تاثیر انواع فعالیت ورزشی بر بیان ژن های ضد پیری قلب در بافت میوکارد، گره سینوسی دهلیزی (SA) و گره دهلیزی بطنی (AV) در رت های سالمند

امرائی, زهرا; احمدی زاد, سجاد; فیاض میلانی, رعنا; ویسلوف, الریک

doi:10.22089/spj.2025.17836.2360

تاثیر انواع فعالیت ورزشی بر بیان ژن های ضد پیری قلب در بافت میوکارد، گره سینوسی دهلیزی (SA) و گره دهلیزی بطنی (AV) در رت های سالمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهرا امرائی ¹

سجاد احمدی زاد ²

رعنا فیاض میلانی ³

الریک ویسلوف ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

² استاد، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

³ استادیار، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

⁴ استاد، گروه گردش خون و تصویربرداری پزشکی، دانشکده پزشکی و علوم بهداشت، دانشگاه علم و صنعت نروژ (NTNU)، تروندهایم، نروژ

10.22089/spj.2025.17836.2360

چکیده

هدف: هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر انواع فعالیت ورزشی بر بیان ژن های ضد پیری در بافت میوکارد، گره SA و گره AV در رت های سالمند بود.
مواد و روش ها: 24 سر رت نر ویستار 23 ماهه پس از تعیین حداکثر بار فعالیت، در 4 گروه مساوی (6n=) کنترل، فعالیت تداومی، فعالیت تناوبی با شدت بالا-حجم بالا (HIIE-HV) و فعالیت تناوبی با شدت بالا-حجم کم (HIIE-LV) قرار گرفتند. پروتکل فعالیت تداومی 35 دقیقه شنا با شدت 65% حداکثر بار، پروتکل شنای HIIE-HV در 5 نوبت 4 دقیقه‌ای با شدت 85% و ریکاوری‌های 3 دقیقه‌ای غیرفعال و پروتکل HIIE-LV در 14 نوبت 30 ثانیه‌ای با شدت 110% حداکثر بار و ریکاوری‌های غیرفعال 30 ثانیه‌ای بود. بعد از اتمام فعالیت، بافت قلب رت‌ها برای اندازه‌گیری بیان ژن‌های GATA4 (فاکتور رونویسی GATA) و AKT1 (پروتئین کیناز B) با استفاده از روش PCR real time تحلیل گردید.
یافته ها: تحلیل داده‌ها نشان داد که HIIE-HV باعث افزایش معنی دار بیان ژن‌های GATA4 و AKT1 در بافت میوکارد بطن چپ، گره SA (سینوسی – دهلیزی) و گره AV (گره دهلیزی- بطنی) نسبت به گروه کنترل گردید (p<0.05). درحالیکه HIIE-LV باعث افزایش معنی دار بیان ژن‌های GATA4 و AKT1 تنها در گره SA و بافت میوکارد بطن چپ نسبت به گروه کنترل شد (p<0.05).
نتیجه گیری: براساس یافته‌های پژوهش حاضر، به نظر می رسد فعالیت تناوبی با شدت بالا، با فعال سازی مسیرهای سلولی مولکولی مختلف می تواند باعث فعال سازی بیان ژن‌های ضد پیری در بافت‌های میوکارد، گره SA و گره AV در رت‌های سالمند شود

کلیدواژه‌ها

سالمندی، فعالیت تناوبی شدید، فعالیت تدوامی، هدایت قلبی، پیری کاردیومیوسیت

موضوعات

قلب و عروق و تنفس

1. World Health Organization. Ageing and health. 2025, Available at: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ageing-and-health.

2. Rodgers JL, Jones J, Bolleddu SI, Vanthenapalli S, Rodgers LE, Shah K, Karia K, Panguluri SK. Cardiovascular risks associated with gender and aging. Journal of cardiovascular development and disease. 2019 Apr 27;6(2):19. https://doi.org/10.3390/jcdd6020019

3. Morris BJ, Willcox DC, Donlon TA, Willcox BJ. FOXO3: a major gene for human longevity-a mini-review. Gerontology. 2015 Oct 1;61(6):515-25. https://doi.org/10.1159/000375235

4. Chong B, Jayabaskaran J, Jauhari SM, Chan SP, Goh R, Kueh MT, Li H, Chin YH, Kong G, Anand VV, Wang JW. Global burden of cardiovascular diseases: projections from 2025 to 2050. European Journal of Preventive Cardiology. 2024 Sep 13:zwae281. https://doi.org/10.1093/eurjpc/zwae281

5. Díez-Villanueva P, Jiménez-Méndez C, Bonanad C, García-Blas S, Pérez-Rivera Á, Allo G, García-Pardo H, Formiga F, Camafort M, Martinez-Selles M, Ariza-Sole A. Risk factors and cardiovascular disease in the elderly. Reviews in Cardiovascular Medicine. 2022 May 25;23(6):188. https://doi.org/10.31083/j.rcm2306188

6. Gadó K, Szabo A, Markovics D, Virág A. Most common cardiovascular diseases of the elderly–A review article. Developments in Health Sciences. 2022 Jan 13;4(2):27-32. https://doi.org/10.1556/2066.2021.00048

7. Sazlina SG, Sooryanarayana R, Ho BK, Omar MA, Krishnapillai AD, Mohd Tohit N, Inche Zainal Abidin S, Ariaratnam S, Ahmad NA. Cardiovascular disease risk factors among older people: Data from the National Health and Morbidity Survey 2015. PLoS One. 2020 Oct 21;15(10):e0240826. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0240826

8. Lewis‐McDougall FC, Ruchaya PJ, Domenjo‐Vila E, Shin Teoh T, Prata L, Cottle BJ, Clark JE, Punjabi PP, Awad W, Torella D, Tchkonia T. Aged‐senescent cells contribute to impaired heart regeneration. Aging cell. 2019 Jun;18(3):e12931. https://doi.org/10.1111/acel.12931

9. Heineke J, Auger-Messier M, Xu J, Oka T, Sargent MA, York A, Klevitsky R, Vaikunth S, Duncan SA, Aronow BJ, Robbins J. Cardiomyocyte GATA4 functions as a stress-responsive regulator of angiogenesis in the murine heart. The Journal of clinical investigation. 2007 Nov 1;117(11):3198-210. https://doi.org/10.1172/jci32573

10. Malek Mohammadi M, Kattih B, Grund A, Froese N, Korf‐Klingebiel M, Gigina A, Schrameck U, Rudat C, Liang Q, Kispert A, Wollert KC. The transcription factor GATA 4 promotes myocardial regeneration in neonatal mice. EMBO molecular medicine. 2017 Feb;9(2):265-79. https://doi.org/10.15252/emmm.201910678

11. Zhang Z, Shayani G, Xu Y, Kim A, Hong Y, Feng H, Zhu H. Induction of Senescence by Loss of Gata4 in Cardiac Fibroblasts. Cells. 2023 Jun 17;12(12):1652. https://doi.org/10.3390/cells12121652

12. Zhang Z, Shayani G, Xu Y, Kim A, Hong Y, Feng H, Zhu H. Induction of Senescence by Loss of Gata4 in Cardiac Fibroblasts. Cells. 2023 Jun 17;12(12):1652. https://doi.org/10.3390/cells12121652

13. Jurado Acosta A, Rysä J, Szabo Z, Moilanen AM, Serpi R, Ruskoaho H. Phosphorylation of GATA4 at serine 105 is required for left ventricular remodelling process in angiotensin II‐induced hypertension in rats. Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 2020 Sep;127(3):178-95. https://doi.org/10.1111/bcpt.13398

14. Du N, Yang R, Jiang S, Niu Z, Zhou W, Liu C, Gao L, Sun Q. Anti-Aging Drugs and the Related Signal Pathways. Biomedicines. 2024 Jan 8;12(1):127. https://doi.org/10.3390/biomedicines12010127

15. Yoshida Y, Yamanaka S. Commentaries on Cutting Edge Science Reprogramming Technology Toward Clinical Applications. Circulation. 2016;20–2. http://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.115.308075

16. Zhou H, Dickson ME, Kim MS, Bassel-Duby R, Olson EN. Akt1/protein kinase B enhances transcriptional reprogramming of fibroblasts to functional cardiomyocytes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2015 Sep 22;112(38):11864-9. https://doi.org/10.1073/pnas.1516237112

17. Liao Y, Li H, Pi Y, Li Z, Jin S. Cardioprotective effect of IGF-1 against myocardial ischemia/reperfusion injury through activation of PI3K/Akt pathway in rats in vivo. Journal of International Medical Research. 2019 Aug;47(8):3886-97. https://doi.org/10.1177/0300060519857839

18. Pantazi K, Karlafti E, Bekiaridou A, Didagelos M, Ziakas A, Didangelos T. Insulin receptors and insulin action in the heart: The effects of left ventricular assist devices. Biomolecules. 2022 Apr 14;12(4):578. https://doi.org/10.3390/biom12040578

19. Ceccato TL, Starbuck RB, Hall JK, Walker CJ, Brown TE, Killgore JP, Anseth KS, Leinwand LA. Defining the cardiac fibroblast secretome in a fibrotic microenvironment. Journal of the American Heart Association. 2020 Oct 6;9(19):e017025. https://doi.org/10.1161/jaha.120.017025

20. Oliveira RS, Ferreira JC, Gomes ER, Paixao NA, Rolim NP, Medeiros A, Guatimosim S, Brum PC. Cardiac anti‐remodelling effect of aerobic training is associated with a reduction in the calcineurin/NFAT signalling pathway in heart failure mice. The Journal of physiology. 2009 Aug 1;587(15):3899-910. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2009.173948

21. 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: from molecular to clinical, part 2. 2017 Nov 3:187-210. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4304-8_12

22. Costache AD, Maștaleru A, Leon MM, Roca M, Gavril RS, Cosău DE, Rotundu A, Amagdalinei AI, Mitu O, Costache Enache II, Mitu F. High-Intensity Interval Training vs. Medium-Intensity Continuous Training in Cardiac Rehabilitation Programs: A Narrative Review. Medicina. 2024 Nov 15;60(11):1875. https://doi.org/10.3390/medicina60111875

23. Chichagi F, Alikhani R, Hosseini MH, Azadi K, Shirsalimi N, Ghodsi S, Jameie M. The effects of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on patients underwent Coronary Artery Bypass Graft surgery; a systematic review. American Journal of Cardiovascular Disease. 2024 Dec 15;14(6):306. https://doi.org/10.3390/medicina60111875

24. Lajoie C, Calderone A, Trudeau F, Lavoie N, Massicotte G, Gagnon S, Béliveau L. Exercise training attenuated the PKB and GSK-3 dephosphorylation in the myocardium of ZDF rats. Journal of Applied Physiology. 2004 May;96(5):1606-12. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00853.2003

25. Shen YJ, Pan SS, Zhuang T, Wang FJ. Exercise preconditioning initiates late cardioprotection against isoproterenol-induced myocardial injury in rats independent of protein kinase C. The Journal of Physiological Sciences. 2011 Jan;61:13-21. https://doi.org/10.1007/s12576-010-0116-9

26. Melling CJ, Thorp DB, Noble EG. Regulation of myocardial heat shock protein 70 gene expression following exercise. Journal of molecular and cellular cardiology. 2004 Oct 1;37(4):847-55. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2004.05.021

27. Donniacuo M, Urbanek K, Nebbioso A, Sodano L, Gallo L, Altucci L, Rinaldi B. Cardioprotective effect of a moderate and prolonged exercise training involves sirtuin pathway. Life sciences. 2019 Apr 1;222:140-7. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.001

28. Tao L, Bei Y, Zhang H, Xiao J, Li X. Exercise for the heart: signaling pathways. Oncotarget. 2015 Aug 8;6(25):20773. https://doi.org/10.18632/oncotarget.4770

29. No MH, Heo JW, Yoo SZ, Kim CJ, Park DH, Kang JH, Seo DY, Han J, Kwak HB. Effects of aging and exercise training on mitochondrial function and apoptosis in the rat heart. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 2020 Feb;472:179-93. https://doi.org/10.1007/s00424-020-02357-6

30. Oliveira RS, Ferreira JC, Gomes ER, Paixao NA, Rolim NP, Medeiros A, Guatimosim S, Brum PC. Cardiac anti‐remodelling effect of aerobic training is associated with a reduction in the calcineurin/NFAT signalling pathway in heart failure mice. The Journal of physiology. 2009 Aug 1;587(15):3899-910. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2009.173948

31. 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: from molecular to clinical, part 2. 2017 Nov 3:187-210. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4304-8_12

32. Lesmana R, Parameswari C, Mandagi GF, Wahyudi JF, Permana NJ, Radhiyanti PT, Gunadi JW. The Role of Exercise-Induced Reactive Oxygen Species (ROS) Hormesis in Aging: Friend or Foe. Cellular Physiology & Biochemistry (Cell Physiol Biochem Press GmbH & Co. KG). 2022 Nov 1;56(6). https://doi.org/10.33594/000000594

33. Vieira-Souza LM, Santos JL, Marçal AC, Voltarelli FA, Aidar FJ, Miguel-dos-Santos R, Costa RD, Matos DG, Santos SL, Araújo SS. Biomarker responses of cardiac oxidative stress to high intensity interval training in rats. Motriz: Revista de Educação Física. 2021 Mar 5;27:e1021021420. https://doi.org/10.1590/S1980-65742021021420

34. Lu Y, Wiltshire HD, Baker JS, Wang Q. Effects of high intensity exercise on oxidative stress and antioxidant status in untrained humans: A systematic review. Biology. 2021 Dec 4;10(12):1272. https://doi.org/10.3390/biology10121272

35. Kemi OJ. Exercise and calcium in the heart. Current Opinion in Physiology. 2023 Apr 1;32:100644. https://doi.org/10.1016/j.cophys.2023.100644

36. Ciumărnean L, Milaciu MV, Negrean V, Orășan OH, Vesa SC, Sălăgean O, Iluţ S, Vlaicu SI. Cardiovascular risk factors and physical activity for the prevention of cardiovascular diseases in the elderly. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021 Dec 25;19(1):207. https://doi.org/10.3390/ijerph19010207

37. Liu WL, Lin YY, Mündel T, Chou CC, Liao YH. Effects of acute interval exercise on arterial stiffness and cardiovascular autonomic regulatory responses: A narrative review of potential impacts of aging. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 2022 May 10;9:864173. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.864173

38. Cheitlin MD. Cardiovascular physiology—changes with aging. The American journal of geriatric cardiology. 2003 Jan;12(1):9-13. https://doi.org/10.1111/j.1076-7460.2003.01751.x

39. Hastings MH, Zhou Q, Wu C, Shabani P, Huang S, Yu X, Singh AP, Guseh JS, Li H, Lerchenmüller C, Rosenzweig A. Cardiac ageing: from hallmarks to therapeutic opportunities. Cardiovascular Research. 2024 Jun 26:cvae124. https://doi.org/10.1093/cvr/cvae124

end