بخشی از مقاله
چكيده
فعاليت ورزشي پاسخ هاي سازشي متابوليك در عضله اسكلتي را تا حد زيادي از طريق PGC1α القا مي كند. هدف از مطالعه حاضر بررسي تاثير هشت هفته تمرين هوازي تداومي و تناوبي شديد بر سطوح PGC1α بافت عضله اسكلتي موش صحرايي چاق ويستار بود. روش ها: ٢٤ موش صحرايي بطور تصادفي به چهار گروه ٦ تايي: ١ - چاق- تمرين تناوبي - HIIT - ؛ ٢ - چاق- تمرين تداومي - CT - ؛ ٣ - كنترل چاق - OB - و ٤ - كنترل غيرچاق - Cont. - تقسيم شدند. طي دوره تحقيق به موشهاي گروه هاي ١، ٢ و ٣ غذاي پرچرب داده شد.
پس از آشناسازي، موش هاي گروه CT و HIIT به مدت هشت هفته سه جلسه در هفته به ترتيب تمرين تداومي هوازي و تمرين تناوبي با شدت بالا را انجام دادند. ٤٨ ساعت پس از آخرين جلسه تمريني، موشها تشريح شدند. يافته ها: بررسي وسترن بلاتينگ نشان داد كه ميزان PGC1α عضله نعلي در گروه هاي HIIT و CT نسبت به گروه هاي OB و Cont. بطور معني داري بيشتر بود - ٠٥/٠ . - P < همچنين ميزان PGC1α گروه HIIT نسبت به گروه CT بيشتر بود كه البته معني دار نبود.
بعلاوه تفاوت معني داري بين ميزان PGC1α گروه OB و Cont. مشاهده نشد؛ با اينحال ميزان PGC1α در گروه OB كمتر بود. بحث : به نظر ميرسد استفاده از تمرينات HIIT مي تواند به اندازه تمرينات تداومي بر محتواي ميتوكندري بافت عضلاني و در نهايت بر طول عمر بويژه در افراد چاق موثر باشند و باعث افزايش فاكتورهاي مهمي همچون PGC1α شوند.
١. مقدمه
امروزه به خوبي ثابت شده است كه علاوه بر رژيم غذايي و سبك زندگي، چندين مسير سوخت و سازي در پاتوژنز سندروم متابوليكي نقش دارند كه مي توان به چربي زايي غيرطبيعي - ١ - ، التهاب افزايش يافته - ٢ - و اكسيداسيون اسيد چرب كاهش يافته - ٣ - اشاره كرد. تفسير و تشخيص مكانيسم هاي مولكولي زيربنايي سندروم متابوليكي به عنوان يكي از بيشترين فعاليتهاي انجام شده در پزشكي مدرن بوده است.
تحقيقات مختلف از اهميت ميتوكندري سلول به عنوان هسته مركزي بسياري از اين تغييرات نام برده اند. به عنوان مثال، ارتباط نزديكي بين حساسيت انسوليني و عملكرد ميتوكندريايي در چاقي - ٥ - ، ديابت نوع ٢ - ٦ - و سالمندي - ٧، ٨ - مشاهده شده است و اين فرضيه را تقويت مي كند كه كاهش حساسيت انسوليني ناشي از اختلال ميتوكندري عضلاني است - ٧ - و يا برعكس - ٨ - .
در رابطه با عملكرد و بيوژنز ميتوكندريايي عوامل پروتئيني مختلفي مشاهده شده است كه از مهمترين آنها مي توان به١PGC1α اشاره كرد - ٩ - . PGCLα، يك كواكتيويتور گيرنده هسته اي است كه چندين نقش در تنظيم متابوليكي ايفا مي كند - ١٠، ١١ - . PGCLα بيوژنز ميتوكندريايي - ١٢ - و تغيير و تبديل تار عضلاني را تحريك مي كند و ظرفيت اكسيداتيو را در عضله اسكلتي افزايش مي دهد - ١٣ - . همچنين PGCLα از تارگت هاي اصلي پروتئين كيناز فعال شده با - AMPK - AMP است و كه در شرايط استرس انرژي، بوسيله فسفوريلاسيون مستقيم بيان PGCLα را افزايش مي دهد
ميتوكندري ها در عضله اسكلتي بطور نزديكي با عملكرد مناسب عضله ارتباط دارند چرا كه اين اندام ها ذخيره اصلي انرژي را در انقباض عضلاني تشكيل مي دهند - ١٥ - . نتايج مطالعات پيشنهاد مي كنند كه اختلال ميتوكندريايي احتمالا در ايجاد و توسعه ساركوپنيا - عارضه اي كه با كاهش شديد توده عضلاني مرتبط است - چه از طريق كاهش ذخاير انرژي و چه از طريق آپوپتوزيس با واسطه ميتوكندريايي نقش دارد - ١٦ - . بنابراين اختلال ميتوكندري با مرگ سلولي و در نتيجه كاهش طول عمر ارتباط دارد.
لذا با توجه به ارتباط آشكار اختلالات ميتوكندريايي با سندروم متابوليكي، محققان بطور گسترده بدنبال بررسي اثرات مداخله هاي مختلف بر وضعيت ميتوكندريايي در افراد چاقي و كاهش عوارض آن و در نهايت افزايش طول عمر هستند. امروزه ورزش به عنوان يك مداخله سالم و اميدوار كننده براي افراد چاق و داراي اضافه وزن پيشنهاد شده است
مزاياي احتمالي ورزش مي تواند شامل بهبود آمادگي قلبي- تنفسي، قدرت عضلاني و عملكرد عروقي باشد؛ به علاوه ورزش ممكن است باعث كاهش چربي بدن و افزايش توده خالص بدني - ١٨ - و در نتيجه كاهش خطر توسعه چاقي و مرگ و ميرهاي زودرس مرتبط با چاقي شود - ١٩ - . محققان مشاهده كرده اند كه محدوديت كالريك - CR - و عوامل - مانند داروهاي مختلف - و مداخله هايي - مانند فعاليت ورزشي - كه بتوانند شرايط محدوديت كالريك را فراهم كنند اثرات ضدپيري دارند؛ به عبارت ديگر اين عوامل - مقلدهاي محدوديت كالريك - ١ مي توانند مسيرهاي متابوليكي كليدي را تعديل و منجر به حفظ سلامت جواني و افزايش طول عمر شوند
در همين رابطه، تحقيقات نشان مي دهند كه كسب آمادگي هوازي و قدرت عضلاني از طريق تمرينات ورزشي مي تواند اختلالات متابوليكي را بهبود بخشد و از بيماري هاي مزمن پيشگيري كند. اين مزايا تا حدودي بوسيله ري مادلينگ مولكولي و متابوليكي گسترده عضله اسكلتي ناشي از ورزش واسطه مي شوند . سازگاري هاي ناشي از تمرين مي تواند شامل تغييرات در ساختار و عملكرد پروتئين هاي انقباضي ، عملكرد ميتوكندريايي ، تنظيم متابوليكي، پيام رساني داخل سلولي و پاسخ هاي نسخه برداري باشد.
در همين رابطه، در تحقيقي مشاهده شد كه ورزش شديد متناوب مي تواند آبشارهاي پيام رساني را فعال كند كه منجر به بيوژنز ميتوكندريايي در عضله اسكلتي انسان شود. در تحقيق آنها از ٦ مرد جوان خواسته شد تا ٤ وهله دوچرخه سواري با حداكثر شدت و با ٤ دقيقه استراحت بين هر وهله را انجام دهند - ٢٦ - . آنها مشاهده كردند كه پيام رساني از طريق AMPK و P38 AMPK به PGC1α ممكن است تا حدودي ري مادلينگ ايجاد شده ناشي از ورزش تناوبي شديد با حجم كم را توجيه كند. اين ري مادلينگ شامل بيوژنز ميتوكندريايي و افزايش ظرفيت اكسيداسيون اسيد چرب و گلوكز بود
همچنين در تحقيقي ديگر پالاسيوس و همكاران٢ - ٢٠٠٩ - به بررسي اثر سيگنال هاي ورزش و تغذيه بر PGC1α و AMPK در عضله اسكلتي موش ها پرداختند. در اين تحقيق موش ها در قفس هاي انفرادي با و يا بدون چرخ هاي گردان دويدن جوندگان گذاشته شدند و حيوانات مي توانستند بطور اختياري طي دوره تمريني ٦ هفته ورزش كنند. در پايان ٦ هفته، موش ها تشريح و عضله سه سربازويي به منظور آناليز بيان پروتئين PGC1α برداشته شدند. آنها گزارش كردند كه PGC1α بطور چشمگيري به هر دوي سيگنال هاي تغذيه اي و ورزشي در عضله اسكلتي پاسخ مي دهد و باعث افزايش بيان پروتئين PGC1α شد
از سويي ديگر، اگرچه نقش تمرينات استقامتي در سلامت جسماني بخوبي اثبات شده است اما از دلايل اصلي نپرداختن به اين شيوه تمرينات، نبود زمان كافي براي افراد است - ٢٨ - ، از اينرو امروزه ايجاد روش هاي تمريني مناسب با صرف زمان هاي كوتاه تر كه داراي اثرات مفيد مشابه تمرينات استقامتي باشد، مورد توجه قرار گرفته است. يكي از اين روشهاي تمريني، تمرينات تناوبي شديد با حجم كوتاه - HIIT - و تمرينات سرعتي تناوبي٣ - SIT - -كه از خانواده تمرينات HIIT است- ميباشد
تمرينات HIIT تركيبي از دورههاي پرشدت هوازي - ≥90% VO2 peak - به همراه دورههاي بازيافت فعال يا غيرفعال با شدت متوسط ميباشد - ٢٩ - كه به دو صورت با حجم بالا و حجم پايين اجرا ميگردد. اگرچه در مورد اثر گذاري تمرينات HIIT بر بافتهاي عضله اسكلتي و قلب در افراد سالم و داراي بيماريهاي قلبي تحقيقات مختلفي صورت گرفته است، اما اثرگذاري اين گونه تمرينات بر تغييرات ميتوكندري بافت عضلاني افراد و بطور ويژه افراد چاق و همچنين بر فاكتورهاي اثرگذار بر طول عمر، كمتر بررسي شده است.
لذا با توجه به گستردگي شيوع و اهميت چاقي در جوامع امروزي و ارتباط چاقي با كاهش طول عمر و همچنين با توجه به نبود تحقيقات كافي در مورد تغييرات PGC1α بدنبال تمرينات ورزشي مختلف، تحقيق حاضر به دنبال پاسخگويي به اين سوال است كه آيا بين اثر هشت هفته تمرين استقامتي تداومي در مقايسه با هشت هفته تمرين تناوبي شديد با حجم پايين بر مقادير PGC1α بافت عضلاني تفاوتي وجود دارد يا خير. با انجام اين پژوهش مي توان توانايي اثر گذاري تمرينات HIIT را به عنوان جايگزيني براي تمرينات استقامتي سنتي در تاثيرگذاري بر بافت عضلاني سنجيد.
٢. روش ها ٢-١. طرح تحقيق
پژوهش حاضر از نوع تجربي و توسعه اي با طرح پس آزمون به همراه گروه كنترل بوده و به شيوة آزمايشگاهي انجام شده است. ٣٠ سر موش نر ويستار هشت هفتهاي به عنوان نمونه تحقيق از مؤسسه انستيتو رازي خريداري شد و طي دوره تحقيق در محيطي با ميانگين دماي ٤/١ ± ٢٢ درجه سانتيگراد، رطوبت ٤ %±٥٥ و چرخه روشنايي-تاريكي ١٢:١٢ ساعت در قفسهاي مخصوص از جنس پلي كربنات نگهداري شدند. از اين حيوانات، ٢٤ تاي آنها طي يك دوره ٨ هفته اي با استفاده از يك رژيم غذاي پرچرب تغذيه شدند.
سپس بصورت تصادفي ٦ موش - گروه چاق ١٦ هفته اي - از آنها انتخاب و به همراه ٦ موش غيرچاق - گروه غيرچاق ١٦ هفته اي كنترل - -به منظور بررسي اثر مداخله چاقي- تشريح و بررسي شدند. در ادامه حيوانات باقي مانده - يعني ١٨ موش چاق ١٦ هفته اي - پس از يك هفته آشنايي با تردميل، محيط آزمايشگاه و نحوه دويدن، به روش تصادفي به سه گروه - برابر از نظر ميانگين سرعت واماندگي - كنترل چاق - OB - و تمرين هوازي تداومي - CT - و تمرين تناوبي با شدت بالا - HIIT - تقسيم شدند. پس از آن، هر سه گروه OB - ، CT، - HIIT طي هشت هفته مصرف غذاي پرچرب را ادامه دادند و بجز گروه OB، گروه هاي CT و HIIT تمرينات ورزشي معين خود را انجام دادند. در تمام مراحل پژوهش، آب مورد نياز حيوان به صورت آزاد در اختيار آنها قرار داده شد. تمامي مراحل نگهداري و كشتار موشها بر اساس كميته اخلاقي حيوانات دانشگاه شهيد بهشتي انجام شد.
جهت آشناسازي، موش هاي چاق به مدت ١٠ دقيقه در روز براي يك هفته با تردميل و چگونگي دويدن بر آن آشنا شدند. پس از ٤٨ ساعت استراحت از آخرين جلسه آشناسازي، از موشها آزمون واماندهساز جهت سنجش حداكثر سرعت گرفته و با استفاده از حداكثر سرعت در زمان واماندگي، حداكثر اكسيژن مصرفي پيشبيني گرديد - ٣٠ - . سپس گروه ها به مدت هشت هفته سه جلسه در هفته تمرين تداومي هوازي - گروه - CT و تمرين تناوبي با شدت بالا - گروه - HIIT را انجام دادند. ٤٨ ساعت پس از آخرين جلسه تمريني، موشها براي انجام جراحي و انجام آزمايشات سلولي مولكولي به وسيله پنتاباربيتول سديم هوشبري و سپس تشريح شدند.
٢-٢. چاقي و رژيم غذايي ويژه موش براي چاق شدن
اكثر تحقيقات، چاقي را در حيوانات كوچك بر اساس كسب وزن - يا افزايش محتواي چربي بدن - گروه تجربي نسبت به گروه كنترل تعيين مي كنند - ٣٣-٣١ - . اگر افزايش وزن در گروه تجربي به بيش از ١٠ تا ٢٥ درصد بيشتر از گروه كنترل برسد، چاقي متوسط - ٣٤ - و اگر به بيش از ٤٠ درصد برسد چاقي شديد - ٣٥ - در نظر گرفته مي شود. شاخص ديگري كه براي تعيين چاقي در موش هاي صحرايي استفاده مي شود شاخص چاقي لي١است و بدين صورت محاسبه مي شود كه ريشه سوم وزن - گرم - را به قد دماغي-مقعدي - cm - تقسيم و در ١٠٠٠ ضرب مي كنيم، حال اگر عدد بدست آمده بيشتر از ٣١٠ باشد نشان دهنده چاقي موش صحرايي مي باشد
در تحقيق حاضر چاقي بر اساس مقايسه وزن گروه هاي تجربي HIIT - ، CT و - OB با گروه كنترل غير چاق - Cont. - تعيين شد - جدول ١ را ببينيد - . براي تهيه غذاي پرچرب، روغن ذرت و ساير تركيبات به پودر حاصل از آسياب غذاي پايه اضافه شد و با كمي آب خمير شده و به شكل پيلت درست شد. پيلت ها پس از خشك شدن كامل در اختيار حيوانات قرار گرفت. مطالعه شيوه محاسبه انرژي بر اساس مطالعه ماسامي و همكاران در سال ٢٠٠١ صورت گرفته كه در آن محتواي انرژي روغن ذرت Kcal/g - ٢١/٩ - ، شكر Kcal/g - ٨٥/٣ - و غذاي معمولي موش صحرايي Kcal/g - ٥٧/٣ - ذكر شده است . جيره مصرفي در مطالعه حاضر محتوي Kcal/g - ٢/٤ - بود كه يك انرژي مطلوب براي ايجاد چاقي را فراهم آورد
