وبلاگ

استفاده از لغت فعالیت ورزشی در پژوهش های علمی اغلب شامل متغیر های تغییر پذیر است. این متغیر ها شامل : ماهیت ( استقامتی در مقابل مقاومتی )، تکرار، شدت و مدت جلسه تمرینی است(1). از طرفی فعالیت ورزشی به طور بالقوه بوسیله انقباض عضله اسکلتی، هومئوستاز را بر هم می ریزد. فعالیت عضله اسکلتی در ترکیبی از انقباضات کانسنتریک ، ایزومتریک یا اکسنتریک صورت می گیرد(1). برای شرکت در رشته های ورزشی، تمرین عضوی جدایی ناپذیر است. افرادی که در رشته های ورزشی سازمان یافته یا در فعالیت های ورزشی تفریحی شرکت می کنند، برای بهبود عملکرد خود از تمرین های سازماندهی شده استفاده می کنند(2). با نگاه به متغیر های ذکر شده در بالا، می توان چنین نتیجه گیری کرد که، با اصلاح و تعدیل متغیر ها می توان به شیوه ای از تمرین ورزشی دست یافت که برطرف کننده نیاز های ما در هر رشته ورزشی باشد. اخیرا به کارگیری تلاش های با حداکثر سرعت دویدن و همچنین با شدت تمام ، هم در رشته های عملی و هم آزمایشگاهی پدیدار شده است. تمرین تناوبی سرعتی ( SIT ) یکی از انواع تمرین تناوبی با شدت بالا ( HIT ) به حساب می آید(3). تمرین تناوبی سرعتی ( SIT ) شامل جلساتی با تناوب های  بیشتر از 20-30 ثانیه  است که با تمام شدت  صورت می گیرد و توسط دوره های استراحت غیر فعال 2-4 دقیقه از هم جدا می شوند(4). تمرین اکسنتریک، تمرینی است با درصد بالایی از انقباضات اکسنتریکی. انقباضی که در آن گشتاور تولیدی عضله کمتر از گشتاور مقاومت بیرونی است(5). برای مثال یکی از انواع مرسوم فعالیت ورزشی اکسنتریک، دویدن در سراشیبی است(6). سازگاری های ناشی از تمرین بوسیله ی تغییرات در : پروتئین های انقباضی و عملکردشان،  عملکرد میتوکندریایی، تنظیم متابولیکی، سیگنالینگ درون سلولی و پاسخ های رونویسی منعکس می شوند(1). تاکنون مکانیزم های مولکولی گسترده ای که متاثر از سازگاری به تمرین ورزشی هستند شناخته شده اند، این مکانیزم ها شامل تغییرات تدریجی در میزان بیان پروتئین ها و فعالیت آنزیم های سلولی می باشند(1). یکی از ژن های موثر بر تنظیم تکثیر سلولی و تنظیم تار عضلانی FOXO می باشد(7). محصول این ژن پروتئین های FOXO1 ، FOXO3 ، FOXO4 و FOXO6 است که در pestanداران بیان می شود(8). FOXO1 بر تنظیم مرگ برنامه ریزی شده سلول و همچنین تنظیم نوع تار عضلانی اثر می گذارد(7). پژوهش های اخیر نشان داده اند که FOXO1 در سازگاری عضله اسکلتی به فعالیت ورزشی شرکت می کند. پژوهش حاضر به بررسی تاثیر مزمن تمرین تناوبی سرعتی و تمرین اکسنتریک بر میزان بیان ژن FOXO1 می پردازد، تا مشخص شود کدامیک از انواع تمرین نقش موثرتری بر مرگ برنامه ریزی شده سلول و تغییر نوع تار عضلانی دارد.

 

 

 

• بیان مسئله

عضله اسکلتی با توجه به فرایندهای آپوپتوتیک ، ساختار چند هسته ای هایش و همچنین محتوای میتوکندریایی، منحصربفرد است. تفاوت های همراه با آپوپتوزیس به عضله و یا نوع تار وابسته است(9). آپوپتوزیس، شکل بسیار کنترل شده مرگ سلولی است که بوسیله ی رخداد های مولکولی، بیوشیمیایی و ریخت شناسی ویژه مشخص می شود، همچنین برای توسعه نرمال ارگانیسم های چند سلولی ضروری است و در انتقال سلولی بافت های افراد سالم بزرگسال شرکت می کند(10). پاسخ های سلولی وابسته به FOXO شامل گلوکونئوژنز ، ترشح نوروپپتید ها ، آتروفی ، آتوفاژی و آپوپتوزیس می باشد. ژن های هدف بی شماری  برای اینکه نقش فاکتورهای FOXO را در فرایند های سلولی گوناگونی وساطت کنند شناخته شده اند(11). شناخته شده ترین ژن های هدف وابسته به FOXO که در آپوپتوزیس نقش دارند عبارت اند از فاکتور های پیش برنده آپوپتوتیک که شامل پروتئین های BH3-only ( Bim ، BNIP3 ) و لیگاند های گیرنده های مرگ ( TRAIL ، FasL ) است(11, 12). با نگاه به شواهد می توان چنین نتیجه گرفت که فاکتور های رونویسی FOXO بعنوان تنظیم کننده کلیدی رشد سلول ( آپوپتوزیس ) ضروری اند(12).

 

شرکت در جلسات تمرین ورزشی سبب سازگاری های سیستم فیزیولوژیکی و افزایش کارایی و ظرفیت بدن می شود. این تغییرات تا حد زیادی به شدت و مدت جلسات تمرینی، نیرو یا بار کار تمرینی و یا سطوح پایه آمادگی بستگی دارد(13). عضله اسکلتی بافتی است فعال که به شدت و نوع فعالیت – هر دو – پاسخ می دهد(14). در فعالیت عضلانی اکسنتریک عضله در حال انقباض کشیده می شود(15). اکثر عضلات پا هنگام راه رفتن به منظور تعدیل جاذبه و شُک های وارده بصورت اکسنتریکی عمل می کنند. هنگام دویدن در سراشیبی اکسنتریکی عمل کردن عضلات ضد جاذبه واضح تر می شود(15). امروزه موجی از تحقیقات علاقه مند  به آزمایش اثرات دویدن با حداکثر سرعت دویدن و تلاش های با تمام شدت هم در محیط میدانی و هم در محیط آزمایشگاهی هستند. تمرین تناوبی سرعتی ( SIT ) عبارت است از تناوب هایی با مدت بیشتر از 20-30 ثانیه که با تمام شدت صورت می گیرد و توسط دوره های 2-4 دقیقه ای استراحت غیر فعال جدا می شود(3, 4).

 

اخیرا، آپوپتوزیس علاقه ی بسیاری از دانشمندان ورزشی را به خود جلب کرده است، علاوه بر مرگ سلولی نکروتیک، به دلیل اینکه شواهدی نشان دادند که مرگ سلولی آپوپتوتیک با ورزش نیز رخ می دهد. چندین فاکتور که ممکن است آپوپتوزیس را در بافت های مختلف تغییر دهد، با ورزش کردن شدید، تعدیل می شوند(10). ورزش محرک فیزیولوژیکی قوی ای است که می تواند تعدادی از مسیرهای سیگنالینگ بیرون سلولی و درون سلولی را تحت تاثیر قرار دهد(9). فعالیت ورزشی شدید کوتاه مدت و اکسنتریک، با فنوتایپ های پیش برنده آپوپتوز و افزایش تکه تکه شدن DNA ( نشان آپوپتوزیس ) همراه می شوند در حالی که تمرین ورزشی منظم یا فعالیت ورزشی منظم با محیط آنتی آپوپتوتیک و کاهش تکه تکه شدن DNA در عضله اسکلتی همراه است(9). آپوپتوزیس در عضلات موش بعد از ورزش نیز رخ داد(10). همانطور که  اشاره شد FOXOs در تنظیم آپوپتوزیس ضروری اند، از این رو در تحقیقی دیگر نشان داده شد، ژن های آپوپتوتیک Bim و BNIP3 در طی آتروفی عضلانی توسط FOXO1 تحریک شدند(16). FOXOs در بدن تعدادی از ژن ها را که در فرایند های سلولی مختلف ( همچون متابولیسم، چرخه سلولی، آپوپتوزیس، مقاومت در برابر استرس، بازسازی DNA آسیب دیده و سیستم ایمنی ) شرکت می کنند، هدف قرار می دهند(12).

 

فاکتور های رونویسی خانواده FOXO، دامنه وسیعی از فرایند های فیزیولوژیکی سلولی را تنظیم می کنند، از جمله می توان به سازگاری متابولیکی و تمایز میوژنیکی اشاره کرد(17). تار های عضلات، دارای استعداد بالایی در پاسخ گویی به سیگنال های گوناگون هستند. این کار را را بوسیله ی تغییر در نیمرخ فنوتیپیشان انجام می دهند(18). میوزین ، بزرگترین پروتئین با فیلامنت ضخیم است که در حال حاضر مناسب ترین نشانگر تنوع تار عضلانی است. چهار ایزوفرم عمده ی زنجیره سنگین میوزین (MHC) که در عضله اسکلتی تعدادی از pestanداران بالغ کوچک یافت شده است عبارت است از : میوزین زنجیره سنگین کُند I? ( MHC-I? ) ، میوزین زنجیره سنگین تند IIA ( MHC-IIA ) ، میوزین زنجیره سنگین تند  IIX یا IID ( MHC-IIX یا MHC-IID ) و میوزین زنجیره سنگین تند IIB ( MHC-IIB ) (18). نتایج اکثر پژوهش ها نشان دهنده تغییر فیبرهای تند به کند است. پیرامون تنظیم نوع تار عضلانی دیده شده است که : بیش بیانی FOXO1 از توسعه تار های نوع I اکسیداتیو در داخل بدن جلوگیری کرد(17). همچنین قابل ذکر است که پژوهش های اندکی پیرامون تاثیر فعالیت ورزشی بر بیان FOXOs صورت گرفته است. در این ارتباط دیده شده است که : ژن FOXO3 بعد از ماراتن افزایش پیدا کرد(19).

 

با توجه به پژوهش های اندکی که پیرامون تاثیر تمرینات سرعتی و اکسنتریک بر مرگ برنامه ریزی شده سلول صورت گرفته است و نیز نبودن اطلاعاتی راجع به تاثیر تمرینات فوق بر میزان بیان ژن FOXO1 به عنوان معیاری برای آپوپتوزیس و همچنین به عنوان عامل موثر بر ژن های دخیل در تغییر نوع تار عضلانی و نیز کم بودن پژوهش ها پیرامون تاثیر تمرین تناوبی سرعتی بر تغییر نوع تار عضلانی ، لذا به نظر می رسد که بررسی تاثیر تمرینات فوق بر مرگ برنامه ریزی شده سلول و تغییر نوع تار عضلانی ضروری است. با توجه به مستندات موجود تا امروز، فرض بر این است که اثر مزمن تمرینات فوق باعث کاهش آپوپتوزیس می شود. همچنین هر دو نوع تمرین باعث افزایش بیان FOXO1 می شوند و اثر مثبتی بر تغییر نوع تار عضلانی بر جای خواهند گذاشت. حال این سوال مطرح می شود که آیا تمرینات تناوبی سرعتی و اکسنتریک باعث تاثیر بر میزان ژن FOXO1 در مسیر مرگ برنامه ریزی شده سلول و تغییر نوع تار می شوند؟

 

 

 

 

 

 

 

• اهمیت و ضرورت تحقیق  

به طور خاص، سازگاری مولکولی بوسیله ی انقباضات عضلانی مختلف تحریک می شود، که فقط تا حدی توضیح داده شده است(20). اثرات درمانی و متابولیکی فعالیت ورزشی منظم روی شیوه زندگی وابسته به بیماری های حاد، پیشتر معین شده است، اما مبناهای مولکولی برای تغییرات انطباقی در توده عضله اسکلتی و عملکرد متابولیکی به عنوان بخشی که مشتاقانه به دنبال پژوهش است باقی مانده است. اثرات ورزش و پیچیدگی پاسخ ها در هر دو سطح متابولیکی و مولکولی پیشنهاد می کنند که روش منحصربفردی که سازگاری تمرین ورزشی را وساطت کند، وجود ندارد(1). از طرفی توده عضله اسکلتی 40 تا 50 درصد وزن بدن انسان را تشکیل می دهد و آن را به بزرگترین بافت در بدن تبدیل می کند. هومئوستاز عضله برای تمامیت و حفظ بدن ضروری است و اختلالات عضلانی مرتبط با بیماری های مختلف منجر به کیفیت پایین زندگی می شود. عضله اسکلتی قابلیت های تطبیقی قابل توجهی را در پاسخ به چنین محرک هایی نشان می دهد : فاکتورهای محیطی، مداخلات تغذیه ای، شرایط بارگذاری و فعالیت انقباضی. تمام این تحریکات منجر به تغییر در متابولیسم انرژی و توده عضلانی می شود، بخصوص بوسیله ی تغییر در ترکیب تار و تعادل بین سنتز و از بین رفتن پروتئین(7). در این رابطه پروتئین های زیر گروه FOXO ( که در این پژوهش FOXO1 ) بطور گسترده ای در تکامل تدریجی به کار می روند و برای فرایند های متنوع سلولی ضروری هستند، که شامل تنظیم بیان ژن های چرخه سلولی(21, 22)، تمایز، رشد، متابولیسم، مسیرهای سرکوب تومور و آپوپتوزیس(7, 12, 17) می شوند. با توجه به تاثیر FOXOs بر مرگ برنامه ریزی شده سلول و تغییر نوع تار عضلانی و اینکه عوامل فوق مهمترین اجزا در حیطه سلامتی و ورزش حرفه ای به حساب می آیند و از سوی دیگر پژوهش های اندکی که پیرامون تاثیر مزمن تمرین تناوبی سرعتی و تمرین اکسنتریک بر مرگ برنامه ریزی شده سلول صورت گرفته است و نیز نبودن تحقیقات راجع به تاثیر تمرینات فوق بر بیان ژن FOXO1 و همچنین کم بودن پژوهش ها پیرامون تاثیر تمرین تناوبی سرعتی بر  تغییر نوع تار عضلانی، پژوهشگر را بر این داشت تا تاثیر مزمن تمرینات تناوبی سرعتی و اکسنتریک بر مرگ برنامه ریزی شده سلول و تغییر نوع تار عضلانی را با توجه به بیان ژن FOXO1 مورد بررسی قرار دهد.

 

 

 

 

 

 

• اهداف پژوهش

1-4-1- هدف کلی

 

تعیین اثر تمرین تناوبی سرعتی و تمرین اکسنتریک بر آپوپتوزیس و نوع تار عضلانی در عضلات تند و کند انقباض موش های نر صحرایی اسپراگ داولی

 

1-4-2- اهداف اختصاصی

 

• تعیین تغییر میزان بیان ژن FOXO1 پس از یک دوره تمرین اکسنتریک در عضله سولئوس

 

• تعیین تغییر میزان بیان ژن FOXO1 پس از یک دوره تمرین تناوبی سرعتی در عضله سولئوس

 

• تعیین تغییر میزان بیان ژن FOXO1 پس از یک دوره تمرین اکسنتریک در عضله SVL

 

• تعیین تغییر میزان بیان ژن FOXO1 پس از یک دوره تمرین تناوبی سرعتی در عضله SVL

 

• تعیین تغییر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC پس از یک دوره تمرین اکسنتریک در عضله سولئوس

 

• تعیین تغییر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC پس از یک دوره تمرین تناوبی سرعتی در عضله سولئوس

 

• تعیین تغییر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC پس از یک دوره تمرین اکسنتریک در عضله SVL

 

• تعیین تغییر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC پس از یک دوره تمرین تناوبی سرعتی در عضله SVL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• فرضیه های پژوهش

 

• یک دوره تمرین اکسنتریک بر میزان بیان ژن FOXO1 عضله سولئوس موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین تناوبی سرعتی بر میزان بیان ژن FOXO1 عضله سولئوس موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین اکسنتریک بر میزان بیان ژن FOXO1 عضله SVL موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین تناوبی سرعتی بر میزان بیان ژن FOXO1 عضله SVL موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین اکسنتریک بر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC عضله سولئوس موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین تناوبی سرعتی بر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC عضله سولئوس موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین اکسنتریک بر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC عضله SVL موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

• یک دوره تمرین تناوبی سرعتی بر میزان بیان ایزوفرم­های ژن MHC عضله SVL موش­های صحرایی اثر معنی­داری دارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• قلمرو پژوهش

در پژوهش­های تجربی و آزمایشگا­هی با بهره گرفتن از مدل­های حیوانی متغیر­های زیر تحت کنترل پژوهشگر بوده است.

 

• نژاد، جنس، سن، عوامل محیطی (­نور، دما، رطوبت، صدا­)

 

• عوامل تمرینی (­نوع، مدت و شدت فعالیت ورزشی و میزان فعالیت قبلی­)

 

• دارو، مکمل­های غذایی، بیماری­های واگیردار، استرس

 

 

 

 

Concentric

 

Isometric

 

Sprint

 

All-out

 

apoptotic

 

Gluconeogenesis

 

Neuropeptide

 

Atrophy

 

Autophagy

 

Bcl2-interacting mediator of cell death

 

BCL2/adenovirus E1B 19 kDa protein-interacting protein 3

 

TNF-related apoptosis-inducing ligand

 

Deoxyribonucleic acid

 

Myosin

 

Slow myosin heavy chain Iβ

 

Fast myosin heavy chain IIA

 

Fast myosin heavy chain IIX or IID

 

Fast myosin heavy chain IIB