دوره 27، شماره 4 - ( 7-1403 )
جلد 27 شماره 4 صفحات 193-186 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Gharaat M A. Effect of Aerobic and Interval Training on Insulin-Like Growth Factor-1, GATA4 Gene, and Cardiac Structure. J Arak Uni Med Sci 2024; 27 (4) :186-193
URL: http://jams.arakmu.ac.ir/article-1-7765-fa.html
URL: http://jams.arakmu.ac.ir/article-1-7765-fa.html
قرائت محمد علی. اثر تمرین هوازی و اینتروال بر هورمون رشد شبه انسولینی-1، ژن GATA4 و ساختار عضله‌ی قلب. مجله دانشگاه علوم پزشكي اراك. 1403; 27 (4) :186-193
گروه آموزش تربیت بدنی، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران ، mohammadaligharaat@gmail.com
واژه‌های کلیدی: تمرین هوازی، تمرین اینتروال، هایپرتروفی قلب، GATA4، رت نر
متن کامل [PDF 1198 kb]
(397 دریافت)
| چکیده (HTML) (857 مشاهده)
جدول 1. مشخصات طراحی پرایمرهای بکار رفته در پژوهش حاضر
جدول 2. وزن بطن چپ (LVW)، وزن قلب (HW)، وزن بدن در انتهای تمرین (BW) و نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن (LVW/BW) در گروه‌های تمرین و شاهد
*: اختلاف معنی‌دار با گروه شاهد در سطح 05/0؛ **: اختلاف معنی‌دار با گروه اینتروال در سطح 05/0.
همانگونه که در شکل 2 قابل مشاهده است، در بررسی نتایج حاصل از میزان بیان ژن بین گروه‌ها با توجه به در نظر گرفتن میزان بیان ژن گروه شاهد بصورت عدد 1، میزان برابری (Change Fold) بیان ژن GATA4 در گروه تمرین هوازی 8/3 برابر و در گروه اینتروال 2/4 برابر بود. همانگونه که در شکل مشخص است، تفاوت‌های بیان ژن بین گروه‌ها معنی‌دار بود (01/0 = P، 1/6 = F). این تفاوت‌ها در هر دو گروه تمرین هوازی (01/0 = P) و تمرین اینتروال (01/0 = P) نسبت به گروه شاهد به میزان معناداری مشاهده شد. ولی میزان افزایش بیان ژن بین دو گروه تمرینی تفاوت معنی‌داری نشان نداد.
شکل 2. میزان برابری بیان ژن GATA4 نسبت به ژن بتا اکتین در دو گروه تمرین هوازی و تمرین اینتروال نسبت به گروه شاهد (*: نشانگر اختلاف معنی‌دار با گروه شاهد در سطح 05/0 است)
بحث
نتایج پژوهش حاضر نشانگر افزایش سطوح هورمون شبه انسولینی-1 و میزان بیان ژن GATA4 در پی تمرین هوازی و اینتروال بود. همچنین افزایش وزن قلب و بطن چپ نشانگر هایپرتروفی ماهیچه قلبی در پی هر دو نوع تمرین است.
در پژوهش حاضر، هر دو نوع تمرین هوازی و اینتروال، منجر به افزایش معنی‌دار در وزن قلب نسبت به گروه شاهد شدند. همچنین وزن بطن چپ در گروه هوازی و اینتروال بطور معنی‌داری بیش از گروه شاهد بود. در بررسی نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن، تفاوت گروه شاهد با هر دو گروه تمرینی معنی‌دار بود.
فتحی و همکاران نیز عدم تفاوت معنی‌دار در وزن مطلق بطن چپ و وزن کلی قلب را در پی تمرین هوازی گزارش نموده‌اند (17). البته این پژوهشگران، تغییرات نسبی وزن قلب و وزن بطن چپ به سطح رویه بدن را در گروه تمرین گزارش نمودند که نشانگر هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب و همراستا با یافته های پژوهش حاضر است. از سویی، این نتایج با یافته‌های پیشین قرائت و همکاران مبنی بر افزایش وزن قلب و بطن چپ در پی تمرین ورزشی شنا به دو شیوه تداومی و تناوبی فزاینده همراستا بود (3، 6).
Medeiros و همکاران، نیز افزایش به میزان 13 درصد در وزن بطن چپ قلب در پی 2 ماه فعالیت هوازی به مدت 1 ساعت در آب مشاهده کردند که می‌توان با نتایج پژوهش حاضر همسو دانست (23).
Da Silva و همکاران نیز افزایش 30 درصدی را در نسبت وزن بطن
چپ به وزن بدن در پی دوره طولانی برنامه تمرین هوازی با وزنه در آب گزارش نمودند که آن را به سازگاری هایپرتروفیک قلبی ناشی از تمرین نسبت دادند (24). البته مقایسه یافته‌های حاضر با نتایج پژوهش‌های حاصل از تمرین در آب، با توجه به وجود فشار هیدرودینامیکی آب بر روی بدن با احتیاط انجام می شود. در بررسی وزن بطن چپ و وزن قلب بین گروه‌ها، افزایش در گروه اینتروال نسبت به گروه هوازی بیشتر بود. در همین راستا، قرائت و همکاران، افزایش وزن قلب را در پی تمرین اینتروال در آب نسبت به گروه تمرین هوازی و شاهد گزارش نمودند (8). تفاوت معنی‌دار در ساختار قلبی بین گروه هوازی و اینتروال با نتایجی که نشانگر سیگنال‌دهی قویتر سلولی فعالیت‌های اینتروال شدید و کوتاه زمان نسبت به فعالیت‌های هوازی و بلندمدت و ایجاد تفاوت‌های بیشتر در پی تمرین اینتروال است همراستا است (25). ولی با نتایج پژوهش Gharaat و همکاران که تفاوت معنی‌دار در ساختار قلب در پی تمرین هوازی و اینتروال گزارش ننموده‌اند، همخوانی نداشت (6). این تناقض میتواند ناشی از اختلاف در شدت تمرین در پژوهش حاضر با وزنه بکار رفته در گروه اینتروال و شدت تمرین در گروه شنا باشد. بطور کلی، تمرین‌های سیستم بی‌هوازی همانند تمرین قدرتی و اینتروال منجر به افزایش سطح مقطع کاردیومیوسیت‌ها و افزایش ضخامت دیواره بطن چپ بدون کاهش اندازه حفره داخلی بطن می‌شود (9، 26). در صورتی که تمرین هوازی عمدتاً با افزودن سارکومرها به صورت سری، منجر به افزایش طول سلول‌های کاردیومیوسیت و در نهایت، منجر به بزرگ شدن حفره بطنی می‌شود (10).
از سویی، باید به مزیت زمانی که بدلیل پایین‌تر بودن مدت فعالیت اینتروال بوجود می آید، توجه ویژه نمود. مزیت تمرین به عنوان یکی از شاخص‌های مثبت تمرین‌های اینتروال در مقایسه با تمرین‌های هوازی با مدت زمان بیشتر در نظر گرفته می‌شود. برخی پژوهش‌ها در همین راستا بیان داشته‌اند که تمرینات تناوبی از لحاظ زمانی به صرفه‌تر است و بدلیل جذابیت بیشتر، میل به ادامه آنها نسبت به تمرین‌های مداوم استقامتی بیشتر است (11). تمرین‌های اینتروال مدل بسیار کارآمدی برای فعالیت‌های ورزشی هستند که همان سازگاری‌های سوخت و سازی فعالیت‌های هوازی و منظم را در بدن راه‌اندازی می‌نماید (27). در بررسی نسبت وزن بطن چپ به وزن کل بدن، هر دو گروه تمرین افزایش معنی‌داری نسبت به گروه شاهد نشان دادند. این تفاوت با گزارشات فتحی و همکاران (17) و قرائت و همکاران (8) که تفاوت معنی‌دار در نسبت بطن چپ به وزن بدن در گروه هوازی مشاهده نمودند، همخوانی داشت (8، 17).
در بررسی اثرات فعالیت بدنی بر میزان IGF-1، افزایش معنی‌دار این هورمون را در هر دو گروه هوازی و اینتروال مشاهده نمودیم. این نتایج با پژوهش‌های پیشین که افزایش معنی‌دار در IGF-1 در پی ورزش را نشان می‌دهند، همراستا بود (12، 14). ولی با پژوهش‌هایی که عدم تغییر این هورمون در پی فعالیت هوازی (15) و اینتروال مقاومتی شدید (16) را نشان داده‌اند یا حتی به کاهش آن اشاره داشته‌اند (15) در تناقض بود. دلیل این تناقض را می‌توان در انواع ناهمگون فعالیت (دوچرخه‌سواری در مقابل دویدن) و شدت‌های غیرهمسان فعالیت مشاهده کرد. در پی افزایش این هورمون در هر دو گونه فعالیت هوازی و اینتروال، ممکن است مسیرهای درگیر در هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب همچون PI3K/AKT/mTORشود و در نتیجه به تنظیم هوموستاز و هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب می‌انجامد (6، 22).
همچنین برنامه‌های هوازی منظم، تولید IGF-1 افزایش می‌دهد که روند کاتابولیک عضله قلبی ناشی از بیماری را کاهش داده و هایپرتروفی فیزیولوژیک را بالا می‌برد (16). مطالعات نشان داده‌اند که اندازه میوسیت‌ها در موش‌های دارای ژن IGF-1 بالا افزایش نشان داده و هایپرتروفی قلبی از نوع فیزیولوژیک و بهبود عملکرد سیستولیک را موجب می‌گردد (2). همچنین، قرائت و همکاران (22) و Weeks و همکاران (28) نشان دادند که مسیر IGF-1 در بافت قلب به ویژه در پی تمرین ورزشی در القای هایپرتروفی فیزیولوژیک نقش مهمی دارد.
همانگونه که در بررسی نتایج بیان ژن مشاهده کردیم، میزان ژن GATA4 در هر دو گروه فعالیت ورزشی بالا می‌رود. این یافته‌ها با نتایج Broderick و همکاران که افزایش GATA4 در پی فعالیت ورزشی را نشان داده‌اند همراستا بود (18). همچنین Naderi و همکاران، افزایش این فاکتور را با فعالیت ورزشی در شدت‌های مختلف نشان دادند که با نتایج حاضر همسو بود (19). این عامل در ارتباط با مسیرهای سلولی مرتبط با هایپرتروفی قلب همچون IGF1/PI3K/PKB، C/EBPβ است و رونویسی ژن‌های ساختاری و قلبی عروقی، از جمله زنجیره سنگین میوزین (MHC)و سنتز NO را تنظیم می‌کند. علاوه بر این، GATA4 نقش اساسی در تعدیل پاسخ‌های مقایسه‌ای در قلب مانند بقای میوسیت‌ها و هایپرتروفی در پاسخ به ورزش ایفا می‌کند (22، 29). مطالعات پیشین به نقش GATA4 در تمایز سلول‌های قلبی در طول رشد جنینی و هم کوشی آن با دیگر ژن‌های هایپرتروفی دهنده به عنوان مکانیزم افزایش بیان ژن ویژه قلبی اشاره داشته‌اند (1، 6، 8).
وزن بدن موش‌ها در انتهای دوره تمرین هر گروه تمرینی نسبت به آغاز تمرین همان گروه تغییر معنی‌داری داشت که میتواند در نتیجه انجام تمرین منظم به هر دو گونه یاد‌شده باشد. در انتهای دوره تمرینی، کمترین وزن را گروه تمرین هوازی و پس از آن گروه تمرین اینتروال داشت. این نتایج با یافته‌های فتحی و همکاران (17) و Da Silva و همکاران (24) از جهت کاهش وزن همراستا بود.
همانگونه که در پژوهش‌های مختلف اثرات تمرین در کنترل وزن نشان داده شد، انتظار می‌رود کاهش وزن در دو گروه تمرینی در راستای اثرات مثبت تمرین در کنترل وزن باشد. ولی قرائت همکاران در پژوهش خود، عدم تغییر معنی‌دار در وزن در گروه تمرین تناوبی و تداومی را گزارش نمودند که بر خلاف این یافته هاست. تفاوت در نوع تمرین (شنا در مقابل دویدن) ممکن است منجر به این گونه تفاوت ایجاد شده باشد (8).
بدلیل وجود محدودیت هزینه کرد در این پژوهش، امکان اندازه‌گیری فاکتورهای هورمونی و ژنتیکی بیشتر که احتمال تأثیر بر روند هایپرتروفی قلب را دارند، و نیز بررسی میزان بیان پروتئین و مقایسه آن در گروه‌ها وجود نداشت. لذا پیشنهاد می‌شود پژوهش‌های آتی به بررسی دیگر فاکتورهای مؤثر و نیز بیان پروتئین در پی تمرین‌های گوناگون بپردازند.
نتیجه‌گیری
در مجموع می‌توان گفت تمرین هوازی و اینتروال با راه‌اندازی مسیرهای هورمونی و سلولی همچون IGF-1 و ژن GATA4 موجب هایپرتروفی قلب شده که این هایپرتروفی، میتواند به بهبود عملکرد قلبی و گردش خون بهینه بیانجامد (30). از آنجا که مزیت‌های تمرین اینتروال در زمینه‌های فیزیولوژیکی گاهی بر تمرین استقامتی نشان داده شده (11، 25، 27، 31) و این نوع تمرین از مزیت زمانی نیز برخوردار است، لذا افزایش هورمون
IGF-1، بیان ژن GATA4، وزن قلب و بطن چپ در هر دو گروه موجب می‌شود که تمرین‌های اینتروال با هزینه کرد زمان کمتر نسبت به تمرین هوازی استقامتی به عنوان دستاورد اصلی این پژوهش مورد توجه قرار گرفته و بر مزیت نسبی تمرین اینتروال تأکید گردد.
تشکر و قدردانی
از متخصصان و کارشناسان دانشگاه علوم پزشکی و خدمات درمانی تهران که اینجانب را در انجام این پژوهش راهنمایی و یاری نمودند سپاسگزارم.
سهم نویسندگان
تمام مطالب این مطالعه، بر عهده نویسنده مقاله بوده است.
تضاد منافع
نویسنده بدین وسیبه اعلام می دارد که در این پژوهش، هیچگونه تعارض منافعی وجود ندارد. ضمنا کلیه هزینه‌های طرح توسط نویسنده تأمین گردیده است.
متن کامل: (122 مشاهده)
مقدمه
تکثیر طبیعی سلول‌های قلبی پس از تولد در پستانداران به کمتر از
1 درصد می‌رسد. از آن پس، رشد اندازه قلب بدون تقسیم سلولی در پاسخ به افزایش بار کار بر روی بافت قلب امکان‌پذیر است (1). چنین افزایشی در اندازه سلول‌های قلبی باعث هایپرتروفی قلب می‌شود (1، 2). به‌طور کلی، هایپرتروفی عضله قلبی به عنوان پاسخ بافت قلب به محرک‌های پاتوفیزیولوژیک مختلف (مانند تمرین بدنی، نارسایی دریچه قلب، فشارخون بالا، تنگی آئورت و انفارکتوس میوکارد) شناخته می‌شود (3). فعالیت بدنی با افزایش فشارخون و پیش بار بطنی از طریق برقراری مکانیزم فرانک استارلینگ، موجب راه‌اندازی سیگنال‌های هایپرتروفی‌دهنده می‌شود (2). اینگونه هایپرتروفی را که با تغییر ساختار قلب، افزایش بیان ژن‌های تنظیم‌کننده هایپرتروفی، سوخت و ساز طبیعی و بهبود در عملکرد میوکارد همراه است هایپرتروفی فیزیولوژیک نامند، تغییراتی در ساختار قلب که مستلزم تنظیم فاکتورهای مؤثر در افزایش حجم عضله قلبی است (4). مطالعات نشان داده‌اند که هایپرتروفی فیزیولوژیک بافت قلب در پی طی نمودن مسیرهای فیزیولوژیک فزاینده عملکرد همچون ورزش، عملکرد سیستولیک را بدون ایجاد فیبروز یا مرگ سلولی حفظ نموده یا آنرا افزایش می‌دهد (5).
فعالیت‌های بدنی با شدت‌ها و مدت زمان‌های مختلف، و ویژگی‌های منحصر‌بفرد ممکن است سطوح مختلفی از هایپرتروفی قلب را فعال‌سازی کنند. مطالعات نشان داده‌اند که سازگاری قلب در پی ورزش با حفظ یا افزایش عملکرد انقباضی همراه است (6). این مطالعات، به تأیید اثر مثبت تمرین ورزشی به ویژه تمرین‌های هوازی بلند مدت بر حجم و توده بطن چپ پرداخته‌اند (3، 6).
Tucker و همکاران، در مطالعه خود نشان دادند که تمرین هوازی یک درمان مؤثر جهت بازسازی بطن چپ بیماران قلبی است که این اثرات با ادامه دوره تمرینی تا 6 ماه افزایش نشان می‌دهد. همچنین اثرات تمرین تناوبی با شدت بالا بر ساختار و عملکرد بطن چپ مورد تأیید قرار گرفته است (7). فعالیت‌های ورزشی برنامه‌ریزی شده در دو مدل هوازی و اینتروال همچنین در کنترل مسیرهای سلولی منجر به‌هایپرتروفی قلبی از طریق فاکتورهای مختلف مشارکت می‌کنند (8).
اثرات تمرین هوازی با افزودن سارکومرها به صورت سری نمایان می‌شود که افزایش طول سلول‌های میوسیت، افزایش دائمی توده قلبی و در نهایت بزرگ شدن حفره بطنی را در پی دارد. در عوض، تمرین مقاومتی با ایجاد تغییرات همودینامیکی همانند افزایش موقتی فشارخون به میزان قابل توجهی، منجر به افزایش موازی سارکومرها می‌شود (9). این فرایند منجر به افزایش در سطح مقطع سلول کاردیومیوسیت و به دنبال آن افزایش ضخامت دیواره بطن چپ بدون کاهش اندازه حفره داخلی در دیاستول و ایجاد‌هایپرتروفی متحدالمرکز بطن چپ می‌شود (10). از سویی، مسیرهای کلی سیگنالینگ تمرین‌های مقاومتی و هوازی مشابه هستند که با افزایش محتوای میتوکندری عضله قلب، افزایش فعالیت پروتئین‌های انتقالی سیترات سنتاز و سیتوکروم C اکسیداز و ارتقای محتوای گلیکوژنی همراهند (1، 8، 9). البته به نظر می‌رسد فعالیت قدرتی بصورت تناوبی شدید نسبت به فعالیت هوازی طولانی‌مدت، بدلیل ایجاد هایپوکسی و فشار مکانیکی شدیدتر به قلب موجب ایجاد تحریک قویتر و سیگنال‌دهی بالاتر شود (11).
اخیراً بررسی مسیرهای هورمونی و ژنتیکی درگیر در هایپرتروفی فیزیولوژیک مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پژوهشگران حوزه ژنتیک بیان می‌دارند که فاکتورهای رونویسی بسیاری در میانه مسیر تحریک تا تغییر در بافت‌های بدن بوسیله تعامل پیچیده سلولی درگیر می‌شوند. مسیر سیگنالینگ فاکتور رشد شبه انسولینی-1 (IGF-1) نقش مهمی در اثرات محافظت قلبی ناشی از تمرین بدنی در پیری دارد (4).
برخی پژوهش‌ها بر افزایش تولید IGF-1 در پی فعالیت ورزشی تأکید دارند. برخی نیز افزایش IGF-1 را پس از 4 هفته تمرین اینتروال شدید نشان دادند (12).
Roelen و همکاران (13)، افزایش معنی‌دار این هورمون را پس از
2 هفته تمرین دوچرخه سواری شدید (تمرین اینتروال شدید) و Chicharro و همکاران (14)، افزایش این هورمون را پس از 7 هفته فعالیت هوازی گزارش نمودند. در حالیکه برخی دیگر، عدم تغییر این هورمون در پی فعالیت هوازی و مقاومتی شدید (15) را نشان داده‌اند یا حتی به کاهش آن اشاره داشته‌اند (16).
از دیگر عملکردهای بارز IGF-1، تنظیم فعالیت تلومراز میوکارد، افزایش بیان پروتئین کیناز فسفریله Akt و تنظیم هوموستاز و هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب است (6، 12). همچنین برنامه‌های تمرین ورزشی طولانی‌مدت، تولید IGF-1 و فعالیت هورمونی آنرا افزایش می‌دهد که میتواند سبب تاخیر در روند کاتابولیک عضله قلبی ناشی از بیماری، هایپرتروفی فیزیولوژیک و در نهایت منجر به کاهش حمله قلبی و مرگ شود (15).
مطالعات نشان داده‌اند که موش‌های دارای ژن IGF-1 بالا، هایپرتروفی قلبی با افزایش اندازه میوسیت و بهبود عملکرد سیستولیک را نشان دادند و هیچ شواهدی از هیستوپاتولوژی وجود نداشت (2). با توجه به نقش تمرین ورزشی در افزایش سطوح IGF-1 و گزارشات مبنی بر راه‌اندازی مسیرهای بیان ژن‌های تنظیم‌کننده هایپرتروفی فیزیولوژیک همچون HAND2، NKX2.5، GATA4، تصور می‌شود ورزش از مسیر سلولی ذکر شده نقش مهمی بر هایپرتروفی قلبی و عملکرد عضله قلب داشته باشد (1، 8، 17، 18).
ژن GATA4 از عوامل رونویسی است که در هایپرتروفی قلب نقش دارد. این عامل در ارتباط با مسیرهای سلولی IGF1/PI3K/PKB، Calcineurin/NFAT، C/EBPβ است و رونویسی ژن‌های ساختاری و قلبی- عروقی، از جمله زنجیره سنگین میوزین (MHC)و سنتز NO را تنظیم می‌کند. علاوه بر این، GATA4 نقش اساسی در تعدیل پاسخ‌های مقایسه‌ای در قلب مانند بقای میوسیت‌ها و‌هایپرتروفی در پاسخ به ورزش ایفا می‌کند (18، 19).
در یک مطالعه، یافته‌ها نشان داد که جلسات شنای استقامتی افزایشی (90-10 دقیقه) که منجر به هایپرتروفی فیزیولوژیکی می‌شود، باعث فعال شدن فاکتور رونویسی قلبی GATA4 می‌گردد (19). GATA4در تمایز سلول‌های قلبی در طول رشد جنینی نقش دارد و بیان بالایی در سلول‌های قلبی بالغ نشان می‌دهد. همچنین، مطالعه دیگری گزارش داد که 6 هفته فعالیت کم شدت (10 ست 4 دقیقه در 55 درصد-60 درصد VO2max)، متوسط (10 ست 4 دقیقه در 65 درصد-70 درصد VO2max) و شدید (10 ست 4 دقیقه در 85 تا 90 درصد VO2max) بیان سطوح GATA4 را در موش‌های صحرایی تنظیم می‌کند (19).
تعامل بین ژن GATA4 و دیگر ژن‌های تنظیم کننده هایپرتروفی به عنوان مکانیزم افزایش بیان ژن ویژه قلبی گزارش شده است (8). بازداری از تعامل بین ژن GATA4 با ژن HAND2 در دوره جنینی جلوی رشد طبیعی قلب را گرفته و منجر به بیماری نارسایی سپتوم بطنی مادرزادی شد (20).
هرچند مطالعات گذشته کمابیش به نقش مؤثر هورمون IGF-1 به عنوان یک فاکتور بالادستی و نقش ژن GATA4 به عنوان یک عامل اثرگذار در شکل‌گیری ساختار قلب از مسیر هایپرتروفی فیزیولوژیک اشاره دارند، اما میزان پاسخ‌پذیری این فاکتورها در فعالیت‌های ورزشی با شدت‌ها و گونه‌های متفاوت مانند فعالیت اینتروال و هوازی از ابهاماتی برخوردار بوده و نیازمند بررسی بیشتر است. از آنجا که این گونه‌های مختلف فعالیت، ممکن است با اثرات غیرمشابه بر سیستم فیزیولوژیکی بدن همچون مسیرهای تولید انرژی و متابولیت‌های متفاوت، پاسخ‌های نایکسانی را در فاکتورهای مؤثر بر هایپرتروفی قلب ایجاد کنند بنابراین، این پژوهش در نظر دارد تا به بررسی نقش دو گونه تمرین هوازی و اینتروال بر هورمون IGF-1 و ژن GATA4 در مسیر هایپرتروفی عضله قلبی از نوع فیزیولوژیک بپردازد.
روش کار
در انجام این پژوهش تجربی، 18 سر رت سالم بالغ نر نژاد ویستار سالم
4 ماهه با وزن میانگین 41/23 ± 72/243 گرم تهیه و بطور تصادفی در سه گروه شاهد (6 = n)، تمرین هوازی (6 = n) و تمرین اینتروال (6 = n) قرار گرفتند. موش‌ها در حیوان‌کده دانشکده پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی ایران با شیوه دسترسی آزاد به آب و غذا (پلِت)، چرخه روشنایی و تاریکی 12:12 ساعت، میانگین دما 21درجه سانتی‌گراد) نگهداری شدند. کلیه مراحل مطابق با توافق نامه هلسینکی بر اساس پروتکل اخلاق در پژوهش دانشگاه علوم پزشکی ایران با کد IUMS,95,06,10,04 انجام گردید.
ارزیابی توان هوازی: بدلیل در دسترس نبودن ابزار اندازه‌گیری مستقیم، میزان اکسیژن مصرفی بیشینه با آزمون فزاینده روی نوارگردان مطابق با پروتکل هویدال و همکاران مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا
10 دقیقه گرم کردن با سرعت 10 متر در دقیقه انجام شد. سپس موش‌ها با سرعت 10 متر بر دقیقه آغاز به دویدن نموده و سرعت هر 2 دقیقه به میزان 3/0 متر بر ثانیه تا حد واماندگی افزایش یافت. سرعت در واماندگی ثبت گردید و به عنوان سرعت دستیابی به VO2max در نظر گرفته شد تا بعدا درصدی از آن سرعت بعنوان سرعت تمرین مد نظر در تمرین، بکار رود (21). گروه شاهد، هیچ فعالیت ورزشی نداشت. تنها برای ایجاد شرایط برابر، 5 بار در هفته به مدت 11 تا 15 دقیقه برای سازگاری با محیط بر روی نوارگردان بی‌حرکت قرار داده می‌شدند. پس از آشنایی اولیه با تردمیل، آزمون ظرفیت ورزشی 48 ساعت پیش از آغاز دوره تمرین و
48 ساعت پس از پایان جلسه تمرین اندازه‌گیری شد.
پروتکل تمرین: برنامه تمرین موش‌ها به مدت 8 هفته بود. تعداد جلسات در هر هفته 4 جلسه بود. برای برقراری اصل اضافه بار تمرینی، هر هفته 2/0 متر بر ثانیه به سرعت افزوده شد تا با توجه به اصل پیشرفت، شدت تمرین در حد مورد نظر باقی بماند. برای اطمینان از یکسان بودن بار تمرین در هر 3 گروه تمرینی، زمان خالص تمرین با روش راگنمو و همکاران محاسبه و 28 دقیقه تمرین اینتروال با شدت‌های میانگین
5/87 درصد فعالیت شدید و 55 درصد استراحت فعال معادل 38 دقیقه تمرین هوازی با شدت میانگین 65 درصد اکسیژن مصرفی تعیین شد.
پروتکل تمرین هوازی: این پروتکل شامل 5 دقیقه گرم کردن با
50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه، 38 دقیقه بدنه اصلی تمرین دویدن با 65 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه و 5 دقیقه سرد کردن با
50 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه بود. تعداد جلسات تمرینی، 4 جلسه و طول دوره تمرین، 8 هفته بود.
پروتکل تمرین اینتروال: هر جلسه تمرین اینتروال با مدت کلی
38 دقیقه (شامل گرم کردن و سرد کردن) انجام شد. پس از گرم کردن به مدت 5 دقیقه با شدت 50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه، 5 تناوب
4 دقیقه‌ای فعالیت با شدت 85-90 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه و
2 دقیقه استراحت فعال با شدت 50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه در نظر گرفته شد. سرد کردن نیز بمدت 5 دقیقه با شدت 40-50 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه انجام گرفت. تعداد جلسات تمرینی، 4 جلسه و طول دوره تمرین، 8 هفته بود.
بافت‌برداری: 48 ساعت پس از اتمام آخرین جلسه تمرین ورزشی و پس از 12 ساعت ناشتایی، موش‌ها از طریق تزریق صفاقی ترکیب کتامین (5 میلی‌لیتر بر کیلوگرم وزن بدن) و زایلیزین (50 میلی‌لیتر بر کیلوگرم وزن بدن) بیهوش شدند. پژوهش‌های پیشین برای برآورد میزان‌هایپرتروفی قلب از اندازه نسبت وزن بطن چپ به وزن کل قلب و وزن بدن، وزن بطن چپ و وزن کل قلب به وزن بدن بهره برده اند (22). بنابراین برای تأیید میزان هایپرتروفی، وزن بدن حیوان (W) در حالت بیهوشی ثبت شد. در ادامه، قلب از ناحیه سینه خارج و بطن چپ نیز جداسازی و وزن شدند. بافت بطن چپ بلافاصله در تانک ازت قرار داده شد و برای استخراج RNA به فریزر منفی 80 درجه منتقل گردید.
استحصال RNA و بیان ژن به روشRT- PCR : شیوه استحصال RNA بر اساس شیوه نامه شرکت Transgene Biotech انجام پذیرفت. ابتدا 50 میلی‌گرم بافت منجمد بطن چپ از دیواره پشتی قلب برداشت و پس از افزودن 1 میلی‌لیتر محلول ترایزول و هموژن کردن در دستگاه هموژنایزر، در دمای اتاق به مدت 5 دقیقه انکوبه گردید. سپس این محلول را به مدت 30 ثانیه بشدت تکان داده و 2/0 میلی‌لیتر کلروفرم سرد به آن افزوده و پس از پیپت نمودن، به مدت 3 دقیقه در دمای اتاق قرار دادیم. بعد از سانتریفیوژ نمودن با دور 10000G برای 15 دقیقه، رویه فوقانی را به میکروتیوب جدید انتقال دادیم (تقریباً 5/0 میلی‌لیتر).
5/0 میلی‌لیتر ایزوپروپانول را به این محلول افزوده و پس از 10 دقیقه انکوبه در دمای معمولی اتاق، 10 دقیقه با دور 10000G سانتریفیوژ کردیم. محلول روی میکروتیوب را خالی نموده و محتوای میکروتیوب را خشک نمودیم (پلِیت RNA در انتهای میکروتیوب قابل مشاهده بود). در ادامه، 1 میلی‌لیتر اتانول 75 درصد را درون میکروتیوب ریخته و تکان دادیم تا مخلوط شود و به مدت 5 دقیقه در سانتریفیوژ با دور 7500 G قرار دادیم. محلول روی نمونه را خالی نموده تا کاملا خشک شود. در پایان، 05/0 میلی‌لیتر آب مقطر به محلول افزوده و به مدت 10 دقیقه در دمای 55- 60 درجه سانتی‌گراد در دستگاه سانتریفیوژ قرار دادیم.
غلظت RNA استخراج شده با نانودراپ 1000 ارزیابی گردید و در نسبت 260 به 280، میزان 8/1 تا 2 به عنوان میزان تلخیص مطلوب در نظر گرفته شد. سپس سنتز cDNA با استفاده از کیت و روش پیشنهادی شرکت بیوفکت انجام گرفت. همه مراحل بر اساس دستورالعمل با استفاده از Oligo انجام شد. ترموسایکلر بکار رفته در این بخش متعلق به شرکت اپندورف آلمان بود. میزان RNA لازم از هر یک از نمونه‌ها با توجه به غلظت نمونه در دستگاه نانودراپ و تقسیم نمودن عدد 2 بر میزان غلظت خوانده شده بدست آمد. در ضمن 10 میکرولیتر از محلول پریمیکس به هر نمونه اضافه و حجم محلول توسط آب مقطر به 20 میکرولیتر رسید. محصول نهایی بدست آمده جهت انجام RT- PCR بکار رفت.
روش انجام RT-PCR: جهت آماده سازی نمونه‌ها و قراردهی آنها در دستگاه مدل کوربت، میزان 1 میکروگرم از cDNA هر نمونه با
5 میکروگرم محلول سایبرگرین شرکت بیوفکت، 5/3 میکروگرم آب خالص و 5/0 میکروگرم پرایمر Hand2 بعنوان ژن هدف یا پرایمر ژن β– actin بعنوان ژن شاهد (25/0 میکروگرم Forward و 25/0 میکروگرم Reverse) طراحی شده در آزمایشگاه تحقیقات جامع زیر نظر دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تهران مخلوط گردید و بصورت دوگانه در دستگاه قرار داده شد (اطلاعات پرایمرها در جدول 2 مشاهده می شود). در تمام مراحل از سمپلرهای شرکت Eppendorff استفاده گردید. سپس از پروتکل 2 مرحله ای کیت بیوفکت بصورت 15 دقیقه دمای 95 درجه،
20 ثانیه 95 درجه، 30 ثانیه AT با دمای 60 درجه، 30 ثانیه 72-70 درجه و دمایMelt نیز 55 تا 95 درجه استفاده گردید.
تکثیر طبیعی سلول‌های قلبی پس از تولد در پستانداران به کمتر از
1 درصد می‌رسد. از آن پس، رشد اندازه قلب بدون تقسیم سلولی در پاسخ به افزایش بار کار بر روی بافت قلب امکان‌پذیر است (1). چنین افزایشی در اندازه سلول‌های قلبی باعث هایپرتروفی قلب می‌شود (1، 2). به‌طور کلی، هایپرتروفی عضله قلبی به عنوان پاسخ بافت قلب به محرک‌های پاتوفیزیولوژیک مختلف (مانند تمرین بدنی، نارسایی دریچه قلب، فشارخون بالا، تنگی آئورت و انفارکتوس میوکارد) شناخته می‌شود (3). فعالیت بدنی با افزایش فشارخون و پیش بار بطنی از طریق برقراری مکانیزم فرانک استارلینگ، موجب راه‌اندازی سیگنال‌های هایپرتروفی‌دهنده می‌شود (2). اینگونه هایپرتروفی را که با تغییر ساختار قلب، افزایش بیان ژن‌های تنظیم‌کننده هایپرتروفی، سوخت و ساز طبیعی و بهبود در عملکرد میوکارد همراه است هایپرتروفی فیزیولوژیک نامند، تغییراتی در ساختار قلب که مستلزم تنظیم فاکتورهای مؤثر در افزایش حجم عضله قلبی است (4). مطالعات نشان داده‌اند که هایپرتروفی فیزیولوژیک بافت قلب در پی طی نمودن مسیرهای فیزیولوژیک فزاینده عملکرد همچون ورزش، عملکرد سیستولیک را بدون ایجاد فیبروز یا مرگ سلولی حفظ نموده یا آنرا افزایش می‌دهد (5).
فعالیت‌های بدنی با شدت‌ها و مدت زمان‌های مختلف، و ویژگی‌های منحصر‌بفرد ممکن است سطوح مختلفی از هایپرتروفی قلب را فعال‌سازی کنند. مطالعات نشان داده‌اند که سازگاری قلب در پی ورزش با حفظ یا افزایش عملکرد انقباضی همراه است (6). این مطالعات، به تأیید اثر مثبت تمرین ورزشی به ویژه تمرین‌های هوازی بلند مدت بر حجم و توده بطن چپ پرداخته‌اند (3، 6).
Tucker و همکاران، در مطالعه خود نشان دادند که تمرین هوازی یک درمان مؤثر جهت بازسازی بطن چپ بیماران قلبی است که این اثرات با ادامه دوره تمرینی تا 6 ماه افزایش نشان می‌دهد. همچنین اثرات تمرین تناوبی با شدت بالا بر ساختار و عملکرد بطن چپ مورد تأیید قرار گرفته است (7). فعالیت‌های ورزشی برنامه‌ریزی شده در دو مدل هوازی و اینتروال همچنین در کنترل مسیرهای سلولی منجر به‌هایپرتروفی قلبی از طریق فاکتورهای مختلف مشارکت می‌کنند (8).
اثرات تمرین هوازی با افزودن سارکومرها به صورت سری نمایان می‌شود که افزایش طول سلول‌های میوسیت، افزایش دائمی توده قلبی و در نهایت بزرگ شدن حفره بطنی را در پی دارد. در عوض، تمرین مقاومتی با ایجاد تغییرات همودینامیکی همانند افزایش موقتی فشارخون به میزان قابل توجهی، منجر به افزایش موازی سارکومرها می‌شود (9). این فرایند منجر به افزایش در سطح مقطع سلول کاردیومیوسیت و به دنبال آن افزایش ضخامت دیواره بطن چپ بدون کاهش اندازه حفره داخلی در دیاستول و ایجاد‌هایپرتروفی متحدالمرکز بطن چپ می‌شود (10). از سویی، مسیرهای کلی سیگنالینگ تمرین‌های مقاومتی و هوازی مشابه هستند که با افزایش محتوای میتوکندری عضله قلب، افزایش فعالیت پروتئین‌های انتقالی سیترات سنتاز و سیتوکروم C اکسیداز و ارتقای محتوای گلیکوژنی همراهند (1، 8، 9). البته به نظر می‌رسد فعالیت قدرتی بصورت تناوبی شدید نسبت به فعالیت هوازی طولانی‌مدت، بدلیل ایجاد هایپوکسی و فشار مکانیکی شدیدتر به قلب موجب ایجاد تحریک قویتر و سیگنال‌دهی بالاتر شود (11).
اخیراً بررسی مسیرهای هورمونی و ژنتیکی درگیر در هایپرتروفی فیزیولوژیک مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پژوهشگران حوزه ژنتیک بیان می‌دارند که فاکتورهای رونویسی بسیاری در میانه مسیر تحریک تا تغییر در بافت‌های بدن بوسیله تعامل پیچیده سلولی درگیر می‌شوند. مسیر سیگنالینگ فاکتور رشد شبه انسولینی-1 (IGF-1) نقش مهمی در اثرات محافظت قلبی ناشی از تمرین بدنی در پیری دارد (4).
برخی پژوهش‌ها بر افزایش تولید IGF-1 در پی فعالیت ورزشی تأکید دارند. برخی نیز افزایش IGF-1 را پس از 4 هفته تمرین اینتروال شدید نشان دادند (12).
Roelen و همکاران (13)، افزایش معنی‌دار این هورمون را پس از
2 هفته تمرین دوچرخه سواری شدید (تمرین اینتروال شدید) و Chicharro و همکاران (14)، افزایش این هورمون را پس از 7 هفته فعالیت هوازی گزارش نمودند. در حالیکه برخی دیگر، عدم تغییر این هورمون در پی فعالیت هوازی و مقاومتی شدید (15) را نشان داده‌اند یا حتی به کاهش آن اشاره داشته‌اند (16).
از دیگر عملکردهای بارز IGF-1، تنظیم فعالیت تلومراز میوکارد، افزایش بیان پروتئین کیناز فسفریله Akt و تنظیم هوموستاز و هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب است (6، 12). همچنین برنامه‌های تمرین ورزشی طولانی‌مدت، تولید IGF-1 و فعالیت هورمونی آنرا افزایش می‌دهد که میتواند سبب تاخیر در روند کاتابولیک عضله قلبی ناشی از بیماری، هایپرتروفی فیزیولوژیک و در نهایت منجر به کاهش حمله قلبی و مرگ شود (15).
مطالعات نشان داده‌اند که موش‌های دارای ژن IGF-1 بالا، هایپرتروفی قلبی با افزایش اندازه میوسیت و بهبود عملکرد سیستولیک را نشان دادند و هیچ شواهدی از هیستوپاتولوژی وجود نداشت (2). با توجه به نقش تمرین ورزشی در افزایش سطوح IGF-1 و گزارشات مبنی بر راه‌اندازی مسیرهای بیان ژن‌های تنظیم‌کننده هایپرتروفی فیزیولوژیک همچون HAND2، NKX2.5، GATA4، تصور می‌شود ورزش از مسیر سلولی ذکر شده نقش مهمی بر هایپرتروفی قلبی و عملکرد عضله قلب داشته باشد (1، 8، 17، 18).
ژن GATA4 از عوامل رونویسی است که در هایپرتروفی قلب نقش دارد. این عامل در ارتباط با مسیرهای سلولی IGF1/PI3K/PKB، Calcineurin/NFAT، C/EBPβ است و رونویسی ژن‌های ساختاری و قلبی- عروقی، از جمله زنجیره سنگین میوزین (MHC)و سنتز NO را تنظیم می‌کند. علاوه بر این، GATA4 نقش اساسی در تعدیل پاسخ‌های مقایسه‌ای در قلب مانند بقای میوسیت‌ها و‌هایپرتروفی در پاسخ به ورزش ایفا می‌کند (18، 19).
در یک مطالعه، یافته‌ها نشان داد که جلسات شنای استقامتی افزایشی (90-10 دقیقه) که منجر به هایپرتروفی فیزیولوژیکی می‌شود، باعث فعال شدن فاکتور رونویسی قلبی GATA4 می‌گردد (19). GATA4در تمایز سلول‌های قلبی در طول رشد جنینی نقش دارد و بیان بالایی در سلول‌های قلبی بالغ نشان می‌دهد. همچنین، مطالعه دیگری گزارش داد که 6 هفته فعالیت کم شدت (10 ست 4 دقیقه در 55 درصد-60 درصد VO2max)، متوسط (10 ست 4 دقیقه در 65 درصد-70 درصد VO2max) و شدید (10 ست 4 دقیقه در 85 تا 90 درصد VO2max) بیان سطوح GATA4 را در موش‌های صحرایی تنظیم می‌کند (19).
تعامل بین ژن GATA4 و دیگر ژن‌های تنظیم کننده هایپرتروفی به عنوان مکانیزم افزایش بیان ژن ویژه قلبی گزارش شده است (8). بازداری از تعامل بین ژن GATA4 با ژن HAND2 در دوره جنینی جلوی رشد طبیعی قلب را گرفته و منجر به بیماری نارسایی سپتوم بطنی مادرزادی شد (20).
هرچند مطالعات گذشته کمابیش به نقش مؤثر هورمون IGF-1 به عنوان یک فاکتور بالادستی و نقش ژن GATA4 به عنوان یک عامل اثرگذار در شکل‌گیری ساختار قلب از مسیر هایپرتروفی فیزیولوژیک اشاره دارند، اما میزان پاسخ‌پذیری این فاکتورها در فعالیت‌های ورزشی با شدت‌ها و گونه‌های متفاوت مانند فعالیت اینتروال و هوازی از ابهاماتی برخوردار بوده و نیازمند بررسی بیشتر است. از آنجا که این گونه‌های مختلف فعالیت، ممکن است با اثرات غیرمشابه بر سیستم فیزیولوژیکی بدن همچون مسیرهای تولید انرژی و متابولیت‌های متفاوت، پاسخ‌های نایکسانی را در فاکتورهای مؤثر بر هایپرتروفی قلب ایجاد کنند بنابراین، این پژوهش در نظر دارد تا به بررسی نقش دو گونه تمرین هوازی و اینتروال بر هورمون IGF-1 و ژن GATA4 در مسیر هایپرتروفی عضله قلبی از نوع فیزیولوژیک بپردازد.
روش کار
در انجام این پژوهش تجربی، 18 سر رت سالم بالغ نر نژاد ویستار سالم
4 ماهه با وزن میانگین 41/23 ± 72/243 گرم تهیه و بطور تصادفی در سه گروه شاهد (6 = n)، تمرین هوازی (6 = n) و تمرین اینتروال (6 = n) قرار گرفتند. موش‌ها در حیوان‌کده دانشکده پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی ایران با شیوه دسترسی آزاد به آب و غذا (پلِت)، چرخه روشنایی و تاریکی 12:12 ساعت، میانگین دما 21درجه سانتی‌گراد) نگهداری شدند. کلیه مراحل مطابق با توافق نامه هلسینکی بر اساس پروتکل اخلاق در پژوهش دانشگاه علوم پزشکی ایران با کد IUMS,95,06,10,04 انجام گردید.
ارزیابی توان هوازی: بدلیل در دسترس نبودن ابزار اندازه‌گیری مستقیم، میزان اکسیژن مصرفی بیشینه با آزمون فزاینده روی نوارگردان مطابق با پروتکل هویدال و همکاران مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا
10 دقیقه گرم کردن با سرعت 10 متر در دقیقه انجام شد. سپس موش‌ها با سرعت 10 متر بر دقیقه آغاز به دویدن نموده و سرعت هر 2 دقیقه به میزان 3/0 متر بر ثانیه تا حد واماندگی افزایش یافت. سرعت در واماندگی ثبت گردید و به عنوان سرعت دستیابی به VO2max در نظر گرفته شد تا بعدا درصدی از آن سرعت بعنوان سرعت تمرین مد نظر در تمرین، بکار رود (21). گروه شاهد، هیچ فعالیت ورزشی نداشت. تنها برای ایجاد شرایط برابر، 5 بار در هفته به مدت 11 تا 15 دقیقه برای سازگاری با محیط بر روی نوارگردان بی‌حرکت قرار داده می‌شدند. پس از آشنایی اولیه با تردمیل، آزمون ظرفیت ورزشی 48 ساعت پیش از آغاز دوره تمرین و
48 ساعت پس از پایان جلسه تمرین اندازه‌گیری شد.
پروتکل تمرین: برنامه تمرین موش‌ها به مدت 8 هفته بود. تعداد جلسات در هر هفته 4 جلسه بود. برای برقراری اصل اضافه بار تمرینی، هر هفته 2/0 متر بر ثانیه به سرعت افزوده شد تا با توجه به اصل پیشرفت، شدت تمرین در حد مورد نظر باقی بماند. برای اطمینان از یکسان بودن بار تمرین در هر 3 گروه تمرینی، زمان خالص تمرین با روش راگنمو و همکاران محاسبه و 28 دقیقه تمرین اینتروال با شدت‌های میانگین
5/87 درصد فعالیت شدید و 55 درصد استراحت فعال معادل 38 دقیقه تمرین هوازی با شدت میانگین 65 درصد اکسیژن مصرفی تعیین شد.
پروتکل تمرین هوازی: این پروتکل شامل 5 دقیقه گرم کردن با
50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه، 38 دقیقه بدنه اصلی تمرین دویدن با 65 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه و 5 دقیقه سرد کردن با
50 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه بود. تعداد جلسات تمرینی، 4 جلسه و طول دوره تمرین، 8 هفته بود.
پروتکل تمرین اینتروال: هر جلسه تمرین اینتروال با مدت کلی
38 دقیقه (شامل گرم کردن و سرد کردن) انجام شد. پس از گرم کردن به مدت 5 دقیقه با شدت 50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه، 5 تناوب
4 دقیقه‌ای فعالیت با شدت 85-90 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه و
2 دقیقه استراحت فعال با شدت 50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه در نظر گرفته شد. سرد کردن نیز بمدت 5 دقیقه با شدت 40-50 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه انجام گرفت. تعداد جلسات تمرینی، 4 جلسه و طول دوره تمرین، 8 هفته بود.
بافت‌برداری: 48 ساعت پس از اتمام آخرین جلسه تمرین ورزشی و پس از 12 ساعت ناشتایی، موش‌ها از طریق تزریق صفاقی ترکیب کتامین (5 میلی‌لیتر بر کیلوگرم وزن بدن) و زایلیزین (50 میلی‌لیتر بر کیلوگرم وزن بدن) بیهوش شدند. پژوهش‌های پیشین برای برآورد میزان‌هایپرتروفی قلب از اندازه نسبت وزن بطن چپ به وزن کل قلب و وزن بدن، وزن بطن چپ و وزن کل قلب به وزن بدن بهره برده اند (22). بنابراین برای تأیید میزان هایپرتروفی، وزن بدن حیوان (W) در حالت بیهوشی ثبت شد. در ادامه، قلب از ناحیه سینه خارج و بطن چپ نیز جداسازی و وزن شدند. بافت بطن چپ بلافاصله در تانک ازت قرار داده شد و برای استخراج RNA به فریزر منفی 80 درجه منتقل گردید.
استحصال RNA و بیان ژن به روشRT- PCR : شیوه استحصال RNA بر اساس شیوه نامه شرکت Transgene Biotech انجام پذیرفت. ابتدا 50 میلی‌گرم بافت منجمد بطن چپ از دیواره پشتی قلب برداشت و پس از افزودن 1 میلی‌لیتر محلول ترایزول و هموژن کردن در دستگاه هموژنایزر، در دمای اتاق به مدت 5 دقیقه انکوبه گردید. سپس این محلول را به مدت 30 ثانیه بشدت تکان داده و 2/0 میلی‌لیتر کلروفرم سرد به آن افزوده و پس از پیپت نمودن، به مدت 3 دقیقه در دمای اتاق قرار دادیم. بعد از سانتریفیوژ نمودن با دور 10000G برای 15 دقیقه، رویه فوقانی را به میکروتیوب جدید انتقال دادیم (تقریباً 5/0 میلی‌لیتر).
5/0 میلی‌لیتر ایزوپروپانول را به این محلول افزوده و پس از 10 دقیقه انکوبه در دمای معمولی اتاق، 10 دقیقه با دور 10000G سانتریفیوژ کردیم. محلول روی میکروتیوب را خالی نموده و محتوای میکروتیوب را خشک نمودیم (پلِیت RNA در انتهای میکروتیوب قابل مشاهده بود). در ادامه، 1 میلی‌لیتر اتانول 75 درصد را درون میکروتیوب ریخته و تکان دادیم تا مخلوط شود و به مدت 5 دقیقه در سانتریفیوژ با دور 7500 G قرار دادیم. محلول روی نمونه را خالی نموده تا کاملا خشک شود. در پایان، 05/0 میلی‌لیتر آب مقطر به محلول افزوده و به مدت 10 دقیقه در دمای 55- 60 درجه سانتی‌گراد در دستگاه سانتریفیوژ قرار دادیم.
غلظت RNA استخراج شده با نانودراپ 1000 ارزیابی گردید و در نسبت 260 به 280، میزان 8/1 تا 2 به عنوان میزان تلخیص مطلوب در نظر گرفته شد. سپس سنتز cDNA با استفاده از کیت و روش پیشنهادی شرکت بیوفکت انجام گرفت. همه مراحل بر اساس دستورالعمل با استفاده از Oligo انجام شد. ترموسایکلر بکار رفته در این بخش متعلق به شرکت اپندورف آلمان بود. میزان RNA لازم از هر یک از نمونه‌ها با توجه به غلظت نمونه در دستگاه نانودراپ و تقسیم نمودن عدد 2 بر میزان غلظت خوانده شده بدست آمد. در ضمن 10 میکرولیتر از محلول پریمیکس به هر نمونه اضافه و حجم محلول توسط آب مقطر به 20 میکرولیتر رسید. محصول نهایی بدست آمده جهت انجام RT- PCR بکار رفت.
روش انجام RT-PCR: جهت آماده سازی نمونه‌ها و قراردهی آنها در دستگاه مدل کوربت، میزان 1 میکروگرم از cDNA هر نمونه با
5 میکروگرم محلول سایبرگرین شرکت بیوفکت، 5/3 میکروگرم آب خالص و 5/0 میکروگرم پرایمر Hand2 بعنوان ژن هدف یا پرایمر ژن β– actin بعنوان ژن شاهد (25/0 میکروگرم Forward و 25/0 میکروگرم Reverse) طراحی شده در آزمایشگاه تحقیقات جامع زیر نظر دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تهران مخلوط گردید و بصورت دوگانه در دستگاه قرار داده شد (اطلاعات پرایمرها در جدول 2 مشاهده می شود). در تمام مراحل از سمپلرهای شرکت Eppendorff استفاده گردید. سپس از پروتکل 2 مرحله ای کیت بیوفکت بصورت 15 دقیقه دمای 95 درجه،
20 ثانیه 95 درجه، 30 ثانیه AT با دمای 60 درجه، 30 ثانیه 72-70 درجه و دمایMelt نیز 55 تا 95 درجه استفاده گردید.
جدول 1. مشخصات طراحی پرایمرهای بکار رفته در پژوهش حاضر
| نام تجاری نوکلئوتید | جهت | توالی F پرایمر | توالی R پرایمر |
| GATA4 | F | ATGTTCAGGCTGGAGAGCAAG | TGGGTGCAGTGCAGATGTTAC |
| β– actin | F | CGGTCAGGTCATCACTATCGG | ATGCCACAGGATTCCATACCCA |
پس از پایان واکنش و تعیین خط آستانه، سیکل آستانه (Ct) هر نمونه بدست آمد. از نسبت سیکل آستانه ژن هدف با ژن شاهد
(β– actin)، میزان بیان نسبی ژن GATA4 از روش 2-ΔΔCt بدست آمد. ابتدا سیکل آستانه ژن هدف هر نمونه از سیکل آستانه ژن شاهد همان نمونه کم گردید.
ΔCt = Ct Target - Ct Reference
در مرحله بعد ΔCt هر نمونه تمرین یافته از نمونه کنترل کم گردیده و منفی عدد بدست آمده را به توان 2 رسانده و بیان نسبی ژن GATA4 را در هر دو گروه مداخله تمرینی نسبت به گروه شاهد بدست آوردیم. در نهایت با استفاده از نتایج بدست آمده، پروفایل مربوط به بیان ژن GATA4 نسبت به ژن β– actin ترسیم شد. از فرمول‌های زیر برای اندازه‌گیری تغییرات نسبی ژن بهره بردیم.
ΔΔCt = ΔCt Target - ΔCt Reference
Final Fold Change = 2-ΔΔCt
آمار توصیفی (میانگین و انحراف استاندارد) برای توصیف داده‌ها بکار رفت. از آزمون Shapiro-Wilk برای بررسی طبیعی بودن داده‌ها و از آزمون Levene برای بررسی همگنی آنها استفاده شد. برای بررسی اثر تمرین بر تغییر بیان ژن و اندازه‌های نسبی قلب، آزمون تحلیل واریانس یک سویه در نرم‌افزار SPSS نسخه 14 (version 14, SPSS Inc., Chicago, IL) بکار رفت که در صورت معنی‌داری F، از آزمون تعقیبی Tukey در سطح 05/0 بهره گرفتیم.
کلیه مراحل مطابق با توافق نامه هلسینکی بر اساس پروتکل اخلاق در پژوهش دانشگاه علوم پزشکی ایران با کد IUMS,95,06,10,04
انجام گردید.
یافته‌ها
پس از اندازه گیری ویژگی‌های آنتروپومتریکی و ساختاری قلب، داده‌ها جهت بررسی تفاوت‌های بین این فاکتورها در نتیجه فعالیت‌های مختلف ورزشی یا یدون هیچ فعالیتی مورد استفاده قرار گرفت. میانگین فاکتورهای وزن پایانی بدن (BW)، وزن قلب (HW)، وزن بطن چپ (LVW) و
نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن (LVW/BW) در جدول 2 آمده است.
همانگونه که مشاهده گردید، میانگین وزن گروه شاهد از دیگر گروه‌ها بیشتر بود. این تفاوت بین گروه شاهد با تمرین هوازی (02/0 = P) و گروه شاهد با تمرین اینتروال (03/0 = P) معنی‌دار بود. در بررسی وزن کل قلب، این شاخص در گروه‌های تمرین هوازی (01/0 = P) و اینتروال (01/0 = P) بطور معنی‌داری بیشتر از گروه شاهد بود. وزن بطن چپ در گروه تمرین هوازی نسبت به شاهد (01/0 = P) و گروه تمرین اینتروال (02/0 = P) بیشتر بود. همچنین وزن بطن در گروه اینتروال نسبت به گروه شاهد (01/0 = P) بالاتر بود. نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن در هر دو گروه هوازی و اینتروال نسبت به گروه شاهد بالاتر بود ( به ترتیب 01/0، 02/0 = P). همچنین این نسبت در گروه تمرین هوازی بیشتر از تمرین اینتروال بود (01/0 = P).
نتایج بررسی سطوح هورمون رشد شبه انسولینی-1 نشانگر اختلاف معنی‌دار آن بین گروه‌ها بود (01/0 = P، 1/6 = F). این هورمون در گروه تمرین هوازی نسبت به شاهد به میزان 46 درصد (03/0 = P) و در گروه اینتروال نسبت به شاهد به میزان 48 درصد (01/0 = P) افزایش نشان داد. ولی سطوح این هورمون در گروه تمرین اینتروال نسبت به گروه هوازی تفاوت معنی‌داری نشان نداد.
شکل 1. میزان غلظت هورمون رشد شبه انسولینی-1 در گروه تمرین هوازی، تمرین اینتروال و شاهد (*: نشانگر اختلاف معنی‌دار با گروه شاهد در سطح 05/0 است).
(β– actin)، میزان بیان نسبی ژن GATA4 از روش 2-ΔΔCt بدست آمد. ابتدا سیکل آستانه ژن هدف هر نمونه از سیکل آستانه ژن شاهد همان نمونه کم گردید.
ΔCt = Ct Target - Ct Reference
در مرحله بعد ΔCt هر نمونه تمرین یافته از نمونه کنترل کم گردیده و منفی عدد بدست آمده را به توان 2 رسانده و بیان نسبی ژن GATA4 را در هر دو گروه مداخله تمرینی نسبت به گروه شاهد بدست آوردیم. در نهایت با استفاده از نتایج بدست آمده، پروفایل مربوط به بیان ژن GATA4 نسبت به ژن β– actin ترسیم شد. از فرمول‌های زیر برای اندازه‌گیری تغییرات نسبی ژن بهره بردیم.
ΔΔCt = ΔCt Target - ΔCt Reference
Final Fold Change = 2-ΔΔCt
آمار توصیفی (میانگین و انحراف استاندارد) برای توصیف داده‌ها بکار رفت. از آزمون Shapiro-Wilk برای بررسی طبیعی بودن داده‌ها و از آزمون Levene برای بررسی همگنی آنها استفاده شد. برای بررسی اثر تمرین بر تغییر بیان ژن و اندازه‌های نسبی قلب، آزمون تحلیل واریانس یک سویه در نرم‌افزار SPSS نسخه 14 (version 14, SPSS Inc., Chicago, IL) بکار رفت که در صورت معنی‌داری F، از آزمون تعقیبی Tukey در سطح 05/0 بهره گرفتیم.
کلیه مراحل مطابق با توافق نامه هلسینکی بر اساس پروتکل اخلاق در پژوهش دانشگاه علوم پزشکی ایران با کد IUMS,95,06,10,04
انجام گردید.
یافته‌ها
پس از اندازه گیری ویژگی‌های آنتروپومتریکی و ساختاری قلب، داده‌ها جهت بررسی تفاوت‌های بین این فاکتورها در نتیجه فعالیت‌های مختلف ورزشی یا یدون هیچ فعالیتی مورد استفاده قرار گرفت. میانگین فاکتورهای وزن پایانی بدن (BW)، وزن قلب (HW)، وزن بطن چپ (LVW) و
نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن (LVW/BW) در جدول 2 آمده است.
همانگونه که مشاهده گردید، میانگین وزن گروه شاهد از دیگر گروه‌ها بیشتر بود. این تفاوت بین گروه شاهد با تمرین هوازی (02/0 = P) و گروه شاهد با تمرین اینتروال (03/0 = P) معنی‌دار بود. در بررسی وزن کل قلب، این شاخص در گروه‌های تمرین هوازی (01/0 = P) و اینتروال (01/0 = P) بطور معنی‌داری بیشتر از گروه شاهد بود. وزن بطن چپ در گروه تمرین هوازی نسبت به شاهد (01/0 = P) و گروه تمرین اینتروال (02/0 = P) بیشتر بود. همچنین وزن بطن در گروه اینتروال نسبت به گروه شاهد (01/0 = P) بالاتر بود. نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن در هر دو گروه هوازی و اینتروال نسبت به گروه شاهد بالاتر بود ( به ترتیب 01/0، 02/0 = P). همچنین این نسبت در گروه تمرین هوازی بیشتر از تمرین اینتروال بود (01/0 = P).
نتایج بررسی سطوح هورمون رشد شبه انسولینی-1 نشانگر اختلاف معنی‌دار آن بین گروه‌ها بود (01/0 = P، 1/6 = F). این هورمون در گروه تمرین هوازی نسبت به شاهد به میزان 46 درصد (03/0 = P) و در گروه اینتروال نسبت به شاهد به میزان 48 درصد (01/0 = P) افزایش نشان داد. ولی سطوح این هورمون در گروه تمرین اینتروال نسبت به گروه هوازی تفاوت معنی‌داری نشان نداد.
شکل 1. میزان غلظت هورمون رشد شبه انسولینی-1 در گروه تمرین هوازی، تمرین اینتروال و شاهد (*: نشانگر اختلاف معنی‌دار با گروه شاهد در سطح 05/0 است).
جدول 2. وزن بطن چپ (LVW)، وزن قلب (HW)، وزن بدن در انتهای تمرین (BW) و نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن (LVW/BW) در گروه‌های تمرین و شاهد
| گروه‌ها (میانگین ± انحراف استاندارد) | LVW بطن چپ (میلی‌گرم) | HW وزن قلب (میلی‌گرم) | BW تمرین (گرم) | LVW/BW سبت وزن بطن چپ به وزن بدن (میلی‌گرم بر گرم) |
| تمرین هوازی | 14/102 ± 41/869* | 42/131 ± 50/1311* | 54/27 ± 77/292* | 06/3 * |
| تمرین اینتروال | 90/79 ± 46/821** | 22/104 ± 03/1297* | 90/29 ± 72/298* | 75/2 ** |
| شاهد | 78/56 ± 76/724 | 11/96 ± 31/1062 | 82/32 ± 59/321 | 25/2 |
همانگونه که در شکل 2 قابل مشاهده است، در بررسی نتایج حاصل از میزان بیان ژن بین گروه‌ها با توجه به در نظر گرفتن میزان بیان ژن گروه شاهد بصورت عدد 1، میزان برابری (Change Fold) بیان ژن GATA4 در گروه تمرین هوازی 8/3 برابر و در گروه اینتروال 2/4 برابر بود. همانگونه که در شکل مشخص است، تفاوت‌های بیان ژن بین گروه‌ها معنی‌دار بود (01/0 = P، 1/6 = F). این تفاوت‌ها در هر دو گروه تمرین هوازی (01/0 = P) و تمرین اینتروال (01/0 = P) نسبت به گروه شاهد به میزان معناداری مشاهده شد. ولی میزان افزایش بیان ژن بین دو گروه تمرینی تفاوت معنی‌داری نشان نداد.
شکل 2. میزان برابری بیان ژن GATA4 نسبت به ژن بتا اکتین در دو گروه تمرین هوازی و تمرین اینتروال نسبت به گروه شاهد (*: نشانگر اختلاف معنی‌دار با گروه شاهد در سطح 05/0 است)
بحث
نتایج پژوهش حاضر نشانگر افزایش سطوح هورمون شبه انسولینی-1 و میزان بیان ژن GATA4 در پی تمرین هوازی و اینتروال بود. همچنین افزایش وزن قلب و بطن چپ نشانگر هایپرتروفی ماهیچه قلبی در پی هر دو نوع تمرین است.
در پژوهش حاضر، هر دو نوع تمرین هوازی و اینتروال، منجر به افزایش معنی‌دار در وزن قلب نسبت به گروه شاهد شدند. همچنین وزن بطن چپ در گروه هوازی و اینتروال بطور معنی‌داری بیش از گروه شاهد بود. در بررسی نسبت وزن بطن چپ به وزن بدن، تفاوت گروه شاهد با هر دو گروه تمرینی معنی‌دار بود.
فتحی و همکاران نیز عدم تفاوت معنی‌دار در وزن مطلق بطن چپ و وزن کلی قلب را در پی تمرین هوازی گزارش نموده‌اند (17). البته این پژوهشگران، تغییرات نسبی وزن قلب و وزن بطن چپ به سطح رویه بدن را در گروه تمرین گزارش نمودند که نشانگر هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب و همراستا با یافته های پژوهش حاضر است. از سویی، این نتایج با یافته‌های پیشین قرائت و همکاران مبنی بر افزایش وزن قلب و بطن چپ در پی تمرین ورزشی شنا به دو شیوه تداومی و تناوبی فزاینده همراستا بود (3، 6).
Medeiros و همکاران، نیز افزایش به میزان 13 درصد در وزن بطن چپ قلب در پی 2 ماه فعالیت هوازی به مدت 1 ساعت در آب مشاهده کردند که می‌توان با نتایج پژوهش حاضر همسو دانست (23).
Da Silva و همکاران نیز افزایش 30 درصدی را در نسبت وزن بطن
چپ به وزن بدن در پی دوره طولانی برنامه تمرین هوازی با وزنه در آب گزارش نمودند که آن را به سازگاری هایپرتروفیک قلبی ناشی از تمرین نسبت دادند (24). البته مقایسه یافته‌های حاضر با نتایج پژوهش‌های حاصل از تمرین در آب، با توجه به وجود فشار هیدرودینامیکی آب بر روی بدن با احتیاط انجام می شود. در بررسی وزن بطن چپ و وزن قلب بین گروه‌ها، افزایش در گروه اینتروال نسبت به گروه هوازی بیشتر بود. در همین راستا، قرائت و همکاران، افزایش وزن قلب را در پی تمرین اینتروال در آب نسبت به گروه تمرین هوازی و شاهد گزارش نمودند (8). تفاوت معنی‌دار در ساختار قلبی بین گروه هوازی و اینتروال با نتایجی که نشانگر سیگنال‌دهی قویتر سلولی فعالیت‌های اینتروال شدید و کوتاه زمان نسبت به فعالیت‌های هوازی و بلندمدت و ایجاد تفاوت‌های بیشتر در پی تمرین اینتروال است همراستا است (25). ولی با نتایج پژوهش Gharaat و همکاران که تفاوت معنی‌دار در ساختار قلب در پی تمرین هوازی و اینتروال گزارش ننموده‌اند، همخوانی نداشت (6). این تناقض میتواند ناشی از اختلاف در شدت تمرین در پژوهش حاضر با وزنه بکار رفته در گروه اینتروال و شدت تمرین در گروه شنا باشد. بطور کلی، تمرین‌های سیستم بی‌هوازی همانند تمرین قدرتی و اینتروال منجر به افزایش سطح مقطع کاردیومیوسیت‌ها و افزایش ضخامت دیواره بطن چپ بدون کاهش اندازه حفره داخلی بطن می‌شود (9، 26). در صورتی که تمرین هوازی عمدتاً با افزودن سارکومرها به صورت سری، منجر به افزایش طول سلول‌های کاردیومیوسیت و در نهایت، منجر به بزرگ شدن حفره بطنی می‌شود (10).
از سویی، باید به مزیت زمانی که بدلیل پایین‌تر بودن مدت فعالیت اینتروال بوجود می آید، توجه ویژه نمود. مزیت تمرین به عنوان یکی از شاخص‌های مثبت تمرین‌های اینتروال در مقایسه با تمرین‌های هوازی با مدت زمان بیشتر در نظر گرفته می‌شود. برخی پژوهش‌ها در همین راستا بیان داشته‌اند که تمرینات تناوبی از لحاظ زمانی به صرفه‌تر است و بدلیل جذابیت بیشتر، میل به ادامه آنها نسبت به تمرین‌های مداوم استقامتی بیشتر است (11). تمرین‌های اینتروال مدل بسیار کارآمدی برای فعالیت‌های ورزشی هستند که همان سازگاری‌های سوخت و سازی فعالیت‌های هوازی و منظم را در بدن راه‌اندازی می‌نماید (27). در بررسی نسبت وزن بطن چپ به وزن کل بدن، هر دو گروه تمرین افزایش معنی‌داری نسبت به گروه شاهد نشان دادند. این تفاوت با گزارشات فتحی و همکاران (17) و قرائت و همکاران (8) که تفاوت معنی‌دار در نسبت بطن چپ به وزن بدن در گروه هوازی مشاهده نمودند، همخوانی داشت (8، 17).
در بررسی اثرات فعالیت بدنی بر میزان IGF-1، افزایش معنی‌دار این هورمون را در هر دو گروه هوازی و اینتروال مشاهده نمودیم. این نتایج با پژوهش‌های پیشین که افزایش معنی‌دار در IGF-1 در پی ورزش را نشان می‌دهند، همراستا بود (12، 14). ولی با پژوهش‌هایی که عدم تغییر این هورمون در پی فعالیت هوازی (15) و اینتروال مقاومتی شدید (16) را نشان داده‌اند یا حتی به کاهش آن اشاره داشته‌اند (15) در تناقض بود. دلیل این تناقض را می‌توان در انواع ناهمگون فعالیت (دوچرخه‌سواری در مقابل دویدن) و شدت‌های غیرهمسان فعالیت مشاهده کرد. در پی افزایش این هورمون در هر دو گونه فعالیت هوازی و اینتروال، ممکن است مسیرهای درگیر در هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب همچون PI3K/AKT/mTORشود و در نتیجه به تنظیم هوموستاز و هایپرتروفی فیزیولوژیک قلب می‌انجامد (6، 22).
همچنین برنامه‌های هوازی منظم، تولید IGF-1 افزایش می‌دهد که روند کاتابولیک عضله قلبی ناشی از بیماری را کاهش داده و هایپرتروفی فیزیولوژیک را بالا می‌برد (16). مطالعات نشان داده‌اند که اندازه میوسیت‌ها در موش‌های دارای ژن IGF-1 بالا افزایش نشان داده و هایپرتروفی قلبی از نوع فیزیولوژیک و بهبود عملکرد سیستولیک را موجب می‌گردد (2). همچنین، قرائت و همکاران (22) و Weeks و همکاران (28) نشان دادند که مسیر IGF-1 در بافت قلب به ویژه در پی تمرین ورزشی در القای هایپرتروفی فیزیولوژیک نقش مهمی دارد.
همانگونه که در بررسی نتایج بیان ژن مشاهده کردیم، میزان ژن GATA4 در هر دو گروه فعالیت ورزشی بالا می‌رود. این یافته‌ها با نتایج Broderick و همکاران که افزایش GATA4 در پی فعالیت ورزشی را نشان داده‌اند همراستا بود (18). همچنین Naderi و همکاران، افزایش این فاکتور را با فعالیت ورزشی در شدت‌های مختلف نشان دادند که با نتایج حاضر همسو بود (19). این عامل در ارتباط با مسیرهای سلولی مرتبط با هایپرتروفی قلب همچون IGF1/PI3K/PKB، C/EBPβ است و رونویسی ژن‌های ساختاری و قلبی عروقی، از جمله زنجیره سنگین میوزین (MHC)و سنتز NO را تنظیم می‌کند. علاوه بر این، GATA4 نقش اساسی در تعدیل پاسخ‌های مقایسه‌ای در قلب مانند بقای میوسیت‌ها و هایپرتروفی در پاسخ به ورزش ایفا می‌کند (22، 29). مطالعات پیشین به نقش GATA4 در تمایز سلول‌های قلبی در طول رشد جنینی و هم کوشی آن با دیگر ژن‌های هایپرتروفی دهنده به عنوان مکانیزم افزایش بیان ژن ویژه قلبی اشاره داشته‌اند (1، 6، 8).
وزن بدن موش‌ها در انتهای دوره تمرین هر گروه تمرینی نسبت به آغاز تمرین همان گروه تغییر معنی‌داری داشت که میتواند در نتیجه انجام تمرین منظم به هر دو گونه یاد‌شده باشد. در انتهای دوره تمرینی، کمترین وزن را گروه تمرین هوازی و پس از آن گروه تمرین اینتروال داشت. این نتایج با یافته‌های فتحی و همکاران (17) و Da Silva و همکاران (24) از جهت کاهش وزن همراستا بود.
همانگونه که در پژوهش‌های مختلف اثرات تمرین در کنترل وزن نشان داده شد، انتظار می‌رود کاهش وزن در دو گروه تمرینی در راستای اثرات مثبت تمرین در کنترل وزن باشد. ولی قرائت همکاران در پژوهش خود، عدم تغییر معنی‌دار در وزن در گروه تمرین تناوبی و تداومی را گزارش نمودند که بر خلاف این یافته هاست. تفاوت در نوع تمرین (شنا در مقابل دویدن) ممکن است منجر به این گونه تفاوت ایجاد شده باشد (8).
بدلیل وجود محدودیت هزینه کرد در این پژوهش، امکان اندازه‌گیری فاکتورهای هورمونی و ژنتیکی بیشتر که احتمال تأثیر بر روند هایپرتروفی قلب را دارند، و نیز بررسی میزان بیان پروتئین و مقایسه آن در گروه‌ها وجود نداشت. لذا پیشنهاد می‌شود پژوهش‌های آتی به بررسی دیگر فاکتورهای مؤثر و نیز بیان پروتئین در پی تمرین‌های گوناگون بپردازند.
نتیجه‌گیری
در مجموع می‌توان گفت تمرین هوازی و اینتروال با راه‌اندازی مسیرهای هورمونی و سلولی همچون IGF-1 و ژن GATA4 موجب هایپرتروفی قلب شده که این هایپرتروفی، میتواند به بهبود عملکرد قلبی و گردش خون بهینه بیانجامد (30). از آنجا که مزیت‌های تمرین اینتروال در زمینه‌های فیزیولوژیکی گاهی بر تمرین استقامتی نشان داده شده (11، 25، 27، 31) و این نوع تمرین از مزیت زمانی نیز برخوردار است، لذا افزایش هورمون
IGF-1، بیان ژن GATA4، وزن قلب و بطن چپ در هر دو گروه موجب می‌شود که تمرین‌های اینتروال با هزینه کرد زمان کمتر نسبت به تمرین هوازی استقامتی به عنوان دستاورد اصلی این پژوهش مورد توجه قرار گرفته و بر مزیت نسبی تمرین اینتروال تأکید گردد.
تشکر و قدردانی
از متخصصان و کارشناسان دانشگاه علوم پزشکی و خدمات درمانی تهران که اینجانب را در انجام این پژوهش راهنمایی و یاری نمودند سپاسگزارم.
سهم نویسندگان
تمام مطالب این مطالعه، بر عهده نویسنده مقاله بوده است.
تضاد منافع
نویسنده بدین وسیبه اعلام می دارد که در این پژوهش، هیچگونه تعارض منافعی وجود ندارد. ضمنا کلیه هزینه‌های طرح توسط نویسنده تأمین گردیده است.
فهرست منابع
1. Li J, Gao E, Vite A, Yi R, Gomez L, Goossens S, van Roy F, Radice GL. Alpha-catenins control cardiomyocyte proliferation by regulating Yap activity. Circ Res. 2015;116(1):70–9. pmid: 25305307 doi: 10.1161/CIRCRESAHA.116.304472
2. McMullen J, Genings GL. Differences between pathological and physiological cardiac hypertrophy: novel therapeutic strategies to treat heart failure. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2007;34(4):255-62.
3. Gharaat MA, Kashef M, Jameie B, Rajabi H. Effect of endurance and high intensity interval swimming training on cardiac hypertrophy of male rats [in Persian]. J Shahid Sadoughi Uni Med Sci. 2018;26(4):306-18.
4. Bernardo BC, Weeks KL, Pretorius L, McMullen JR. Molecular distinction between physiological and pathological cardiac hypertrophy: Experimental findings and therapeutic strategies. Pharmacol & Therapeut 2010;128(1):191–227. doi: 10.1016/j.pharmthera.2010.04.005
5. Xiang K, Qin Z, Zhang H, Liu X. Energy metabolism in exercise-induced physiologic cardiac hypertrophy. Front Pharmacol. 2020;11:1133. pmid: 32848751 doi: 10.3389/fphar.2020.01133
6. Gharaat MA, Kashef M, Jameie B, Rajabi H. Regulation of PI3K and Hand2 gene on physiological hypertrophy of heart following high-intensity interval, and endurance training. J Res Med Sci. 2019;24:32. pmid: 31143233 doi: 10.4103/jrms.JRMS_292_18
7. Tucker WJ, Beaudry RI, Liang Y, Clark AM, Tomczak CR, Nelson MD, et al. Meta-analysis of exercise training on left ventricular ejection fraction in heart failure with reduced ejection fraction: a 10-year update. Prog Cardiovasc Dis 2019;62(2):163-71. pmid: 30227187 doi: 10.1016/j.pcad.2018.08.006
8. Gharaat MA, Kashef M, Jameie B, Rajabi H. Effect of endurance and high intensity interval swimming training on cardiac structure and Hand2 expression of rats [in Persian]. J Shahid Sadoughi Uni Med Sci. 2017;25(9):748-58.
9. Holloway TM, Bloemberg D, Da Silva ML, Simpson JA, Quadrilatero J, Spriet LL. High Intensity Interval and Endurance Training Have Opposing Effects on Markers of Heart Failure and Cardiac Remodeling in Hypertensive Rats. PLoS One. 2015;10(3): e0121138. pmid: 25803693 doi: 10.1371/journal.pone.0121138
10. Fernandes T, Soci U, Oliveira E. Eccentric and concentric cardiac hypertrophy induced by exercise training: microRNAs and molecular determinants. Braz J Med Biol Res. 2011;44:836-47. PMID: 21881810 DOI: 10.1590/s0100-879x2011007500112
11. Sheykhlouvand M, Gharaat MA. Optimal homeostatic stress to maximize the homogeneity of adaptations to interval interventions in soccer players. Front Physiol. 2024;15:1377552. pmid: 38655030 doi: 10.3389/fphys.2024.1377552
12. Nasrollahi H, Gaeini A, Biglari S, Ghardashi A. Changes of insulin-like growth factor I gene expression in gastrocnemius muscle of male Wistar rats after a period of high-intensity interval training [in Persian]. Daneshvar Med. 25(5):31-8.
13. Roelen C, De Vries W, Koppeschaar H, Vervoorn C, Thijssen J, Blankenstein M. Plasma insulin-like growth factor-I and high affinity growth hormone-binding protein levels increase after two weeks of strenuous physical training. Int J Sports Med 1997;18(04):238-41. pmid: 9231837 doi: 10.1055/s-2007-972626
14. Chicharro JL, López-Calderon A, Hoyos J, Martín-Velasco AI, Villa G, Villanua M, et al. Effects of an endurance cycling competition on resting serum insulin-like growth factor I (IGF-I) and its binding proteins IGFBP-1 and IGFBP-3. Br J Sports Med. 2001;35(5):303-7. pmid: 11579061 doi: 10.1136/bjsm.35.5.303
15. Ock S, Ham W, Kang CW, Kang H, Lee WS, Kim J. IGF-1 protects against angiotensin II-induced cardiac fibrosis by targeting αSMA. Cell Death Dis. 2021;12(7):688. pmid: 34244467 doi: 10.1038/s41419-021-03965-5
16. Rosendal L, Langberg H, Flyvbjerg A, Frystyk J, Ørskov H, Kjær M. Physical capacity influences the response of insulin-like growth factor and its binding proteins to training. J Appl Physiol (1985). 2002;93(5):1669-75. pmid: 12381752 doi: 10.1152/japplphysiol.00145.2002
17. Fathi M, Gharakanlou R, Abroun S, Mokhtari-Dizaji M, Rezaei R. Considerations in the evaluation of cardiac changes following endurance training in male Wistar rats [in Persian]. Yafteh 2013;15(5):112-23.
18. Broderick TL, Parrott CR, Wang D, Jankowski M, Gutkowska J. Expression of cardiac GATA4 and downstream genes after exercise training in the db/db mouse. Pathophysiology. 2012;19(3):193-203. pmid: 22809789 doi: 10.1016/j.pathophys.2012.06.001
19. Naderi N, Hemmatinafar M, Gaeini AA, Bahramian A,
20. Ghardashi-Afousi A, Kordi MR, et al. High-intensity interval training increase GATA4, CITED4 and c-Kit and decreases C/EBPβ in rats after myocardial infarction. Life Sci. 2019;221:319-26. pmid: 30802510 doi: 10.1016/j.lfs.2019.02.045
21. Day YS, Cserjesi P, Markham BE, Molkentin J. The Transcription Factors GATA4 and dHAND Physically Interact to Synergistically Activate Cardiac Gene Expression through a p300-dependent Mechanism. J Biol Chem. 2002;277(27):24390-8. pmid: 11994297 doi: 10.1074/jbc.M202490200
22. Høydal MA, Wisløff U, Kemi OJ, Ellingsen Ø. Running speed and maximal oxygen uptake in rats and mice: practical implications for exercise training. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2007;14(6):753-60. pmid: 18043295 doi: 10.1097/HJR.0b013e3281eacef1
23. Gharaat MA, Choobdari HR, Khajavi N, Shafabakhsh SR. Effect of swimming training on cardiac morphological factors, Apelin and Insulin Like Growth Factor-1 in male wistar rats [in Persian]. J Shahid Sadoughi Uni Med Sci. 2023;31(8):6944-54. doi: 10.18502/ssu.v31i8.13945
24. Medeiros A, Oliveira EM, Gianolla R, Casarini DE, Negrão CE, Brum PC. Swimming training increases cardiac vagal activity and induces cardiac hypertrophy in rats. Braz J Med Biol Res. 2004;37:1909-17. pmid: 15558199 doi: 10.1590/s0100-879x2004001200018
25. Da Silva JND, Fernandes T, Soci UPR, Monteiro AWA, Phillips MI, De Oliveira EM. Swimming training in rats increases cardiac MicroRNA-126 expression and angiogenesis. Med Sci Sports Exerc. 2012;44(8):1453-62. pmid: 22330028 doi: 10.1249/MSS.0b013e31824e8a36
26. Kemi OJ, Haram PM, Loennechen JP. Moderate vs. high exercise intensity: differential effects on aerobic fitness, cardiomyocyte contractility, and endothelial function. Cardiovasc Res 2005;67(1):161-7. pmid: 15949480 doi: 10.1016/j.cardiores.2005.03.010
27. Haykowsky MJ, Dressendorfer R, Taylor D, Mandic S, Humen D. Resistance training and cardiac hypertrophy. Sports Med. 2002;32(13):837-49. pmid: 12392444 doi: 10.2165/00007256-200232130-00003
28. Gibala MJ, McGee SL. Metabolic adaptations to short-term high-intensity interval training: a little pain for a lot of gain? Exerc Sport Sci Rev. 2008;36(2):58-63. pmid: 18362686 doi: 10.1097/JES.0b013e318168ec1f
29. Weeks KL, Bernardo BC, Ooi JY, Patterson NL, McMullen JR. The IGF1-PI3K-Akt signaling pathway in mediating exercise-induced cardiac hypertrophy and protection. Exercise for Cardiovascular Disease Prevention and Treatment. Adv Exp Med Biol. 2017;1000:187-210. pmid: 29098623 doi: 10.1007/978-981-10-4304-8_12
30. Nishida Y, Matsubara T, Tobina T, Shindo M, Tokuyama K, Tanaka K, et al. Effect of low-intensity aerobic exercise on insulin-like growth factor-I and insulin-like growth factor-binding proteins in healthy men. Int J Endocrinol. 2010; 2010:452820. pmid: 20885914 doi: 10.1155/2010/452820
31. Gharaat MA, MehriAlvar Y. Effect of resistance training modalities on angiogenic indices in sedentary male students [in Persian]. Tehran U Med Sci J. 2023;81(6):441-9.
32. Sheykhlouvand M, Khalili E, Agha-Alinejad H, Gharaat MA. Hormonal and physiological adaptations to high-intensity interval training in professional male canoe polo athletes. J Strength Cond Res. 2016;30(3):859–66. pmid: 26349044 doi: 10.1519/JSC.0000000000001161
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
