فیزیولوژی ورزشی

فیزیولوژی ورزشی

اثر یک دوره تمرینات تناوبی با شدت بالا بر سطوح برخی پروتئین‌های درگیر در اختلال لیزوزومی در بافت قلب موش‌های صحرایی مبتلا به دیابت کاردیومیوپاتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
هادی گلپسندی 1
محمد رحمان رحیمی 2
محمد باقر مأوائیان 3
1 پژوهشگر پسادکتری، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
2 دانشیار فیزیولوژی ورزشی گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
3 کارشناس ارشد فیزیولوژی ورزشی، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.
10.22089/spj.2025.18501.2400
چکیده
هدف: دیابت نوع دو با تغییرات متابولیکی و ساختاری در قلب ازجمله کاردیومیوپاتی دیابتی، فرایند پاکسازی سلولی از طریق اتوفاژی-لیزوزوم را مختل می‌کند. پروتئین‌هایLAMP1، LAMP2 و TFEB در حفظ هموستاز و بیوژنز لیزوزوم نقش اساسی دارند. در این مطالعه تأثیر تمرینات تناوبی با شدت بالا (HIIT) بر بیان این پروتئین‌ها در قلب موش‌های مبتلا به دیابت بررسی شد.
مواد و روش‌ها: موش‌های نر ویستار به ‌صورت تصادفی به سه گروه هشت‌تایی تقسیم شدند: کنترل سالم (NC، بدون مداخله)؛ کنترل دیابتی (DC، دیابت نوع دو بدون تمرین)؛ دیابت+HIIT (دیابت نوع دو همراه با تمرین HIIT). برنامه تمرینی HIIT به مدت هشت هفته، پنج جلسه در هفته اجرا شد. پس از پایان مداخله، شاخص‌های متابولیکی مانند گلوکز و HOMA-IR اندازه‌گیری شدند و بیان پروتئین‌های LAMP1، LAMP2 و TFEB در بافت قلب با روش وسترن بلات بررسی شد. تحلیل داده‌ها با استفاده از آزمون‌های آماری تحلیل واریانس یک‌راهه (آنوا) انجام شد.
یافته‌ها: براساس نتایج، دیابت نوع دو باعث کاهش معنادار بیان پروتئین‌های لیزوزومی LAMP1، LAMP2 و TFEB در قلب رت‌ها شد (به‌ترتیب 028/0=P، 021/0=P). تمرینات HIIT توانست این کاهش را جبران کند و بیان این پروتئین‌ها افزایش معناداری داشت (001/0=P)؛ به ‌طوری ‌که مقادیر آن‌ها به‌ترتیب ۱۵۵، ۱۵۰ و ۱۸۷ درصد در مقایسه با گروه DC بیشتر بود. دیابت نوع دو باعث افزایش 95/3 برابری در سطوح گلوکز سرمی شد (001/0=P)؛ در حالی که تمرین HIIT باعث کاهش ۲۷ درصد گلوکز سرمی شد (001/0=P). همچنین موجب کاهش 50/62 درصد در شاخص HOMA-IR در مقایسه با گروه DC شد (001/0=P).
نتیجه‌گیری: درمجموع، HIIT احتمالاً به‌عنوان یک استراتژی درمانی غیردارویی مؤثر، با بازسازی عملکرد اتوفاژی لیزوزومی و بهبود متابولیسم گلوکز، پتانسیل حفاظت قلبی‌عروقی در برابر عوارض دیابت نوع دو را آشکار می‌کند.
کلیدواژه‌ها
کاردیومیوپاتی دیابتی
تمرین تناوبی با شدت بالا
لیزوزوم
LAMP1
TFEB
اتوفاژی
1.          Hameed I, Masoodi SR, Mir SA, Nabi M, Ghazanfar K, Ganai BA. Type 2 diabetes mellitus: from a metabolic disorder to an inflammatory condition. World journal of diabetes. 2015;6(4):598. https://doi.org/10.4239/wjd.v6.i4.598 
2.          Ghosh N, Chacko L, Bhattacharya H, Vallamkondu J, Nag S, Dey A, et al. Exploring the complex relationship between diabetes and cardiovascular complications: understanding diabetic cardiomyopathy and promising therapies. Biomedicines. 2023;11(4):1126. https://doi.org/10.3390/biomedicines11041126
3.          Salvatore T, Pafundi PC, Galiero R, Albanese G, Di Martino A, Caturano A, et al. The diabetic cardiomyopathy: the contributing pathophysiological mechanisms. Frontiers in Medicine. 2021;8:695792. https://doi.org/10.3389/fmed.2021.695792
4.          Caragnano A, Aleksova A, Bulfoni M, Cervellin C, Rolle IG, Veneziano C, et al. Autophagy and inflammasome activation in dilated cardiomyopathy. Journal of Clinical Medicine. 2019;8(10):1519. https://doi.org/10.3390/jcm8101519
5.          Gómez-Virgilio L, Silva-Lucero M-d-C, Flores-Morelos D-S, Gallardo-Nieto J, Lopez-Toledo G, Abarca-Fernandez A-M, et al. Autophagy: a key regulator of homeostasis and disease: an overview of molecular mechanisms and modulators. Cells. 2022;11(15):2262. https://doi.org/10.3390/cells11152262
6.          Liu X, Hussain R, Mehmood K, Tang Z, Zhang H, Li Y. Mitochondrial‐endoplasmic reticulum communication‐mediated oxidative stress and autophagy. BioMed Research International. 2022;221()1:6459585. https://doi.org/10.1155/2022/6459585
7.          Cui L, Zhao L-P, Ye J-Y, Yang L, Huang Y, Jiang X-P, et al. The lysosomal membrane protein Lamp2 alleviates lysosomal cell death by promoting autophagic flux in ischemic cardiomyocytes. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2020;8:31. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00031
8.          Zheng HJ, Zhang X, Guo J, Zhang W, Ai S, Zhang F, et al. Lysosomal dysfunction–induced autophagic stress in diabetic kidney disease. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2020;24(15):8276-90. https://doi.org/10.1111/jcmm.15301
9.          Nair V, Belanger EC, Veinot JP. Lysosomal storage disorders affecting the heart: a review. Cardiovascular Pathology. 2019;39:12-24. https://doi.org/10.1016/j.carpath.2018.11.002
10.       Franco-Juárez B, Coronel-Cruz C, Hernández-Ochoa B, Gómez-Manzo S, Cárdenas-Rodríguez N, Arreguin-Espinosa R, et al. TFEB; beyond its role as an autophagy and lysosomes regulator. Cells. 2022;11(19):3153. https://doi.org/10.3390/cells11193153
11.       Trivedi PC, Bartlett JJ, Perez LJ, Brunt KR, Legare JF, Hassan A, et al. Glucolipotoxicity diminishes cardiomyocyte TFEB and inhibits lysosomal autophagy during obesity and diabetes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular and Cell Biology of Lipids. 2016;1861(12):1893-910.  https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2016.09.004
12.       Hollekim-Strand SM, Bjørgaas MR, Albrektsen G, Tjønna AE, Wisløff U, Ingul CB. High-intensity interval exercise effectively improves cardiac function in patients with type 2 diabetes mellitus and diastolic dysfunction: a randomized controlled trial. Journal of the American College of Cardiology. 2014;64(16):1758-60. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2014.07.971
13.       Huang J, Wang X, Zhu Y, Li Z, Zhu YT, Wu JC, et al. Exercise activates lysosomal function in the brain through AMPK‐SIRT1‐TFEB pathway. CNS Neuroscience & Therapeutics. 2019;25(6):796-807. https://doi.org/10.1111/cns.13114
14.       Golpasandi H, Rahimi MR. The effect of vitamin D3 injection combined with high‐intensity interval training on excessive autophagy in the heart tissue of type 2 diabetes–induced rats: an analysis of the mTOR–Beclin‐1–Fyco‐1–Cathepsin D pathway. Cardiovascular Therapeutics. 2025;2025(1):8817195. https://doi.org/10.1155/cdr/8817195
15.       Golpasandi H, Rahimi MR. The effect of high intensity interval training along with vitamin D3 injection on inflammation caused by excessive autophagy in heart tissue of type 2 diabetic rats. Journal of Applied Health Studies in Sport Physiology. 2024. https://doi.org/10.22049/jahssp.2024.29952.1679
16.       Ali TM, Abo-Salem OM, El Esawy BH, El Askary A. The potential protective effects of diosmin on streptozotocin-induced diabetic cardiomyopathy in rats. The American Journal of the Medical Sciences. 2020;359(1):32-41. https://doi.org/10.1016/j.amjms.2019.10.005
17.       Kanter M, Aksu F, Takir M, Kostek O, Kanter B, Oymagil A. Effects of low intensity exercise against apoptosis and oxidative stress in Streptozotocin-induced diabetic rat heart. Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes. 2017;125(09):583-91. https://doi.org/10.1055/s-0035-1569332
18.       Lu K, Wang L, Wang C, Yang Y, Hu D, Ding R. Effects of high-intensity interval versus continuous moderate‑intensity aerobic exercise on apoptosis, oxidative stress and metabolism of the infarcted myocardium in a rat model. Molecular medicine reports. 2015;12(2):2374-82. https://doi.org/10.3892/mmr.2015.3669
19.       Lu J, Zhang L-m, Liu J-j, Liu Y-t, Lin X-y, Wang X-q, et al. High-intensity interval training alleviates exhaustive exercise-induced HSP70-assisted selective autophagy in skeletal muscle. The Journal of Physiological Sciences. 2023;73(1). https://doi.org/10.1186/s12576-023-00884-2
20.       Bayeva M, Sawicki KT, Ardehali H. Taking diabetes to heart—deregulation of myocardial lipid metabolism in diabetic cardiomyopathy. Journal of the American Heart Association. 2013;2(6):e000433. https://doi.org/10.1161/JAHA.113.000433
21.       An D, Rodrigues B. Role of changes in cardiac metabolism in development of diabetic cardiomyopathy. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2006;291(4):H1489-H506. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00278.2006
22.       Kanamori H, Naruse G, Yoshida A, Minatoguchi S, Watanabe T, Kawaguchi T, et al. Morphological characteristics in diabetic cardiomyopathy associated with autophagy. Journal of Cardiology. 2021;77(1):30-40. https://doi.org/10.1016/j.jjcc.2020.05.009
23.       Song T-T, Cai R-S, Hu R, Xu Y-S, Qi B-N, Xiong Y-A. The important role of TFEB in autophagy-lysosomal pathway and autophagy-related diseases: a systematic review. European Review for Medical & Pharmacological Sciences. 2021;25(3). https://doi.org/10.26355/eurrev_202102_24875
24.       Shariq M, Khan MF, Raj R, Ahsan N, Kumar P. PRKAA2, MTOR, and TFEB in the regulation of lysosomal damage response and autophagy. Journal of Molecular Medicine. 2024;102(3):287-311. https://doi.org/10.1007/s00109-023-02411-7
25.       Huang J, Wang J. Selective protein degradation through chaperone‑mediated autophagy: Implications for cellular homeostasis and disease. Molecular Medicine Reports. 2024;31(1):13. https://doi.org/10.3892/mmr.2024.13378
26.       Li F-H, Li T, Su Y-m, Ai J-y, Duan R, Liu TC-y. Cardiac basal autophagic activity and increased exercise capacity. The journal of physiological sciences. 2018;68(6):729-42. https://doi.org/10.1007/s12576-018-0592-x
27.       Jelleyman C, Yates T, O'Donovan G, Gray LJ, King JA, Khunti K, et al. The effects of high‐intensity interval training on glucose regulation and insulin resistance: a meta‐analysis. Obesity Reviews. 2015;16(11):942-61. https://doi.org/10.1111/obr.12317
28.       Marcinko K, Sikkema SR, Samaan MC, Kemp BE, Fullerton MD, Steinberg GR. High intensity interval training improves liver and adipose tissue insulin sensitivity. Molecular Metabolism. 2015;4(12):903-15. https://doi.org/10.1016/j.molmet.2015.09.006
29.       Moore MN. Lysosomes, autophagy, and hormesis in cell physiology, pathology, and age-related disease. Dose-Response. 2020;18(3):1559325820934227. https://doi.org/10.1177/1559325820934227
30.       Palabiyik AA, Palabiyik E. Pharmacological approaches to enhance mitochondrial biogenesis: focus on PGC-1Α, AMPK, and SIRT1 in cellular health. Molecular Biology Reports. 2025;52(1):270. https://doi.org/10.1007/s11033-025-10368-8
31.       Vainshtein A, Hood DA. The regulation of autophagy during exercise in skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 2016;120(6):664-73. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00550.2015
فیزیولوژی ورزشی
دوره 18، شماره 69
بهار 1405
صفحه 64-80

  • تاریخ دریافت 31 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 01 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 03 آذر 1404