بخشی از مقاله
چکیده
هدف پژوهش: نروپاتی دیابت منجر به اختلالات انتقال آکسونی می گردد؛ اما سازوکارها و تاثیر تمرین در این اختلات به طور کامل مشخص نشده است. بنابراین، هدف از انجام پژوهش حاضر بررسی تاثیر تمرین استقامتی بر محتوی پروتئین های حرکتی کاینزین-5 و داینئین در عصب سیاتیک رت های نر ویستار دارای نروپاتی دیابت بود. : 24 سر رت صحرایی بالغ نر نژاد ویستار به طور تصادفی در چهار گروه شش تایی: دیابت کنترل، دیابت تمرین، سالم کنترل و سالم تمرین قرار گرفتند.
جهت القا دیابت، از روش تزریق درون صفاقی محلول - STZ - 45 mg/Kg استفاده گردید. 2هفته پس از تزریق STZ، با اثبات نروپاتی دیابت توسط آزمون های آلودینیای مکانیکی و هایپرآلژزیا حرارتی، پروتکل تمرین استقامتی با شدت متوسط به مدت 6 هفته اجرا گردید. 24 ساعت پس از آخرین جلسه تمرینی، رت ها تشریح و عصب سیاتیک استخراج گردید. محتوی پروتئین حرکتی کاینزین - 5 و داینئین به روش آنزیماتیک - - ELISA بررسی شد.
تمرین استقامتی با شدت متوسط، موجب بهبود معنی دار آلودینیا مکانیکی و پردردی حرارتی در رت ها گردید. بین هایپرآلژزیای حرارتی و آلودینیای مکانیکی با سطوح استراحتی گلوکز خون همبستگی معنی دار مشاهده شد - به ترتیب r= - % 68، 001/0=p؛r = - %82، . - 001/0=p افزایش معنادار در محتوی پروتئین حرکتی کاینزین - 5 و داینئین در گروه دیابت کنترل نسبت به گروه سالم کنترل و گروه دیابت تمرین بود
همچنین افزایش معنادار در محتوی پروتئین حرکتی کاینزین - 5 و داینئین در گروه سالم تمرین نسبت به گروه سالم کنترل بدست آمد
نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد یکی از عوامل احتمالی درگیر در اختلال انتقال آکسونی در نروپاتی دیابت، می تواند ناشی از تنظیم افزایشی پروتئین حرکتی کاینزین 5 - و داینئین رت های دیابتی شده توسط STZ باشد و تمرین استقامتی می تواند به عنوان یک راهبرد غیر دارویی، این افزایش را تعدیل کند.
مقدمه
دیابت یکی از بیماری های متابولیکی رایج در جهان است که عوارض وخیمی نظیر نفروپاتی - nephropathy - ، نروپاتی - neuropathy - ، رتینوپاتی - retinopathy - ، مشکلات قلبی - عروقی، اختلالات معده ای-روده ای، نقصان در سیستم ایمنی و آتروفی عضله اسکلتی را به همراه دارد .
در میان عوارض مختلف بیماری دیابت، کاهش ظرفیت نوزایش عصبی اصلی ترین عامل درگیر در بیماران و حیوانات دیابتی دارای نروپاتی است. آسیب عصبی علاوه بر تغییرات پایدار در نروپاتی دیابت، موجب تحریک تغییرات ویژه آسیب رسان در عوامل نروتروفیک، گیرنده های آنها و مسیرهای پیام رسان درون سلولی مرتبط با عملکردهای نرونی تغییر یافته، می گردد. اگرچه، سازوکارهای این تغییرات به طور کامل تبیین نشده است 15]،.[52 نروپاتی القا شده توسط دیابت، از طریق روشها و مکانیزمهای مختلف منجر به ایجاد الگوهای تخریبی در نرونها میشود، که ابتدا نرونهای حسی و سپس حرکتی را درگیر میکند
در نروپاتی دیابت، همراه با افزایش دوره و شدت دیابت، معمولا نقصان های حسی بر نقصان عملکرد عصب حرکتی سایه افکنده و ابتدا در بخش های تحتانی اندام ظهور می یابد. به طور کلی، نرون های حرکتی به عنوان هدف های اصلی در بیماری دیابت در نظر گرفته نمی شوند. اگر چه، پیش بینی می شود که آنها در نروپاتی دیابت کمتر دچار آسیب دیدگی می شوند، اما این موضوع در مطالعات آزمایشگاهی به اثبات نرسیده است. کاهش سرعت هدایت عصبی حرکتی، یکی از مواردی است که این موضوع را تایید می کند. همچنین، دوره های طولانی مدت نروپاتی دیابت با کاهش پتانسیل عمل عضلانی ترکیبی حرکتی تحتانی در تلاش های انسانی همراه بوده است. به علاوه، اتصالات عصبی-عضلانی غیر پایدار نیز در این بیماران گزارش شده است. اگر چه این شکل از درگیری نرون های حرکتی، بسیار تحتانی بوده است
هدف گیری نرون ها در بیماری دیابت، از خصوصیات منحصر به فردی برخوردار است. به طور ویژه، در دیابت پیش از آنکه نرون های حرکتی دچار اختلال شوند، هدف گیری و آسیب رسانی نرونهای حسی به وقوع می پیوندد. الگوی تخریب عصبی در بیماری دیابت به صورت مرگ رو به عقب1 است که با از دست دادن آکسون های تحتانی قبل از نابودی کامل درخت عصبی ویژگی می یابد. الگوی مرگ رو به عقب، ناشی از اختلال در تولید یا انتقال رو به جلو پروتئین های ضروری است که در آکسون های طویل تر نمود پیدا می کند
برای مثال، گزارش شده در بیماری دیابت، شکست در سنتز پروتئین های ضروری نظیر عوامل نروتروفیک، منجر به تخریب عصبی و آکسونوپاتی با الگوی مرگ رو به عقب می گردد
همچنین، تجمع اثرات آسیب های چندگانه که معطوف آکسون می گردد - نظیر آسیب های میلین زدایی - نیز ممکن است در وقوع الگوی مرگ رو به عقب اثر گذار باشند .
از سوی دیگر، نرون ها گونه های سلولی خاصی هستند که جهت انتقال مجموعه های پروتئینی، mRNA و دیگر اجزاء عصبی در مسافت طولانی از جسم سلولی به نوک آکسون ها و شاخه های دندریتی، به طور ویژه به انتقال حرکتی وابسته هستند. به طور کلی، چنین انتقالی توسط دو دسته از موتور پروتئین های وابسته به میکروتوبول در نرون ها و دیگر سلول ها صورت می پذیرد که شامل کاینزینها و داینئینها هستند و به ترتیب انتقال رو به جلو و رو به عقب را هدایت می کنند. پروتئین های خانواده کاینزین، موتورهای مولکولی هستند که نقل و انتقال مواد مختلف را در آکسون ها بر عهده دارند و تاکنون در پستانداران، 15 خانواده از کاینزین ها شناسایی شده اند
شواهد صریح نشان می دهند نقصان های انتقال آکسونی در پاتوژنز تخریب عصبی، ناشی از شناسایی جهش در موتورهایی هستند که انتقال آکسونی را به پیش می رانند. نقصان های انتقال رو به جلوی تعدیل شده توسط کاینزین در اثر فراهمی ناکافی پروتئین ها و لیپیدهای جدید ازسیناپس به سوما منجر به نقصان های سیناپسی یا آکسونی می گردد
مطالعات نشان می دهند در صورت ایجاد اختلال در موتور پروتئین های کاینزین و داینئین، شاهد بوجود آمدن بیماری های معتدد تخریب عصبی نظیر آلزایمر، شارکوت - ماری - توث، فلج جانبی آمیوتروفیک، هانتیگتون و پارکینسون خواهیم بود
این در حالی است که مولکول ها و مواد مختلفی نظیر میتوکندری GAP-43، P75، Trk A، Trk B، BDNF، پروتئین پیشرو آمیلوئید - APP - و توسط این موتور پروتئین ها در نرون ها به صورت رو به جلو انتقال داده می شوند. از سوی دیگر، مطالعات انجام شده بر روی رت های دارای نروپاتی دیابت حاکی از نقصان در بسیاری از این مواد و مولکول ها می باشند. در این میان می توان به انتقال آکسونی رو به جلو کاهش یافته BDNF و P75 و سطوح پروتئین کاهش یافته GAP-43 در عصب سیاتیک رت های دیابتی شده توسط استرپتوزوزین - STZ - اشاره کرد پ
از سوی دیگر، فعالیت افزایش یافته به شکل تمرین ورزشی منظم می تواند شکل پذیری، سیستم ضد اکسایشی و تنظیم افزایشی نروتروفین ها را ارتقا بخشد و از آپوپتوزیز سلول های عصبی نیز جلوگیری کند12]،.[43 ورزش همچنین می تواند بیوسنتز RNA ، افزایش انتقال آکسونی و افزایش میزان جوانهزنی عصبی به دنبال برش عصبی را به همراه داشته باشد
در مقابل، بخش اعظم اختلالات اعصاب حسی و حرکتی مشاهده شده در نروپاتی دیابت به اختلالات میتوکندری در بخش های مختلف نرون، و نقصان های متعدد سیناپسی؛ نسبت داده شده استپ
به طور کلی، با توجه به درگیر بودن اختلال موتورپروتئین های عصبی در بسیاری از دیگر بیماری های تخریب عصبی لذا این احتمال می رود که در نقصان های نرون های حسی و حرکتی ناشی از بیماری نروپاتی دیابت نیز نقش داشته باشد و از سوی دیگر، ممکن است ورزش به عنوان یک راهبرد غیر دارویی نیز اثرات سودمندی را بر این موتورپروتئین ها به همراه داشته باشد.
بر اساس اطلاعات موجود، تاکنون هیچ مطالعه ای نیز به بررسی اختلالات احتمالی موتورپروتئین های کاینزین و داینئین در نروپاتی دیابت و اثر ورزش استقامتی بر آن نپرداخته است. لذا با توجه به اینکه در نروپاتی دیابت، نرون های حسی و حرکتی دچار اختلال می گردند [45] و این اختلالات در مدل نروپاتی دیابت القا شده توسط تزریق سیستمی STZ نیز مشاهده شده است [53] ؛ در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر تمرینات استقامتی برمحتوی پروتئین حرکتی کاینزین - 5 و داینئین در عصب سیاتیک رت های دارای نروپاتی دیابت پرداخته می شود.
مواد و روش ها
در پژوهش حاضر 24 سر رت صحرایی بالغ نر 10 هفته ای از نژاد ویستار با محدوده وزنی 271/3 11/2 گرم از بخش پرورش حیوانات مرکز تحقیقات رازی تهیه گردید و به آزمایشگاه حیوانات دانشگاه تربیت مدرس منتقل شدند. کلیه رت ها در شرایط کنترل شده محیطی با میانگین دمای 22 3 درجه سانتیگراد، چرخه روشنایی- تاریکی 12:12 ساعت و با دسترسی آزاد به آب و غذای ویژه موش نگهداری گردیدند.
در پژوهش حاضر، کلیه اصول اخلاقی کار با حیوانات توسط کمیته اخلاق دانشگاه تربیت مدرس مورد بررسی و تایید قرار گرفته است. پس از دو هفته آشناسازی و سازگاری حیوانات با محیط جدید و رسیدن به وزن مطلوب 326/3 8/4 گرم [7]، رت ها به طور تصادفی در چهار گروه شش تایی قرار گرفتند: گروه اول - گروه دیابت کنترل - ، گروه دوم - گروه دیابت تمرین کرده - ، گروه سوم - گروه سالم کنترل - و گروه چهارم - گروه سالم تمرین کرده - . 2 هفته پس از القا دیابت، آزمایشات رفتاری درد نروپاتیک به عنوان شاخص عملکرد نرون های حسی اجرا گردید[7] و پس از اطمینان یافتن از حصول نروپاتی حسی در رت ها [26]، پروتکل تمرین استقامتی به مدت 6 هفته انجام شد
ابتدا در طول مرحله آشنا سازی، به منظور خوگیری به شرایط آزمایشگاه، نوارگردان و دستکاری، حیوانات پنج روز در هفته به مدت 10-15 دقیقه و با سرعت 10 متر در دقیقه بر روی نوارگردان راه رفتند. همچنین، به منظور سازگاری جهت آزمایشات رفتاری نیز حیوانات به مدت 3 روز در معرض آزمایشات رفتاری 2 - بار برای هر آزمایش - قرار می گرفتند.
