اثرات هشت هفته تمرین مقاومتی، استقامتی و ترکیبی بر Mir-208a و Mir-208b در دختران جوان غیرفعال
الموضوعات :
شهرزاد انصاری
1
,
طاهره باقرپور
2
,
نعمت اله نعمتی
3
1 - گروه علوم ورزشی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران.
2 - گروه علوم ورزشی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران.
3 - گروه علوم ورزشی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران.
الکلمات المفتاحية: تمرینات ورزشی, Mir-208a, Mir-208b, سازگاری عضلات, ژنتیک مولکولی,
ملخص المقالة :
ماهیچه‌های اسکلتی، در عملکردهای کلیدی بدن نقش اساسی دارند و حفظ سلامت آن‌ها مهم است. دوره‌های طولانی عدم فعالیت عضلانی منجر به آتروفی و ضعف عضله می‌شود. انجام فعاليت‌هاي روزانه نياز به حجم و قدرت كافي عضلات دارد. آتروفي اثر منفي بر كيفيت زندگي دارد؛ به طوري‌كه كاهش توده عضله اسكلتي منجر به كاهش عملكرد، سلامت بدن و كيفيت پايين زندگي مي‌شود.
پژوهش نیمه تجربی حاضر با هدف تعیین و مقایسه اثرات اجرای هشت هفته تمرینات مقاومتی، استقامتی و ترکیبی بر Mir-208a و Mir-208b در دختران جوان غیرفعال با طرح پژوهشی سه گروهی و بدون گروه کنترل در پیش‌آزمون و پس‌آزمون اجرا شد. تمرینات مقاومتی با وزنه به مدت هشت هفته, سه تا چهار جلسه در هفته با شدت 80 تا 95 درصد یک تکرار بیشینه به صورت موجی با رعایت اصل اضافه بار فزاینده با سه تا پنج ست در هر حرکت به صورت دایره‌ای در مدت زمان تقریبی 90 دقیقه در هر جلسه اجرا شد. تمرینات استقامتی به صورت دویدن و راه‌رفتن روی تردمیل با شیب صفر درصد و سرعت 5/3 تا 9 کیلومتر بر ساعت و مدت زمان 25 تا 45 دقیقه و رکاب زدن روی دوچرخه ثابت با توان 100 تا 150 وات و مدت زمان 10 تا 35 دقیقه به صورت دایره‌ای به مدت هشت هفته, سه تا چهار جلسه در هفته, به شکل موجی با رعایت اصل اضافه بار فزاینده در مدت زمان تقریبی 90 دقیقه در هر جلسه اجرا شد. مقادیر بیان نسبی MyomiR ها با استفاده از روش RT-qPCR و تکنیک RT Stem-Loop تعیین شد. از کیت اندازه‌گیری MyomiR با نام تجاری BiomiR (کیت سنجش سرمی MicroRNA - MI001 ) تولید شرکت آناسل با ویژگی و حساسیت بسیار بالا (تا کمتر از 100 کپی) استفاده شد. تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها با آزمون‌های آنالیز واریانس یک طرفه و شفی در سطح معنی‌داری 05/0 بود.
تفاوت معنی‌دار میانگین بیان نسبی ژن Mir-208a در گروه‌های استقامتی 12/0 ± 67/0، مقاومتی 12/0 ± 55/0 و ترکیبی 12/0 ± 35/0 بود. تفاوت معنی‌دار میانگین بیان نسبی ژن Mir-208b در گروه‌های استقامتی10/0 ± 58/0، مقاومتی 08/0 ± 50/0 و ترکیبی 09/0 ± 34/0 بود. تمرینات مقاومتی، استقامتی و ترکیبی بر Mir-208a و Mir-208b در دختران جوان غیرفعال تاثیر دارد. به نظر می‌رسد تأثیر ورزش بر تغییرات اپی‌ژنتیکی به نوع، شدت و مدت ورزش بستگی دارد و در این زمینه، ورزش‌های مقاومتی و استقامتی در تنظیم رونویسی در عضله اسکلتی متفاوت هستند.
[1] Davidsen, P.K., Gallagher, I.J., Hartman, J.W., Tarnopolsky, M.A., Dela, F., Helge, J.W., Timmons, J.A., Phillips, S.M. High responders to resistance exercise training demonstrate differential regulation of skeletal muscle microRNA expression. J. Appl. Physiol. 2011; 110:309–317. doi: 10.1152/japplphysiol.00901.2010. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[2] Fyfe, J.J., Bishop, D.J., Zacharewicz, E., Russell, A.P., Stepto, N.K. Concurrent exercise incorporating high-intensity interval or continuous training modulates mTORC1 signaling and microRNA expression in human skeletal muscle. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2016;310: R1297–R1311. doi: 10.1152/ajpregu.00479.2015. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[3] Hoffman, N.J., Parker, B.L., Chaudhuri, R., Fisher-Wellman, K.H., Kleinert, M., Humphrey, S.J., Yang, P., Holliday, M., Trefely, S., Fazakerley, D.J., et al. Global Phosphoproteomic Analysis of Human Skeletal Muscle Reveals a Network of Exercise-Regulated Kinases and AMPK Substrates. Cell Metab. 2015; 22:922–935. doi: 10.1016/j.cmet.2015.09.001. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[4] Horak, M., Novak, J., Bienertova-Vasku, J. Muscle-specific microRNAs in skeletal muscle development. Dev. Biol. 2016; 410:1–13. doi: 10.1016/j.ydbio.2015.12.013. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[5] Hughes, D.C., Ellefsen, S., Baar, K. Adaptations to Endurance and Strength Training. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2018; 8:a029769. doi: 10.1101/cshperspect. a029769. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[6] Izzo, L.T., Wellen, K.E. Histone lactylation links metabolism and gene regulation. Nature. 2019; 574:492–493. doi: 10.1038/d41586-019-03122-1. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[7] Jacques, M., Hiam, D., Craig, J., Barres, R., Eynon, N., Voisin, S. Epigenetic changes in healthy human skeletal muscle following exercise—A systematic review. Epigenetics. 2019; 14:633–648. doi: 10.1080/15592294.2019.1614416. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[8] Keller, P., Vollaard, N.B., Gustafsson, T., Gallagher, I.J., Sundberg, C.J., Rankinen, T., Britton, S.L., Bouchard, C., Koch, L.G., Timmons, J.A. A transcriptional map of the impact of endurance exercise training on skeletal muscle phenotype. J. Appl. Physiol. 2011; 110:46–59. doi: 10.1152/japplphysiol.00634.2010. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[9] Kietzmann, T., Petry, A., Shvetsova, A., Gerhold, J.M., Gorlach, A. The epigenetic landscape related to reactive oxygen species formation in the cardiovascular system. Br. J. Pharmacol. 2017; 174:1533–1554. doi: 10.1111/bph.13792. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[10] Krzysztofik, M., Wilk, M., Wojdala, G., Golas, A. Maximizing Muscle Hypertrophy: A Systematic Review of Advanced Resistance Training Techniques and Methods. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16:4897. doi: 10.3390/ijerph16244897. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[11] Liberti, M.V., Locasale, J.W. Histone Lactylation: A New Role for Glucose Metabolism. Trends Biochem. Sci. 2020; 45:179–182. doi: 10.1016/j.tibs.2019.12.004. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[12] Lim, C., Shimizu, J., Kawano, F., Kim, H.J., Kim, C.K. Adaptive responses of histone modifications to resistance exercise in human skeletal muscle. PLoS ONE. 2020;15: e0231321. doi: 10.1371/journal.pone.0231321. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[13] Margolis, L.M., McClung, H.L., Murphy, N.E., Carrigan, C.T., Pasiakos, S.M. Skeletal Muscle myomiR Are Differentially Expressed by Endurance Exercise Mode and Combined Essential Amino Acid and Carbohydrate Supplementation. Front. Physiol. 2017; 8:182. doi: 10.3389/fphys.2017.00182. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[14] McGee, S.L., Fairlie, E., Garnham, A.P., Hargreaves, M. Exercise-induced histone modifications in human skeletal muscle. J. Physiol. 2009; 587:5951–5958. doi: 10.1113/jphysiol.2009.181065. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[15] McGee, S.L., Hargreaves, M. Epigenetics and Exercise. Trends Endocrinol. Metab. 2019; 30:636–645. doi: 10.1016/j.tem.2019.06.002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[16] McGee, S.L., Hargreaves, M. Exercise adaptations: Molecular mechanisms and potential targets for therapeutic benefit. Nat. Rev. Endocrinol. 2020; 16:495–505. doi: 10.1038/s41574-020-0377-1. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[17] Mokhtari, H., Zafari, A., Nemati, N. The Effect of a Period of Resistance-Interval Training Versus Resistance-Aerobic Training on Insulin-Like Growth Factor-1 and Strength and Muscle Mass in Trained Young Men. Jundishapur Scientific Medical Journal. 2024; 23[5]:412-424. 10.32592/jsmj.23.5.412 [Persian]. [DOI] [Google Scholar]
[18] Mooren, F.C., Viereck, J., Kruger, K., Thum, T. Circulating microRNAs as potential biomarkers of aerobic exercise capacity. Am J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2014;306:H557–H563. doi: 10.1152/ajpheart.00711.2013. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[19] Mottahedy, M., Bagherpour, T., Zafari, A., Nemati, N. Effect of a Single Session of Intense Resistance Exercise with Glutamine Supplementation on the Relative Expression of Alpha and IIX Isoforms of Fast-Twitch Myosin Heavy Chain Gene in Male Rats. J Gorgan Univ Med Sci 2024; 26 (2) :12-21 [Persian]. URL: http://goums.ac.ir/journal/article-1-4377-fa.html. [DOI] [Google Scholar]
[20] Mueller, M., Breil, F.A., Lurman, G., Klossner, S., Fluck, M., Billeter, R., Dapp, C., Hoppeler, H. Different molecular and structural adaptations with eccentric and conventional strength training in elderly men and women. Gerontology. 2011; 57:528–538. doi: 10.1159/000323267. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[21] Nielsen, S., Scheele, C., Yfanti, C., Akerstrom, T., Nielsen, A.R., Pedersen, B.K., Laye, M.J. Muscle specific microRNAs are regulated by endurance exercise in human skeletal muscle. J. Physiol. 2010; 588:4029–4037. doi: 10.1113/jphysiol.2010.189860. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[22] Ogasawara, R., Akimoto, T., Umeno, T., Sawada, S., Hamaoka, T., Fujita, S. MicroRNA expression profiling in skeletal muscle reveals different regulatory patterns in high and low responders to resistance training. Physiol. Genomics. 2016; 48:320–324. doi: 10.1152/physiolgenomics.00124.2015. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[23] Plaza-Diaz, J., Izquierdo, D., Torres-Martos, Á., Baig, A.T., Aguilera, C.M., Ruiz-Ojeda, F.J. (2022). Impact of Physical Activity and Exercise on the Epigenome in Skeletal Muscle and Effects on Systemic Metabolism. Biomedicines. 7;10(1):126. doi: 10.3390/biomedicines10010126. PMID: 35052805; PMCID: PMC8773693. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[24] Rivas, D.A., Lessard, S.J., Rice, N.P., Lustgarten, M.S., So, K., Goodyear, L.J., Parnell, L.D., Fielding, R.A. Diminished skeletal muscle microRNA expression with aging is associated with attenuated muscle plasticity and inhibition of IGF-1 signaling. FASEB J. 2014; 28:4133–4147. doi: 10.1096/fj.14-254490. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[25] Tarmast, D. The Critical Role of Nutrition in Acceleration of the Rehabilitation Process in Athletes. Journal of Physiology of Training and Sports Injuries, 2024, 2(1):29-39. [Persian]. https://doi.org/10.71702/eps.2024.1106824. [DOI] [Google Scholar]
[26] Roberts, M.D., Haun, C.T., Vann, C.G., Osburn, S.C., Young, K.C. Sarcoplasmic Hypertrophy in Skeletal Muscle: A Scientific “Unicorn” or Resistance Training Adaptation? Front. Physiol. 2020; 11:816. doi: 10.3389/fphys.2020.00816. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[27] Ruple, B.A., Godwin, J.S., Mesquita, P.H.C., Osburn, S.C., Vann, C.G., Lamb, D.A., Sexton, C.L., Candow, D.G., Forbes, S.C., Fruge, A.D., et al. Resistance training rejuvenates the mitochondrial methylome in aged human skeletal muscle. FASEB J. 2021;35: e21864. doi: 10.1096/fj.202100873RR. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[28] Russell, A.P., Lamon, S., Boon, H., Wada, S., Guller, I., Brown, E.L., Chibalin, A.V., Zierath, J.R., Snow, R.J., Stepto, N., et al. Regulation of miRNAs in human skeletal muscle following acute endurance exercise and short-term endurance training. J. Physiol. 2013; 591:4637–4653. doi: 10.1113/jphysiol.2013.255695. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[29] Seaborne, R.A., Strauss, J., Cocks, M., Shepherd, S., O’Brien, T.D., Someren, K.A.V., Bell, P.G., Murgatroyd, C., Morton, J.P., Stewart, C.E., et al. Methylome of human skeletal muscle after acute & chronic resistance exercise training, detraining & retraining. Sci. Data. 2018; 5:180213. doi: 10.1038/sdata.2018.213. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[30] Severinsen, M.C.K., Pedersen, B.K. Muscle-Organ Crosstalk: The Emerging Roles of Myokines. Endocr. Rev. 2020; 41:594–609. doi: 10.1210/endrev/bnaa016. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[31] Shaw, I., Shaw, B.S. (2014). Resistance Training and the Prevention of Sports Injuries. In: Hopkins, G. (Ed.). Sports Injuries: Prevention, Management and Risk Factors. Science Publishers, Hauppauge, NY. USA. ISBN: 978-1-63463-305-5 .
[32] Soci, U.P.R., Melo, S.F.S., Gomes, J.L.P., Silveira, A.C., Nobrega, C., de Oliveira, E.M. Exercise Training and Epigenetic Regulation: Multilevel Modification and Regulation of Gene Expression. Adv. Exp. Med. Biol. 2017; 1000:281–322. doi: 10.1007/978-981-10-4304-8_16. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[33] Taylor, J.L., Amann, M., Duchateau, J., Meeusen, R., Rice, C.L. Neural Contributions to Muscle Fatigue: From the Brain to the Muscle and Back Again. Med. Sci. Sports Exerc. 2016; 48:2294–2306. doi: 10.1249/MSS.0000000000000923. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[34] Tiffon, C. The Impact of Nutrition and Environmental Epigenetics on Human Health and Disease. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19:3425. doi: 10.3390/ijms19113425. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
[35] Vechetti, I.J., Jr., Valentino, T., Mobley, C.B., McCarthy, J.J. The role of extracellular vesicles in skeletal muscle and systematic adaptation to exercise. J. Physiol. 2021; 599:845–861. doi: 10.1113/JP278929. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[36] Venkatesh, S., Workman, J.L. Histone exchange, chromatin structure and the regulation of transcription. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2015; 16:178–189. doi: 10.1038/nrm3941. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[37] Viollet, B. The Energy Sensor AMPK: Adaptations to Exercise, Nutritional and Hormonal Signals. In: Spiegelman B., editor. Hormones, Metabolism and the Benefits of Exercise. Springer Nature; Cham, Switzerland: 2017. pp. 13–24. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[38] Widmann, M., Niess, A.M., Munz, B. Physical Exercise and Epigenetic Modifications in Skeletal Muscle. Sports Med. 2019; 49:509–523. doi: 10.1007/s40279-019-01070-4. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
[39] Zafari, A., Amini, R., Mahmazi, S. (2025). Brief review of the effects of exercise training on MyomiRs. Journal of Physiology of Training and Sports Injuries, 2(4):10-25. [Link] [Persian].
[40] Zhang, Y., Sun, Z., Jia, J., Du, T., Zhang, N., Tang, Y., Fang, Y., Fang, D. Overview of Histone Modification. Adv. Exp. Med. Biol. 2021; 1283:1–16. doi: 10.1007/978-981-15-8104-5_1. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
