groups: 1) control (6 head) and 2) HIIT (6 head). The HIIT training program consisted of 8 weeks and 3 sessions per week with an intensity of 85-90% of VO2max. After 48 hours after the last training session, the EDL muscle tissue of the rats was removed. Data analysis Data were analysed through independent t-test in SPSS version 27 and GraphPad Prism version 2.2.10 software. The significance level was less than p≥0.05. Results: Eight weeks of HIIT training increased BECLIN1 protein intracellular content (P=0.0001) and decreased AMBRA1 protein intracellular content (P=0.0001) in EDL muscle of aged rats. Conclusion: Considering the conflicting results in the content of BECLIN1 and AMBRA1 proteins, it suggests that the adaptive responses of HIIT differ in the regulation of the autophagy pathway.
1. Partridge L, Deelen J, Slagboom PE. Facing up to the global challenges of ageing. Nature. 2018;561(7721):45-56.
2. Fang EF, Xie C, Schenkel JA, Wu C, Long Q, Cui H, et al. A research agenda for ageing in China in the 21st century: focusing on basic and translational research, long-term care, policy and social networks. Ageing research reviews. 2020;64:101174.
3. Liang J, Zeng Z, Zhang Y, Chen N. Regulatory role of exercise-induced autophagy for sarcopenia. Experimental Gerontology. 2020;130:110789.
4. Xie G, Jin H, Mikhail H, Pavel V, Yang G, Ji B, et al. Autophagy in sarcopenia: Possible mechanisms and novel therapies. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2023;165:115147.
5. Li W, He P, Huang Y, Li Y-F, Lu J, Li M, et al. Selective autophagy of intracellular organelles: recent research advances. Theranostics. 2021;11(1):222.
6. Mao J, Lin E, He L, Yu J, Tan P, Zhou Y. Autophagy and viral infection. Autophagy regulation of innate immunity. 2019:55-78.
7. Levine B, Kroemer G. Biological functions of autophagy genes: a disease perspective. Cell. 2019;176(1):11-42.
8. Chen R-H, Chen Y-H, Huang T-Y. Ubiquitin-mediated regulation of autophagy. Journal of Biomedical Science. 2019;26:1-12.
9. Li J, Tian M, Hua T, Wang H, Yang M, Li W, et al. Combination of autophagy and NFE2L2/NRF2 activation as a treatment approach for neuropathic pain. Autophagy. 2021;17(12):4062-82.
10. Ma X, Lu C, Chen Y, Li S, Ma N, Tao X, et al. CCT2 is an aggrephagy receptor for clearance of solid protein aggregates. Cell. 2022;185(8):1325-45. e22.
11. Campanario S, Ramírez-Pardo I, Hong X, Isern J, Muñoz-Cánoves P. Assessing autophagy in muscle stem cells. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2021;8:620409.
12. Vega-Rubín-de-Celis S. The Role of Beclin 1-Dependent Autophagy in Cancer. Biology. 2020;9(1):4.
13. Sun Y, Yao X, Zhang QJ, Zhu M, Liu ZP, Ci B, et al. Beclin-1-Dependent Autophagy Protects the Heart During Sepsis. Circulation. 2018;138(20):2247-62.
14. Xia Q, Huang X, Huang J, Zheng Y, March ME, Li J, Wei Y. The Role of Autophagy in Skeletal Muscle Diseases. Frontiers in Physiology. 2021;12.
15. Bell RAV, Al-Khalaf M, Megeney LA. The beneficial role of proteolysis in skeletal muscle growth and stress adaptation. Skeletal Muscle. 2016;6(1):16.
16. Gambarotto L, Metti S, Chrisam M, Cerqua C, Sabatelli P, Armani A, et al. Ambra1 deficiency impairs mitophagy in skeletal muscle. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle. 2022;13(4):2211-24.
17. Yang B, Liu Q, Bi Y. Autophagy and apoptosis are regulated by stress on Bcl2 by AMBRA1 in the endoplasmic reticulum and mitochondria. Theoretical Biology and Medical Modelling. 2019;16(1):18.
18. Briand J, Tremblay J, Thibault G. Can Popular High-Intensity Interval Training (HIIT) Models Lead to Impossible Training Sessions? Sports. 2022;10(1):10.
19. Bacon AP, Carter RE, Ogle EA, Joyner MJ. VO2max trainability and high intensity interval training in humans: a meta-analysis. PloS one. 2013;8(9):e73182.
20. Buchheit M, Laursen PB. High-intensity interval training, solutions to the programming puzzle: Part I: cardiopulmonary emphasis. Sports medicine. 2013;43(5):313-38.
21. Liu Q-Q, Xie W-Q, Luo Y-X, Li Y-D, Huang W-H, Wu Y-X, Li Y-S. High intensity interval training: A potential method for treating sarcopenia. Clinical Interventions in Aging. 2022:857-72.
22. Mejías-Peña Y, Estébanez B, Rodriguez-Miguelez P, Fernandez-Gonzalo R, Almar M, de Paz JA, et al. Impact of resistance training on the autophagy-inflammation-apoptosis crosstalk in elderly subjects. Aging (Albany NY). 2017;9(2):408.
23. Kim YA, Kim YS, Oh SL, Kim H-J, Song W. Autophagic response to exercise training in skeletal muscle with age. Journal of physiology and biochemistry. 2013;69:697-705.
24. Hurst C, Weston KL, Weston M. The effect of 12 weeks of combined upper-and lower-body high-intensity interval training on muscular and cardiorespiratory fitness in older adults. Aging clinical and experimental research. 2019;31:661-71.
25. Kang JS, Kim MJ, Kwon ES, Lee KP, Kim C, Kwon KS, Yang YR. Identification of novel genes associated with exercise and calorie restriction effects in skeletal muscle. Aging (Albany NY). 2023;15(11):4667-84.
26. Schwalm C, Jamart C, Benoit N, Naslain D, Prémont C, Prévet J, et al. Activation of autophagy in human skeletal muscle is dependent on exercise intensity and AMPK activation. The FASEB Journal. 2015;29(8):3515-26.
27. Balasubramanian P, Howell PR, Anderson RM. Aging and caloric restriction research: a biological perspective with translational potential. EBioMedicine. 2017;21:37-44.
28. Delshad S, Yaghoubi A, Rezaeian N. The effect of high intensity interval training on skeletal muscle autophagy biomarkers in male elderly rats. Daneshvar Medicine. 2021;28(6):37-48.
29. Brandt N, Gunnarsson TP, Bangsbo J, Pilegaard H. Exercise and exercise training‐induced increase in autophagy markers in human skeletal muscle. Physiological reports. 2018;6(7):e13651.
30. Ju J-s, Jeon S-i, Park J-y, Lee J-y, Lee S-c, Cho K-j, Jeong J-m. Autophagy plays a role in skeletal muscle mitochondrial biogenesis in an endurance exercise-trained condition. The Journal of Physiological Sciences. 2016;66:417-30.
31. Tran S, Fairlie WD, Lee EF. BECLIN1: Protein Structure, Function and Regulation. Cells. 2021;10(6):1522.
32. Menon MB, Dhamija S. Beclin 1 Phosphorylation – at the Center of Autophagy Regulation. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2018;6.
33. Xia P, Wang S, Du Y, Zhao Z, Shi L, Sun L, et al. WASH inhibits autophagy through suppression of Beclin 1 ubiquitination. The EMBO journal. 2013;32(20):2685-96.