مجله دانشکده پزشکی اصفهان

مجله دانشکده پزشکی اصفهان

اثر هشت هفته تمرین هوازی همراه با مکمل کورکومین بر آپوپتوز کبد موش‌های صحرایی در معرض کادمیوم

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان
شقایق عالیشان 1
علیرضا براری 2
احمد عبدی 2
1 دانشجوی دکتری، گروه فیزیولوژی ورزشی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران
2 دانشیار گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد آیت الله آملی، آمل، ایران
10.48305/jims.v43.i847.1978
چکیده
مقدمه: قرارگیری در معرض فلزات سنگین مانند کادمیوم (Cd)، یکی از عوامل مهم آسیب کبدی با فعال‌سازی مسیرهای آپوپتوز است. فعالیت‌بدنی منظم و استفاده از ترکیبات طبیعی، می‌توانند در کاهش اثرات سمی این فلز نقش داشته باشند. هدف از مطالعه‌ی حاضر، بررسی تأثیر تمرین هوازی همراه با مکمل کورکومین بر آپوپتوز کبدی موش‌های صحرایی در معرض Cd بود.
روش‌ها: در این مطالعه تجربی، 40 سر موش صحرایی نر به‌طور تصادفی به پنج گروه مساوی دریافت کادمیوم (Cd)، کادمیوم+دریافت کورکومین (Cd+Cu)، کادمیوم+تمرین (Cd+AT) و دریافت کادمیوم+کورکومین+تمرین (Cd+Cu+AT)) تقسیم شدند. گروه‌های دریافت‌کننده Cd، روزانه 5 میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن Cd دریافت کردند. تمرین هوازی شامل دویدن روی نوارگردان با شدت متوسط، به مدت 8 هفته و 5 جلسه در هفته اجرا شد. گروه‌های کورکومین نیز روزانه 160 میکرولیتر به ازای هر کیلوگرم وزن بدن کورکومین دریافت کردند. بیان ژن‌ها به روش RT-PCR اندازه‌گیری شد. مقایسه‌های بین گروهی با استفاده از آنالیز واریانس یک‌طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی انجام شد..
یافته‌ها: قرار گرفتن در معرض کادمیوم باعث افزایش معنی‌دار بیان BAX، نسبت BAX/BCL2 و سطح CASPASE-3، در کنار کاهش معنی‌دار BCL2، در مقایسه با C شد (0001/0 = P). بیان CASPASE-3 در گروه‌های Cd+Cu (023/0 = P) و Cd+AT (30/0 = P) نسبت به C افزایش معنی‌داری داشت. در مقابل BAX، نسبت BAX/BCL2 و CASPASE-3 در گروه‌های Cd+Cu (به ترتیب 0/013 = P، 0/0001 = P و 0/045 = P)، Cd+AT (به ترتیب 0/003 = P، 0/0001 = P و 0/035 = P) و Cd+Cu+AT (0/0001 = P) نسبت به Cd کاهش معنی‌داری داشت. گروه Cd+Cu+AT کاهش معنی‌داری در CASPASE-3 نسبت به گروه‌ Cd+Cu (0/014 = P) و Cd+AT (0/019 = P) نشان داد. علاوه بر این، بیان BCL2 در گروه‌های Cd+Cu (0/013 = P)، Cd+AT (0/006 = P) و Cd+Cu+AT (0/0001 = P) نسبت به Cd؛ و Cd+Cu+AT نسبت به گروه‌ Cd+Cu (0/010 = P) و Cd+AT (0/021 = P) افزایش معنی‌داری داشت.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان‌دهنده‌ی نقش محافظتی تمرین هوازی و کورکومین در برابر سمیت Cd از طریق تنظیم مسیرهای مولکولی مرتبط با آپوپتوز است. ترکیب این دو مداخله، اثر هم‌افزایی در کاهش آسیب سلولی نشان داد و می‌تواند به عنوان رویکردی مؤثر در مقابله با آسیب‌های کبدی ناشی از فلزات سنگین پیشنهاد شود.

تازه های تحقیق

علیرضا براری: Google Scholar

احمد عبدی: Google Scholar

کلیدواژه‌ها
کادمیوم
تمرین هوازی
کورکومین
آپوپتوز
کبد

موضوعات

عنوان مقاله English

The Effect of Eight Weeks of Aerobic Exercise Combined with Curcumin Supplementation on Liver Apoptosis in Cadmium-Exposed Rats

نویسندگان English

Shaghayegh Alishan 1
Alireza Barari 2
Ahmad Abdi 2
1 PhD Student, Department of Exercise Physiology, Am.C., Islamic Azad University, Amol, Iran
2 Associate Professor, Department of Exercise Physiology, Am.C., Islamic Azad University, Amol, Iran
چکیده English

Background: Exposure to heavy metals such as cadmium (Cd) is a major contributor to liver damage, primarily through the activation of apoptotic pathways. Regular physical activity and the use of natural compounds may mitigate the toxic effects of Cd. This study aimed to investigate the effect of aerobic exercise combined with curcumin supplementation on liver apoptosis in Cd-exposed rats.
Materials and Methods: In this experimental study, 40 male Wistar rats were randomly assigned to five groups: Control, Cd, Cd + Curcumin (Cd+Cu), Cd + Aerobic Training (Cd+AT), and Cd + Curcumin + Aerobic Training (Cd+Cu+AT). The Cd groups received 5 mg/kg body weight of cadmium daily via drinking water. Aerobic training consisted of treadmill running at moderate intensity, five sessions per week for eight weeks. The curcumin groups received 160 µL/kg body weight of curcumin orally on a daily basis.
Results: The expression levels of apoptosis-related genes—BAX, BCL2, BAX/BCL2 ratio, and CASPASE-3 significantly increased in the Cd group compared to the control (p<0.0001). However, curcumin, aerobic exercise, and especially their combination significantly improved these apoptotic markers. Notably, BAX and CASPASE-3 expression decreased and BCL2 expression increased in the Cd+Cu+AT group compared to other Cd-exposed groups (p<0.01).
Discussion: These findings highlight the protective role of aerobic exercise and curcumin against Cd-induced hepatotoxicity through modulation of apoptotic molecular pathways. Their combination demonstrated a synergistic effect in reducing liver cell damage and may serve as an effective strategy against heavy metal-induced hepatic injury.

کلیدواژه‌ها English

Aerobic Exercise
Curcumin
Apoptosis
Cadmium
Liver
1.     Kubier A, Wilkin RT, Pichler T. Cadmium in soils and groundwater: a review. Appl Geochem 2019; 108: 104388.
2.     Mulware SJ. Trace elements and carcinogenicity: a subject in review. 3 Biotech 2013; 3(2): 85-96.
3.     Vacchi-Suzzi C, Kruse D, Harrington J, Levine K, Meliker JR. Is urinary cadmium a biomarker of long-term exposure in humans? A review. Curr Environ Health Rep 2016; 3(4): 450-8.
4.     Dalton TP, He L, Wang B, Miller ML, Jin L, Stringer KF, et al. Identification of mouse SLC39A8 as the transporter responsible for cadmium-induced toxicity in the testis. Proc Natl Acad Sci U S A 2005; 102(9): 3401-6.
5.     Gao M, Li C, Xu M, Liu Y, Cong M, Liu S. LncRNA MT1DP aggravates cadmium‐induced oxidative stress by repressing the function of Nrf2 and is dependent on interaction with miR‐365. Adv Sci (Weinh) 2018; 5(7): 1800087.
6.     Ma Y, Su Q, Yue C, Zou H, Zhu J, Zhao H, et al. The effect of oxidative stress-induced autophagy by cadmium exposure in kidney, liver, and bone damage, and neurotoxicity. Int J Mol Sci 2022; 23(21): 13491.
7.     Men H, Young JL, Zhou W, Zhang H, Wang X, Xu J, et al. Early-life exposure to low-dose cadmium accelerates diethylnitrosamine and diet-induced liver cancer. Oxid Med Cell Longev 2021; 2021: 1427787.
8.     Barsouk A, Thandra KC, Saginala K, Rawla P, Barsouk A. Chemical risk factors of primary liver cancer: an update. Hepat Med 2021; 12: 179-88.
9.     Tzirogiannis KN, Panoutsopoulos GI, Demonakou MD, Papadimas GK, Kondyli VG, Kourentzi KT, et al. The hepatoprotective effect of putrescine against cadmium-induced acute liver injury. Arch Toxicol 2004; 78(6): 321-9.
10.  Bhardwaj JK, Panchal H, Saraf P. Cadmium as a testicular toxicant: A review. J Appl Toxicol 2021; 41(1): 105-17.
11.  Amanpour P, Khodarahmi P, Salehipour M. Protective effects of vitamin E on cadmium-induced apoptosis in rat testes. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 2020; 393(3): 349-58.
12.  Xu Y-R, Yang W-X. Roles of three Es-Caspases during spermatogenesis and Cadmium-induced apoptosis in Eriocheir sinensis. Aging (Albany NY) 2018; 10(5): 1146.
13.  Ghajari H, Hosseini SA, Farsi S. The effect of endurance training along with cadmium consumption on Bcl-2 and bax gene expressions in heart tissue of rats. Ann Mil Health Sci Res 2019; 17(1): e86795.
14.  Mirdar Harijani S, Musavi N, Hamidian GR. Effect of endurance swimming training and silymarin treatment on changes in liver apoptotic index in pregnant rats exposed to cadmium [in Persian]. J Rafsanjan Univ Med Sci 2015; 13(8): 705-14.
15.  Ramezani S, Peeri M, Azarbaijani MA, Dehghan FJJoPSoBiS. Effects of aerobic exercise and vitamin D supplementation on the expression of apoptosis genes BCL2, BAX, Caspase3 and BCL2/BAX ratio on lung in male rats exposed to hydrogen peroxide [in Persian]. Journal of Practical Studies of Biosciences in Sport 2020; 8(16): 86-100.
16.  Branca JJ, Carrino D, Paternostro F, Morucci G, Fiorillo C, Nicoletti C, et al. The Protection of Zinc against Acute Cadmium Exposure: A Morphological and Molecular Study on a BBB In Vitro Model. Cells 2022; 11(10): 1646.
17.  Gera M, Sharma N, Ghosh M, Lee SJ, Min T, Kwon T, et al. Nanoformulations of curcumin: An emerging paradigm for improved remedial application. Oncotarget 2017; 8(39): 66680.
18.  Zhou H, S Beevers C, Huang S. The targets of curcumin. Curr Drug Targets 2011; 12(3): 332-47.
19.  Rahmani AH, Al Zohairy MA, Aly SM, Khan MA. Curcumin: a potential candidate in prevention of cancer via modulation of molecular pathways. Biomed Res Int 2014;2014.
20.  Howells LM, Iwuji CO, Irving GR, Barber S, Walter H, Sidat Z, et al. Curcumin combined with FOLFOX chemotherapy is safe and tolerable in patients with metastatic colorectal cancer in a randomized phase IIa trial. J Nutr 2019; 149(7): 1133-9.
21.  Qayoom A, Kazmi SA, Ali SN. Turmeric powder as a natural heavy metal chelating agent: Surface characterisation. Pakistan Journal of Scientific & Industrial Research Series A: Physical Sciences 2017; 60(1): 1-8.
22.  Mehmood S, Saeed DA, Rizwan M, Khan MN, Aziz O, Bashir S, et al. Impact of different amendments on biochemical responses of sesame (Sesamum indicum L.) plants grown in lead-cadmium contaminated soil. Plant Physiol Biochem 2018; 132: 345-55.
23.  Eybl V, Kotyzova D, Koutensky J. Comparative study of natural antioxidants–curcumin, resveratrol and melatonin–in cadmium-induced oxidative damage in mice. Toxicology 2006; 225(2-3): 150-6.
24.  Rennolds J, Malireddy S, Hassan F, Tridandapani S, Parinandi N, Boyaka PN, et al. Curcumin regulates airway epithelial cell cytokine responses to the pollutant cadmium. Biochem Biophys Res Commun 2012; 417(1): 256-61.
25.  Sadat-Hoseini SK, Roshan VD. The interactive effects of two forced and voluntary exercise training method and Nanocurcumin supplement on doxorubicin-induced hepatotoxicity in aging induced by D-galactose [in Persian]. Tehran Univ Med J 2017; 74(11): 807-16.
26.  Ojo OA, Rotimi DE, Ojo AB, Ogunlakin AD, Ajiboye BO. Gallic acid abates cadmium chloride toxicity via alteration of neurotransmitters and modulation of inflammatory markers in Wistar rats. Sci Rep 2023; 13(1): 1577.
27.  McCullough DJ, Nguyen LM-D, Siemann DW, Behnke BJ. Effects of exercise training on tumor hypoxia and vascular function in the rodent preclinical orthotopic prostate cancer model. J Appl Physiol (1985) 2013; 115(12): 1846-54.
28.  Fleet JC, Kovalenko PL, Li Y, Smolinski J, Spees C, Yu J-G, et al. Vitamin D signaling suppresses early prostate carcinogenesis in TgAPT121 mice. Cancer Prev Res (Phila) 2019; 12(6): 343-56.
29.  Gelen V, Sengul E, Yildirim S, Cinar İ. The role of GRP78/ATF6/IRE1 and caspase-3/Bax/Bcl2 signaling pathways in the protective effects of gallic acid against cadmium-induced liver damage in rats. Iran J Basic Med Sci 2023; 26(11): 1326-33.
30.  Ding L, Zhu H, Wang K, Huang R, Yu W, Yan B, et al. Quercetin alleviates cadmium-induced BRL-3A cell apoptosis by inhibiting oxidative stress and the PERK/IRE1α/ATF6 signaling pathway. Environ Sci Pollut Res Int 2023; 30(60): 125790-805.
31.  Rahmani Talatappeh N, Ranji N, Beigi Harchegani AJAoE, Health O. The effect of N-acetyl cysteine on oxidative stress and apoptosis in the liver tissue of rats exposed to cadmium. Arch Environ Occup Health 2021; 76(8): 518-25.
32.  Biswas U, Roy R, Ghosh S, Chakrabarti GJCl. The interplay between autophagy and apoptosis: its implication in lung cancer and therapeutics. Cancer Lett 2024; 585: 216662.
33.  Thévenod F, Lee W-KJCftte. Toxicology of cadmium and its damage to mammalian organs. Met Ions Life Sci 2012; 11: 415-90.
34.  Nemati S, Zavvari-Oskuye Z, Bafadam S, Mokhtari B, Badalzadeh R, Vakili AJEG. Impact of combined alpha-lipoic acid and mitoquinone supplementation on myocardial infarction in aged rats: Heart performance and molecular mechanisms. Exp Gerontol 2024; 189: 112402.
35.  Jantalika T, Manochantr S, Kheolamai P, Tantikanlayaporn D, Saijuntha W, Pinlaor S, et al. Human chorion-derived mesenchymal stem cells suppress JAK2/STAT3 signaling and induce apoptosis of cholangiocarcinoma cell lines. Sci Rep 2022; 12(1): 11341.
36.  Yuan P, Feng A, Wei Y, Li S, Fu Y, Wang X, et al. Indole-3-carboxaldehyde alleviates cisplatin-induced acute kidney injury in mice by improving mitochondrial dysfunction via PKA activation. Food Chem Toxicol 2024; 186: 114546.
37.  Wahyudi LD, Yu SH, Cho MKJLS. The effect of curcumin on the cadmium-induced mitochondrial apoptosis pathway by metallothionein 2A regulation. Life Sci 2022; 310: 121076.
38.  Tarasub N, Junseecha T, Tarasub C, Ayutthaya WDN. Protective effects of curcumin, vitamin C, or their combination on cadmium-induced hepatotoxicity. J Basic Clin Pharm 2012; 3(2): 273-81.
39.  Subramaniyan V, Lubau NSA, Mukerjee N, Kumarasamy VJTR. Alcohol-induced liver injury in signalling pathways and curcumin's therapeutic potential. Toxicol Rep 2023; 11: 355-67.
40.  Wang J, Li Y, Jiang C, Li J. [Effect of aerobic exercise on AKT/GSK3β mediated hepatocyte apoptosis in nonalcoholic fatty liver disease]. [in Chinese] Wei Sheng Yan Jiu 2023; 52(2): 246-52.
41.  Thévenod F, Lee W-KJAot. Cadmium and cellular signaling cascades: interactions between cell death and survival pathways. Arch Toxicol 2013; 87(10): 1743-86.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 43، شماره 847
هفته 3، اسفند
بهمن و اسفند 1404
صفحه 1978-1986

  • تاریخ دریافت 28 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 05 بهمن 1404