تمرین هوازی تناوبی و ماده مؤثر کروستین مسبب بهبود مسیر سیگنالینگ آتوفاژی بافت قلب موش‌های پیش‌دیابتی و دیابتی سالمند: یک مطالعه تجربی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی اصیل

نویسندگان
ابوالحسن شریفی ریگی 1
خسرو جلالی دهکردی 2
محسن اکبرپور بنی 3
فرزانه تقیان 2
1 دانشجوی دکتری تخصصی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
2 دانشیار، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
3 دانشیار، گروه علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه قم، قم، ایران
10.48305/jrrs.2023.41794.1055
چکیده
مقدمه: دیابت نوع دو با افزایش گلوکز سرم و اختلال در عملکرد انسولین همراه است. تمرینات ورزشی و مکمل کروستین به عنوان دو عامل مؤثر در پیشگیری از عوارض دیابت نوع دو شناخته شده‌اند. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تمرین هوازی و ماده مؤثر کروستین بر مسیر سیگنالینگ آتوفاژی بافت قلب موش‌های پیش‌دیابتی و دیابتی سالمند بود.
مواد و روش‌ها: در این کارآزمایی تجربی، 45 سر موش نر و ماده c57bl6 سالمند دیابتی [تحت تزریق صفاقی 40 میلی‌گرم بر کیلوگرم استروپتوزتوسین (Streptozotocin یا STZ)] با سن 14 تا 16 هفته و وزن 30 تا 35 گرم به 9 گروه شاهد سالم، پیش‌دیابتی، پیش‌دیابتی + تمرین هوازی، پیش‌دیابتی + کروستین، پیش‌دیابتی + تمرین هوازی + کروستین، دیابتی، دیابتی + تمرین هوازی، دیابتی + کروستین، دیابتی + تمرین هوازی + کروستین تقسیم شدند. تمرین هوازی تناوبی به مدت هشت هفته و پنج جلسه در هفته اجرا گردید. موش‌ها 30 میلی‌گرم بر کیلوگرم در روز کروستین به صورت تزریق صفاقی دریافت کردند. میزان بیان MuRF1 و Foxo3 به روش Real-time polymerase chain reaction (Real-Time PCR) اندازه‌گیری شد. داده‌ها با استفاده از آزمون‌های تعقیبی Tukey و One Way ANOVA مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت (05/0 ≥ P).
یافته‌ها: بیان ژن Autophagy-Related Gene 5 (ATG5) در گروه پیش‌دیابتی + تمرین هوازی + کروستین و گروه دیابتی + تمرین هوازی + کروستین به طور معنی‌داری بالاتر از سایر گروه‌ها بود (01/0 = P)؛ بیان ژنی Light chain 1 (LC1)در گروه پیش‌دیابتی + تمرین هوازی + کروستین و گروه دیابتی + تمرین هوازی + کروستین به طور معنی‌داری پایین‌تر از سایر گروه‌ها گزارش گردید (01/0 = P). همچنین، انسولین و گلوکز در گروه پیش‌دیابتی + تمرین هوازی + کروستین و گروه دیابتی + تمرین هوازی + کروستین به طور معنی‌داری پایین‌تر از سایر گروه‌ها بود (05/0 = P).
نتیجه‎گیری: به نظر می‌رسد تمرین هوازی تناوبی و کروستین هم به تنهایی و هم به طور هم‌زمان، منجر به بهبود آتوفاژی در بافت قلب موش‌های پیش‌دیابتی و دیابتی می‌شود. بنابراین، استفاده از تمرین هوازی تناوبی و کروستین در شرایط پیش‌دیابت و دیابت سالمندی توصیه می‌شود.
کلیدواژه‌ها
تمرین هوازی
کروستین
آتوفاژی
قلب
سالمند
پیش‌دیابت
دیابت
موضوعات
  1. Jiang YJ. Excessive ROS production and enhanced autophagy contribute to myocardial injury induced by branched-chain amino acids: Roles for the AMPK-ULK1 signaling pathway and α7nAChR. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease 2020; 1867(1): 1-37.
  2. Eldesoqui M, Eldken ZH, Mostafa SA, Al-Serwi RH, El-Sherbiny M, Elsherbiny N, Mohammedsaleh ZM, Sakr NH. Exercise augments the effect of SGLT2 inhibitor dapagliflozin on experimentally induced diabetic cardiomyopathy, possible underlying mechanisms. Metabolites. 2022; 12(7): 635.
  3. Ljubojević-Holzer S, Kraler S, Djalinac N, Abdellatif M, Voglhuber J, Schipke J, et al. Loss of autophagy protein ATG5 impairs cardiac capacity in mice and humans through diminishing mitochondrial abundance and disrupting Ca2+ cycling. Cardiovascular Research. 2022; 118(6): 1492-505.
  4. Wesselborg S, Stork B. Autophagy signal transduction by ATG proteins: from hierarchies to networks. Cellular and Molecular Life Sciences. 2015; 72(24): 4721-57.
  5. Dong Y, Chen H, Gao J, Liu Y, Li J, Wang J. Molecular machinery and interplay of apoptosis and autophagy in coronary heart disease. Journal of molecular and cellular cardiology. 2019; 136: 27-41.
  6. Xu CN, Kong LH, Ding P, Liu Y, Fan ZG, Gao EH, Yang J, Yang LF. Melatonin ameliorates pressure overload-induced cardiac hypertrophy by attenuating Atg5-dependent autophagy and activating the Akt/mTOR pathway. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease. 2020; 1866(10): 165848.
  7. Xiao Y, Wu QQ, Duan MX, Liu C, Yuan Y, Yang Z, Liao HH, Fan D, Tang QZ. TAX1BP1 overexpression attenuates cardiac dysfunction and remodeling in STZ-induced diabetic cardiomyopathy in mice by regulating autophagy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease. 2018; 1864(5): 1728-43.
  8. Pinto AP, da Rocha AL, Marafon BB, Rovina RL, Muñoz VR, da Silva LE, Pauli JR, de Moura LP, Cintra DE, Ropelle ER, da Silva AS. Impact of different physical exercises on the expression of autophagy markers in mice. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(5): 2635.
  9. Wang L, Wang J, Cretoiu D, Li G, Xiao J. Exercise-mediated regulation of autophagy in the cardiovascular system. Journal of Sport and Health Science. 2020; 9(3): 203-10.
  10. Arasaki K, Nagashima H, Kurosawa Y, Kimura H, Nishida N, Dohmae N, Yamamoto A, Yanagi S, Wakana Y, Inoue H, Tagaya M. MAP1B‐LC1 prevents autophagosome formation by linking syntaxin 17 to microtubules. EMBO reports 2018; 19(8): e45584.
  11. Jafari A, Zarghami A, Nikokheslat S, Karimi P. Effect of eight-week high-intensity interval training (HIIT) along with caffeine injection on the levels of some myocardial autophagy-related proteins in diabetic ratsI.ranian Journal of Diabetes and Metabolism. 2020; 19(4): 183-94.
  12. Wu NN, Tian H, Chen P, Wang D, Ren J, Zhang Y. Physical exercise and selective autophagy: benefit and risk on cardiovascular health. Cells. 2019; 8(11): 1436.
  13. Su X, Yuan C, Wang L, Chen R, Li X, Zhang Y, et al. The beneficial effects of saffron extract on potential oxidative stress in cardiovascular diseases. Oxidative medicine and cellular longevity. 2021; 19: 1-14.
  14. Guo ZL, Li MX, Li XL, Wang P, Wang WG, Du WZ, Yang ZQ, Chen SF, Wu D, Tian XY. Crocetin: a systematic review. Frontiers in Pharmacology. 2022; 12: 745683.
  15. Hasanzadeh Dolatabadi F, Jalali Dehkordi KH, Taghian F, Hoseini SA. The effect of eight weeks of aerobic training with Propolis on some mitochondrial biogenesis markers in cardiac tissue of ovariectomized diabetic rats. Armaghane Danesh. 2022; 27(2): 155-69
  16. Haghparast Azad M, Niktab I, Dastjerdi S, Abedpoor N, Rahimi G, Safaeinejad Z, et al. The combination of endurance exercise and SGTC (Salvia–Ginseng–Trigonella–Cinnamon) ameliorate mitochondrial markers’ overexpression with sufficient ATP production in the skeletal muscle of mice fed AGEs-rich high-fat diet. Nutrition & metabolism. 2022; 19(1): 17.
  17. Zhang J, Wang Y, Dong X, Liu J. Crocetin attenuates inflammation and amyloid-β accumulation in APPsw transgenic mice. Immunity & Ageing. 2018; 15(1): 1-8.
  18. Lee Y, Kwon I, Jang Y, Song W, Cosio-Lima LM, Roltsch MH. Potential signaling pathways of acute endurance exercise-induced cardiac autophagy and mitophagy and its possible role in cardioprotection. The Journal of Physiological Sciences. 2017; 67(6): 639-54.
  19. Behaein B, Abednatanzi H, Gholami M, Ghazalian F. Apoptotic changes of cardiac tissue after HIIT and thyme honey in type 2 diabetic rats. Journal of Applied Health Studies in Sport Physiology. 2022; 9(2): 23-36. [In Persian].
  20. Sherafati-Moghadam M, Pahlavani HA, Daryanoosh F, Salesi M. The effect of high-intensity interval training (HIIT) on protein expression in Flexor Hallucis Longus (FHL) and soleus (SOL) in rats with type 2 diabetes. Journal of Diabetes & Metabolic Disorders. 2022; 21(2): 1499-508.
  21. Forte M, Frati G, Sciarretta S. Regulation of calcium handling by autophagy: A novel mechanism limiting cardiac hypertrophy and dysfunction? Cardiovascular Research. 2022; 118(6): 1377-9.
  22. Zhang L, Ding WY, Wang ZH, Tang MX, Wang F, Li Y, et al. Early administration of trimetazidine attenuates diabetic cardiomyopathy in rats by alleviating fibrosis, reducing apoptosis and enhancing autophagy. Journal of Translational Medicine. 2016; 14(1): 1-12.
  23. Miyamoto S. Autophagy and cardiac aging. Cell Death & Differentiation. 2019; 26(4): 653-64.
  24. Shi S, Jiang P. Therapeutic potentials of modulating autophagy in pathological cardiac hypertrophy. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2022; 156: 113967.
  25. Zhang P, Fang J, Zhang J, Ding S, Gan D. Curcumin inhibited podocyte cell apoptosis and accelerated cell autophagy in diabetic nephropathy via regulating Beclin1/UVRAG/Bcl2. Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity. 2020; 13: 641
  26. Ljubojević-Holzer S, Kraler S, Djalinac N, Abdellatif M, Voglhuber J, Schipke J, Schmidt M, Kling KM, Franke GT, Herbst V, Zirlik A. Loss of autophagy protein ATG5 impairs cardiac capacity in mice and humans through diminishing mitochondrial abundance and disrupting Ca2+ cycling. Cardiovascular Research 2022; 118(6): 1492-505.
  27. Gao H, Yang Q, Dong R, Hou F, Wu Y. Sequential changes in autophagy in diabetic cardiac fibrosis. Molecular Medicine Reports 2016; 1; 13(1): 327-32.
  28. Møller AB, et al. Altered gene expression and repressed markers of autophagy in skeletal muscle of insulin resistant patients with type 2 diabetes. Scientific reports. 2017; 7: 43775.
  29. Fritzen AM, et al. Regulation of autophagy in human skeletal muscle: effects of exercise, exercise training and insulin stimulation. The Journal of Physiology. 2016; 594(3): 745-61.
  30. Arasaki K, Nagashima H, Kurosawa Y, Kimura H, Nishida N, Dohmae N, Yamamoto A, Yanagi S, Wakana Y, Inoue H, Tagaya M. MAP1B‐LC1 prevents autophagosome formation by linking syntaxin 17 to microtubules. EMBO Reports. 2018; 19(8): e45584.
  31. Jafari A, Zarghami A, Nikokheslat S, Karimi P. Effect of eight-week high-intensity interval training (HIIT) along with caffeine injection on the levels of some myocardial autophagy-related proteins in diabetic ratsI.ranian Journal of Diabetes and Metabolism. 2020; 19(4): 183-94.
  32. Gharib MH, Samani KG, ZarrinÅbadi Z, Mokhtari M, Heydarian E. Effect of resveratrol supplementation on antioxidant parameters, lipids profile and several biochemical indices in type 2 diabetic patients: A double-blind randomized-controlled clinical trial. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology. 2018; 12(4): 33-42.
  33. Cerdá-Bernad D, Valero-Cases E, Pastor JJ, Frutos MJ. Saffron bioactives crocin, crocetin and safranal: Effect on oxidative stress and mechanisms of action. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022; 62(12):3232-