عنوان

تأثیر دو ماه تمرین تناوبی شدید (HIIT) و مکمل‌دهی کافئین بر نيمرخ بیان پروتئین‌های مرتبط با اتوفاژی و آپوپتوز در کاردیومیوسیت‌های‌ موش‌های صحرايي نر ویستار دیابتی

پ۲۴۱۷۱

per

تأثیر دو ماه تمرین تناوبی شدید (HIIT) و مکمل‌دهی کافئین بر نيمرخ بیان پروتئین‌های مرتبط با اتوفاژی و آپوپتوز در کاردیومیوسیت‌های‌ موش‌های صحرايي نر ویستار دیابتی

علی ضرغامی

: تربیت بدنی

، ۱۳۹۹

۱۶۵ص.

سی دی

دکتری

فیزیولوژی ورزشی

۱۳۹۹/۱۱۳۰

مقدمه: مرگ برنامه‌ریزی شدۀ سلولی (PCD) بازی کنندۀ نقش اساسی در فرآیند مرگ و بقاء سلولی است. این در حالی است که تناقضاتی در رابطه با رفتار مسیرهای اصلی PCD یعنی اتوفاژی و آپوپتوز در مواجهه با بسیاری از وضعیت‌های بالینی مانند بیماری قلبی-عروقی (CVD) ناشی از ابتلاء به دیابت وجود دارد. از طرفی دیگر، برخی تحقیقات پیشنهاد می‌نمایند که تعامل بین ژن‌های مرتبط با مسیر پیام‌رسانی ماشین PCD به‌عنوان رویکرد درمانی جدیدی در بسیاری از بیماری‌ها می‌تواند‌ توسط برخی از مداخلات مانند: فعالیت‌های ورزشی و مصرف ترکیبات متیل‌گزانتینی تحت تأثیر قرار گیرد. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف تعیین آثار دو ماه تمرین تناوبی شديد (HIIT) همراه با تيمار کافئین بر بیان برخی از شاخص‌های منتخب مرگ برنامه ريزی شده در ميوکارد موش‌های صحرايي دیابتی انجام شد.روش‌شناسی: مطالعه حاضر در قالب یک طرح تجربی چند گروهی با گروه‌های کنترل (مُدل حیوانی) به مدت دو ماه روی 50 سر موش صحرایی نر بالغ سفید نژاد ویستار سه ماهه انجام شد. آزمودنی‌ها به‌طور تصادفی در 5 گروه همگن 10 سری شامل: کنترل سالم (C: تزریق سرم سالین و قرارگیری بر روی نوارگردان)، کنترل دیابتی (D: رژیم غذایی پُرچرب در ترکیب با تزریق درون صفاقی تک دوز استرپتوزوسین به میزان 35 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن بدن)، دیابتی تمرين کرده (D+T: دویدن روی نوارگردان حیوانی با شدت 90-85% سرعت بیشینه؛ 5 روز در هفته به مدت 8 هفته)، دیابتی دريافت کننده کافئين (D+CA: تزریق درون صفاقی کافئین خالص به میزان 70 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن بدن در 5 روز هفته به مدت 8 هفته) و دیابتی تمرين کرده دريافت کننده کافئين (D+T+CA) جایگزین شدند. تمامی موش‌های صحرایی، 48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرین دو ماهه، جراحی و بخشی از بافت بطن چپ آن‌ها برای بررسی میزان بیان پروتئین‌های اتوفاژی (ULK-1، Beclin-1، LC3-II) و آپوپتوز (Bcl-2، Bax، Caspase-3) از روش وسترن بلات مورد استفاده قرار گرفت. داده‌های حاصله توسط آزمون تحلیل واریانس عاملی (ANOVA) و پس تعقیبی توکی در سطح معنی‌داری 05/0 مورد بررسی قرار گرفتند.یافته‌ها: نتایج تحقیق حاضر نشان داد که بیان تمامی پروتئین‌های درگیر در مسیر اتوفاژی در گروه‌های دیابتی شده به‌ طور معنی‌داری بيشتر از گروه سالم بود (05/0˂P). در حالی که، تیمار جداگانۀ دو ماه کافئین (CA) و تمرین تناوبی شدید (HIIT) دارای اثرات تقابلی معنی‌دار بر بیان تمامی پروتئین‌های اتوفاژی در مقایسه با گروه‌ کنترل دارند (05/0˂P). به‌طوری‌که، آثار کاهندۀ مداخلۀ HIIT بر بیان تمامی پروتئین‌های اتوفاژی در میوکارد موش‌های صحرایی معنی‌دار بود (05/0˂P). به‌علاوه، تیمار با کافئین (D+CA) دارای ویژگی تشدید کننده در بیان تمامی پروتئین‌های درگیر در مسیر اتوفاژی داشت (05/0˂P). از طرفی، مداخلۀ همزمان تمرین با کافئین (D+T+CA) در تعامل با یکدیگر باعث تشدید افزایش در بیان شاخص‌های اتوفاژی در مقایسه با گروه دیابتی با تمرین (D+T) شدند (05/0˂P). همچنین، القاء دیابت موجب افزایش معنی‌دار در بیان پروتئین‌های پیش‌آپوپتوزی (Bax و Caspase-3) و کاهش معنی‌دار پروتئین ضدآپوپتوزی (Bcl-2) گردید (05/0≥P). در حالی‌که اعمال جداگانۀ تمرین تناوبی شدید (HIIT) باعث افزایش و تعدیل به‌ترتیب در بیان Bcl-2 و شاخص‌های Bax و Caspase-3 گردید (05/0˂P). از سویی، تیمار با کافئین به تنهایی (D+CA) باعث کاهش در بیان Bcl-2 و افزایش شاخص‌های Bax و Caspase-3 شد (05/0˂P). در حالی‌که، ترکیب همزمان تمرین با کافئین (D+T+CA) دارای آثار تعاملی بوده و منجربه تشدید افزایشی و کاهشی به‌ترتیب در بیان پروتئین‌های پیش و ضدآپوپتوزی در مقایسه با گروه تمرین به تنهایی (D+T) گردید (05/0˂P).نتیجه‌گیری: در کل چنین به نظر می‌رسد که دو ماه تمرین تناوبی شدید باعث کاهش قابل توجه در بیان تمامی پروتئین‌های دخیل در مرگ سلولی اتوفاژی و نیز پروتئین‌های پیش‌آپوپتوزی (Bax و Caspase-3) شده و شرایط مناسبی را برای هومئوستاز سلول‌های میوکاردی و احتمالاً تعدیل هر دوی مسیرهای مرگ سلولی برنامه‌ریزی شده (PCD) فراهم می‌نماید. این در حالی است که همراه شدن تمرین ورزشی با مکمل‌دهی کافئین سبب از بین بردن آثار تمرین شده و لذا این احتمال وجود دارد که تجویز کافئین موجب وخامت در ماشین مرگ سلولی اتوفاژی و نیز قابلیت ارتقاء آسیب آپوپتوزی بافت میوکاردی را افزایش دهد. با این حال، اظهار نظر قطعی در رابطه با این شاخص‌ها و نحوۀ تأثیرپذیری آن‌ها از شرایط مختلف منوط به انجام تحقیقات و مطالعات بیشتر در این زمینه می‌باشد.

AbstractBackground: The programmed cell death (PCD) plays a fundamental roles in cell survival and death process. However, there are contradictions in relation to the behaviors of the main PCD pathways namely the autophagy and apoptosis in the exposure to many clinical conditions such as cardiovascular disease (CVD) induced diabetes. On the other hand, some research suggests that interaction between genes associated with the PCD machine's signaling pathways as a new treatment approach in many diseases it can be affected by some interventions such as exercise training and consumption of methylxanthine components. Therefore, the aim of this study was determine the effect of two-month high-intensity interval training (HIIT) along with caffeine treatment on the expression of some selected myocardial PCD-related proteins in diabetic rats.Methodology: The present study was conducted in a multi-group experimental clinical interventions with control group (animal model) for two-month on fifty white male adult Wistar rats. The subjects were randomly divided into five groups (n=10 per group) including: Healthy control (C: injection of saline and put on the treadmill), Diabetic control (D: high-fat diet combined with a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ) at a low dose 35 m.kg-1 i.p, Diabetic with training (D+T: running on a animal treadmill with intensity at the 85-90% of maximum speed; 5 days.week for 8 weeks), Diabetic with Caffeine (D+CA: intraperitoneal injection of pure caffeine at 70 mg.kg-1 5 days.week for 8 weeks) and Diabetic with training and with Caffeine (D+T+CA). All rats 48 hours after the last intervention, undergoing surgery section of left ventricular for evaluate changes in the expression of some proteins associated with autophagy (LC3-II, Beclin-1, ULK-1) and apoptosis (Bax, Bcl-2, Caspase-3) from Western blot analysis were be used. Data obtained by factorial analysis of variance (ANOVA) and followed by post-hoc Tukey's test at a significance level of P≤0/05.Results: The present results show that the expression of all proteins involved in the autophagy pathway in diabetic groups were significantly higher than the healthy control group (P≤0.05). While, separate treatment of two-months caffeine (CA) and high-intensity interval training (HIIT) have significant interaction effects expression of all autophagy-related proteins in compared to the other groups (P≤0.05). Thus, the reducing effects of HIIT intervention on the expression of all autophagy proteins in the myocardium of rats were significantly (P≤0.05). In addition, treatment with caffeine (D+CA) had an intensified properties in the expression of all proteins involved in the autophagy pathway (P˂0.05). On the other hand, the simultaneously intervention of training with caffeine (D+T+CA) in interaction with each other exacerbated the increase in autophagy indices in compared to the diabetic with training group (D+T) (P˂0.05). Also, induction of diabetes caused a significant increase in the expression of pro-apoptotic proteins (Bax and Caspase-3) and a significant decrease in anti-apoptotic protein (Bcl-2) (P˂0.05). Wherease the application of high-intensity interval training (HIIT) increase and modulated in the expression of Bcl-2 and Bax and Caspase-3 pre-apoptotic indices, respectively (P˂0.05). On the other hand, treatment with caffeine alone (D+CA) caused significantly decreased in the expression levels of Bcl-2 and elevated expression in the Bax and Caspase-3 indices (P˂0.05). However, the simultaneous combination of training with caffeine (D+T+CA) have interactive effects and led to an more increase and decrease in the expression of pre- and anti-apoptotic proteins, respectively, in compared with the training group alone (D+T) (P˂0.05).Conclusion: Overall, it appears that two-month high-intensity interval training (HIIT) significantly reduced the expression of all proteins involved in autophagic cell death and as well as pre-apoptotic proteins (Bax and Caspase-3) and suitable conditions for myocardial cell homeostasis and likely modulation of both programmed cell death (PCD) pathways. However, the combination of training with caffeine supplementation eliminated the effects of training, and therefore it is possible that caffeine administration exacerbated the autophagic cell death machine and also increases the ability to enhance apoptotic damage in myocardial tissue. However, a definite statement regarding these indicators and how they are affected by different conditions is subject to further research and studies in this field.

The effect of two-month high-intensity interval training (HIIT) and caffeine supplementation on expression profiling of autophagy and apoptosis-related proteines in cardiomyocytes of diabetic male wistar rats

‏‏ ضرغامی خامنه ،

علی

، تهيه کننده

‏‏ جعفری ،

‏نیکو خصلت ،

‏کریمی ،

افشار

سعید

پوران

، استاد راهنما

، استاد مشاور

، استاد مشاور

‏ تبریز