The effect of incremental aerobic exercise after injection of bone marrow-derived stem cells on some indicators of oxidative stress and inflammatory of liver tissue in rats model of fatty liver
Subject Areas : New studies in exercise metabolism and physical activity
hamed Namdar
1
,
Seyed Abdollah Hashemvarzi
2
,
Abdorreza Jafari Chashmi
3
1 - Ph.D Candidate in Exercise Physiology, Department of Exercise Physiology, Faculty of Humanities, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2 - Exercise Physiology Department, Faculty of Humanities, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
3 - Exercise Physiology Department, Faculty of Humanities, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
Keywords: Exercise, Inflammation, Oxidative stress, Fatty liver, Stem cell,
Abstract :
Introduction: Non-alcoholic fatty liver disease is one of the most common liver diseases of this century, which is associated with changes in inflammatory cytokines and increased oxidative stress.The purpose of this research was to investigate the effect of an increasing aerobic exercise period after bone marrow stem cell injection on some indicators of oxidative and inflammatory stress of liver tissue in rats model of fatty liver. Methods: 60 adult male Wistar rats were divided into two main groups: control (6 rats) and patients with fatty liver (54 rats). The control group used standard rodent food for 6 weeks, while the animals in the diseased groups used high-fat food to induce fatty liver disease. At the end of the sixth week, to confirm the development of fatty liver disease, blood was randomly drawn from the tails of 3 mice and ALT and AST enzymes were measured. Then the animals of the patient group were randomly divided into 5 groups: Saline, Fatty liver, Exercise, Cell, Exercise + Cell. About 105 cells in 2 microliters of medium were injected into the cell receiving groups for each rat through the tail vein. The training program consisted of 8 weeks of incremental treadmill running.Results: The levels of CAT and SOD increased in the treated groups, but the level of the inflammatory index TNF-α decreased, but these changes were significant only in the groups of exercise and exercise + cells compared to the fatty liver group.Conclusion: Incremental aerobic training after the injection of bone marrow-derived stem cells increased the antioxidant levels of CAT and SOD and decreased the inflammatory index of TNF-α in mice with fatty liver. Therefore, it seems that this method can improve liver condition and be considered as a therapeutic solution.
_||_
اثر یک دوره تمرین هوازی فزاینده بعد از تزریق سلول بنیادی مشتق از مغز استخوان بر برخی شاخصهای استرس اکسیداتیو و التهابی بافت کبد در مدل حیوانی کبد چرب
چکیده:
مقدمه: بیماری کبد چرب غیرالکلی از رایجترین بیماریهای کبدی قرن حاضر است که با تغییر سایتوکاینهای التهابی و افزایش استرس اکسیداتیو همراه است. هدف پژوهش حاضر، بررسی اثر تمرین هوازی فزاینده بعد از تزریق سلول بنیادی مشتق از مغز استخوان بر شاخصهای استرس اکسیداتیو و التهابی بافت کبد در مدل حیوانی کبد چرب بود.
روشها: 36 سر موش نژاد ويستار، ابتدا به دو گروه اصلی کنترل (6 سر) و بیمار کبد چرب (54 سر) تقسیم شدند. گروه کنترل 6 هفته از غذای استاندارد جوندگان و گروههای بیمار، از غذای پرچرب جهت القای بیماری کبد چرب استفاده کردند. در پایان هفته ششم، جهت تایید ایجاد بیماری کبد چرب، به طور تصادفی از دم 3 سر موش خونگیری و آنزیم های کبدی اندازه گیری شد. سپس حیوانات گروه بیمار به طور تصادفی به 5 گروه سالین، کبد چرب، تمرین، سلول و تمرین + سلول تقسیم شدند. به گروههای دریافت کننده سلول، حدود 105 سلول در 2 میکرولیتر محیط، برای هر موش از طریق سیاهرگ دمی تزریق گردید. برنامه تمرینی شامل 8 هفته دویدن بر روی تردمیل به صورت فزاینده بود.
یافتهها: مقادیر CAT و SOD در گروههای تحت درمان افزایش اما میزان شاخص التهابی TNF-α کاهش یافت اما این تغییرات تنها در گروههای تخت درمان تمرین و تمرین + سلول نسبت به گروه کبد چرب معنیداری بود.
نتیجهگیری: تمرین هوازی فزاینده بعد از تزریق سلول بنیادی مشتق از مغز استخوان سبب افزایش مقادیر آنتی اکسیدانی CAT و SOD و کاهش شاخص التهابی TNF-α در موش های مبتلا به کبد چرب گردید. لذا به نظر می رسد این روش می تواند سبب بهبود وضعیت کبدی شده و به عنوان یک راهکار درمانی مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژهها: تمرین، سلول بنیادی، استرس اکسیداتیو، التهاب، کبد چرب
The effect of incremental aerobic exercise after injection of bone marrow-derived stem cells on some indicators of oxidative stress and inflammatory of liver tissue in rats model of fatty liver
Abstract
Introduction: Non-alcoholic fatty liver disease is one of the most common liver diseases of this century, which is associated with changes in inflammatory cytokines and increased oxidative stress.The purpose of this research was to investigate the effect of an increasing aerobic exercise period after bone marrow stem cell injection on some indicators of oxidative and inflammatory stress of liver tissue in rats model of fatty liver.
Methods: 60 adult male Wistar rats were divided into two main groups: control (6 rats) and patients with fatty liver (54 rats). The control group used standard rodent food for 6 weeks, while the animals in the diseased groups used high-fat food to induce fatty liver disease. At the end of the sixth week, to confirm the development of fatty liver disease, blood was randomly drawn from the tails of 3 mice and ALT and AST enzymes were measured. Then the animals of the patient group were randomly divided into 5 groups: Saline, Fatty liver, Exercise, Cell, Exercise + Cell. About 105 cells in 2 microliters of medium were injected into the cell receiving groups for each rat through the tail vein. The training program consisted of 8 weeks of incremental treadmill running.
Results: The levels of CAT and SOD increased in the treated groups, but the level of the inflammatory index TNF-α decreased, but these changes were significant only in the groups of exercise and exercise + cells compared to the fatty liver group.
Conclusion: Incremental aerobic training after the injection of bone marrow-derived stem cells increased the antioxidant levels of CAT and SOD and decreased the inflammatory index of TNF-α in mice with fatty liver. Therefore, it seems that this method can improve liver condition and be considered as a therapeutic solution.
Keywords: Exercise, Stem cell, Oxidative Stress, Inflammation, fatty liver
مقدمه
بیماری کبد چرب غیرالکلی1 (NAFLD) به طور فزاینده شایع ترین اختلال کبدی است که باعث تجمع بیش از حد چربی ها در کبد می شود. شیوع جهانی این بیماری 20 تا 30 درصد در جمعیت عمومی تخمین زده شده است. این بیماری با چاقی، مقاومت به انسولین، هایپرگلیسیمی ودیس لیپیدمی که رایجترین ویژگی های اختلال متابولیک هستند همراه است. استئاتوز کبدی اغلب به التهاب کبد یا استئاتوهپاتیت غیرالکلی منجر می شود و در صورت عدم رسیدگی، به فیبروز، سیروز و حتی سرطان کبد تبدیل می گردد (1). این بیماری به علت علائم ناشناخته نوعی بیماری پنهان است که به راحتی قابل تشخیص نیست. عدم تحرک، چاقی و کمبود آنتیاکسیدانها در رژیم غذایی از علل اصلی این بیماری به شمار میروند (2). افزایش توليد گونه هاي فعال اكسيژن (ROS)2 و در نتیجه استرس اكسایشی3 ايجاد شده در این بیماران ممكن است زمينه ساز عوارض کبد چرب و ديابت (3) و يك عامل كمك كننده در بروز بيماريهای قلبي عروقي، كليوي و چشمي باشد. از طرفی، به دنبال این بیماری، سایتوکینهای التهابی همچون اینترفرون گاما 4 (IFN-γ) و فاکتور نکروز دهنده تومور آلفا 5 (TNF-α) افزایش مییابند (4).
افزایش بیتحرکی یکی از مشکلات سلامت در جوامع مختلف است که به طور پنهان، خطر بروز بیماریهای مزمن از جمله کبد چرب غیرالکلی را در افراد افزایش میدهد (5). به طوری که بر طبق مطالعات مختلف شیوع بالای این بیماری با اپیدمی چاقی و سبک زندگی بیتحرک در ارتباط است (6).
در سالهای اخیر مطالعات زیادی بر روی اثرات ورزش بر سلامتی انسان متمرکزشده است. به طور گسترده پذیرفته شده تمرینات ورزشی اثرات مفیدی بر عوارض کبد چرب دارد و یک روش درمانی مهم در درمان این بیماری محسوب میشود. تمرینات منظم ورزشی یکی از اجزاء کلیدی اصلاح سبک زندگی میباشد که میتواند در پیشگیری یا کنترل بیماری کبد چرب موثر باشد (2). برای سالهای متمادی ورزش و دارو جهت درمان کبد چرب مورد استفاده قرار میگرفت. نقش حمایتی تمرین هوازی در برابر آسیبهای اکسایشی کبدی کاهش التهاب، صدمات و فیبروز کبدی از طریق سرکوب فیلتراسیون ماکروفاژها و افزایش سطوح آنتی اکسیدانتی در مطالعات قبلی نشان داده شده است (7).
از طرفی، یکی از روشهای درمانی نوپا که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از سلول های بنیادی در درمان بیماریهای کبدی است. پزشکی بازساختی و روشهاي سلول درمانی توانستهاند از طریق بهبود بازسازي طبیعی کبد و فراهم کردن فرصت بیشتر براي بیمار تا رسیدن به شرایط دریافت عضو، نتایج نوید بخشی را ارائه دهند. از جمله این روشها میتوان به القاي تمایز در انواع سلولهاي بنیادي نظیرسلولهاي بنیادي جنینی، پرتوان القایی، مزانشیمی و پیش ساز خونی به سلولهاي کبدي اشاره کردکه با فراهم آوردن جمعیت عملکردي از هپاتوسیتها در بیماريهایی نظیر سیروز، سرطان و انواع کبد چرب به صورت معناداري سطح فاکتورهاي کبدي را به حالت طبیعی برمیگردانند. همچنین، سلولهاي بنیادي مزانشیمی و سلولهاي پیش سازخونی با خاصیت تعدیل سیستم ایمنی، باعث کاهش التهاب و بهبود علائم بیماريهاي خود ایمن میشوند. با این وجود، استفاده گسترده از این سلولها به منظور کاربردهاي بالینی نیازمند بررسیها و مطالعات بیشتري از رفتار، ماهیت و عملکرد دقیق این سلولها است (8). سلولهاي استرومایی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان، متداولترین سلول مورد استفاده جهت درمان آسیبهاي کبدي هستند. سلولهاي استرومایی مزانشیمی در میان انواع دیگر سلولهاي بنیادي به دلیل کشت و در دسترس بودن، عدم تشکیل تومور، نداشتن محدودیت اخلاقی در استفاده از آنها، ایمونوژنیسیتی خفیف، خاصیت ضدالتهابی و همچنین قابلیت ترشح سیتوکاینها و فاکتورهاي رشد مختلف، مورد توجه هستند. در جدیدترین پژوهش انجام شده در سال 2021، محققین دریافتند که سلولهای مزانشیمی مشتق از مغز استخوان، کبد چرب مرتبط با دیابت را از طریق تشکیل و تغییر شکل میتوکندری در موش، بهبود میبخشد (9).
به طور کلی، پژوهشگران همواره به دنبال اتخاذ راه کارهای درمانی جدید و مناسب با کمترین عوارض برای درمان انواع بیماری ها از جمله بیماری کبد چرب هستند. با توجه به موارد ذکر شده و آثار مثبت ورزش و پیوند سلول بنیادی به صورت جداگانه در درمان بیماری کبد چرب غیرالکلی، پژوهش حاضر قصد دارد به این سوال پاسخ دهد که آیا یک دوره تمرین هوازی فزاینده به بعد از تزریق سلول بنیادی مشتق از مغز استخوان می تواند آثار مثبتی بر برخی شاخصهای استرس اکسیداتیو و التهابی بافت کبد در مدل حیوانی کبد چرب داشته باشد یا خیر؟ بنابراین با توجه به موارد مطروحه به نظر میرسد ترکیب این دو روش درمانی ذکر شده بتواند اثر مضاعف و بهتری در درمان این بیماری داشته باشد که برای بررسی این موضوع، انجام یک چنین پژوهشی ضروری میباشد.
روششناسی
آزمودنیهای پژوهش
در پژوهش حاضر که با شناسه اخلاق IR.IAU.SARI.REC.1401.050 در کمیته ملی اخلاق زیست پزشکی تصویب شد، از 36 سر موش صحرائي نر بالغ نژاد ويستار با وزن تقریبی 20±220 گرم استفاده گردید. حیوانات در قفس هایی از جنس پلی کربنات با ابعاد (cm 15×15×30) در محیطی با دوره روشنایی/تاریکی 12 ساعته با دمای 2±22 درجه سانتیگراد و با دسترسی آزادانه و یکسان به آب و غذا در شرایط آزمایشگاهی به مدت 1 هفته جهت سازگاری با محیط نگهداری شدند. در ابتدا حیوانات به دو گروه اصلی کنترل (6 سر موش) و بیمار کبد چرب (30 سر موش) تقسیم شدند. گروه کنترل به مدت 6 هفته غذای استاندارد جوندگان مصرف کردند اما حیوانات در گروه های بیمار در این مدت، از غذای پرچرب که شامل غذای پایه جوندگان با افزودن 15% چربی حیوانی، 4% کلسترول و 1% اسیدکولیک بود، جهت القای بیماری کبد چرب استفاده کردند (10،11) (جدول 1).
جدول 1. ترکیبات رژیم غذایی استاندارد و پرچرب
گروه متغیر | رژیم استاندارد (درصد) | رژیم پرچرب (درصد) |
چربی | 12 | 22 |
کربوهیدرات | 57 | 50 |
پروتئین | 28 | 24 |
سایر مواد | 3 | 4 |
در پایان هفته ششم، به منظور تایید ایجاد بیماری کبد چرب، به طور تصادفی از دم 3 سر موش خونگیری انجام شد و آنزیمهای ALT و AST اندازه گیری و ایجاد بیماری کبد چرب تایید شد (مقادیر سطوح سرمی آنزیمهای ALT و AST به ترتیب 25/18±59/87 و 32/19±23/145 بود). سپس حیوانات گروه بیمار به طور تصادفی به 5 گروه سالین، کبد چرب، تمرین، سلول و تمرین + سلول تقسیم شدند.
برداشت، کشت و پیوند سلولهای بنیادی مغز استخوان
به منظور جداسازی سلولهای بنیادی مغز استخوان، از موشهای صحرایی نر 8-6 هفته ای نژاد ویستار استفاده شد. بدین منظور، تحت بیهوشی کامل، استخوان ران و درشتنی موشها خارج شد. سپس مغز استخوان استخراج و در دور1200 (rpm) به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد. سلولهای جدا شده در محیط کشت MEM-α (PAA, Pasching, Austria) حاوی FBS ده درصد و آنتی بیوتیک پنسیلین + استرپتومایسین یک درصد کشت داده شد. پس از 3 پاساژ مكرر، سلولهاي بنیادی مزانشیمی چسبیده به كف فلاسك با تریپسین جدا و با دور rpm 1200 به مدت 10 دقیقه سا نتریفیوژ گردید. سپس سلولهای بنیادی مزانشیمال با تکنیک ایمونوسیتوکمیستری با آنتی بادی CD71و CD90 مورد تایید قرار گرفت. بعد از شستشو سلولها با PBS و پیپتاژ کردن در محیط کشت با استفاده از لام نئوبار، حدود 105 سلول در 2 میکرولیتر محیط برای هر موش تزریق گردید (12).
پروتکل تمريني
موشهای گروه تمرینی قبل از شروع برنامه اصلی، 1 هفته طی 5 جلسه به مدت 5 دقیقه با سرعت 8-10 متر بر دقیقه با شیب صفر، برای آشنایی با نوارگردان (10 لاین، ساخت شرکت پیشرو اندیشه صنعت) تمرین کردند. سپس 8 هفته تمرین هوازی انجام دادند. برنامه تمرین در هفته اول با سرعت 15 متر بر دقیقه و به مدت 5 دقیقه شروع و هر هفته 2-1 متر بر دقیقه به سرعت و 2-1 دقیقه نیز به زمان افزوده شد به طوری که در در هفته پایانی، سرعت به 28 متر بر دقیقه رسید (11).
نحوه بافت برداری
48 ساعت بعد از آخرین جلسه تمرین، موشها با ترکیب کتامین – زایلازین (50-30 میلی گرم کتامین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن موش + 5-3 میلی گرم زایلازین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن موش) بیهوش و بعد از شکافتن قفسه سینه، بافت کبد جدا و در داخل مخزن نیتروژن قرار داده شد و بعد از منجمد شدن داخل یخچال 80- درجه نگهداری شد. سپس بعد از هموژنیز و سانتریفیوژ، میزان غلظت شاخص های تحقیق به وسیله کیت های آزمایشگاهی مربوطه و به روش الایزا اندازه گیری شد.
روش تجزيه و تحليل دادهها
برای تجزیه و تحلیل آماری از آمار توصیفی و استنباطی استفاده شد. جهت تعیین نرمال بودن توزیع داده ها از آزمون کولموگروف – اسمیرنوف استفاده و از آزمون تحليل واريانس يك طرفه (ANOVA) برای بررسی تغییرات بین گروهها استفاده گردید. در صورت وجود اختلاف معنیداری بین گروهها، برای روشن نمودن محل اختلاف از آزمون تعقیبی توکی در سطح معنیداري 05/0> P استفاده شد.
نتایج
مقادیر CAT در گروههای تحت درمان افزایش یافت که این افزایش تنها در گروههای تحت درمان تمرین (024/0P=) و تمرین + سلول (009/0P=) نسبت به گروه بیمار کبد چرب معنیدار بود که بیشترین اختلاف معنیداری نیز بین گروه تمرین + سلول با گروه بیمار کبدچرب مشاهده شد (نمودار 1).
نمودار 1. تغییرات CAT در گروههای پژوهش
*. نشانه اختلاف معنیداری با گروه کبد چرب
هچنین میزان SOD نیز در گروههای تحت درمان افزایش پیدا کرد که این افزایش تنها در گروههای تمرین (046/0P=) و تمرین + سلول (005/0P=) نسبت به گروه بیمار کبد چرب معنیدار بود که بیشترین افزایش در گروه تمرین + سلول مشاهده شد (نمودار 2).
نمودار 2. تغییرات SOD در گروههای پژوهش
*. نشانه اختلاف معنیداری با گروه کبد چرب
از طرفی، مقادیر TNF-α در گروههای تحت درمان کاهش یافت که این کاهش تنها در گروههای تمرین (005/0P=) و تمرین + سلول (014/0P=) نسبت به گروه بیمار کبد چرب معنیدار بود. بیشترین کاهش نیز در گروه تمرین مشاهده شد (نمودار 3).
نمودار 3. تغییرات TNF-α در گروههای پژوهش
*. نشانه اختلاف معنیداری با گروه کبد چرب
بحث و نتیجهگیری
بیماری کبد چرب غیرالکلی که یکی از شایعترین علت بیماری مزمن کبدی است، شامل طیف وسیعی از شرایط است که با رسوب چربی در هپاتوسیتها ارتباط دارد. در سال های اخیر پژوهش های زیادی بر روی آثار ورزش بر سلامتی انسان متمرکزشده است. به طور گسترده پذیرفته شده تمرینات ورزشی آثار مفیدی بر عوارض کبد چرب دارد و یک روش درمانی مهم در درمان این بیماری محسوب می شود. تمرینات منظم ورزشی یکی از اجزاء کلیدی اصلاح سبک زندگی است که میتواند در پیشگیری یا کنترل بیماری کبد چرب موثر باشد. مطالعات نشان دادند که ورزش باعث بهبود کنترل متابولیک میشود. این نتایج معمولا در افراد مبتلا به کبد چرب گزارش شده است و لذا پیشنهاد میشود که ارتباط مناسبی بین از دست دادن چربی بدن و کنترل کبد چرب وجود دارد (13). افراد مبتلا به کبد چرب با آمادگی قلبی تنفسی پایین در مقایسه با افرادی که درجه بالاتری از آمادگی را دارند، بیشتر در معرض ریسک پیشرفت بیماری قرار دارند، بنابراین ورزش باید به عنوان نقطه اتکاء اولیه پیشگیری و کنترل کبد چرب باشد (14). از طرفی سلول درمانی نیز در کنار پرداختن به فعالیت ورزشی و کنترل تغذیه، روش درمانی جدیدی است که در درمان بسیاری از بیماریهای متابولیک از جمله بیماری کبد چرب استفاده می شود. نتایج پژوهش حاضر که به بررسی این 2 متغییر مستقل به صورت مجزا و به صورت ترکیبی در موش های مبتلا به کبد چرب غیرالکلی پرداخته است، آثار مثبت اعمال این متغییرها را مورد تایید قرار داده است.
مطالعات بسیار زیادی نشان دادند که کبدچرب با افزایش استرس اکسیداتیو همراه میباشد (15،16) که در پژوهش حاضر هم مشاهده می شود که مقادیر دو شاخص آنتی اکسیدانی CAT و SOD در گروه بیمار کبد چرب نسبت به گروه کنترل سالم کاهش معنی داری یافته است. در خصوص اثربخشی هر یک از 2 متغییر تمرین و تزریق سلول بنیادی بر شاخصهای آنتی اکسیدانی CAT و SOD، نتایج نشان داد که تمرین به تنهایی سبب افزایش معنی دار این دو متغییر نسبت به گروه بیمار کبد چرب میشود اما اگرچه میزان این دو متغییر در گروه سلول بنیادی نسبت به گروه بیمار افزایش یافت اما این افزایش معنی دار نبود. از طرفی بررسی نتایج در گروه ترکیبی نیز نشان داد که مقادیر این دو آنتی اکسیدان در گروه تمرین + سلول، نسبت به گروه بیمار کبد چرب افزایش معنیداری داشت که این افزایش نسبت به 2 گروه تمرین و سلول به تنهایی، بیشتر و محسوستر بود.
مطالعاتی که به بررسی تزریق سلول بنیادی بر شاخصهای آنتی اکسیدانی در موشهای مبتلا به کبد چرب پرداخته باشند در دسترس نیست اما نتایج اکثر مطالعاتی که اثر تمرین را مورد بررسی قرار دادند همسو با نتایج مطالعه حاضر میباشد. تحقیقات مختلف نشان دادند تمرینات بدنی باعث افزایش فعالیت در سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی بدن میگردد و مقدار CAT و SOD عضله و پلاسما افزایش مییابد و از طریق افزایش دفاع آنتی اکسیدانی، منجر به کاهش استرس اکسیداتیو میگردد (16).
مهمترین یافته این پژوهش که با مقایسه گروههای تحت درمان با گروه بیمار میتوان به آن دریافت این است که اثربخشی انجام تمرین پس از پیوند سلول بنیادی، به دلیل اثر هم افزایی، بیشتر از اعمال هر یک از این متغیرها به طور جداگانه است که با مقایسه جداگانه شاخصهای اندازه گیری شده در گروههای تحت درمان، نقش هر یک از روشهای درمانی متفاوت میباشد.
در سالهای اخیر، گزارشات متعددی اذعان کردند که استفاده از سلولهای بنیادی میتواند منفعتهای درمانی در آسیبهای مغزی و ایسکمی مغزی و بیماریهای متابولیک داشته باشد (17). کاپیتلی و همکاران (2014) اذعان داشتند که میتوان از سلولهای بنیادی به منظور جایگزینی سلولهای عصبی مرده، بازسازی انتقال دهندههای عصبی و جریانهای عصبی و فراهم کردن آثار نروتروفیک برای این سلول ها استفاده کرد (17).
به نظر میرسد پیوند این سلولها میتواند به عنوان یکی از استراتژیهای درمانی جدید برای درمان بیماریهای متابولیک مورد توجه قرار گیرد. محققین بیان کردهاند که احتمالاً سلولهای بنیادی تزریق شده تحت تأثیر محیط اطرافشان، فاکتورهای رشد (از جمله BDNF، VEGF و NGF) و سایتوکینها را ترشح میکنند که با مکانیسمهای اتوکرین و یا پاراکرین بر خود و سلولهای میزبان اثر گذاشته، نه تنها میزان بقاء و تمایز سلولی را افزایش میدهند، بلکه منجر به عصبدهی مجدد و برقراری ارتباط عصبی نیز میشوند (18). مبانی نظری بیان میکنند که فاکتورهای نوروتروفیک ترشح شده از سلولهای بنیادی پیوندی باعث میشوند که یا خود این سلولها به سلولهای عصبی تمایز یابند و جایگزین سلولهای آسیب دیده شوند و یا سلولهای اطراف تحت تأثیر این فاکتورها به سلولهای عصبی تمایز یابند (19،20).
از طرفی دیگر، در مطالعه حاضر افزایش معنیداری در سطح TNF-a در بافت کبد موشهای مبتلا به کبد چرب مشاهده گردید که بیانگر افزایش التهاب در بافت کبد میباشد. در خصوص اثربخشی هر یک از 2 متغییر تمرین و تزریق سلول بنیادی بر این شاخص التهابی، نتایج نشان داد که هر یک از این متغییرها به تنهایی سبب کاهش شاخص التهابی TNF-α میشوند اما این کاهش تنها در گروه تمرین و تمرین + سلول نسبت به گروه بیمار معنیدار بود.
نقش تمرین هوازی در کاهش التهاب کاملا روشن میباشد. محققین در سال 2019 نقش ورزش را در موشهای صحرایی دیابتیک مورد ارزیابی قرار داده و نشان دادند که تمرین هوازی میتواند باعث کاهش سطوح شاخصهای التهابی مانند TNF-αو IL-1β گردد که همسو با نتایج پژوهش حاضر میباشد (21). بدین ترتیب فعالیت بدنی میتواند با کاهش عوامل التهاب زا و بهبود سطوح فاکتورهای رشدی، باعث محافظت از مغز در مقابل آسیب ناشی از التهاب شود (22). در پژوهشی دیگر نوروزپور و همکاران (1401) اثر تمرین ترکیبی بر غلظت سرمی سایتوکاینهای التهابی و عوامل مرتبط با اختلال متابولیک در زنان سالمند مبتلا به کبد چرب را مورد بررسی قرار دادند. این محققین نتیجه گرفتند که تمرین ترکیبی می تواند باعث بهبود سطح سایتوکاینهای التهابی و کاهش عوامل خطر متابولیکی مرتبط با کبدچرب غیرالکلی شود و با افزایش اثرات ضد التهابی نقش موثری در سلامتی سالمندان ایفا میکند (1).
در سالهای اخیر، گزارشات متعددی اذعان کردند که استفاده از سلولهای بنیادی میتواند منفعتهای درمانی متعددی داشته باشد (17). در پژوهشی همسو با پژوهش حاضر پورحیدر و همکاران نشان دادند که سلولهای بنیادی از طریق ترشح فاکتورهای نورتروفیک6 و نیز افزایش نوروژنزیس7 سبب بقای نورونها شده و از این طریق موجب بهبود عملکردی در ضایعات مختلف سیستم مغزی میشوند (23). محققین نشان دادند میزان سیتوکین پیش التهابی TNF-α، 24 و 72 ساعت بعد از آسیب مغزی بطور معنیداری در گروهی که سلولهای بنیادی مزانشیمال را دریافت کرده بودند، کاهش یافته بود (24)، که هم راستا با نتایج پژوهش حاضر میباشد. در واقع سلولهای بنیادی مزانشیمال، با القاء تولرانس محیطی و مهاجرت به بافتهای آسیب دیده، آزادسازی سیتوکینهای پیش التهابی را مهار میکنند که احتمالا از طریق افزایش بیان 8TSG-6 ایجاد میگردد. TSG-6 ممکن است به نوبه خود با سرکوب مسیر سیگنالینگ NF-KB باعث کاهش تولید سیتوکینهای پیش التهابی گردد (24). لذا به نظر میرسد پیوند این سلولها میتواند به عنوان یکی از استراتژیهای درمانی جدید برای درمان بیماریهای نورودژنراتیو از جمله بیماری آلزایمر، پارکینسون و نروپاتیهای دیابتی و کبد چرب مورد توجه قرار گیرد. یکی دیگر از مکانیزمهای پیشنهاد شده در زمینه اثر سلولهای بنیادی میتواند اثر این سلولها بر ترشح فاکتورهای نوروتروفیک (NGF،BDNF،NT-3 و NT-4) و فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF) و متعاقب آن افزایش نروژنز و آنژیوژنز در بافت عصبی مخصوصا مغز باشد، که سبب بقای نرونها شده و از این طریق موجب بهبود عملکردی در ضایعات مختلف سیستم عصبی مرکزی و محیطی میشود (12،23).
به طور کلی نتایج پژوهش حاضر نشان داد که انجام یک دوره تمرین هوازی فزاینده بعد از تزریق سلول بنیادی مشتق از مغز استخوان سبب افزایش مقادیر آنتی اکسیدانی CAT و SOD و کاهش شاخص التهابی TNF-α در موشهای مبتلا به کبد چرب گردید و لذا به نظر میرسد این روش میتواند سبب بهبود وضعیت کبدی شده و به عنوان یک راهکار درمانی مورد توجه قرار گیرد.
تعارض منافع
نویسندگان در انجام این پژوهش هیچگونه تعارض منافع نداشتند.
منابع
1. Norouzpour M, Marandi M, Ghanbarzadeh M, Zare Mayavan A. The effect of combined training on serum concentrations of inflammatory cytokines and factors associated with metabolic syndrome in elderly women with fatty liver. Journal of Sport and Exercise Physiology 2022;15(2):64-75 (Persian).
2. Chalasani N, Younossi Z, Lavine E J, Diehel M A, Brunt M E, Cusi K, et al. The Diagnosis and Management of Non-alcoholic Fatty Liver Disease: Practice Guideline by the American Gastroenterological Association, American Association for the Study of Liver Diseases, and American College of Gastroenterology 2012 by the AGA Institute. Am J Gastroenterol 2012. (142):1592–609.
3. Sies H. Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox biology. 2015;4:180-3.
4. Loomba R, Friedman SL, Shulman GI. Mechanisms and disease consequences of nonalcoholic fatty liver disease. Cell 2021;184(10):2537–64.
5. Kate Hallsworth, Christian Thoma, Sarah Moore, Thomas Ploetz, Quentin M Anstee, Roy Taylor, Christopher P Day, Michael I Trenell. Non-alcoholic fatty liver disease is associated with higher levels of objectively measured sedentary behaviour and lower levels of physical activity than matched healthy controls. Frontline Gastroenterology 2015; 6:44–51.
6. Shira Zelber-Sagi, Justyna Godos and Federico Salomone. Lifestyle changes for the treatment of nonalcoholic fatty liver disease: a review of observational studies and intervention trials. Therapeutic Advances in Gastroenterolog 2016; 9(3) 392–407.
7. Muaz Belviranli, Nilsel Okudan, Serkan Revan, Serdar Balci, and Hakki Gokbel. Repeated Supramaximal Exercise-Induced Oxidative Stress: Effect of β-Alanine Plus Creatine Supplementation. Asian J Sports Med. 2016; 7(1): e26843.
8. Shahriari Felordi M, Torabi Sh, Shokoohian B, Farzaneh Z, Mohamadnejad M, Malekzadeh R, Baharvand H, Vosough M. Novel Cell-Based Therapies in Hepatic Disorders. J Mazandaran Univ Med Sci 2020; 30(185): 184-208 (Persian).
9. Youkun Bi, Xuejun Guo, Mengqi Zhang, Keqi Zhu, Chentao Sh, Baoqi Fan, Yanyun Wu, Zhiguang Yang and Guangju Ji. Bone marrow derived‑mesenchymal stem cell improves diabetes‑associated fatty liver via mitochondria transformation in mice. Stem Cell Research & Therapy (2021): 12:602.
10. Efati M, Khorrami M, Zarei Mahmmudabadi A, Raouf Sarshoori J. Induction of an animal model of non-alcoholic fatty liver disease using a formulated high-fat diet. J Babol Univ Med Sci 2017;18(11):57-62 (Persian).
11. Hajighasem A, Farzanegi P, Mazaheri Z, Naghizadeh M, Salehi Gh. Effects of resveratrol, exercises and their combination on Farnesoid X receptor, Liver X receptor and Sirtuin 1 gene expression and apoptosis in the liver of elderly rats with nonalcoholic fatty liver. Peer J 2018; 6:5522: 1-15.
12. Hashemvarzi SA, Heidarianpour A, Fallah Mohammadi Z, Pourghasem M. Synergistic Effects of Aerobic Exercise after Bone Marrow Stem Cell Transplantation on Recovery of Dopaminergic Neurons and Angiogenesis Markers of Parkinsonian Rats. International Journal of Applied Exercise Physiology, 2016, 1 (5):69-80.
13. Shamsoddini A, Sobhani V, Ghamar Chehreh ME, Alavian SM, Zaree A. Effect of Aerobic and Resistance Exercise Training on Liver Enzymes and Hepatic Fat in Iranian Men With Nonalcoholic Fatty Liver Disease. Hepat Mon 2015; 15(10):e31434.
14. Nabizadeh Haghighi A, Shabani R. Comparing effects of medication therapy and exercise training with diet on liver enzymes levels and liver sonography in patients with non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Journal of University of Medical Sciences 2016; 5(4):488-500.
15. Pafili K, Roden M. Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) from pathogenesis to treatment concepts in humans. Mol Metab 2021;50:101122.
16. Farzanegi P, Dana A, Ebrahimpoor Z, Asadi M, Azarbayjani MA. Mechanisms of beneficial effects of exercise training on non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD): Roles of oxidative stress and inflammation. European Journal of Sport Science 2019; 19 (7): 994-1003.
17. Capitelli CS, Lopes CS, Alves AC, Barbiero J, Oliveira LF, Silva V, Vital M. Opposite Effects of Bone Marrow-Derived Cells Transplantation in MPTP-rat Model of Parkinson’s Disease: A Comparison Study of Mononuclear and Mesenchymal Stem Cells. Int J Med Sci 2014; 11(10): 1049-106.
18. Kang R, Zhou Y, Tan S, Zhou G, Aagaard L, Xie L, Bünger C, Bolund L, Luo Y. Mesenchymal stem cells derived from human induced pluripotent stem cells retain adequate osteogenicity and chondrogenicity but less adipogenicity. Stem Cell Research & Therapy (2015) 6:144. 1-14.
19. Polgar S, Karimi L, Buultjens M, Morris M, Busse M. Assessing the Efficacy of Cell Transplantation for Parkinson’s Disease: A Patient-Centered Approach. Journal of Parkinson's Disease, 2018; 8(3): 375-383.
20. Wahl P, Brixius K, Bloch W. Exercise-induced stem cell activation and its implication for cardiovascular and skeletal muscle regeneration. Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies 2008; 17(2): 91-99.
21. Bina Kumari Mehta, Kaushal Kumar Singh, Sugato Banerjee. Effect of exercise on type 2 diabetes-associated cognitive impairment in rats. International Journal of Neuroscience 2019; 129(3): 252-263.
22. Cotman CW, Berchtold NC, Christie L. Exercise builds brain health: key roles of growth factor cascades and inflammation. Trends in neurosciences 2007; 30(9): 464-472.
23. Pourheydar B , Shahi M, Farjah GH, Javanmard M, Karimipour M, Atabaki F. Evaluation of apoptosis in hippocampal cells of rat following intravenous injection of bone marrow stromal cells in ischemia-reperfusion model. Studies in Medical Sciences 2014, 25(7): 586-597.
24. Zhong Z, Chen A, Fa Z, Ding Z, Xiao L, Wu G, Wang Q, Zhang R. Bone marrow mesenchymal stem cells upregulate PI3K/AKT pathway and down-regulate NF-κB pathway by secreting glial\ cell-derived neurotrophic factors to regulate microglial polarization and alleviate deafferentation pain in rat. Neurobiology of Disease 2020; (143); 1-17.
[1] Nonalcoholic fatty liver desease
[2] .Reaction oxygen spices
[3] .oxidative stress
[4] . Interferon gamma
[5] . Tumor necrosis factor
[6] .Neurotrophic factors
[7] .Neurogenesis
[8] . Tumor necrosis factor- inducible gene 6 protein