نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دکترای فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه بیرجند
2 دانشیار فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه بیرجند
3 دانشیار فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی سبزوار
4 استاد بیوشیمی، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی غدد درون‌ریز، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی
چکیده
هدف از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر شش هفته تمرین استقامتی هم حجم بر سطوح عامل نوروتروفیک مشتق از سلول‌های گلیال (GDNF)، عامل هستهای کاپاB (NF-KB) و درد در بخش حسی نخاع موش‌های صحرایی دیابتی مبتلابه نوروپاتی بود. نمونة پژوهش 40 سر موش صحرایی نژاد ویستار 10 هفته‌ای با دامنة وزنی 260-230 گرم بود. تعداد 10 سر موش در گروه کنترل سالم قرار گرفتند و 30 سر نیز با تزریق درون‌صفاقی استرپتوزوتوسین (45 میلی‌گرم/ کیلوگرم محلول در بافر سیترات، 5/4 pH:) دیابتی شدند. پس از ایجاد نوروپاتی دیابتی، موش‌ها بهطور تصادفی در سه گروه تمرین یک‌نوبتی، تمرین دونوبتی و کنترل دیابتی قرار گرفتند. هر دو پروتکل تمرینی شامل شش هفته تمرین هوازی بود که با شدت 70-60 درصد حداکثر اکسیژن‌مصرفی روی نوار گردان انجام شد. 48 ساعت پس از آخرین جلسة تمرینی، از بخش حسی نخاع نمونه‌برداری شد. تجزیه‌وتحلیل دادهها با استفاده از آزمـون‌های تحلیل واریـانس یک‌راهـه، تعقیبی شفـه، کروسـکال- والیس و من- ویتنی انجام شد (P < 0.05). براساس نتایج، میانگین سطح GDNF نواحی حسی نخاع گروه تمرین یک‌نوبتی (P = 0.146) و دونوبتی (P = 0.131) اختلافی با گروه کنترل نوروپاتی نداشت. همچنین، بین میانگین سطح GDNF گروه تمرین یک‌نوبتی و تمرین دونوبتی تفاوت معنادار مشاهده نشد (P = 0.990). میانگین سطح NF-KB در گروه تمرین یک‌نوبتی (P = 0.022) و تمرین دونوبتی (P = 0.039) پایین‌تر از گروه کنترل نوروپاتی بود؛ ولی بین میانگین سطح NF-KB گروههای تمرین یک‌نوبتی و دونوبتی تفاوت معناداری وجود نداشت (P = 0.994). نتایج آزمون‌های رفتاری درد نشان داد که شش هفته تمرین یک‌نوبتی و دونوبتی به کاهش معنادار درد نوروپاتی منجـر شد (P = 0.001)؛ درحالیکه بین گروههای تمرین یک‌نوبتی و تمرین دونوبتی تفاوت معنادار نبود (P = 0.990). بهنظر می‌رسد که تمرین‌های استقامتی یک‌نوبتی و دو نوبتی بر سطوح NF-KB و درد تأثیر مثبت دارند و باعث کاهش عوارض نوروپاتی دیابتی می‌شوند؛ درحالیکه بر سطح GDNF تأثیر ندارند.
کلیدواژه‌ها
- تمرین استقامتی یک‌نوبتی
- تمرین استقامتی دونوبتی
- نوروپاتی دیابتی
- عامل نوروتروفیک مشتق از سلول‌های گلیال
- عامل هستهای کاپاB
موضوعات
- Siamilis S, Jakus J, Nyakas C, Costa A, Mihalik B, Falus A, et al. The effect of exercise and oxidant–antioxidant intervention on the levels of neurotrophins and free radicals in spinal cord of rats. Spinal Cord. 2009;47(6):453-57.
- Zuccato C, Cattaneo E. Brain-derived neurotrophic factor in neurodegenerative diseases. Nat. Rev. Neurol. 2009;5(6):311-22.
- Borzykh A, Kuzmin I, Mart’ianov A, Borovik A, Sharova A, Tarasova O, et al. Changes of rat respiratory and locomotory muscles during aerobic exercise training in continuous and interval regimens. Biophysics. 2012;57(5):684-9.
- Xue B, Jiao J, Zhang L, Li K R, Gong Y T, Xie J X, et al. Triptolide upregulates NGF synthesis in rat astrocyte cultures. Neurochem Res. 2007;32(7):1113-9.
- Russo-Neustadt A A, Alejandre H, Garcia C, Ivy A S, Chen M J. Hippocampal brain-derived neurotrophic factor expression following treatment with reboxetine, citalopram, and physical exercise. Neuropsychopharmacology. 2004;29(12):2189-99.
- Cayo A, Aline D, Ricardo K, Flaviane C, Maria Ida R, Andr, Queirozb T A, et al. Exercise therapy normalizes BDNF upregulation and glial hyperactivity in a mouse model of neuropathic pain. Pain. 2015;156:504-13.
- Sally E. Stringer, Margot Mayer-Proschel, Anjali Kalyanii, Mahendra Raoi, and John T. Gallagher. Heparin Is a Unique Marker of Progenitors in the
Glial Cell Lineage. J. Biol. Chem. 1999, 274:25455-60. - Deschenes MR, Tenny K A, Wilson M H. Increased and decreased activity elicits specific morphological adaptations of the neuromuscular junction. Neuroscience. 2006;137(4):1277-83.
- Chae CH, Lee H, Jung S, Kim T, Kim J, Kim N. Swimming exercise increases the level of nerve growth factor and stimulates neurogenesis in adult rat hippocampus. Neuroscience. 2012;212:30-7.
- Spielman LJ, Little JP, Klegeris A. Physical activity and exercise attenuate neuroinflammation in neurological diseases. Brain Res Bull. 2016;125:19-29.
- Nadi M, Mohammad S, Esfarjani F, Saleki M. The comparison between effects of 12 weeks combined training and vitamin d supplement on improvement of sensory-motor neuropathy in type 2 diabetic women. Biomed Res. 2017;6:55-62.
- Zoladz J, Majerczak J, Zeligowska E, Mencel J, Jaskolski A, Jaskolska A, et al. Moderate-intensity interval training increases serum brain-derived neurotrophic factor level and decreases inflammation in Parkinson’s disease patients. J Physiol Pharmacol. 2014;65(3):441-8.
- Cooper M A, Kluding P M, Wright D E. Emerging relationships between exercise, sensory nerves, and neuropathic pain. Front. Neurosci. 2016;10-9.
- Lee-Kubli C A, Mixcoatl-Zecuatl T, Jolivalt C G, Calcutt N A. Animal models of diabetes-induced neuropathic pain. Behav Neurosci: Springer; 2014. p. 147-70.
- Kowalski J, Okopien B, Madej A, Makowiecka K, Zielinski M, Kalina Z, et al. Levels of sICAM-1, sVCAM-1 and MCP-1 in patients with hyperlipoproteinemia IIa and-IIb. Int J Clin Pharmacol Ther. 2001;39(2):48-52.
- Rajasekar R, Rajasekaran N, Duraisamy G and Kanakasabapathi D. Effect of Alpinia calcarata on glucose uptake in diabetic rats-an in vitro and in vivo model. Journal of Diabetes & Metabolic Disorders. 2014;33(1):1-13.
- Shabkhiz F, Ravasi AA, Hassan ZM, Taghikhani M, Razav T. The effect of aerobic continuous and interval training and detraining on some indexes of the cellular immune system in female wistar rats. J. Sports Sci. 2008;1:17-26.
- López-Álvarez VM, Mòdol L, Navarro X, Cobianchi S. Early increasing-intensity treadmill exercise reduces neuropathic pain by preventing nociceptor collateral sprouting and disruption of chloride cotransporters homeostasis after peripheral nerve injury. Pain. 2015;156:1812-25.
- Boulton AJ, Vinik AI, Arezzo JC, Bril V, Feldman EL, Freeman R, et al. Diabetic neuropathies a statement by the American Diabetes Association. Diabetes care. 2005;28(4):956-62.
- Thomas C, Perrey S, Lambert K, Hugon G, Mornet D, Mercier J. Monocarboxylate transporters, blood lactate removal after supramaximal exercise, and fatigue indexes in humans. J Appl Physiol. 2005;98(3):804-9.
- Bigdeli Y, Heidarianpour A. Effect of regular exercise and vitamin C on pain threshold in diabetic rats. Arak Medical University Journal. 2012;14(4):10-7.
- Prodanov D, Feirabend HK. Morphometric analysis of the fiber populations of the rat sciatic nerve, its spinal roots, and its major branches. J Comp Neurol. 2007;503(1):85-100.
- Saavedra A, Baltazar G, Duarte EP. Driving GDNF expression: The green and the red traffic lights. Prog Neurobiol. 2008;86(3):186-215.
- Pereira B, Lucas G, da Rocha A, Pauli J, Ropelle E, Cintra D. Eccentric exercise leads to glial activation but not apoptosis in mice spinal cords. Int J Sports Med. 2015;36:378-85.
- Gyorkos A, McCullough M, Spitsbergen J. Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) expression and NMJ plasticity in skeletal muscle following endurance exercise. Neurosci Biobehav Rev. 2014;257:111-8.
- Pierson CR, Zhang W, Murakawa Y, Sima AA. Insulin deficiency rather than hyperglycemia accounts for impaired neurotrophic responses and nerve fiber regeneration in type 1 diabetic neuropathy. J Neuropathol Exp Neurol. 2003;62(3):260-71.
- Ying Z, Roy RR, Edgerton R, Gomez-Pinilla F. Voluntary exercise increases neurotrophin-3 and its receptor TrkC in the spinal cord. Brain Res Bull. 2003;987: 93-9.
- Ferraiuolo L, De Bono JP, Heath PR, Holden H, Kasher P, Channon KM, et al. Transcriptional response of the neuromuscular system to exercise training and potential implications for ALS. J Neurochem. 2009;109:1714-24.
- Engesser-Cesar C, Anderson AJ, Cotman CJ. Wheel running and fluoxetine antidepressant treatment have differential effects in the hippocampus and the spinal cord. Neurosci Biobehav Rev. 2007;144:1033-44.
- Molteni R, Zheng JQ, Ying Z, Gomez-Pinilla F, Twiss JL. Voluntary exercise increases axonal regeneration from sensory neurons. Proc Natl Acad Sci. 2004;101:8473-8.
- Soya H, Nakamura T, Deocaris CC, Kimpara AI, Fujikawa T, Chang HM. BDNF 20 current neuropharmacology, induction with mild exercise in the rat hippocampus. Biochem Biophys Res Commun. 2007;358(4):961-7.
- Aguiar AS, Tuon T, Pinho CA, Silva LA, Andreazza AC, Kapczinski F, et al Intense exercise induces mitochondrial dysfunction in mice brain. Nerochem Res. 2008;33(1):51-8.
- Pezet S, McMahon SB. Neurotrophins: Mediators and modulators of pain. Annu Rev Neurosci. 2006;29:507-38.
- Murase S, Terazawa E, Hirate K, Yamanaka H, Kanda H, Noguchi K, et al. Upregulated glial cell line-derived neurotrophic factor through cyclooxygenase-2 activation in the muscle is required for mechanical hyperalgesia after exercise in rats. J Physiol Lond. 2013;591(12):3035-48.
- Mostarda C, Rogow A, Silva I, De La Fuente R, Jorge L, Rodrigues B. Benefits of exercise training in diabetic rats persist after three weeks of detraining. Auton Neurosci. 2009;145(1):11-6.
- Monteiro-Junior R, Cevada T, Oliveira B, Lattari E, Portugal E, Carvalho P, et al. We need to move more: Neurobiological hypotheses of physical exercise as a treatment for Parkinson’s disease. Med Hypotheses. 2015;85(5):537-41.
- Weinberg L, Hasni A, Shinohara M, Duarte A. A single bout of resistance exercise can enhance episodic memory performance. Acta Psychol. 2014;13: 153-9.
- Zou Y, Tan J, Li N, Yang J, Yu B, Yu J, et al. Do physical exercise and reading reduce the risk of Parkinson’s disease? A cross-sectional study on factors associated with Parkinson’s disease in elderly Chinese veterans. Neuropsychiatr Dis Treat. 215;11:695-700.
- Pittenger G, Vinik A. Nerve growth factor and diabetic neuropathy. Exp. Diabetes Res. 2003;4(4):271-85.
- Sakamoto T, Watabe K, Ohashi T. Adenoviral vector-mediated GDNF gene transfer prevents death of adult facial motoneurons. NeuroReport. 2000;11: 1857-60.
- Bian F, Qi H, Ma P, Zhang L, Yoon KC, Pflugfelder SC, et al. An immunoprotective privilege of corneal epithelial stem cells against Th17 inflammatory stress by producing glial cell-derived neurotrophic factor. Stem Cells . 2010;28(12):2172-81.
)