Combination effect of swimming exercise and genistein treatment on the IL1 β factor in the lung of ovariectomized diabetic rats
Subject Areas : Veterinary Clinical Pathology
Masoumeh Majidi zolbin
1
,
Faeze Daghigh
2
1 - Assistant Professor, Pediatric Urology and Regenerative Medicine Research Center, Gene, Cell and Tissue Research Institute, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran.
2 - Assistant Professor, Department of Physiology, Faculty of Medical Sciences, Tabriz Medical Sciences, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.
Keywords: Lung, Ovariectomy, IL1&beta, , Diabetes,
Abstract :
Menopause and diabetes are associated with significant increase in the expression of inflammatory markers in respiratory system. In the present study, we investigated the simultaneous effect of swimming exercise and treatment with genistein on the lungs of ovariectomized diabetic rats. In this experiment, sixty female Wistar rats were randomly divided into six groups. Healthy control: (sham), ovariectomized female rats: (OVX) (rats that underwent bilateral ovariectomy), ovariectomized diabetic group: (OVX.Dia) (ovariectomized rats that were fed with high-fat diet), ovariectomized diabetic group treated with swimming: (OVX.Dia. Exe) (8 weeks of swimming training), ovariectomized diabetic group treated with genistein: (OVX.Dia. Gen) (8 weeks genistein administration, 1 mg/kg /day, s.c.), ovariectomized diabetic group treated with genistein and swimming exercise: (OVX.Dia. Gen.Exe). To induce diabetes, the diabetic groups received a high-fat diet for four weeks. The studied groups did swimming exercise or received genistein for eight weeks. At the end of the experiment, the lung tissue was removed under anesthesia and the amount of IL1β factor in the lung tissue was analyzed by western blot technique. The amount of IL1β factor in ovariectomized and ovariectomized diabetic rat was significantly increased compared to the control group. Genistein treatment and swimming exercise in ovariectomized diabetic rats decreased the amount of IL1β factor in the studied groups compared to the ovariectomized diabetic group. Swimming training and genistein treatment ameliorated expression levels of inflammatory biomarkers (IL1β) in the lung of ovariectomized diabetic rats.
• Alipour, M.R., Ahmadiasl, N., Karimi, P., Alihemmati, A., Zolbin, M.M. and Daghigh, F. )2018(. Effects of genistein treatment on molecular markers related to fibrosis: addition to histological changes in the lung of ovariectomized diabetic rats. Journal of Contemporary Medical Sciences, 4(3): 158-162.
• Belotto, M.F.J., Magdalon, H.G., Rodrigues, M.A., Vinolo, R., Curi, T., Pithon-Curi, C., et al. (2010). Moderate exercise improves leucocyte function and decreases inflammation in diabetes. Clinical Experimental Immunology, 162(2): 237-243.
• Bitoska, I., Krstevska, T., Milenkovic, S., Subeska-Stratrova, G., Petrovski, S.J., Mishevska, I., et al. (2016). Effects of Hormone Replacement Therapy on Insulin Resistance in Postmenopausal Diabetic Women. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences, 4(1): 83-88.
• Daghigh, F., Alihemmati, A., Karimi, P., Habibi, P. and Ahmadiasl, N. (2017). Genistein preserves the lungs of ovariectomized diabetic rats: addition to apoptotic and inflammatory markers in the lung. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 20(12): 1312-1317.
• Daghigh, F., Alihemmati, A., Karimi, P., Habibi, P. and Ahmadiasl, N. (2018). Fibrotic and apoptotic markers alteration in ovariectomised rats: addition of swimming training preserves lung architecture. Archives of Physiology abd Biochemistry, 124(4): 286-291.
• Dennis, J., Maldonado, D., Rojas, X., Aschner, P., Rondón, M., Charry, L., et al. (2010). Inadequate glucose control in type 2 diabetes is associated with impaired lung function and systemic inflammation: a cross-sectional study. BMC Pulmonary Medicine, 10: 38.
• Dogru, Z., Nacar, T., Unal, D., Aksak, S., Albayrak, A., Odabasoglu, F., et al. (2012). Effects of diabetes mellitus and postmenopausal period on the lungs of rats. African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 6(27): 1989-2010.
• Fan, H., Wang, Y., Zhao, K., Su, L., Deng, C., Huang, J., et al. (2023). Incomplete Knockdown of MyD88 Inhibits LPS-Induced Lung Injury and Lung Fibrosis in a Mouse Model. Inflammation, 46(6): 2276-2288.
• Glassberg, K., Choi, R., Manzoli, V., Shahzeidi, S., Rauschkolb, P., Voswinckel, R., et al. (2014). 17β-estradiol replacement reverses age-related lung disease in estrogen-deficient C57BL/6J mice. Endocrinology, 155(2): 441-448.
• Habibi, P., Alihemmati, A., NourAzar, A., Yousefi, H., Mortazavi, S. and Ahmadiasl, N. (2016). Expression of the Mir-133 and Bcl-2 could be affected by swimming training in the heart of ovariectomized rats. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 19(4): 381-387.
• Kim, S., Lee, H., Kim, C., Ko, H., Yoon, S. and Yi, K. (2014). Effect of exercise training of different intensities on anti-inflammatory reaction in streptozotocin-induced diabetic rats. Biology Sport, 31(1): 73-79.
• Kim, J. and Lim, Y. (2013). Protective effect of short-term genistein supplementation on the early stage in diabetes-induced renal damage. Mediators of Inflammation, 2013: 510212.
• Massaro, D. and Massaro, G. (2004). Estrogen regulates pulmonary alveolar formation, loss, and regeneration in mice. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 287(6): L1154-1159.
• Mohajeri, D., Mesgari, M., Rezaie, A. and Balila, A. (2007). Histopathological study of osteoporotic changes after experimental creation of osteoporosis by ovariectomy in the rat. Veterinary Clinical Pathology The Quarterly Scientific Journal, 1(2): 97-108.
• Mosca, L., Collins, M., Herrington, E., Mendelsohn, C., Pasternak, M., Robertson, K., et al. (2001). Hormone replacement therapy and cardiovascular disease: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association. Circulation, 104(4): 499-503.
• Nakhaei, H., Mogharnasi, M. and Fanaei, H. (2019). Effect of swimming training on levels of asprosin, lipid profile, glucose and insulin resistance in rats with metabolic syndrome. Obesity Medicine, 15: 100111.
• Oh, Y., Lim, S., Lee, M., Kim, Y., Ann, S. and Yoon, S. (2007). A combination of soy isoflavone supplementation and exercise improves lipid profiles and protects antioxidant defense-systems against exercise-induced oxidative stress in ovariectomized rats. Biofactors, 29(4): 175-185.
• Ortega-Santos, P., Al-Nakkash, L. and Whisner, M. (2020). Exercise and/or Genistein Treatment Impact Gut Microbiota and Inflammation after 12 Weeks on a High-Fat, High-Sugar Diet in C57BL/6 Mice. Nutrients, 12(11).
• Quinteiro, H., Buzin, M., Conti, F., Dias Dda, S., Figueroa, D., Llesuy, S., et al. (2015). Aerobic exercise training promotes additional cardiac benefits better than resistance exercise training in postmenopausal rats with diabetes. Menopause, 22(5): 534-541.
• Sadeghian, R., Shahidi, S., Komaki, A., Habibi, P., Ahmadiasl, N., Yousefi, H., et al. (2021). Synergism effect of swimming exercise and genistein on the inflammation, oxidative stress, and VEGF expression in the retina of diabetic-ovariectomized rats. Life Sciences, 284: 119931.
• Silva, M., Duarte-Mendes, P., Teixeira, M., Soares, M. and Ferreira, P. (2024). The effects of combined exercise training on glucose metabolism and inflammatory markers in sedentary adults: a systematic review and meta-analysis. Science Report, 14(1): 1936.
• Stephenson, J., Setchell, D., Kendall, W., Jenkins, J., Anderson, W. and Fanti, P. (2005). Effect of soy protein-rich diet on renal function in young adults with insulin-dependent diabetes mellitus. Clinical Nephrology, 64(1):1-11.
• Su, X., Meng, X., Sun, c., Liu, l. and Su, B. (2011). Intramuscular injection of soluble receptor for advanced glycation endproducts expression vector prevents the development of streptozotocin-induced diabetes mellitus in rats on high fat diet. Journal of Diabetes, 3(4): 309-316.
• Witayavanitkul, N., Werawatganon, D., Chayanupatkul, M., Klaikeaw, N., Sanguanrungsirikul, S. and Siriviriyakul, P. (2020). Genistein and exercise modulated lipid peroxidation and improved steatohepatitis in ovariectomized rats. BMC Complementary Medical Therapy, 20(1): 162.
• Yeh, C., Punjabi, M., Wang, Y., Pankow, S., Duncan, B., Cox, E., et al. (2008). Cross-sectional and prospective study of lung function in adults with type 2 diabetes: the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study. Diabetes Care, 31(4): 741-746.
• Zhang, N., Zhang, W., Guo, X., Liu, J., Li, S., Zhang, H., et al. (2022). Genistein protects against hyperglycemia and fatty liver disease in diet-induced prediabetes mice via activating hepatic insulin signaling pathway. Frontier in Nutrition, 9: 1072044.
آسیبشناسی درمانگاهی دامپزشکی دوره 18، شماره 3، پیاپی 71، پاییز 1403، صفحات: 285-275
"مقاله پژوهشی" DOI: 10.71499/jvcp.2024.3101438
بررسی تاثیر توام ورزش شنا و جنیستئین بر میزان اینترلوکین1 بتا در ریه موشهای صحرایی اواریکتومیشده همراه با القاء دیابت غیروابسته به انسولین
معصومه مجیدیذوالبین۱، فائزه دقیق۲*
۱- استادیار گروه پژوهشکده ژن، سلول، بافت، مرکز تحقیقات ارولوژی اطفال و پزشکی بازساختی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.
۲- استادیار گروه فیزیولوژی، دانشکده علوم پزشکی، علوم پزشکی تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.
*نویسنده مسئول مکاتبات: f_daghigh@yahoo.com
(دریافت مقاله ۲۱/۸/۱۴۰۲ پذیرش نهایی ۳۰/۲/۱۴۰۳)
چکیده
ابتلا به بیماری دیابت در یائسگی علائم التهابی سیستم تنفسی را تشدید میکند. اثر ضدالتهابی جنیستئین و کاهش مارکرهای التهابی بهدنبال ورزش و فعالیت بدنی گزارش شدهاست. در مطالعه حاضر، تاثیر همزمان ورزش شنا و تیمار با جنیستئین بر ریه موشهای اواریکتومیشده دیابتی غیروابسته به انسولین مورد بررسی قرار گرفتهاست. بدین منظور، تعداد ۶۰ سر موش صحرایی ماده نژاد ویستار با وزن (۳۰۰- ۲۰۰ گرم) بهطور تصادفی به ۶ گروه کنترل، موشهای صحرایی اواریکتومیشده، موشهای صحرایی اواریکتومیشده دیابتی، موشهای صحرایی اواریکتومیشده دیابتی تحت تیمار با شنا، موشهای صحرایی اواریکتومیشده دیابتی تیمار با جنیستئین و موشهای صحرایی اواریکتومیشده دیابتی تیمار شده همزمان با جنیستئین و ورزش شنا، تقسیم شدند. موشهای گروه کنترل تحت جراحی لاپاراتومی دوطرفه بدون اواریکتومی قرارگرفتند. تخمدان حیوانات اواریکتومی، تحت بیهوشی بهصورت دو طرفه برداشتهشد. برای القاء دیابت،حیوانات، رژیم غذایی پر چرب بمدت ۴ هفته دریافت کردند. سپس داروی استرپتوزوسین (mg/kg ۳۰)، یک بار و به صورت داخل صفاقی به موشها تزریق شد. حیوانات گروههای تیمار، بهمدت ۸ هفته همزمان تحت تیمار با ورزش شنا و جنیستئین قرار گرفتند. در پایان آزمایش، ریه موشها تحت بیهوشی با مقادیرmg/kg ۵۰ کتامینکلرید وmg/kg ۵ زایلازینکلراید برداشتهشده و میزان اینترلوکین1 بتا (IL1β) در ریه با تکنیک وسترنبلات مورد بررسی قرار گرفت. میزان IL1β در ریه موشهای اواریکتومیشدهء دیابتی، بهطور معنیداری نسبت به گروه کنترل افزایش یافت. تیمار با جنیستئین و ورزش شنا بهصورت توام، سبب کاهش بیان IL1β در ریه موشهای اواریکتومیشدهء دیابتی گردید. طبق نتایج مطالعه، احتمالاً تیمار با جنیستئین و انجام ورزش شنا روشی موثر برای کاهش التهاب ریه در زنان یائسه دیابتی است.
کلیدواژهها: موش صحرایی، اواریکتومی، ریه، دیابت، اینترلوکین1 بتا.
مقدمه
مطالعات اخیر نشان دادهاند که جنسیت بر بروز و شدت اختلالات ریوی تأثیر میگذارد بهطوریکه سهم استروژن به عنوان یک هورمون جنسی در عملکرد فیزیولوژیکی سیستم ریوی اثبات شدهاست. همچنین اعلام شده که کاهش قابل توجه استروژن در یائسگی با کاهش عملکرد ریه همراه است (Massaro et al., 2004). اثرات ضدالتهابی استروژن نیز در چند سال گذشته نشان داده شدهاست (Glassberg et al., 2014).
از طرف دیگر مطالعات اخیر به اثر محافظتی هورمون استروژن در موشهای اواریکتومی شده اشاره کردهاند، بهطوریکه تیمار با استروژن در موشهای اواریکتومیشده با بهبود اندازه آلوئولی و تعداد آلوئولها همراه بودهاست (Massaro et al., 2004).
دیابت یکی از شایعترین اختلالات غدد درونریز شناختهشده در سالهای اخیر است (Tabish, 2007). اختلال عملکرد ریه در بیماران دیابتی گزارش شدهاست (Chen et al., 2020). همچنین به نقش مهم مارکرهای التهابی در ایجاد التهاب اشاره شدهاست (Golshid et al., 2021). بر طبق مطالعات اخیر، مارکر التهابی IL1β نقش موثری در ایجاد التهاب و فیبروز ریوی ایفا میکند (Fan et al., 2023). در یافتههای اخیر، افزایش میزان التهاب و افزایش مارکرهای التهابی دیگر، نظیر TNF-α (Tumor necrosis factor- alpha) در افراد دیابتی را گزارش کردهاند (Dennis et al., 2010). یافتههای هیستوپاتولوژیک در بیماران دیابتی حاکی از التهاب موثر بافتی و در نهایت محدودشدن عملکرد ریوی در مدلهای دیابتی است (Yeh et al., 2008).
استفاده از درمان جایگزینی هورمونی (Hormone replacement therapy) با افزایش حساسیت نسبت به انسولین در زنان یائسه دیابتی همراه است (Bitoska et al., 2016). دریافت هورمون در دوران یائسگی با افزایش معنیدار بروز سرطان در زنان یائسه همراه بودهاست (Mosca et al., 2001). لذا مطالعات اخیر بر درمانهای غیردارویی که اثرات استروژنی در زنان یائسه دارند، متمرکز شدهاند.
اثر ضدالتهابی جنیستئین در سالهای اخیر گزارش شدهاست (Stephenson, Setchell et al., 2005). جنیستئین (Genistein) ، یک فیتواستروژن ایزوفلاوونیک طبیعی است که قابلیت اتصال به گیرندههای استروژن را دارد و در گیاهان و دانههای گیاهی نظیر سویا به وفور یافت میشود (Abd Elfattah., 2012) و در سالهای اخیر به عنوان یک جایگزین طبیعی برای استروژن پیشنهاد شدهاست.
همچنین اثر ضدالتهابی جنستئین در موشهای دیابتی نشان داده شدهاست (Stephenson et al., 2005). گزارش شده که جنیستئین از طریق مهار مارکر TGFβ1 (Transforming growth factor beta 1)، التهاب ریوی در ریه موشهای اواریکتومی شده دیابتی را کاهش میدهد (Alipour et al., 2018).
از سویی دیگر، در سالهای اخیر به انجام ورزش و فعالیت بدنی به عنوان یک درمان موثر برای مدیریت دیابت تاکید شده است (Belotto et al., 2010).
ورزش و انجام فعالیت بدنی اثرات درمانی متعددی در بیماریهای مختلف دارد. در مطالعات اخیر، به اثر ضدالتهابی ورزش در ریه موشهای اواریکتومیشده، اشاره شدهاست (Daghigh et al., 2018).
با توجه به اطلاعات در دسترس و بدلیل تاثیر ضد التهابی ورزش و جنیستئین، در مطالعه حاضر، اثر توام ورزش شنا و جنیستئین را بر میزان بیان مارکر IL1β در موشهای صحرایی اواریکتومیشده دیابتی، مورد بررسی قرار دادیم.
مواد و روشها
مطالعه حاضر، از نوع تجربی مداخلهگر آزمایشگاهی بود که با رعایت قوانین حمایت از حیوانات آزمایشگاهی و با تایید کمیته اخلاق دانشگاه علوم پزشکی تبریز (0IR.TBZMED.REC.1396.45)، به مدت ۶ ماه از تاریخ اول مهر ماه ۱۳۹۷ تا آخر اسفند ماه ۱۳۹۷ در دانشگاه علوم پزشکی تبریز انجام گرفته و حیوانات مورد استفاده در آن شامل تعداد ۶۰ سر موش صحرایی ماده بالغ از نژاد ویستار با وزن۳۰۰-۲۰۰ گرم بودند که از مرکز مطالعات دانشگاه علوم پزشکی تبریز تهیه گردیدند. در طول مدت آزمایش، حیوانات در حیوانخانه دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تبریز در شرایط ۱۲ ساعت روشنایی و ۱۲ساعت تاریکی با دسترسی آزاد به آب و غذا نگهداری شدند.
جهت انجام تحقیق، ابتدا موشها به ۶ گروه آزمایشی (به تعداد ۱۰ سر در هر گروه) به شرح زیر تقسیم شدند:
۱) گروه کنترل سالم (Sham): شامل موشهایی بود که تحت عمل جراحی لاپاراتومی دوطرفه بدون تخمدانبرداری (اواریکتومی) قرارگرفتند.
۲) گروه اواریکتومی (OVX): شامل موشهایی بود که تحت عمل جراحی اواریکتومی دوطرفه قرارگرفتند.
۳) گروه اواریکتومیشده، دیابتی (OVX. Día): شامل موشهایی بود که تحت عمل جراحی اواریکتومی قرارگرفتند و با رژیم غذایی پرچرب و تکدوز استرپتوزوتوسین (STZ) دیابتی شدند.
۴) گروه اواریکتومیشده، دیابتی، ورزش (OVX.Dia.Exe): شامل موشهای دیابتی و اواریکتومیشده بود که بهمدت ۸ هفته ورزش شنا انجام دادند.
۵) گروه اواریکتومیشده، دیابتی، جنیستئین (OVX.Dia.Gen): شامل موشهای دیابتی و اواریکتومیشده که بهمدت ۸ هفته جنیستئین (mg/kg/day, s.c. 1) دریافت کردند.
۶) گروه اواریکتومیشده، دیابتی، جنیستئین، ورزش (OVX.Dia.Gen.Exe): شامل موشهای دیابتی و اواریکتومیشده بود که به مدت ۸ هفته جنیستئین دریافت کرده و همزمان ورزش شنا انجام دادند.
- نحوه انجام عمل اواریکتومی: بدین منظور ابتدا موشها تحت بیهوشی با استفاده از مقادیرmg/kg ۵۰ کتامینکلرید (روتکس مدیا، آلمان) و mg/kg ۵ زایلازینکلراید (کلا، بلژیک) (نسبت حجم ۵ به ۱) قرارگرفتند (Alipour et al., 2018). در ادامه و بعد از مقیدشدن حیوان در میز جراحی، محل عمل جراحی تراشیده شده و با محلول ضدعفونیکننده بتادین ۱۰ درصد، ضدعفونی گردید. سپس برشهایی در پوست و دیواره عضلانی (۵/۱ سانتیمتری) در دو طرف ستون فقرات ایجاد شد.
در نهایت برش جراحي اواریکتومی از ناحیه چـپ و راست محل تهیگاه انجام گرفت (Mohajeri et al., 2007). تخمدانها بعد از لیگاتور با نخ كروميك دو صـفر برداشته شدند. بعد از برداشتن تخمدانها، مجاری تخمدانی با حداقل آسیب در محل اولیه قرار داده شدند. در پایان عمل، عضلات شکم با نخ کرومیک دو صفر و پوست ناحیه جراحی با نخ سیلک یک صفر بخیه زده شد (Alipour et al., 2018).
- نحوه القاء دیابت نوع دو (غیروابسته به انسولین): به این منظور، ۱۰ روز پس از انجام عمل اواریکتومی، حیوانات مورد نظر در تحقیق، رژیم غذایی پرچرب، شــامل ۵۸گرم چربی روغن حیوانی، ۱۷ گرم کربوهیدرات و ۲۵ گرم پروتئین در هر ۱۰۰ گرم (۵۸ درصد چربی، ۱۷ درصد کربوهیدرات و ۲۵ درصد پروتئین) را به مدت ۴ هفته دریافت نمودند. در پایان این دوره، یک دوز استرپتوزوسین (سیگما، آمریکا) (mg/kg ۳۰) به صورت داخل صفاقی(IP) (intraperitoneal injection)، محلول در بافر سیترات ۱/۰ مولار بهمنظور تکمیل روند القای دیابت نوع دو، به موشها تزریق شد. لازم به ذکر است که پس از ۴ هفته دریافت رژیم پرچرب، مجدداً حیوانات گروههای دیابتیشده، به طور آزاد به رژیم غذایی استاندارد به مدت ۴ هفته دسترسی داشتند. در پایان پروتکل یعنی ۷۲ ساعت پس از تزریق استرپتوزوسین (Srinivasan et al., 2005) ، نمونه خون از ورید دمی حیوانات مذکور برای اندازهگیری سطح گلوکز اخذ شد (Su et al., 2011) و با مشاهده سطح گلوکز خون بیش از mg/dl ۲۰۰، حیوان مربوطه به عنوان دیابتیشده در نظر گرفته شد (Alipour et al., 2018). لازم به است که بدین منظور و در طی تحقیق حاضر، میزان گلوکز خون در نمونه خون وریدی ۱۰ سر موش صحرایی موجود در هر گروه، مورد بررسی قرار گرفت.
- پروتکل تیمار با جنیستئین: در گروه تیمار با جنیستئین، به موشهای اواریکتومیشده دیابتی بهمدت ۸ هفته (mg/kg/day ۱) تزریق شد (Alipour et al., 2018).
- پروتکل ورزش شنا: حیوانات مربوط به گروههای تیمار با ورزش شنا، ۲ هفته پس از انجام عمل اواریکتومی، تمرین شنا را در ۶ روز متوالی و به مدت ۶۰ دقیقه در هر روز به مدت ۸ هفته انجام دادند (Habibi et al., 2016). البته قبل از شروع دوره اصلی ورزش شنا، حیوانات مورد نظر، ۵ تا۲۰ دقیقه در روز و بهمدت ۵ روز متوالی با ورزش شنا سازگار شدند.
- پروتکل تیمار با جنیستئین و ورزش شنا: در گروه تیمار با جنیستئین و ورزش شنا، در موشهای اواریکتومیشده دیابتی همزمان با انجام ورزش شنا بهمدت ۸ هفته مطابق پروتکل اعلام شده در مورد حیوانات گروه تیمار با ورزش، جنیستئین هم بهصورت داخل صفاقی به حیوانات (mg/kg/day 1) تزریق گردید.
- پروتکل نمونه برداری از بافت ریه: حداقل ۲۴ ساعت پس از آخرین جلسه تمرین، حیوانات مذکور تحت بیهوشی با استفاده از مقادیرmg/kg ۵۰ کتامینکلرید (روتکس مدیا، آلمان) وmg/kg ۵ زایلازینکلراید (کلا، بلژیک) قرار گرفته و بافت ریه آنها برداشته شد. بافتهای حیوانی تا زمان استفاده برای ارزیابی مولکولی در فریزر آزمایشگاهی (NST LAB) در دمای 80- نگهداری شد (Habibi et al., 2016). در نهایت هم آسانکشی موشها در فضای بسته حاوی هالوتان و با رعایت حقوق حیوانات آزمایشگاهی انجام گرفت (Sadeghian et al., 2021).
- ارزیابی بیو مارکر IL1β در حیوانات مورد مطالعه با استفاده از تکنیک وسترن بلات: برای ارزیابی میزان بیان بیومارکر مولکولیIL1β (Interleukin-1 beta) در ریه گروههای مورد مطالعه، از روش وسترن بلات استفاده شد. برای تهیه نمونه سلولی مناسب، پس از شست و شوی نمونه با مکمل بافر RIPA (Radioimmunoprecipitation Assay Buffer) و طی زمان ۲۰ دقیقه استراحت در دمای ۴ درجه سیلسیوس، نمونه بافتی به مدت ۵ دقیقه و با دور ۵۰۰۰ دور در دقیقه سانتریفیوژ شده و مایع رویی جمع آوری گردیده و نمونه حاصل در دمای ۸۰- درجه سیلسیوس نگهداری شد. سپس محلول مورد نظر با دور ۱۲۰۰۰ در دقیقه سانترفیوژ گردیده و مایع رویی نمونه به لوله منتقل گردید. در ادامه برای جداسازی پروتئینها، نمونهها به چاهک های حاوی ژل تزریق شدند . پروتئین های نمونه بر اساس وزن یا بار مولکولی بر روی ژل سدیم دودسیل سولفات تهیه شده SDS-PAGE (Sodium Dodecyl-Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis) حرکت کردند و در نهایت پروتئینهای ژل به کاغذ (Polyvinylidene fluoride)PVDF منتقل گردیدند.
بعد از مرحله بلاکینگ، غشاء PVDF در بافر سالین به مدت ۲ ساعت، غشاء در آنتیبادی اولیه مربوط به IL1β (سانتا کروز، آمریکا) در ۴ درجه سلسیوس قرار داده شد و در ادامه، در روز دوم پروتکل، نمونه مورد نظر ۳ بار با محلول (Tris-buffered saline with 0.1% Tween® 20 detergent) TBST در دمای آزمایشگاه شستشو داده شد و در نهایت هم به مدت ۵/۱ساعت همراه با آنتیبادی ثانویه مربوط به IL1β (goat anti-rabbit) (سانتا کروز، آمریکا) گرمخانهگذاری شد. سپس بستر بلات با کیت تشخیصECL (Enhanced Chemiluminescence) (راک فورد، آمریکا) شناسایی گردید (Sadeghian et al., 2021).
دانسیته پروتئین مورد نظر نسبت به پروتئین بتااکتین تعیین و نرمالیزه شد. بهعبارتی دانسیته کمیسازی باندهای حاصله روی ایمونوبلاتها با استفاده از نرمافزار چگالیسنجی Image j انجام شد (Alipour et al., 2018). لازم به ذکر است که در این بخش از تحقیق هم نمونه ریه مربوط به تعداد ۱۰ سر موش صحرایی از هر گروه جهت تعیین مارکرIL1β مورد بررسی قرار گرفتهاست.
-تحلیل آماری دادهها: دادههای حاصله از تحقیق حاضر، بهصورت mean±SEM ارائه شد. نرمال بودن توزیع دادهها با استفاده از آزمون کولموگروف- اسمیرنوف بررسی و تایید شد. همچنین تفاوت آماری بین گروهها با استفاده از آنالیز واریانس یکطرفه و سپس آزمون مقایسه چندگانه (توکی) تعیین شد و مقدار (۰۵/۰p<) از نظر آماری معنیدار در نظر گرفته شد.
یافتهها
مطابق دادههای ارائهشده در نمودار ۱، مشخص گردید که سطح گلوکز خون ناشتا در خون حیوانات گروه اواریکتومیشده دیابتی به طور معنیداری نسبت به مقدار آن در خون موشهای گروه کنترل سالم افزایش داشت (۰۵/۰p<). انجام ورزش شنا و تیمار با جنیستئین بهتنهایی و بصورت توام، باعث کاهش معنیدار از نظر آماری در سطح گلوکز خون در مقایسه با موشهای صحرایی اواریکتومی شده دیابتی گردید (۰۵/۰p<). البته تفاوت آماری معنیداری در خصوص میزان گلوکز خون موشها در بین گروههای تیمار با جنیستئین و ورزش شنا و نیز گروه تیمار توام با جنیستئین و ورزش شنا وجود نداشت (نمودار ۱).
نمودار ۱- میزان گلوکز خون موشهای گروههای مورد مطالعه را نشان میدهد که در آن دادهها بهصورت میانگین دادهها بهعلاوه خطای استاندارد میانگین بیان شده است. همچنین علامت * بیانگر وجود تفاوت آماری معنیدار نسبت به گروه اواریکتومی و علامت ** نشاندهنده وجود تفاوت آماری معنیدار نسبت به گروه اواریکتومی دیابتی میباشد.
میزان بیان مارکر IL1β در بافت ریه موشهای گروه اواریکتومی و اواریکتومیشده دیابتی بهطور معنیداری نسبت به سطح آن در بافت ریه حیوانات گروه کنترل سالم افزایش داشت. همچنین انجام ورزش شنا توسط موشهای گروه اواریکتومیشده دیابتی تیمار با ورزش و تیمار با جنیستئین در موشهای گروه اواریکتومیشده دیابتی تیمارشده با جنیستئین با کاهش معنیداری در بیان مارکر IL1β در ریه آنها همراه بود. تیمار با جنیسئین بصورت همزمان با انجام ورزش شنا نیز سبب کاهش معنیدار در بیان مارکر IL1β در ریه موشهای گروه اواریکتومیشده دیابتی جنیستئین و ورزش نسبت به میزان آن در ریه حیوانات گروه اواریکتومیشده دیابتی گردید (۰۵/۰p<) (نمودار ۲).
نمودار ۲- میزان مارکر IL1β در ریه موشهای گروههای مورد مطالعه را نشان میدهد که در آن دادهها بصورت میانگین دادهها بهعلاوه خطای استاندارد میانگین بیان شده و نیز بیان پروتئین مورد نظر فوق نسبت به پروتئین β-actin نرمالیزه شدهاست. همچنین علامت * بیانگر وجود تفاوت آماری معنیدار نسبت به گروه اواریکتومی و علامت ** نشاندهنده وجود تفاوت آماری معنیدار نسبت به گروه اواریکتومی دیابتی میباشد.
بحث و نتیجهگیری
در مطالعه حاضر، قند خون ناشتا در نمونههای خونی موشهای اواریکتومیشده دیابتی نسبت به گروه کنترل سالم افزایش معنی داری داشت. دریافت رژیم غذایی پر چرب بمدت ۴ هفته و تزریق یکبار داروی استروپتوزوسین سبب القا دیابت غیر وابسته به انسولین در موشهای گروه اواریکتومیشده دیابتی گردید. علیپور و همکاران در سال۲۰۱۸ در یک مطالعه نشان دادند که میزان گلوگز خون ناشتا در موشهای دیابتی اواریکتومیشده بطور معنی داری نسبت به گروه کنترل افزایش مییابد.
در مطالعه حاضر، دریافت جنیستئین و انجام ورزش شنا بهتنهایی و بصورت توام سبب کاهش میزان گلوکز خون در گروههای اواریکتومیشده دیابتی تیمار با جنیستئین و تیمار با ورزش شنا و همچنین گروههای تیمار همزمان با ورزش شنا و جنیستئین گردید. ژان و همکاران در سال ۲۰۲۱ در یک مطالعه گزارش کردند که جنستئین میزان گلوکز خون ناشتا را بطور معنیداری کاهش می دهد (Zhang et al., 2022).
همچنین نقش محافظتی انجام فعالیت بدنی در بیماری دیابت گزارش شده است. در مطالعه نخعی و همکاران ۲۰۱۹انجام فعالیت بدنی شنا با کاهش میزان گلوکز خون در موشهای صحرایی مبتلا به سندرم متابولیک همراه بود (Nakhaei et al., 2019). همچنین حبیبی و همکاران در سال ۲۰۲۴ در یک مطالعه نشان دادند که میزان گلوکز خون با تیمار با جنیستئین و انجام همزمان ورزش شنا بطور معنیداری در موشهای اواریکتومیشده دیابتی کاهش پیدا میکند. در مطالعه حاضر هم همسو با نتایج در دسترس، میزان گلوکز خون در گروه های تیمار با جنیستئین و تیمار با ورزش شنا و همچنین گروه های تیمار هم زمان با جنیستئین و ورزش شنا با کاهش معنی داری نسبت به گروه اواریکتومی شده دیابتی همراه بود (نمودار ۱).
مطالعه حاضر همچنین نشان داد که تیمار با جنیستئین و انجام ورزش شنا بصورت مجزا میزان بیان مارکر التهاب IL1β در بافت ریه موشهای تیمار شده با جنیستئین و ورزش شنا را نسبت به گروه اواریکتومیشده دیابتی کاهش میدهد و استفاده از جنیستئین و انجام ورزش شنا در زنان یائسه مبتلا به بیماری دیابت غیر وابسته به انسولین میتواند شدت التهاب سیستم تنفسی را از طریق کاهش مارکر التهابی IL1β کاهش دهد (شکل ۲). همچنین میزان بیان مارکر IL1β، در ریه موشهای اواریکتومیشده دیابتی بطور معنیداری نسبت به گروه کنترل سالم افزایش یافت ( شکل. ۲). در مطالعه حاضر، تیمار همزمان موشهای صحرایی با جنیستئین و انجام ورزش شنا بهمدت ۸ هفته سبب کاهش معنی دار بیان مارکر IL1β در ریه موش های صحرایی اواریکتومیشده دیابتی گردید (نمودار ۲).
گفتنی است تفاوت معنیداری در بیان مارکر التهابی IL1β بین هر یک از گروه های تیمار با جنسیتئین، تیمار با ورزش شنا و گروه تیمار همزمان جنیستئین و ورزش شنا وجود نداشت (نمودار۲).
فقدان اثرات ضد التهابی استروژن در یائسگی طبیعی یا جراحی اواریکتومی بههمراه بیماری دیابت با افزایش میزان بیان مارکرهای التهابی در چندین بافت همراه است (Dogru et al., 2012).
سایتوکاینهای التهابی نقش مهمی در پیدایش و پیشرفت دیابت دارند (Dennis et al., 2010). مطالعات علمی گزارش کردهاند که هیپرگلیسمی تغییرات چشمگیری در عملکرد و ساختار ریه ایجاد میکند که با ادم، خونریزی، تجزیه آلوئولها و فیبروز همراه است (Yeh et al., 2008). اخیراً، محققان سطح بالاتری از سیتوکین التهابی IL1β را در سرم موشهای دیابتی شناسایی کردهاند (Kim et al., 2014). بیان بیش از حد سطوح IL1β در آسیب التهابی ریه در موشهای دیابتی دارای کمبود استروژن گزارش شدهاست (Daghigh et al.,2017).
جنیستئین، میزان بیان نشانگرهای التهابی از جمله NFκB (Nuclear Factor kappa B) مرتبط با آسیب کلیوی ناشی از دیابت را کاهش می دهد (Kim et al., 2013). درمان جایگزینی استروژن در مدل حیوانی یائسگی با معکوسشدن تغییرات ریه و بهبود التهاب و فیبروز ریوی همراه است (Glassberg et al., 2014). کیم و همکاران اثربخشی در سال ۲۰۱۳ درمان جنیستئین در فیبروز کلیه ناشی از هیپرگلیسمی را با کاهش TGFβ1 (Transforming growth factor-β) گزارش کردهاند (Kim et al., 2013). مارکر فوق نظیر مارکر IL1β نقش مهمی در ایجاد التهاب در سیستم تنفسی در موشهای اواریکتومیشده دیابتی ایفا می کند (Alipour et al., 2018).
تحقیقات جدید نشان میدهد که تمرینات بدنی ممکن است راهی موثر در ارتقای سلامت و پیشگیری از عوارض در افراد دیابتی(Quinteiro, Buzin et al., 2015) و غیردیابتی باشد (Silva et al., 2024).
کوئینتیرو و همکاران در سال ۲۰۱۵ در یک مطالعه نشان دادند که تمرین هوازی میتواند با کاهش فشار شریانی اثر محافظتی در برابر اختلال عملکرد قلبی در موشهای یائسه مبتلا به دیابت ایفا کند (Quinteiro et al., 2015). همچنین بلوتو و همکاران در سال۲۰۱۰ در یک مطالعه گزارش کردند که که تمرینات بدنی منظم اثر ضدالتهابی موثری در بیماری دیابت ایفا میکند (Belotto et al., 2010) و انجام فعالیت بدنی به عنوان روشی موثر در برابر مقاومت به انسولین مطرح است. کیم و همکاران در سال ۲۰۱۳ در یک مطالعه نشان دادند که سطوح پلاسمایی IL1β با ورزش کمشدت در موشهای دیابتی کاهش مییابد (Kim et al., 2013).
اخیراً صادقیان و همکاران در سال ۲۰۲۴ اثر محافظتی همزمان جنیستئین و ورزش شنا بر التهاب شبکیه در موش های اواریکتومیشده دیابتی را گزارش کرده اند. در مطالعه فوق، میزان بیان مارکر التهابی IL1β در بافت شبکیه موشهای اواریکتومیشده دیابتی بطور معنیداری نسبت به گروه اواریکتومیشده دیابتی کاهش یافت (Sadeghian et al., 2021). در مطالعه سانتوس و همکاران در سال ۲۰۲۰، تاثیر همزمان مصرف جنسیتئین و فعالیت بدنی التهاب ناشی از رژیم پر چرب را کاهش داد (Ortega-Santos et al., 2020). همچنین تاثیر استفاده از ترکیب جنیستئین و فعالیت بدنی بر کاهش عوارض ناشی از یائسگی گزارش شده است. در مطالعه اوه و همکاران در سال ۲۰۰۷، میزان کلسترول، تریگلیسرید و لیپوپروتئین LDL (Low-density lipoprotein) در گروه تیمار با جنیستئین و انجام ورزش شنا بهطور معنیداری نسبت به گروه اواریکتومی کاهش یافت (Oh et al., 2007).
در مطالعهای دیگر مصرف همزمان جنیستئین و انجام فعالیت بدنی سبب کاهش التهاب ریه و کاهش استرس اکسیداتیو در موشهای اواریکتومیشده گردید. در مطالعه فوق، میزان مارکر IL16، استرس اکسیداتیو نظیر گلوتاتیون کبدی (GSH) (Glutathione) در گروه تیمار با جنیستئین و ورزش شنا بطور معنیداری نسبت به گروه اواریکتومی کاهش یافت (Witayavanitkul et al., 2020).
نتیجه نهائی اینکه، بهنظر میرسد استفاده همزمان از فعالیت بدنی و مکملهائی با ساختار استروژنی، میتواند روشی موثر برای کاهش التهاب ناشی از یائسگی و بیماری دیابت در زنان یائسه مبتلا به بیماری دیابت باشد. هر چند انجام مطالعات بیشتر جهت بررسی سایر مارکرهای التهابی در این مورد، ضروری بهنظر میرسد.
سپاسگزاری
این مطالعه از پایان نامه مقطع تحصیلی دکتری فائزه دقیق با عنوان تاثیر ترکیبی ورزش شنا و جنیستئسین بر مسیر سیگنالینگ ERK منجر به آپوپتوز و تغییرات هیستولوژیک در ریه رتهای اوارکتومی شده دیابتی استخراج شده و مورد تایید کمیته اخلاق دانشگاه علوم پزشکی تبریز (شماره کد: IR.TBZMED.REC.1396.450) قرار گرفتهاست. بدینوسیله از حمایتهای کمیته اخلاق و مرکز تحقیقات دارویی دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تشکر و قدردانی مینماییم.
تعارض منافع
نویسندگان هیچگونه تضاد منافع در این پژوهش ندارند.
منابع
· Alipour, M.R., Ahmadiasl, N., Karimi, P., Alihemmati, A., Zolbin, M.M. and Daghigh, F. )2018(. Effects of genistein treatment on molecular markers related to fibrosis: addition to histological changes in the lung of ovariectomized diabetic rats. Journal of Contemporary Medical Sciences, 4(3): 158-162.
· Belotto, M.F.J., Magdalon, H.G., Rodrigues, M.A., Vinolo, R., Curi, T., Pithon-Curi, C., et al. (2010). Moderate exercise improves leucocyte function and decreases inflammation in diabetes. Clinical Experimental Immunology, 162(2): 237-243.
· Bitoska, I., Krstevska, T., Milenkovic, S., Subeska-Stratrova, G., Petrovski, S.J., Mishevska, I., et al. (2016). Effects of Hormone Replacement Therapy on Insulin Resistance in Postmenopausal Diabetic Women. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences, 4(1): 83-88.
· Daghigh, F., Alihemmati, A., Karimi, P., Habibi, P. and Ahmadiasl, N. (2017). Genistein preserves the lungs of ovariectomized diabetic rats: addition to apoptotic and inflammatory markers in the lung. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 20(12): 1312-1317.
· Daghigh, F., Alihemmati, A., Karimi, P., Habibi, P. and Ahmadiasl, N. (2018). Fibrotic and apoptotic markers alteration in ovariectomised rats: addition of swimming training preserves lung architecture. Archives of Physiology abd Biochemistry, 124(4): 286-291.
· Dennis, J., Maldonado, D., Rojas, X., Aschner, P., Rondón, M., Charry, L., et al. (2010). Inadequate glucose control in type 2 diabetes is associated with impaired lung function and systemic inflammation: a cross-sectional study. BMC Pulmonary Medicine, 10: 38.
· Dogru, Z., Nacar, T., Unal, D., Aksak, S., Albayrak, A., Odabasoglu, F., et al. (2012). Effects of diabetes mellitus and postmenopausal period on the lungs of rats. African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 6(27): 1989-2010.
· Fan, H., Wang, Y., Zhao, K., Su, L., Deng, C., Huang, J., et al. (2023). Incomplete Knockdown of MyD88 Inhibits LPS-Induced Lung Injury and Lung Fibrosis in a Mouse Model. Inflammation, 46(6): 2276-2288.
· Glassberg, K., Choi, R., Manzoli, V., Shahzeidi, S., Rauschkolb, P., Voswinckel, R., et al. (2014). 17β-estradiol replacement reverses age-related lung disease in estrogen-deficient C57BL/6J mice. Endocrinology, 155(2): 441-448.
· Habibi, P., Alihemmati, A., NourAzar, A., Yousefi, H., Mortazavi, S. and Ahmadiasl, N. (2016). Expression of the Mir-133 and Bcl-2 could be affected by swimming training in the heart of ovariectomized rats. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 19(4): 381-387.
· Kim, S., Lee, H., Kim, C., Ko, H., Yoon, S. and Yi, K. (2014). Effect of exercise training of different intensities on anti-inflammatory reaction in streptozotocin-induced diabetic rats. Biology Sport, 31(1): 73-79.
· Kim, J. and Lim, Y. (2013). Protective effect of short-term genistein supplementation on the early stage in diabetes-induced renal damage. Mediators of Inflammation, 2013: 510212.
· Massaro, D. and Massaro, G. (2004). Estrogen regulates pulmonary alveolar formation, loss, and regeneration in mice. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 287(6): L1154-1159.
· Mohajeri, D., Mesgari, M., Rezaie, A. and Balila, A. (2007). Histopathological study of osteoporotic changes after experimental creation of osteoporosis by ovariectomy in the rat. Veterinary Clinical Pathology The Quarterly Scientific Journal, 1(2): 97-108.
· Mosca, L., Collins, M., Herrington, E., Mendelsohn, C., Pasternak, M., Robertson, K., et al. (2001). Hormone replacement therapy and cardiovascular disease: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association. Circulation, 104(4): 499-503.
· Nakhaei, H., Mogharnasi, M. and Fanaei, H. (2019). Effect of swimming training on levels of asprosin, lipid profile, glucose and insulin resistance in rats with metabolic syndrome. Obesity Medicine, 15: 100111.
· Oh, Y., Lim, S., Lee, M., Kim, Y., Ann, S. and Yoon, S. (2007). A combination of soy isoflavone supplementation and exercise improves lipid profiles and protects antioxidant defense-systems against exercise-induced oxidative stress in ovariectomized rats. Biofactors, 29(4): 175-185.
· Ortega-Santos, P., Al-Nakkash, L. and Whisner, M. (2020). Exercise and/or Genistein Treatment Impact Gut Microbiota and Inflammation after 12 Weeks on a High-Fat, High-Sugar Diet in C57BL/6 Mice. Nutrients, 12(11).
· Quinteiro, H., Buzin, M., Conti, F., Dias Dda, S., Figueroa, D., Llesuy, S., et al. (2015). Aerobic exercise training promotes additional cardiac benefits better than resistance exercise training in postmenopausal rats with diabetes. Menopause, 22(5): 534-541.
· Sadeghian, R., Shahidi, S., Komaki, A., Habibi, P., Ahmadiasl, N., Yousefi, H., et al. (2021). Synergism effect of swimming exercise and genistein on the inflammation, oxidative stress, and VEGF expression in the retina of diabetic-ovariectomized rats. Life Sciences, 284: 119931.
· Silva, M., Duarte-Mendes, P., Teixeira, M., Soares, M. and Ferreira, P. (2024). The effects of combined exercise training on glucose metabolism and inflammatory markers in sedentary adults: a systematic review and meta-analysis. Science Report, 14(1): 1936.
· Stephenson, J., Setchell, D., Kendall, W., Jenkins, J., Anderson, W. and Fanti, P. (2005). Effect of soy protein-rich diet on renal function in young adults with insulin-dependent diabetes mellitus. Clinical Nephrology, 64(1):1-11.
· Su, X., Meng, X., Sun, c., Liu, l. and Su, B. (2011). Intramuscular injection of soluble receptor for advanced glycation endproducts expression vector prevents the development of streptozotocin-induced diabetes mellitus in rats on high fat diet. Journal of Diabetes, 3(4): 309-316.
· Witayavanitkul, N., Werawatganon, D., Chayanupatkul, M., Klaikeaw, N., Sanguanrungsirikul, S. and Siriviriyakul, P. (2020). Genistein and exercise modulated lipid peroxidation and improved steatohepatitis in ovariectomized rats. BMC Complementary Medical Therapy, 20(1): 162.
· Yeh, C., Punjabi, M., Wang, Y., Pankow, S., Duncan, B., Cox, E., et al. (2008). Cross-sectional and prospective study of lung function in adults with type 2 diabetes: the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study. Diabetes Care, 31(4): 741-746.
· Zhang, N., Zhang, W., Guo, X., Liu, J., Li, S., Zhang, H., et al. (2022). Genistein protects against hyperglycemia and fatty liver disease in diet-induced prediabetes mice via activating hepatic insulin signaling pathway. Frontier in Nutrition, 9: 1072044.