تأثیر شش هفته تمرین هوازی بر بیان ژن‌های استرس اکسیداتیو شبکه آندوپلاسمی (X-box Binding Protein-1 و Eukaryotic Initiation Factor-2α) در بافت قلب موش‌های صحرایی نر دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده‌ی علوم ورزشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانش آموخته ی دکتری فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقدمه: هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تأثیر شش هفته تمرین هوازی بر بیان ژن‌های استرس اکسیداتیو شبکه‌ی آندوپلاسمی (Endoplasmic reticulum یا ER) شامل عامل شروع‌کننده‌ی ترجمه‌ی یوکاریوتی 2 (Eukaryotic Initiation Factor-2α یا eIF2α) و پروتئین متصل شونده به جعبه‌ی X (X-Box Binding Protein-1 یا XBP-1) در بافت قلب موش‌های صحرایی نر دیابتی شده با استرپتوزوتوسین بود.روش‌ها: 20 سر موش صحرایی نر با میانگین وزنی 3/11± 0/204 گرم، به طور تصادفی در چهار گروه شامل شاهد سالم، تمرین سالم، شاهد مبتلا به دیابت و تمرین مبتلا به دیابت قرار گرفتند. جهت القای دیابت، از تزریق دورن صفاقی استرپتوزوتوسین (Streptozotocin یا STZ) (50 میلی‌گرم بر کیلوگرم) استفاده گردید. پس از تأیید القای دیابت از طریق اندازه‌گیری سطح گلوکز خون ناشتا با استفاده از گلوکومتر، برنامه‌ی تمرین هوازی با شدت متوسط به مدت 30 دقیقه و سرعت 18 متر بر دقیقه، 5 روز در هفته طی 6 هفته اجرا شد. بیان ژن‌های XBP-1 و eIF2α با استفاده از روش Real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) اندازه‌گیری گردید. داده‌ها با استفاده از آزمون‌ One-way ANOVA و آزمون تعقیبی Tukey مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.یافته‌ها: میزان بیان ژن‌های XBP-1 و eIF2α در بافت قلب موش‌های مبتلا به دیابت، به طور معنی‌داری بالاتر از گروه شاهد سالم بود. پس از اتمام پروتکل تمرین هوازی، میزان بیان ژن‌های فوق در بافت قلب موش‌های گروه‌های تمرین مبتلا به دیابت، تمرین سالم و شاهد سالم به طور معنی‌داری نسبت به گروه شاهد مبتلا به دیابت پایین‌تر بود.نتیجه‌گیری: تمرین هوازی با کاهش شاخص‌های استرس اکسیداتیو ER در قلب موش‌های صحرایی نر مبتلا به دیابت، می‌تواند به عنوان مداخله‌ی غیر دارویی در درمان بیماران مبتلا به دیابت مفید باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Six Weeks of Aerobic Training on Expression of Endoplasmic Reticulum Stress Genes (X-box Binding Protein-1 and Eukaryotic Initiation Factor 2α) in the Heart Tissue of Male Rats with Streptozotocin (STZ)-Induced Diabetes

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Hosseinzadeh 1
  • Asma Taheri 2
1 Instructor, Department of Sport Physiology, School of Sport Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 PhD in Sport Physiology, School of Sport Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background: The aim of this study was to investigate the effect of six weeks of aerobic training on expression of endoplasmic reticulum stress genes [X-box binding protein-1 (XBP1) and eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α)] in the heart tissue of male rats with streptozotocin (STZ)-induced diabetes.Methods: Twenty male rats with the mean weight of 204.0 ± 11.3 grams were randomly divided into four groups including of healthy control, healthy exercise, diabetic control, and diabetic training. They became diabetic by intraperitoneal injection of STZ (50 mg/kg). After confirmation of induction of diabetes by measuring fasting blood glucose level with glucometer, aerobic training program was performed with an average intensity for 30 minutes at a speed of 18 meters per minute, 5 days a week for 6 weeks. The expression of endoplasmic reticulum stress genes (XBP1 and eIF2α) was measured using real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) technique. One-way analysis of variance and Tukey's post hoc test were used for statistical analysis.Findings: The expression of endoplasmic reticulum stress genes (XBP1 and eIF2α) in heart tissue in diabetic rats was significantly higher than the healthy control group. After 6 weeks of aerobic exercise protocol, the expression of these genes in heart tissue was significantly lower in the diabetic group of exercise, healthy exercise, and healthy control than the diabetic control group.Conclusion: The results of the present study showed that by reducing endoplasmic reticulum stress factors in the heart of male rats with diabetes, aerobic training can be useful as a preventive and non-pharmacological factor in the treatment of patients with diabetes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerobic training
  • Streptozotocin
  • Endoplasmic reticulum stress
  • XBP-1
  • eIF2α

مراجع

  1. Saeedi P, Petersohn I, Salpea P, Malanda B, Karuranga S, Unwin N, et al. Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045: Results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9(th) edition. Diabetes Res Clin Pract 2019; 157: 107843.
  2. Gray SP, Cooper ME. Diabetic nephropathy in 2010: Alleviating the burden of diabetic nephropathy. Nat Rev Nephrol 2011; 7(2): 71-3.
  3. Liu HF, Zhang HJ, Hu QX, Liu XY, Wang ZQ, Fan JY, et al. Altered polarization, morphology, and impaired innate immunity germane to resident peritoneal macrophages in mice with long-term type 2 diabetes. J Biomed Biotechnol 2012; 2012: 867023.
  4. Won JC, Kwon HS, Kim CH, Lee JH, Park TS, Ko KS, et al. Prevalence and clinical characteristics of diabetic peripheral neuropathy in hospital patients with Type 2 diabetes in Korea. Diabet Med 2012; 29(9): e290-e296.
  5. Wlodkowic D, Skommer J, McGuinness D, Hillier C, Darzynkiewicz Z. ER-Golgi network--a future target for anti-cancer therapy. Leuk Res 2009; 33(11): 1440-7.
  6. Kerner W, Bruckel J. Definition, classification and diagnosis of diabetes mellitus. Exp Clin Endocrinol Diabetes 2014; 122(7): 384-6.
  7. Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW. Type 2 diabetes: Principles of pathogenesis and therapy. Lancet 2005; 365(9467): 1333-46.
  8. Szegezdi E, Logue SE, Gorman AM, Samali A. Mediators of endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis. EMBO Rep 2006; 7(9): 880-5.
  9. Oshitari T, Hata N, Yamamoto S. Endoplasmic reticulum stress and diabetic retinopathy. Vasc Health Risk Manag 2008; 4(1): 115-22.
  10. Bravo R, Parra V, Gatica D, Rodriguez AE, Torrealba N, Paredes F, et al. Endoplasmic reticulum and the unfolded protein response: Dynamics and metabolic integration. Int Rev Cell Mol Biol 2013; 301: 215-90.
  11. Kim Y, Park M, Boghossian S, York DA. Three weeks voluntary running wheel exercise increases endoplasmic reticulum stress in the brain of mice. Brain Res 2010; 1317: 13-23.
  12. Cao SS, Kaufman RJ. Targeting endoplasmic reticulum stress in metabolic disease. Expert Opin Ther Targets 2013; 17(4): 437-48.
  13. Morrow TJ. Animal models of painful diabetic neuropathy: The STZ rat model. Curr Protoc Neurosci 2004; 9: 9.18.
  14. Soya H, Nakamura T, Deocaris CC, Kimpara A, Iimura M, Fujikawa T, et al. BDNF induction with mild exercise in the rat hippocampus. Biochem Biophys Res Commun 2007; 358(4): 961-7.
  15. Singleton JR, Smith AG, Marcus RL. Exercise as therapy for diabetic and prediabetic neuropathy. Curr Diab Rep 2015; 15(12): 120.
  16. Wu J, Ruas JL, Estall JL, Rasbach KA, Choi JH, Ye L, et al. The unfolded protein response mediates adaptation to exercise in skeletal muscle through a PGC-1alpha/ATF6alpha complex. Cell Metab 2011; 13(2): 160-9.
  17. Pereira BC, da Rocha AL, Pinto AP, Pauli JR, de Souza CT, Cintra DE, et al. Excessive eccentric exercise-induced overtraining model leads to endoplasmic reticulum stress in mice skeletal muscles. Life Sci 2016; 145: 144-51.
  18. Dunys J, Duplan E, Checler F. The transcription factor X-box binding protein-1 in neurodegenerative diseases. Mol Neurodegener 2014; 9: 35.
  19. Wei M, Ong L, Smith MT, Ross FB, Schmid K, Hoey AJ, et al. The streptozotocin-diabetic rat as a model of the chronic complications of human diabetes. Heart Lung Circ 2003; 12(1): 44-50.
  20. Chae CH, Jung SL, An SH, Jung CK, Nam SN, Kim HT. Treadmill exercise suppresses muscle cell apoptosis by increasing nerve growth factor levels and stimulating p-phosphatidylinositol 3-kinase activation in the soleus of diabetic rats. J Physiol Biochem 2011; 67(2): 235-41.
  21. Liu X, Zhang R, Huang L, Zheng Z, Vlassara H, Striker G, et al. Excessive oxidative stress contributes to increased acute ER stress kidney injury in aged mice. Oxid Med Cell Longev 2019; 2019: 2746521.
  22. Hamedifar M, Mirnasuri R, Rahmati M. The effects of six weeks endurance training on XBP-1 protein in the diabetic male wistar rats sciatica tissues. Iran J diabetes Obes 2018; 10(4): 187-93.
  23. Verdile G, Fuller SJ, Martins RN. The role of type 2 diabetes in neurodegeneration. Neurobiol Dis 2015; 84: 22-38.
  24. Zhang X, Xu L, He D, Ling S. Endoplasmic reticulum stress-mediated hippocampal neuron apoptosis involved in diabetic cognitive impairment. Biomed Res Int 2013; 2013: 924327.
  25. Hulmi JJ, Hentila J, DeRuisseau KC, Oliveira BM, Papaioannou KG, Autio R, et al. Effects of muscular dystrophy, exercise and blocking activin receptor IIB ligands on the unfolded protein response and oxidative stress. Free Radic Biol Med 2016; 99: 308-22.
  26. Hong J, Kim K, Kim JH, Park Y. The role of endoplasmic reticulum stress in cardiovascular disease and exercise. Int J Vasc Med 2017; 2017: 2049217.
  27. Park SM, Kang TI, So JS. Roles of XBP1s in transcriptional regulation of target genes. Biomedicines 2021; 9(7): 791.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 39، شماره 649 - شماره پیاپی 649
بهمن و اسفند 1400
صفحه 867-874

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 آذر 1400
  • تاریخ بازنگری: 12 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار