تأثیر تمرین تناوبی پرشدت در موش صحرایی مادة چاق قبل از بارداری بر زمان خستگی، متیلاسیون ژن‌های PGC-1α و سارکولیپین در عضلة دوقلوی زاده‌های موش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سمانه کنشلو 1
مریم نورشاهی 2
مهدی هدایتی 3
رعنا فیاض میلانی 4
1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشیار فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 دانشیار بیوشیمی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی
4 استادیار فیزیولوژی ورزشی دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
10.22089/spj.2018.6188.1799
چکیده
چاقی و نیاز به کنترل انرژی، درسراسر جهان به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین عوامل در بروز بیماری‌های مزمن محسوب می‌شوند و به‌دلیل انتقال مضرات آن از مادر به فرزند بسیار اهمیت دارند؛ بنابراین، هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تأثیر تمرین تناوبی پرشدت در موش صحرایی مادة چاق قبل از بارداری بر زمان خستگی، متیلاسیون ژن‌هایPeroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) و سارکولیپین در عضلة دوقلوزاده‌های موش بود؛ براین‌اساس، 40 موش صحرایی سه‌ماهة مادة نژاد ویستار خریداری شدند و به چهار گروه مساوی تغذیة پرچرب، (گرم 22 ± 250) کنترل (گرم 30 ± 170)، تمرین + تغذیة پرچرب (گرم 30 ± 240) و تمرین (گرم 33 ± 190) تقسیم شدند. بعد از انجام شش هفته پروتکل تمرین تناوبی شدید، موش‌های ماده باردار شدند و پس از تولد نوزادان، آن‌ها به دو گروه تقسیم شدند. گروه اول برای بررسی متیلاسیون PGC-1α و سارکولیپین، به روشواکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز اختصاصیتشریح شدند و گروه دوم بعد از دوماه، پروتکل شنا برای سنجش خستگی را انجام دادند. نتایج آزمون آنوای یک‌طرفه نشان داد که کاهش معناداری (P = 0.001) در مقادیر متیلاسیون ژن PGC-1α و افزایش معناداری (P = 0.001) در آزمون سنجش مقاومت به خستگی، بین گروه تمرین با گروه‌های دیگر و گروه تمرین + تغذیة پرچرب با گروه تغذیة پرچرب وجود داشتند؛ بنابراین، انجام تمرین‌های تناوبی شدید قبل از بارداری بر متیلاسیون ژن  PGC-1αو عملکرد ورزشی نوزادان موش صحرایی در مقاومت به خستگی نقش دارد. همچنین، تمرین تناوبی شدید می‌تواند تأثیر ناشی از مصرف غذای پرچرب را کاهش دهد.
کلیدواژه‌ها
سارکولیپین
اپی‌ژنتیک
تمرین تناوبی پرشدت
PGC-1α

موضوعات

  1. Adair LS, Fall CH, Osmond C, Stein AD, Martorell R, Ramirez-Zea M, et al. Associations of linear growth and relative weight gain during early life with adult health and human capital in countries of low and middle income: findings from five birth cohort studies. Lancet. 2013;382(9891):525-34.
  2. Cedergren M, Brynhildsen J, Josefsson A, Sydsjo A, Sydsjo G. Hyperemesis gravidarum that requires hospitalization and the use of antiemetic drugs in relation to maternal body composition. Am J Obstet Gynecol. 2008 Apr;198(4):412.e1-5.         doi: 10.1016/j.ajog.2007.09.029. Epub 2008 Jan 25
  3. Mesman I, Roseboom TJ, Bonsel GJ, Gemke RJ, van der Wal MF, Vrijkotte TG. Maternal pre-pregnancy body mass index explains infant's weight and BMI at 14 months: results from a multi-ethnic birth cohort study. Arch Dis Child. 2009 Aug;94(8):587-95. doi: 10.1136/adc.2008.137737. Epub 2009 Mar 29.
  4. Whitaker RC. Predicting preschooler obesity at birth: the role of maternal obesity in early pregnancy. Pediatrics. 2004;114(1):29-36.
  5. Tequeanes ALL, Gigante DP, Assunção MCF, Chica DAG, Horta BL. Maternal anthropometry is associated with the body mass index and waist: height ratio of offspring at 23 years of age. J Nutr. 2009;139(4):750-4.
  6. Laker RC, Lillard TS, Okutsu M, Zhang M, Hoehn KL, Connelly JJ, et al. Exercise prevents maternal high-fat diet-induced hypermethylation of the Pgc-1alpha gene and age-dependent metabolic dysfunction in the offspring. Diabetes. 2014;63(5):1605-11.
  7. Barres R, Yan J, Egan B, Treebak JT, Rasmussen M, Fritz T, et al. Acute exercise remodels promoter methylation in human skeletal muscle. Cell Metab. 2012;15(3):405-11.
  8. Scarpulla RC. Metabolic control of mitochondrial biogenesis through the PGC-1 family regulatory network. Biochim Biophys Acta. 2011;1813(7):1269-78.
  9. Lin J, Wu H, Tarr PT, Zhang C-Y, Wu Z, Boss O, et al. Transcriptional co-activator PGC-1α drives the formation of slow-twitch muscle fibres. Nature. 2002;418(6899):797.
  10. Leone TC, Lehman JJ, Finck BN, Schaeffer PJ, Wende AR, Boudina S, et al. PGC-1alpha deficiency causes multi-system energy metabolic derangements: muscle dysfunction, abnormal weight control and hepatic steatosis. PLoS biology. 2005;3(4): 101.
  11. Odermatt A, Becker S, Khanna VK, Kurzydlowski K, Leisner E, Pette D, et al. Sarcolipin regulates the activity of SERCA1, the fast-twitch skeletal muscle sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase. J Biol Chem. 1998;273(20):12360-9.
  12. Odermatt A, Taschner PE, Scherer SW, Beatty B, Khanna VK, Cornblath DR, et al. Characterization of the gene encoding human sarcolipin (SLN), a proteolipid associated with SERCA1: absence of structural mutations in five patients with Brody disease. Genomics. 1997;45(3):541-53.
  13. Maurya SK, Bal NC, Sopariwala DH, Pant M, Rowland LA, Shaikh SA, et al. Sarcolipin Is a Key Determinant of the Basal Metabolic Rate, and Its Overexpression Enhances Energy Expenditure and Resistance against Diet-induced Obesity. J Biol Chem. 2015;290(17):10840-9.
  14. Smith WS, Broadbridge R, East JM, Lee AG. Sarcolipin uncouples hydrolysis of ATP from accumulation of Ca2+ by the Ca2+-ATPase of skeletal-muscle sarcoplasmic reticulum. Biochem J. 2002;361(Pt 2):277-86.
  15. Sopariwala DH, Pant M, Shaikh SA, Goonasekera SA, Molkentin JD, Weisleder N, et al. Sarcolipin overexpression improves muscle energetics and reduces fatigue. J Appl Physiol. 2015;118(8):1050-8.
  16. Bruton JD, Aydin J, Yamada T, Shabalina IG, Ivarsson N, Zhang SJ, et al. Increased fatigue resistance linked to Ca2+‐stimulated mitochondrial biogenesis in muscle fibres of cold‐acclimated mice. J Physiol. 2010;588(21):4275-88.
  17. Calvo JA, Daniels TG, Wang X, Paul A, Lin J, Spiegelman BM, et al. Muscle-specific expression of PPARγ coactivator-1α improves exercise performance and increases peak oxygen uptake. J Appl Physiol. 2008;104(5):1304-12.
  18. Castillo H, Santos IS, Matijasevich A. Relationship between maternal pre-pregnancy body mass index, gestational weight gain and childhood fatness at 6-7 years by air displacement plethysmography. Matern Child Nutr. 2015;11(4):606-17.  
  19. King HD. The relation of age to fertility in the rat. The Anatomical Record. 1916;11(5):269-87.
  20. Hao Y-R, Tang F-J, Zhang X, Wang H. Suppression of NF-κB activation by PDLIM2 restrains hepatic lipogenesis and inflammation in high fat diet induced mice. Biochem Biophys Res Commun. 2018;503(2):564-71.
  21. Zou T, Wang B, Yang Q, de Avila JM, Zhu M-J, You J, et al. Raspberry promotes brown and beige adipocyte development in mice fed high-fat diet through activation of AMP-activated protein kinase (AMPK) α1. J Nutr Biochem. 2018;55:157-64.
  22. Afzalpour ME, Chadorneshin HT, Foadoddini M, Eivari HA. Comparing interval and continuous exercise training regimens on neurotrophic factors in rat brain. Physiol Behav. 2015;147:78-83.
  23. 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.
  24. Barres R, Osler ME, Yan J, Rune A, Fritz T, Caidahl K, et al. Non-CpG methylation of the PGC-1alpha promoter through DNMT3B controls mitochondrial density. Cell Metab. 2009;10(3):189-98.
  25. Lima F, Stamm D, Della Pace I, Ribeiro L, Rambo L, Bresciani G, et al. Ibuprofen intake increases exercise time to exhaustion: A possible role for preventing exercise‐induced fatigue. Scand J Med Sci Sports. 2016;26(10):1160-70.
  26. Laker RC, Lillard TS, Okutsu M, Zhang M, Hoehn KL, Connelly JJ, et al. Exercise prevents maternal high-fat diet-induced hypermethylation of the Pgc-1α gene and age-dependent metabolic dysfunction in the offspring. Diabetes. 2014:DB_131614.
  27. Sheldon RD, Blaize AN, Fletcher JA, Pearson KJ, Donkin SS, Newcomer SC, et al. Gestational exercise protects adult male offspring from high-fat diet-induced hepatic steatosis. J Hepatol. 2016;64(1):171-8.
  28. Stanford KI, Lee M-Y, Getchell KM, So K, Hirshman MF, Goodyear LJ. Exercise before and during pregnancy prevents the deleterious effects of maternal high-fat feeding on metabolic health of male offspring. Diabetes. 2014:DB_131848.
  29. Vega CC, Reyes-Castro LA, Bautista CJ, Larrea F, Nathanielsz PW, Zambrano E. Exercise in obese female rats has beneficial effects on maternal and male and female offspring metabolism. Int J Obes (Lond). 2015;39(4):712.
  30. Gibala M. Molecular responses to high-intensity interval exercise. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 2009;34(3):428-32.
  31. Nitert MD, Dayeh T, Volkov P, Elgzyri T, Hall E, Nilsson E, et al. Impact of an exercise intervention on DNA methylation in skeletal muscle from first-degree relatives of patients with type 2 diabetes. Diabetes. 2012;61(12):3322-32.
  32. Borengasser SJ, Lau F, Kang P, Blackburn ML, Ronis MJ, Badger TM, et al. Maternal obesity during gestation impairs fatty acid oxidation and mitochondrial SIRT3 expression in rat offspring at weaning. PloS one. 2011;6(8):24068.
  33. Hastie R, Lappas M. The effect of pre-existing maternal obesity and diabetes on placental mitochondrial content and electron transport chain activity. Placenta. 2014;35(9):673-83.
  34. De Fante T, Simino LA, Reginato A, Payolla TB, Vitoréli DCG, de Souza M, et al. Diet-induced maternal obesity alters insulin signalling in male mice offspring rechallenged with a high-fat diet in adulthood. PloS one. 2016;11(8):0160184.
  35. De Araujo GG, Papoti M, de Barros Manchado F, de Mello MAR, Gobatto CA. Protocols for hyperlactatemia induction in the lactate minimum test adapted to swimming rats. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2007;148(4):888-92.
  36. Boutcher SH. High-intensity intermittent exercise and fat loss. J Obes. 2011;2011:868305.161-10
  37. Little JP, Safdar A, Cermak N, Tarnopolsky MA, Gibala MJ. Acute endurance exercise increases the nuclear abundance of PGC-1alpha in trained human skeletal muscle. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2010;298(4):912-7.
فیزیولوژی ورزشی
دوره 11، شماره 42 - شماره پیاپی 42
تابستان 1398
مرداد 1398
صفحه 79-94

  • تاریخ دریافت 13 مرداد 1397
  • تاریخ بازنگری 12 آبان 1397
  • تاریخ پذیرش 20 آبان 1397