Study of the interactive effect of High-intensity interval training (HIIT) and beetroot juicesupplementation on insulin resistance and glycemic index in Adult female wistar Rat with type 2 diabetes

Subject Areas : Physical Activity and Health

mona abdolhamide tehrani ^{1 *}

1 - omidiyeh Islamic Azad University

Received: 2023-06-30 Accepted : 2023-08-13 Published : 2023-07-23

Keywords: Keywords: interval training, Insulin resistance, Beetroot,

Abstract :

Epidemiological studies predict that the number will exceed 700 million people worldwide by 2045. In order to prevent diabetes, it is very important to provide sports programs along with drug therapy. Intermittent training increases insulin sensitivity. On the other hand, plants have always been one of the sources of medicines, which are traditionally used as chemical products. Root vegetable beet has antioxidant and anti-oxidant properties due to the identification of protective substances. Materials and methods: 40 mice were subjected to intraperitoneal injection of 55 mg/kg streptotocin after one week of adaptation and after 16 hours of fasting. After 4 days, the rats with blood glucose levels above 300 mg/dl were divided into (1) garlic, (2) training, (3) beetroot supplement, (4) training and supplementation, and (5) control groups. Groups 2 and 4 (4 weeks/4 sessions) practiced. And groups 3 and 4 consumed 10 kg/ml of beetroot daily. Training protocol: 44 minutes of running (6 minutes of warm-up at a speed of 10-12 minutes/m, 5 periods of 4-minute training with high intensity (70-95%) and 4 periods of 3-minute training with low intensity (50-60%) and 6 minutes of cooling). Results: Two-way analysis of variance test showed that four weeks of intense intermittent exercise with beetroot supplement reduced blood sugar (p<0.002) and improved insulin (p<0.033) and decreased insulin resistance (p<0.006).Keywords: interval training, beetroot, insulin resistance

Full-Text:



 

بررسی اثر تعاملی تمرین تناوبی شدید و مکمل آب چغندر(بیتروت) بر مقاومت به انسولین و شاخص گلیسمی موش­های صحرایی بالغ نژاد ویستار مبتلا به دیابت نوع 2 

 

چکیده

هدف: چغندر با خواص آنتی اکسیدانی و ضد التهابی از مکانیزم­های مختلف باعث کنترل دیابت می­شود. اما این مطالعه حاضر با هدف درک اثر تعاملی تمرین تناوبی شدید و مکمل چغندر بر بهبود مقاومت به انسولین و شاخص گلیسمی انجام شده است..

مواد و روش: در این مطالعه 40 سر موش صحرایی ماده بالغ نژاد ویستار(270-300 گرم) بعد از یک هفته سازگاری و پس از 16 ساعت ناشتا تحت تزریق صفاقی mg/kg 55 استروپتوزتوسین حل شده در بافر سیترات قرار گرفتند. بعد از 4 روز موش­های با قند خون بالای mg/dl 300 بر اساس قند خون ناشتا به گروه­های (1) دیابت، (2) تمرین، (3) مکمل آب چغندر(بیتروت)، (4) تمرین و مکمل و (5) کنترل تقسیم شدند. گروه­های 2 و 4 ( 4هفته/ 4 جلسه در هفته) تحت تمرین قرار گرفتند؛ و گروه­های 3 و 4 ( 4 هفته ) روزانه 10kg  / ml وزن بدن آب چغندر(بیتروت) را به صورت محلول در آب مصرف کردند. جهت سازگاری آزمودنی با سرعت 5 تا 10 min / m به مدت10 تا 15 دقیقه پروتکل تمرین را آغاز کردند. سپس گروه­های تمرینی به مدت چهار هفته، هر هفته 4 جلسه تمرین داده شد. مدت زمان دویدن بر روی نوار گردان 44 دقیقه (شامل 6 دقیقه گرم کردن با سرعت 10 - 12  min/m ، 5 دوره تمرین 4 دقیقه­ای با تناوب شدید (70 - 95 درصد سرعت بیشینه) و 4 دوره تمرین 3 دقیقه ای با شدت کم (50 تا 60 درصد حداکثر سرعت بود. شیب نوار گردان در طول تحقیق صفر درجه در نظر گرفته شده بود و تغییری نداشت. جهت بررسی داده­ها از آزمون تحلیل واریانس دوراهه استفاده شد.

نتایج: نتایج نشان داد، چهار هفته تمرین تناوبی شدید به همراه مکمل آب چغندر(بیتروت) بر کاهش گلوکز خون در موش­های صحرایی دیابتی بالغ نژاد ویستار نسبت به گروه کنترل، دیابت و مکمل تاثیر معنی­داری دارد (002/0p=)، همچنین تاثیر چهار هفته تمرین تناوبی شدید به همراه مکمل آب چغندر( بیترویت) بر بهبود انسولین (033/0p=) و کاهش مقاومت به انسولین (006/0p=) موش­های صحرایی دیابتی نسبت به گروه کنترل، دیابت و مکمل تاثیر معنی­دار مشاهده شد.

واژه­های کلیدی: موشهای صحرایی، دیابت نوع 2،تمرین تناوبی، آب چغندر(بیتروت)، مقاومت به انسولین، شاخص های گلیسمیک

Study of the interactive effect of High-intensity interval training (HIIT) and beetroot  juice

Supplementation on insulin resistance and glycemic index in Adult female wistar Rat with type 2 diabetes

 

Mona Abdolhamid Tehrani2. Nazanin Ghasempoor1. Ehsan Sharifi Fard1*.  Asieh Sayyed1

1Department of Sport Physiology, Behbahan Branch, Islamic Azad University, Behbahan, Iran

2Department of Physical Education, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University, Omidiyeh, Iran

Correspondence Author’s Address: Department of Physical Education, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University*, Omidiyeh, Iran, Tel: [phone], Email:[e-mail]

Abstract

Objective: beets with antioxidant and anti-inflammatory properties control diabetes through different mechanisms. Current study was done to investigate synergetic effect of High-intensity interval training (HIIT) and beet supplement on improving insulin resistance and glycemic index.

Materials & Methods: In this study, 40 aged healthy female rats were subjected to intraperitoneal injection of 55 mg/kg streptozotocin dissolved in citrate buffer after one week of adaptation and16 hours of fasting. After 4 days, rats with blood sugar above 300 mg/dl were divided into (1) diabetes, (2) exercise, (3) beetroot supplement, (4) exercise and supplement, and (5) control based on fasting blood sugar.Groups 2 and 4 (4 weeks/4 times per week) practiced; and groups 3 and 4 (4 weeks) consumed 10 kg/ml body weight of beetroot as soluble in water. They started working at a speed of 5 to 10 min/m for 10 to 15 minutes for the subject compatibility.Then the training groups continued 4 training sessions every week for four weeks. The duration of running on the treadmill was 44 minutes (including 6 minutes of warm-up at a speed of 10-12 m/min, 5 periods of 4-minute training with high intensity interval (70-95% of maximum speed)) and 4 periods of 3-minute training of 3 minutes at low intensity (50-60% of maximum speed) and a 6-minute cool down. In this study, the slope of the rotating tape was assumed to be zero degrees and did not change. In order to check the data, Two-way analysis of variance (ANOVA) was used.

Results: The results of two-way analysis of variance showed that four weeks of intense intermittent exercise with beetroot water supplementation has a significant effect on reducing blood glucose in adult diabetic Wistar rats compared to the control group, diabetes, and supplement (p<0.002). Additionally, the four weeks of intense interval training with beetroot water supplement had a significant effect on improving insulin (p<0­­­­.033) and reducing insulin resistance (p<0.006) in diabetic Wistar rats compared to the control group, diabetes, and supplement.

Keywords: Interval training, Beetroot, Rats, Insulin resistance, Type 2 diabetes, Glycemic index

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

ناتوانی سلول در پاسخ مناسب به انسولین باعث بروز مقاومت به انسولین می­شود. عدم جذب مناسب گلوکز، لوزلمعده را وادار به ترشح بیشتر انسولین می­کند¹(داسیلوا,2020). تا زمانی که پانکراس انسولین مورد نیاز برای غلبه بر پاسخ ضعیف سلول‌ را تولید کند، سطح گلوکز خون در محدوده نرمال باقی می‌ماند. با ادامه این رویه، توان پانکراس در تنظیم قند خون پاسخگو نخواهد بود و قند خون به‌ تدریج بالا می‌رود. مقاومت به انسولین آغاز کننده سیر بسیاری از بیماری­ها از جمله دیابت نوع 2 می­باشد (هولووت, 2006)². چاقی، بالا بودن درصد چربی به خصوص در ناحیه احشایی و افزایش اکسیداسیون اسید چرب نقش موثری در بروز مقاومت به انسولین دارند (کرشا و همکاران, 2004)³. تجمع اسید چرب ناشی از عدم واکنش سلول چربی به انسولین، باعث ناکارآمدی سلول­های بتا پانکراس می­شود. از سوی دیگر پیام رسان­های مترشحه از بافت چربی، نقش مهمی در عملکرد بیولوژیکی بدن دارند. رتینول متصل به پروتئین چهار یک هورمون مترشحه از بافت چربی است که با سرکوب محیطیGLUT4 (انتقال دهنده گلوکز)، باعث افزایش مقاومت به انسولین می­شود(کرشا و همکاران, 2004). همچنین چاقی با افزایش کموکاین­ها، نفوذ ماکروفاژها و ترشح سایتوکاین­ها در بافت، تاثیر منفی بر روند حساسیت به انسولین دارد. از آنجاییکه عضلات اسکلتی یکی از بافت­های موثر در هموستاز گلوکز می­باشد،  با در نظر گرفتن کیفیت زندگی سالمندی و شیوع اختلالات متابولیکی در این افراد فعالیت بدنی به عنوان یک هدف درمانی در کنار دارو مورد توجه قرار می­گیرد. مطالعات بسیاری اثر موثر انواع تمرینات را بر افزایش حساسیت به انسولین تایید می­کنند( مکنزی و همکاران,2011) ⁴. تمرینات اینتروال یا تناوبی با تناوب­های زمانی10 ثانیه تا 4 دقیقه با شدت متوسط تا بالا اجرا می­شوند. محققان زیادی به بررسی تاثیر تمرینات تناوبی بر بیماری دیابت پرداخته­اند. در همین راستا پرستش و همکاران 1401، اثر10 هفته تمرین تناوبی را بر شاخص انسولینی بررسی کردند. نتایج نشان داد، تمرین تناوبی باعث کاهش مقاومت به انسولین می­شود(پرستش, 2022). همچنین مرادی و همکاران2022، اثر 6 هفته تمرین تناوبی شدید90-100% را بر مقاومت به انسولین مورد مطالعه قرار دادند. نتایج آن­ها نیزکاهش مقاومت به انسولین را نشان داد(مرادی, 2022 ). یکی از ویژگی­های تمرینات تناوبی افزایش متابولیسم پایه افراد تا مدتی پس از اجرای تمرین است(ریاحی ملایری و همکاران,2019)((Riyahi Malayeri and Saei , 2019⁵. همچنین تمرینات تناوبی با تغییرات مختلفی در سطح سلولی باعث افزایش جذب گلوکز توسط عضلات می­شوند. این تغییرات شامل افزایش جریان خون، افزایش فعالیت هگزوکیناز (فسفریله کننده گلوکز)، افزایش انتقال گیرنده­های در دسترس به سمت غشای سارکولما، افزایش بیان ژن حامل­ گلوکز در کنار کاهش اسید چرب آزاد می­باشند(اینو,2015) (Inoue et al, 2015)⁶. اما تا کنون بیش از 1200 گونه گیاهی دارای فعالیت ضد دیابتی شناخته شده است. چغندر⁷گیاهی از خانواده Chenopodiaceous  است که، به صورت خام، پخته شده یا به صورت نوشیدنی مصرف می­شود. چغندر قرمز منبع غنی از (سدیم، پتاسیم، منیزیم، آهن، نیترات، فولات، بتالین، ویتامین A ، B و C) است(تان,2015) (Tan et al,2015)⁸ این گیاه دارای رنگدانه­ بتاسیانین می­باشد، که آن را به رنگ قرمز متمایل به بنفش نمایان می­کند. مطالعات علاوه بر اثرات ضد سرطانی، ضد التهابی، کنترل کننده فشار خون، اثرات مثبت چغندر در کنترل دیابت را تایید می­کنند(Kumar et­ al,2020)⁹. یکی از ویژگی­های شاخص چغندر وجود فیبر فراوان است(میکیتا و همکاران, 2019) ((Miketinas et al,2019¹⁰. بطوریکه یک فنجان آن حاوی 4/3 gr فیبر می­باشد. تحقیقات نشان می­دهند میزان مصرف روزانه فیبر ارتباط معنی­داری با کاهش بیماری­ قلبی و دیابت نوع 2 دارد(پهوا و همکاران, 2021) ((Pahwa, Goyal, and Jialal, 2021¹¹. ضمن اینکه فیبر باعث القای حس سیری و کمک به کنترل وزن می­کند. چغندر علاوه بر چربی و کالری کم، دارای آب فراوان است، که یک عامل موثر در حفظ وزن می­باشد(میکیتا و همکاران, 2019)( (Miketinas et al,2019. یکی دیگر از مزایای چغندر محتوای بالای نیترات معدنی(NO3) است، که باعث افزایش سطح NO و تحریک مسیرهای سیگنالینگGLUT4  و افزایش پاسخ مولکولی به انسولین می­شود(جانگ و همکاران, 2014 Jiang et al, 2014)¹². بطورکلی NO یکی از عوامل اثرگذار در انتقال گلوکز به درون سلول است. از آنجاییکه نقص در عملکرد انسولین علاوه بر اختلال در متابولیسم مواد می­تواند باعث کاهش دفاع آنتی اکسیدانی، افزایش تولید رادیکال آزاد و متعاقب آن افزایش التهاب شود، یکی از نقش­های محافظتی چغندر، کنترل آسیب اکسیداتیو است. بتالین نقش حفاظتی در برابر آسیب اکسیداتیو را فراهم می­کند. در همین راستا سیار و همکاران 2022، مطالعه­ای با عنوان تاثیر مصرف آب چغندر بر وضعیت اکسیداتیو و ترشح انسولین انجام دادند. در مطالعه آ­ن­ها مصرف 60 ml آب چغندر باعث بهبود وضعیت حساسیت به انسولین شدSayyar et al, 2022)(سایارو همکاران, 2022)¹³. مکانیزم­های دیگری نیز برای تایید اثر مصرف چغندر در کنترل دیابت مطرح شده است مانند نقش برخی مواد از جمله اسید اسکوربیک و اسید دهیدرواسکوربیک (DHAA) که جذب گلوکز را تنظیم می­کنند((ایوای و همکاران,2006) Iwai et al,2006)¹⁴. در مطالعه­ای دیگری چانگ و همکاران 2018، اثر مصرف 270 ml آب چغندر را مورد مطالعه قرار دادند. در نتایج آن­ها تاخیر در پاسخ­های گلیسمی و کاهش قند خون مشاهده شد(چانگ و همکاران,2018(Chang, Hafiz, and Boesch ,2018)¹⁵. در نتیجه با توجه به پیشینه تحقیقات مطرح شده، تمرینات تناوبی و بیتروت بر کنترل دیابت، مطالعه حاضر با هدف بررسی اثرات تعاملی تمرین تناوبی و مصرف چغندربر کنترل دیابت نوع 2 انجام شده است.

روش بررسی

در این مطالعه 40 سر موش ماده بالغ نژاد ویستار از مرکز پرورش و تکثیر حیوانات آزمایشگاهی دانشگاه واحد مرودشت تهیه گردید و جهت سازگاری به مدت یک هفته در آزمایشگاه نگهداری شدند. روز هفتم تعداد 32 سر موش پس از 16 ساعت ناشتا تحت تزریق صفاقی mg/kg 55 استروپتوزتوسین حل شده در بافر سیترات (ساخت شرکت سیگما آلدریچ آمریکا) قرار گرفتند و پس از 4 روز قند خون آنها توسط گلوکومتر و به روش پانچ کردن اندازه­گیری شد. موش­های با قند بالای mg/dl 300 به صورت تصادفی درگروه­های تیمار قرار گرفتند. موش­ها بر اساس قند خون ناشتا به گروه­های (1) دیابت، (2) تمرین تناوبی شدید، (3) مصرف مکمل آب چغندر(بیتروت)، (4) تمرین تناوبی شدید و مکمل آب چغندر(بیتروت) (5) کنترل گروه­بندی صورت گرفت. در ادامه گروه­های 2 و 4 (چهار هفته، 4 جلسه­ای) تحت تمرین قرار گرفتند؛ و گروه­های 3 و 4 به مدت چهار هفته روزانه 10 mg /   kgاز وزن بدن آب چغندر قرمز (بیتروت) را به صورت محلول در آب آشامیدنی مصرف کردند. جهت تهیه آب چغندر تازه، ابتدا مقدار کافی چغندر قرمز شسته و قطعه قطعه شد. سپس آب چغندر تازه استخراج شده پس از گذر از صافی کاغذی، به مقدار10 ml /   kgاز وزن بدن به صورت خوراکی به آنها داده شد(قنبری و همکاران،2022) (Ghanbari et al, 2022)¹⁶. جهت سازگاری به مدت یک هفته، با سرعت 5 تا 10 min/ m ­ به مدت 10 تا 15 min فعالیت را آغاز کردند. سپس گروه­های تمرینی به مدت چهار هفته به تمرین ادامه دادند. مدت زمان دویدن بر روی نوار گردان 44 دقیقه (شامل 6 دقیقه گرم کردن (سرعت 10 تا 12m/min)، 5 دوره تمرین 4 دقیقه­ای با تناوب شدید (70 تا 95 %) و 4 دوره تمرین 3 min با شدت کم (50 تا 60 %) و 6 دقیقه سرد کردن بود. لازم به ذکر است شیب نوار گردان صفر درجه در نظر گرفته شد(عبدالهی و همکاران,  (2023. 48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرین، بعد از 16 ساعت ناشتا موش­ها توسط کتامین و زایلازین به نسبت (5 به 3) تحت بیهوشی قرار گرفتند و سپس خونگیری با سرنگ 5 cc به طور مستقیم از قلب  صورت گرفت. جهت اندازه­گیری گلوکز خون از دستگاه گلوکومتر و جهت اندازه­گیری انسولین از کیت الایزای حیوانی شرکت (Rat Insulin (ELISA Kit Raybio استفاده گردید. همچنین شاخص مقاومت به انسولین با استفاده از مقادیر گلوکز خون و انسولین خون طبق فرمول HOMA-IR محاسبه گردید.

HOMA-IRمدل ارزیابی همواستازیس) )= { [انسولین ناشتا (μU/ml)] × [ گلوکز ناشتا(mmol/l)]}/22/5

 در پژوهش حاضر از آزمون شاپیروویلکس برای بررسی نرمال بودن داده ها و همچنین از آزمون تحلیل واریانس دوراهه به همراه ازمون پیگیری بونفرونی برای بررسی تفاوت بین گروهی استفاده گردید.

یافته­ها

با توجه به نتایج، چهار هفته تمرین تناوبی شدید به همراه مکمل آب چغندر(بیتروت)، بر کاهش گلوکز خون موش­های دیابتی بالغ نژاد ویستار نسبت به گروه کنترل، دیابت و مکمل تاثیر معنی­داری داشت (002/0p=) (858/6F=)، همچنین چهار هفته تمرین تناوبی شدید به همراه مکمل آب چغندر(بیتروت) بر بهبود مقاومت به انسولین (033/0(p= (499/3F=)، و کاهش مقاومت به انسولین (006/0p=) (488/5F=) در موش­های دیابتی بالغ نژاد ویستارنسبت به گروه مکمل، دیابت و کنترل تاثیر معنی­داری نشان داد.(جداول حذف شد). توزیع میانگین و انحراف معیار گلوکز خون، انسولین و مقاومت به انسولین به ترتیب در جدول 1، جدول 2 و جدول 3 نشان داده شده است. 

جدول 1.  توزیع میانگین و انحراف معیار گلوکز خون در گروه­های تحقیق

	کنترل	دیابت	مکمل	تمرین	تمرین و مکمل
گلوکز خون(dl/mg)	82/16±75/165	66/44±25/275	66/26±75/184	06/38±0/171	75/53±75/192

 

جدول 2. توزیع میانگین و انحراف معیار انسولین در گروه­های تحقیق

	کنترل	دیابت	مکمل	ورزش	ورزش و مکمل
انسولین(میکرو واحد بین الملل بر میلی لیتر)	82/16±52/10	78/4±25/19	09/3±75/16	78/3±50/14	62/2±75/14

 

جدول 3. توزیع میانگین و انحراف معیار مقاومت به انسولین در گروه­های تحقیق

	کنترل	دیابت	مکمل	ورزش	ورزش و مکمل
مقاومت به انسولین	38/1±36/4	21/5±37/13	56/2±75/7	71/2±34/6	90/0±90/5

 

بحث

همانطور که در بخش یافته­ها بیان شد، چهار هفته تمرین تناوبی شدید به همراه مکمل آب چغندر(بیتروت) بر گلوکز خون (002/0p<)؛ انسولین (033/0p<) و بر مقاومت به انسولین (006/0p<)؛ موش­های دیابتی گروه تمرین و مکمل نسبت به گروه کنترل،دیابت و مکمل تاثیر معنی­داری نشان داد. همسو با این کار تحقیقاتی، مطالعات بسیاری نقش تمرینات تناوبی را بر کنترل دیابت و بهبود حساسیت به انسولین تایید می­کنند. در همین راستا کاظم­زاده و همکاران، 2016 تاثیر تمرین تناوبی بر حساسیت به انسولین را موثر بیان کردند(Kazemzadeh et al, 2016کاظم نژاد و همکاران, 2016). از دیگر مطالعات، مطالعه مارکینگو و همکاران، 2015 است که اثر 6 هفته تمرین تناوبی را با پروتکل تمرینی 3 روز در هفته دویدن ( 2 دقیقه با سرعت 15 min/m با 2 دقیقه استراحت) مورد مطالعه قرار دادند. نتایج آن­ها نشان داد، تمرین تناوبی باعث افزایش حساسیت به انسولین می­شود((Marcinko et al, 2015مارکینو وهمکاران,2015)¹⁷. در یک کار تحقیقاتی دیگر نجف­آبادی و همکاران،2020 اثر 8 هفته تمرین تناوبی را بر شاخص مقاومت به انسولین در زنان دیابتی مورد مطالعه قرار دادند. پروتکل تمرین تناوبی 4 دوره 30 ثانیه­ای رکاب زدن تا سر حد واماندگی با 2 دقیقه زمان برای بازیافت بود. نتایج آ­ن­ها نیزکاهش در مقاومت به انسولین را نشان داد(Najafabadi, Jazi, and Banitalebi ,2020)نجف آبادی و همکارن, 2020)¹⁸. مطالعات مکانیزم­های مختلفی را در راستای اثربخشی تمرین بر کنترل دیابت و حساسیت به انسولین مطرح می­کنند. هنگام فعالیت بدنی، میزان مصرف گلوکز 40- 50 برابر می­شود، درنتیجه انتقال گلوکز به وسیله سیگنال­های مربوط با توالی­های تحریک و انقباض با افزایش جریان خون مویرگی عضلات تنظیم می­گردد. بطور برجسته افزایش کلسیم درون سلولی و عوامل سیگنالینگ متابولیک مربوط به سلول عضلانی شامل AMPK و گلیکوژن سلول عضلانی در این راستا نقش دارند. در همین زمینه تحقیقات نشان می­دهند، تمرین تناوبی با فعالسازی پروتئین­کیناز فعال کننده آدنوزین منوفسفات (AMPK)، باعث افزایش انتقال گلوکز به داخل سلول می­شود((Cárdenas-Rodríguez et al, 2014کاردیناس و همکاران,2014)¹⁹. کلسیم یکی از شناخته شده­ترین محرک­های انتقال گلوکز از طریق انتقال) GLUT4 انتقال دهنده گلوکز) به سمت سارکولما سلول عضلانی است. تحقیقات بیان می­کنند، تمرین تناوبی با فراخوانی سلول­های عضلانی بیشتر و درگیری ارگان­های متابولیکی در سطح مولکولی، باعث افزایش متابولیسم کل بدن می­شوند( کاردیناس و همکاران,2014)((Cárdenas-Rodríguez et al, 2014. این افزایش متابولیسم تا ساعاتی پس از اتمام فعالیت باقی می­ماند. از آنجاییکه عضلات اسکلتی چه در زمان استراحت و چه در زمان فعالیت به تجزیه چربی متکی هستند، مطالعات نشان می­دهند تمرینات تناوبی پرشدت اکسیداسیون چربی­ها را به سمت استفاده از IMTG (تری گلیسیرید درون عضلانی) سوق می­دهد(تورنبال و همکاران,2016)((Turnbull et al, 2016²⁰. از سویی در مسیر متابولیسم، سایتوکاین­های ترشح شده از بافت چربی باعث دگرگونی مسیر سیگنالینگ انسولین می­شوند. بسیاری از تحقیقات افزایش محتوای میتوکندری سلول، افزایش پروتئین­های حامل اسید چرب، افزایش بتا اکسیداسیون، تغییر در آدیپوکاین­ها، کاهش بافت چربی شکمی، کاهش تجمع اسید چرب آزاد را از سازکارهای تمرینات تناوبی در راستای بهبود حساسیت به انسولین در افراد دیابتی معرفی می­کنند(کیم و همکاران,2007)(Kim et al, 2007)²¹. میوفیبریل­هایی که دارای میتوکندری بالاتری هستند، بدلیل افزایش ظرفیت اکسیداتیو میتوکندری باعث افزایش پردازش گلوکز می­شودLee, 2018) لی,2018)²². تجمع اسید چرب آزاد با آسیب یا مرگ سلول­های بتای پانکراس ارتباط معنی­دار دارد. همچنین میزان بالای اسید چرب آزاد منجر به کاهش عملکرد هگزوکینازII و گلوکز 6 فسفاتاز عضلانی و در نهایت افزایش مقاومت به انسولین می­شود. در نتیجه تمرینات تناوبی با کاهش تجمع اسید چرب آزاد از آپوپتوز (مرگ سلولی) سلول­های بتا پانکراس جلوگیری می­کند. همچنین در همین راستا مطالعات نشان می­دهند، تمرین تناوبی بر فاکتور RBP4 (آدیپوکاین مترشحه از بافت چربی) اثر کاهشی دارد و از این طریق باعث بهبود شاخص مقاومت به انسولین در افراد می­شود(Kershaw and Flier,2004). یکی دیگر از مکانیزم­های موثر تمرینات تناوبی در بهبود حساسیت به انسولین تغییرات در بیان بسیاری از ژن­ها است. از جمله می­توان­ به تغییرات در بیان ژن  PGC-1α(Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha) و سطح بیان ژن AdipoR1 (receptor Adiponectin1) اشاره کرد(Za’don et al, 2019)²³. تمرین تناوبی از طریق مسیر AMPK باعث افزایش بیان PGC-1α می­شود. PGC-1α  یک فاکتور رونویسی موثر در ظرفیت اکسیداتیو و عملکرد میتوکندری سلول است. سرکوب این فاکتور و اختلال در عملکرد میتوکندری ارتباط معنی­داری با دیابت و حساسیت به انسولین دارد(Hesselink Schrauwen-Hinderling, and Schrauwen ,2016). افزایش بیان PGC-1α باعث افزایش بیانGLT4 می­شود.­ ­نتیجه بهبود عملکرد میتوکندری و توانایی عضله برای اکسیداسیون بیشتر کربوهیدرات از طریق سازگاری­های تمرین تناوبی بهبود مقاومت به انسولین ایجاد می­شود(Hesselink, Schrauwen-Hinderling, and Schrauwen, 2016)²⁴. از­سویی، تمرین تناوبی بر افزایش پروتئینی به نام بتاتروفین/ لیپازین تاثیر معنی­دار دارد. ژن لیپاژن باعث افزایش تکثیر سلول­های بتا و بهبود روند تولید انسولین می­شود(صالحی و همکاران, (2020. در مجموع فعالیت بدنی با تمام مکانیزم­های عنوان شده باعث پدیدار شدن گیرنده گلوکز در سطح غشا و افزایش کارایی آنها و کاهش مقاومت به انسولین می­شود. از سویی مصرف گیاه چغندر یکی دیگر از فاکتورهای مورد مطالعه این تحقیق است. همانطور که در بخش داده ها مطرح شد، مصرف این مکمل در کنار تمرین تناوبی اثر معنی­داری بر شاخص­های گلیسمی نسبت به گروه کنترل،دیابت و مکمل نشان داد. مصرف وعده­های غذایی حاوی مقادیر زیادCHO  باعث افزایش گلوکز و ترشح انسولین می­شود، حملات مکرر هیپرگلیسمی و هیپرانسولینی، منجر به مقاومت به انسولین می­شود. در این راستا مطالعات نشان می­دهند، پلی­فنول­ها با کاهش جذب و انتقال گلوکز از هایپرانسولینی واکنشی جلوگیری می­کنند(Naseri etal, 2018,2018). همچنین ترکیبات پلی­فنلی از طریق مهار α-آمیلاز (آنزیم هیدرولیز کننده) و α-گلوکوزیداز کمک به کنترل گلوکز می­کنند. تحقیقات نشان می­دهند چغندر دارای ترکیبات پلی­فنولی فراوان مانند کافئیک اسید و اپیکاتچین است(هایدن و همکاران,2011²⁵ BakerHayden, and Ghosh, 2011). فیبر فراوان موجود در چغندر باعث تقویت احساس سیری، کنترل اشتها و کاهش وزن می­شود(بلاری وهمکاران,2011²⁶Bellary, and Griffiths,2011) بتالین موجود در چغندر باعث تقویت وضعیت دفاعی درون سلولی در برابر آسیب اکسیداتیو می­شود( Chang, Hafiz, and Boesch, 2018چانگ و همکاران, 2018)²⁷. بتالین آبشار سیگنالینگ­های التهابی در سلولNF-KB  (فاکتور هسته­ای کابا بی) را هدف قرار می­دهد. فعال­سازی این فاکتور رونویسی منجر به تحریک پاسخ­های التهابی سایتوکاین­ها، سلول­های آپوپتوز و فاگوسیتوز و مقاومت به انسولین می­شود( Baker, Hayden, and Ghosh,2011بیکر و همکاران,2011²⁸). همانطور که قبلا اشاره شد، یکی دیگر از مواد تشکیل دهنده در چغندر نیترات است. در همین راستا مطالعات نشان می­دهند نیترات، با بهبود کارایی میتوکندری در سلول، عملکرد ورزشی را افزایش می­دهد(گابتا و همکاران,2017).²⁹(Gupta, Lee, and (Ratcliffe ,2017. تحقیقات نشان دادند، سطح نیترات خون 2-3 ساعت بعد از مصرف چغندر به بالاترین حد خود می­رسد(سنفیلد و همکاران,2020) ((Senefeld et al,2020³⁰. همسو با این مطالعات، اولمس و همکاران 2016، بیان کردند 6 هفته مصرف آب چغندر باعث کاهش قند خون می­شود ((اولمز وهمکاران, 2016) Olumese and Oboh,2016)³¹. علی احمدی و همکاران،2021 اثر 100 mg چغندر به مدت 8 هفته را بر نشانگرهای متابولیکی مورد مطالعه قرار دادند. آن­ها گزارش کردند، چغندر در کنترل دیابت و افزایش حساسیت به انسولین موثر است(علی احمدی,2021 Aliahmadi et al, 2021). کومار و همکاران 2020،نیز اثر مصرف چغندر بر کنترل دیابت را تایید کردند(Kumar et al, 2020کومار و همکاران,2020). مهار هضم کربوهیدرات و جذب گلوکز در روده با تعدیل ترشح گلوکز از کبد را به عنوان مکانیزم مطرح کردند. در بسیاری از مطالعات جهت هم افزایی اثر تمرین بر کنترل دیابت از مکمل­های گیاهی استفاده شده است. برخی تحقیقات به بررسی اثر همزمانی تمرین پر شدت و مصرف مکمل چغندر در افراد دیابتی پرداختند. در همین راستا عبدالهی و همکاران1401، اثر همزمانی 4 هفته تمرین تناوبی و مصرف چغندر را بر دو فاکتورNRF1 وTFAM (پروتئین موثر در بیوزنز میتوکندری) بافت چربی مورد مطالعه قرار دادند. در نتایج آن­ها تمرینات تناوبی به همراه مصرف چغندر باعث افزایش بیان ژن NRF1وTFAM و بهبود دیابت شد(عبدالهی و همکاران. (2023(عبدالهی و همکاران,2023 (. همانطور که اشاره شد هر دو متغیر از طریق مکانیزم­های متفاوت قادر به کنترل شاخص­های متابولیکی هستند. بنابراین کاربرد همزمان تمرین تناوبی و مصرف مکمل گیاهی چغندر می­تواند به عنوان یک راهکار کنترل دیابت نوع 2 مورد توجه بیماران دیابتی قرار گیرد.

نتیجه­گیری

با توجه به ارتباط قابل ملاحظه­ سن و کیفیت زندگی با شیوع اختلالات متابولیکی، شاید با تغییر برخی فاکتورها بتوان ابتلا به دیابت نوع 2 را کنترل کرد. ضمن نقش فعالیت بدنی برکنترل دیابت و افزایش حساسیت به انسولین، با توجه به نتایج مطالعه حاضر به نظر می­رسد استفاده همزمانی تمرینات تناوبی شدید و مصرف مکمل چغندر اثر هم افزایی بر کاهش میزان گلوکز خون و بهبود شاخص­های گلیسمی بیماران دیابتی دارد. لذا می­توان اظهار داشت که استفاده از مکمل آب چغندر(بیتروت) همراه با تمرین تناوبی به عنوان یک راهکار درمانی موثر در بیماران دیابتی مطرح شود.

تشکر و قدردانی

از مدیریت محترم آزمایشگاه فیزیولوژی دانشکده آزاد اسلامی واحد مرودشت و کلیه دست اندرکاران این پژوهش کمال تشکر و قدردانی را داریم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

منابع

Abdollahi M, Hosseini M, Riyahi Malayeri S. The Effect of High Intensity Training and Beetroot Consumption on NRF1 and TFAM in Visceral Adipose Tissue of Aged Type 2 Diabetic Rats. ijdld 2023; 22 (6) :361-371.

Akbar, Sarah, Srikanth Bellary, and Helen R Griffiths. 2011. 'Dietary antioxidant interventions in type 2 diabetes patients: a meta-analysis', The British Journal of Diabetes & Vascular Disease, 11: 62-68.

 

Aliahmadi, Mitra, Fatemehsadat Amiri, Leila Sadat Bahrami, Agha Fatemeh Hosseini, Behnaz Abiri, and Mohammadreza Vafa. 2021. 'Effects of raw red beetroot consumption on metabolic markers and cognitive function in type 2 diabetes patients', Journal of Diabetes & Metabolic Disorders, 20: 673-82.

 

Baker, Rebecca G, Matthew S Hayden, and Sankar Ghosh. 2011. 'NF-κB, inflammation, and metabolic disease', Cell metabolism, 13: 11-22.

 

Cárdenas-Rodríguez, Noemí, María Eva González-Trujano, Eva Aguirre-Hernández, Matilde Ruíz-García, Aristides Sampieri, Elvia Coballase-Urrutia, and Liliana Carmona-Aparicio. 2014.

 

 

Chang, PY, MS Hafiz, and C Boesch. 2018. 'Beetroot juice attenuates glycaemic response in healthy volunteers', Proceedings of the Nutrition Society, 77: E165.

 

da Silva Rosa, S.C., Nayak, N., Caymo, A.M. and Gordon, J.W., 2020. Mechanisms of muscle insulin resistance and the cross‐talk with liver and adipose tissue. Physiological Reports, 8(19), p.e14607

 

 

Godarz Moradi ,Mehran Ghahramani. 'The effect of aerobic and interval training on adropine levels and insulin resistance in overweight men'. Journal of sports and biological sciences.2022. , 14(27), 13-23.

 

 

Ghanbari, Parisa, Sanaz Khajehzadeh, Asieh Sayyed, Davood Raeisi, and Omidreza Salehi. 2022. 'The effect of high intensity interval training with beetroot (Beta vulgaris) juice supplementation on serotonin and dopamine receptors expression, anxiety and depression in middle-aged diabetic rats', Avicenna Journal of Phytomedicine, 12.

 

Gupta, Kapuganti Jagadis, Chun Pong Lee, and R George Ratcliffe. 2017. 'Nitrite protects mitochondrial structure and function under hypoxia', Plant and Cell Physiology, 58: 175-83.

 

Hesselink, Matthijs KC, Vera Schrauwen-Hinderling, and Patrick Schrauwen. 2016. 'Skeletal muscle mitochondria as a target to prevent or treat type 2 diabetes mellitus', Nature reviews endocrinology, 12: 633-45.

 

Holvoet, Paul. 2006. 'Obesity, the metabolic syndrome, and oxidized LDL', American journal of clinical nutrition, 83: 1438.

 

 

Iwai, Kunihisa, Mi-Yeon Kim, Akio Onodera, and Hajime Matsue. 2006. 'α-Glucosidase Inhibitory and Antihyperglycemic Effects of Polyphenols in the Fruit of Viburnum dilatatum Thunb', Journal of agricultural and food chemistry, 54: 4588-92.

 

Jiang, Hong, Ashley C Torregrossa, Amy Potts, Dan Pierini, Mayank Aranke, Harsha K Garg, and Nathan S Bryan. 2014. 'Dietary nitrite improves insulin signaling through GLUT4 translocation', Free radical biology and medicine, 67: 51-57.

 

 

KAZEMZADEH, YASER, ABDOLALI BANAEIFAR, HOSSEIN SHIRVANI, and ALI GHARAAT. 2016. 'The effect of high intensity interval training HIIT on body composition, lipid profile and insulin sensitivity in overweight young men'.

 

Kershaw, Erin E, and Jeffrey S Flier. 2004. 'Adipose tissue as an endocrine organ', The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 89: 2548-56.

 

Kim, Eun Sung, Jee‐Aee Im, Kyoung Chul Kim, Ji Hye Park, Sang‐Hoon Suh, Eun Seok Kang, So Hun Kim, Yoonsuk Jekal, Chul Won Lee, and Yong‐Jin Yoon. 2007. 'Improved insulin sensitivity and adiponectin level after exercise training in obese Korean youth', Obesity, 15: 3023-30.

 

Kumar, S, S Kumari, NK Dubey, and D Usha. 2020. 'Anti-Diabetic and Haematinic Effects of Beetroot Juice (Beta vulgaris L.) in Alloxan Induced Type-1 Diabetic Albino Rats', J. Diabetes Res. Ther, 6: 1-3.

 

Kumar, P. Sravan, and Asish Bhaumik. "Evaluation of anti-diabetic activity of ethanolic extract of beet root (EEBT-BETA VULGARIS) against streptozocin induced diabetic rats." (2016): 1-6.

 

Lee, H. and Song, W., 2018. Exercise and mitochondrial remodeling in skeletal muscle in type 2 diabetes. Journal of obesity & metabolic syndrome, 27(3), p.150.

 

Inoue, Daniela Sayuri, Marco Túlio De Mello, Denis Foschini, Fabio Santos Lira, Aline De Piano Ganen, Raquel Munhoz Da Silveira Campos, Priscila De Lima Sanches, Patrícia Leão Silva, Flávia Campos Corgosinho, and Fabrício Eduardo Rossi. 2015. 'Linear and undulating periodized strength plus aerobic training promote similar benefits and lead to improvement of insulin resistance on obese adolescents', Journal of Diabetes and its Complications, 29: 258-64.

 

 

Mackenzie, Richard, Neil Maxwell, Paul Castle, Gary Brickley, and Peter Watt. 2011. 'Acute hypoxia and exercise improve insulin sensitivity (SI2*) in individuals with type 2 diabetes', Diabetes/metabolism research and reviews, 27: 94-101.

 

Marcinko, Katarina, Sarah R Sikkema, M Constantine Samaan, Bruce E Kemp, Morgan D Fullerton, and Gregory R Steinberg. 2015. 'High intensity interval training improves liver and adipose tissue insulin sensitivity', Molecular metabolism, 4: 903-15.

 

Miketinas, Derek C, George A Bray, Robbie A Beyl, Donna H Ryan, Frank M Sacks, and Catherine M Champagne. 2019. 'Fiber intake predicts weight loss and dietary adherence in adults consuming calorie-restricted diets: the POUNDS lost (preventing overweight using novel dietary strategies) study', The Journal of nutrition, 149: 1742-48.

 

Najafabadi, Zahra Faze, Akbar Azamian Jazi, and Ebrahim Banitalebi. 2020. 'Effect of Eight Weeks High Intensity Interval Training (HIIT) and Combined Training on Serum Liver Enzymes and Insulin Resistance Index in Women with Type 2 Diabetes'.

 

Naseri, Rozita, Fatemeh Farzaei, Pouya Haratipour, Seyed Fazel Nabavi, Solomon Habtemariam, Mohammad Hosein Farzaei, Reza Khodarahmi, Devesh Tewari, and Saeideh Momtaz. 2018. 'Anthocyanins in the management of metabolic syndrome: A pharmacological and biopharmaceutical review', Frontiers in Pharmacology, 9: 1310.

 

Olumese, Fidelis, and Henrietta Oboh. 2016. 'Effects of daily intake of beetroot juice on blood glucose and hormones in young healthy subjects', Niger QJ Hosp Med, 26: 455-62.

 

Pahwa, Roma, Amandeep Goyal, and Ishwarlal Jialal. 2021. 'Chronic inflammation', StatPearls [Internet].

 

Parastesh,m.vandian karim Z, et all. Effect of High-Intensity Interval Training (HIIT) on Hypoxia-Inducible Factor-1 Alpha (HIF-1α) Gene Expression in Heart Tissue and Insulin Resistance Index in Type 2 Diabetic Rats. Journal title 2022; 10 (1) :14-2

 

Riyahi Malayeri, Shahin, and Mohammadamin Saei. 2019. 'Changes in Insulin resistance and serum levels of resistin after 10 weeks high intensity interval training in overweight and obese men', Sport Physiology & Management Investigations, 10: 31-42.

 

Salehi S, Khosravi N, Delfan M. THE EFFECT OF 8 WEEKS OF HIGH INTENSITY INTERVAL AND ENDURANCE TRAINING ON LIPASIN GENE EXPRESSION IN RATS WITH TYPE 2 DIABETES. ijdld 2020; 19 (5) :281-289

 

Sayyar, Armin, Mohammad Oladi, Mehran Hosseini, Samaneh Nakhaee, Zomorrod Ataie, and Khadijeh Farrokhfall. 2022. 'Effect of red beetroot juice on oxidative status and islet insulin release in adult male rats', Diabetology & Metabolic Syndrome, 14: 1-9.

 

Senefeld, Jonathon W, Chad C Wiggins, Riley J Regimbal, Paolo B Dominelli, Sarah E Baker, and Michael J Joyner. 2020. 'Ergogenic effect of nitrate supplementation: A systematic review and meta-analysis', Medicine and science in sports and exercise, 52: 2250.

 

Tan, Dehong, Yiheng Wang, Bing Bai, Xuelian Yang, and Junyan Han. 2015. 'Betanin attenuates oxidative stress and inflammatory reaction in kidney of paraquat-treated rat', Food and Chemical Toxicology, 78: 141-46.

 

Turnbull, Patrick C, Amanda B Longo, Sofhia V Ramos, Brian D Roy, Wendy E Ward, and Sandra J Peters. 2016. 'Increases in skeletal muscle ATGL and its inhibitor G0S2 following 8 weeks of endurance training in metabolically different rat skeletal muscles', American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 310: R125-R33.

 

Za’don, Nur Hidayah Asilah, AFM Kamal, F Ismailbeetroot, SIT Othman, M Appukutty, N Salim, NFM Fauzi, and AFM Ludin. 2019. 'High-intensity interval training induced PGC-1α and Adipor1 gene expressions and improved insulin sensitivity in obese individuals', Med J Malaysia, 74: 461-7.

 

 

 

 

 

        

3

 

---

[1]  (da Silva Rosa, 2020دا سیلوا رزا، 2020)1

[2]  (هولووت، 2006) Holvoet ,2006))

[3]  (کرشا  و همکاران،2004)((Kershaw and Flier ,2004

[4]  (مکنزی و همکاران،2011)Mackenzie et al, 2011 

[5]  (ریاحی ملایری و همکاران،2019) ((Riyahi Malayeri and Saei , 2019

[6]  (اینو،2015)((Inoue et al, 2015

[7]  (Beta vulgaris)

[8]  (تان،2015)(Tan et al,2015)

[9]  (کومار و همکاران،2020)((Kumar et­ al,2020

[10]  (میکیتا و همکاران،2019)((Miketinas et al,2019

[11]  (پهوا و همکاران،2021)((Pahwa, Goyal, and Jialal, 2021

[12]  (جانگ و همکاران،2014()( Jiang et al, 2014

[13]  (سایارو همکاران،2022() Sayyar et al, 2022)

[14]  ((ایوای و همکاران،2006) (Iwai et al,2006

[15]  (چانگ و همکاران،2018) (Chang, Hafiz, and Boesch ,2018)

[16]  (قنبری و همکاران،2022)(Ghanbari et al, 2022)

[17]  (مارکینکو و همکاران،2015) ((Marcinko et al, 2015

[18]  (نجف آبادی و همکارن،2020)  (Najafabadi, Jazi, and Banitalebi ,2020)

[19]  (کاردیناس و همکاران،2014) (Cárdenas-Rodríguez et al, 2014)

[20]  (تورنبال و همکاران،2016) ((Turnbull et al, 2016

[21]  (کیم و همکاران،2007)(Kim et al, 2007)

[22]  (لی،2018)( Lee, 2018)

[23]  (زادون و همکاران،2019)(Za’don et al, 2019)

[24]  (هسلینکو همکاران،2016) ((Hesselink, Schrauwen-Hinderling, and Schrauwen, 2016

[25]  BakerHayden, and Ghosh, 2011))

[26]  Bellary, and Griffiths,2011)

[27]  (چانگ و همکاران،2018)Chang, Hafiz, and Boesch, 2018)

[28]  Baker, Hayden, and Ghosh,2011))

[29]  (Gupta, Lee, and Ratcliffe ,2017)

[30]  (سنفیلد و همکاران،2020)((Senefeld et al,2020

[31]  (اولمز وهمکاران، 2016)Olumese and Oboh,2016))

---