اثر هشت هفته تمرین هوازی بر سطوح آنزیم‌های آنتی اکسیدانی در بافت قلب رت‌های دیابتی نوع 2

مجله پلاسما و نشانگرهای زیستی

دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 51، مهر 1399، صفحه 49-60   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

آسیه عباسی دلویی^{* 1}؛ سحر رضایی²؛ علیرضا براری³؛ مژگان احمدی⁴

¹استادیار فیزیولوژی ورزشی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران

²گروه فیزیولوژی ورزشی واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران

³گروه فیزیولوژی ورزشی واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی ، آمل، ایران.

⁴استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی ( ره) شهرری - - گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه ازاد اسلامی واحد یادگار امام

چکیده

زمینه و هدف: هایپرگلیسمی مزمن با افزایش آسیب میوکارد ناشی از استرس اکسیداتیو همراه است. هدف از این تحقیق بررسی اثر هشت هفته تمرین هوازی بر سطوح آنزیمهای آنتی اکسیدانی در بافت قلب رتهای دیابتی نوع 2 بود.
روش کار: در این مطالعه تجربی، تعداد 40 سر موش نر ویستار(میانگین وزن 7/22±2/185 گرم) بهطور تصادفی در چهار گروه کنترل، دیابت، تمرین هوازی و دیابت-تمرین هوازی قرار گرفتند. در این مطالعه موشها با استفاده از تزریق درون صفاقی نیکوتین آمید-استرپتوزوتوسین، دیابتی نوع 2 شدند. پروتکل تمرین هوازی با شدت 50-60 درصدVO2max ، 5 روز در هفته به مدت 8 هفته انجام شد. پس از بیهوشی، کالبد شکافی انجام و بافت قلب برداشته شد. میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانی کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز در بافت قلب با استفاده از کیت و به روش الایزا اندازه‌گیری شد. داده‌ها به روش آنالیز واریانس یکطرفه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معنیداری05/0> p < /strong> تجزیه و تحلیل شدند.
یافته ها: نتایج نشان داد میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانی(کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز) در بافت قلب رتهای کنترل دیابتی نوع 2 نسبت به گروه کنترل سالم کمتر بود(001/0= p < /strong>). هشت هفته تمرین هوازی موجب افزایش معنی‌دار آنزیمهای آنتی اکسیدانی(کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز) در بافت قلب رتهای دیابتی نوع 2 شد (001/0= p < /strong>).
نتیجه گیری: با توجه به نتایج تحقیق، احتمالاً تمرین هوازی میتواند با افزایش آنزیمهای آنتی اکسیدانی بافت قلب موجب بهبود عملکرد قلبی آزمودنی های دیابتی شود. در نتیجه این تمرینات به عنوان درمان کمکی در این بیماران توصیه میشود.

کلیدواژه‌ها

دیابت؛ تمرین هوازی؛ آنزیم‌های آنتی اکسیدانی؛ بافت قلب؛ رت‌های صحرائی

اصل مقاله

مقدمه

 

دیابت نوع 2 یکی از بیماری های متابولیک رایج با نزدیک به 200 میلیون نفر مبتلا در سراسر جهان است. این بیماری متابولیک با افزایش سطح قند خون شناخته می­شود(24). سه عامل اصلی که منجر به هیپرگلیسمی در دیابت نوع 2 می شوند شامل افزایش تولید گلوکز کبدی، کاهش ترشح انسولین و اختلال در عملکرد انسولین می­باشند(35). علاوه بر تغییرات مهم متابولیک، بیماران دیابتی نوع 2 ممکن است عوارضی مانند بیماری های قلبی عروقی را نشان دهند(9). اعتقاد بر این است که استرس اکسیداتیو نقش مهمی در ایجاد عوارض قلبی عروقی در دیابت به ویژه دیابت نوع 2 ایفا می کند(12). تحقیقات اخیر نشان داده اند که هیپرگلیسمی ناشی از دیابت می­تواند باعث افزایش میزان تنفس سلولی و تولید گونه های اکسیژن واکنشی(Reactive oxygen species, ROS) شود(21). افزایش سطح ROS در دیابت ممکن است به دلیل کاهش تخریب یا و افزایش در تولید آنتی اکسیدان­ها باشد. تغییر در سطح این آنزیم ها باعث می شود که بافت­ها مستعد ابتلا به استرس اکسیداتیو برای ایجاد عوارض دیابتی باشند(13). استرس اکسیداتیو نیروی محرک در پاتوژنز و پیشرفت بیماری قلبی عروقی است و ابتلاء افراد به تظاهرات آترواسکلروتیک و عوارض قلبی عروقی مانند آترواسکلروز، فشار خون بالا، ایسکمی قلب و میوپاتی قلبی را افزایش می دهد(29). مکانیسم های دفاعی آنتی اکسیدانی باعث ایجاد حفاظت در برابر ROS می شوند سطح پایین ROS می تواند به عنوان پیام رسان ویژه برای مسیرهای انتقال سیگنال سلولی عمل کند که برای عملکرد طبیعی سلول ها و عروق ضروری است(23). تمرینات ورزشی یک راهکار و شیوه اساسی در مراقبت و بهبود شرایط بیماران دیابتی نوع 2 است و در این رابطه گزارش شده است که تمرین ورزشی هوازی دارای مزایای متابولیک و اثرات قلبی‌عروقی مثبتی برای افراد مبتلا به دیابت نوع 2 می باشد(4). اثرات مطلوب ورزش منظم در بهبود بیماری قلبی عروقی در درجه اول افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی و کاهش سطح استرس اکسیداتیو است که متعاقباً منجر به حفظ تعادل ردوکس و هموستاز سلولی می­شود(33). در واقع مشخص شده است که ورزش منظم باعث افزایش آنزیم های آنتی اکسیدانی و کاهش پرواکسیدان ها می شود(14). یک مطالعه اخیر نشان داده است که هشت هفته تمرینات ورزشی، ظرفیت آنتی اکسیدانی در میوکارد را افزایش داده و باعث کاهش آسیب قلبی ناشی از استرس اکسیداتیو می شود(34). هم­چنین در تحقیقی نشان داده شده است پس از 6 هفته تمرین هوازی فعالیت آنزیم کاتالاز بافت قلب موش‌های صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین افزایش معنی­داری یافت(2). با این حال، فرهنگی و همکاران(۱۳۹۵) در تحقیقی به بررسی اثر هشت هفته تمرین ورزشی استقامتی بر فعالیت برخی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و پراکسیداسیون لیپیدی بافت قلبی موش‌های دیابتی شده با استرپتوزوتوسین پرداختند. فعالیت کاتالاز بافت قلبی تحت تأثیر تمرین استقامتی قرار نگرفت(11). فعالیت بدنی بخش مهمی از کنترل سبک زندگی در سلامت، پیشگیری و درمان بیماری دیابت است و با کاهش عوارض قلبی عروقی دیابت نوع 2 همراه است(38). ورزش منظم باعث سازگاری در ظرفیت آنتی اکسیدانی و محافظت از سلول­ها در برابر اثرات مضر اکسیداتیو استرس می شود، بنابراین از آسیب سلولی جلوگیری می کند(5). با توجه به نقش مهم ورزش و فعالیت بدنی در سلامت و پیشگیری و درمان بیماری های مانند دیابت، به نظر می رسد بررسی اثرات تمرین های هوازی بر وضعیت آنتی اکسیدان­های آنزیمی قلبی عروقی از اهمیت بالایی برخوردار باشد، اما بر اساس مطالعات محقق تحقیقات انجام شده در این خصوص بسیار محدود است در مطالعات انجام شده اخیر، حمایت هایی برای استفاده از تمرین های هوازی برای بهبود وضعیت آنتی اکسیدان­های آنزیمی در بیماران دیابتی نوع 2 فراهم شده است(30،35). با این وجود نتایج مطالعات انجام شده در ارتباط با اثر تمرین ورزشی بر تغییرات آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی بافت قلبی متناقض است. با توجه به موارد فوق، مطالعه حاضر قصد دارد به بررسی اثر هشت هفته تمرین هوازی بر سطوح آنزیمهای آنتی اکسیدانی در بافت قلب رتهای دیابتی نوع 2 بپردازد.

مواد و روش ها

پژوهش حاضر، یک مطالعه تجربی-آزمایشگاهی است که در آن امکان کنترل عوامل تاثیرگذار بر نتایج تحقیق بوده است. طرح تحقیق از نوع پس‌آزمون با گروه کنترل است. در این تحقیق 40 سر رت نر نژاد ویستار 6 هفته ای از انستیتو پاستور ایران-کرج با میانگین وزنی 7/22±2/185 گرم به عنوان نمونه تحقیق انتخاب شدند. رت ها به طور تصادفی در چهار گروه شامل گروه کنترل سالم، گروه کنترل دیابتی، گروه تمرین هوازی و گروه دیابتی-تمرین هوازی( هر گروه 10 سر رت) قرار گرفتند. در این مطالعه برای القای دیابت نوع 2 از روش تزریق درون صفاقی نیکوتین آمید – STZ متعاقب یک ناشتایی شبانه استفاده گردید. به طوری که ابتدا محلول نیکوتین آمید با دوز 110 میلی گرم بر هر کیلوگرم وزن رت، به شیوه درون صفاقی تزریق شد و 15 دقیقه پس از آن محلول تازه تهیه شده STZ در بافر سیترات با 5/4=pH نیز به صورت درون صفاقی با دوز 60 میلی گرم بر کیلوگرم تزریق شد. جهت اطمینان از دیابتی شدن موش های صحرایی، قند خون آن ها 72 ساعت پس از تزریق با کمک گلوکومتر(مدل Active، شرکت Accu-Chek ساخت آلمان) و نمونه خونی گرفته شده ازسیاهرگ دمی موش ها، قند خون اندازه گیری شد و قند خون بیش از 250 میلی گرم بر دسی لیتر به عنوان شاخص دیابتی شدن نوع 2 در نظر گرفته شد(31). نمونه های مورد آزمایش در طی دوره یک هفته ای آشنایی با محیط آزمایشگاهی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه مازندران و آشنایی با نوارگردان و هم چنین مراحل اجرای پروتکل در قالب گروه های پنج سر موش در قفس های پلی کربنات شفاف، در محیطی با دمای 20 تا 24 درجه سانتی­گراد، رطوبت 45 تا 55 % و چرخه تاریکی به روشنایی 12: 12 ساعته نگهداری شدند. برای جذب ادرار و مدفوع نمونه ها و راحتی آن ها از تراشه و بریده های چوب استریل استفاده شد. هر روز شستشوی قفس ها انجام  شده و تراشه های چوب نیز تعویض می شد. در این تحقیق اصول اخلاقی در مورد نحوه کار با حیوانات آزمایشگاهی ازجمله در دسترس بودن آب و غذا، شرایط نگه داری مناسب و عدم اجبار در تمرینات مد نظر قرار گرفت. همه آزمایشات بر اساس خط مشی های قراداد هلسینکی اجرا شد.

پروتکل تمرین

در پژوهش حاضر آزمودنی ها به مدت یک هفته با نحوه ی انجام فعالیت روی نوارگردان به صورت 5 جلسه راه رفتن و دویدن با سرعت 5 تا 8 متر در دقیقه و شیب صفر درصد و به مدت 5 تا 10 دقیقه آشنا شدند. برای رسیدن به شدت تمرینی مورد نظر به مدت 2 هفته آزمودنی­ها با یک برنامه افزایشی با سرعت 16 متر در دقیقه به مدت 24 دقیقه شروع و هر جلسه برای شدت متوسط هر جلسه یک متر به سرعت و 4 دقیقه به زمان آن ها اضافه شد تا به سرعت مورد نظر برسند. گروه تمرین و تمرین دیابت 5 جلسه در هفته به مدت 8 هفته روی نوارگردان بدون شیب ویژه ی جوندگان به مدت 60 دقیقه و با سرعت 25 متر در دقیقه روی نوارگردان جوندگان دویدند. گرم کردن آزمودنی ها در ابتدای هر جلسه تمرینی به صورت دویدن به مدت 3 دقیقه با سرعت 7 متر در دقیقه و سپس افزایش 2 متر در دقیقه به سرعت نوارگردان به ازای هر دقیقه، برای رسیدن به سرعت مورد نظر انجام شد. برای سرد کردن در انتهای هر جلسه تمرینی نیز سـرعت نوار گردان به طور معکوس کاهش یافت تا به سـرعت اولیه برسد. تمامی برنامه تمرینی روی نوارگردان بدون شیب ساخت دانشگاه مازندران-ایران انجام شد(19).

مراحل نمونه گیری و اندازه گیری تغییرات آنزیم­های آنتی اکسیدانی در بافت عضله قلب

48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرینی(10 تا 12 ساعت ناشتا)، رت های مورد مطالعه در هر گروه با تزریق درون صفاقی کتامین(75 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن) و زایلازین(10 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن) بیهوش شدند. سپس بافت قلب رت ها نمونه برداری شده و پس از شستشو در سرم فیزیولوژیک در میکروتیوبهای 8/1 حاوی مایع RNAlaterTM با نسبت 20 درصد غوطه ور گردیده و جهت انجام آزمایش های بعدی به آزمایشگاه انتقال داده شد. میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانی کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز در بافت قلب به وسیله کیت الایزا شرکت BioSource محصول امریکا با میزان ضریب تغییرات 15%، دامنه تشخیص 100-56/1 نانوگرم بر میلی لیتر و حساسیت 57/0 نانوگرم بر میلی لیتر اندازه گیری شد. برای اطمینان از طبیعی بودن توزیع متغیرها، از آزمون شاپیرو ویلک استفاده شد. بعد از این که طبیعی بودن توزیع داده ها مشخص گردید، جهت بررسی مقایسه میانگین تغییرات سطح پروتئین گروه ها از آزمون تحلیل واریانس یک طرفه و آزمون تعقیبی توکی استفاده شد. سطح معنی داری در همه موارد 05/0> p در نظر گرفته شد. کلیه عملیات آماری با نرم افزارهای SPSS با نسخه 23 به اجرا درآمد.

نتایج

در جدول 1 میانگین و انحراف معیار وزن رت ها پس از دوره مداخله در گروه های مختلف پژوهش آورده شده است. میانگین، انحراف استاندارد و درصد تغییرات سطوح کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز در بافت قلب گروه های مختلف پژوهش در جدول 2 ارائه شده است. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که بین میانگین کاتالاز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه های مختلف تحقیق، تفاوت وجود دارد(000/0= P، 64/44= F). نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که میزان کاتالاز بافت قلب موش‌های کنترل دیابتی نسبت به گروه کنترل سالم به طور معنی داری پایین تر بود(001/0 = P). میزان کاتالاز بافت قلب در گروه تمرین نسبت به گروه های دیابت(000/0 = P) و تمرین- دیابت(001/0 = P) به طور معنی داری بیشتر بود. هم چنین میزان کاتالاز بافت قلب در گروه تمرین- دیابت نسبت به گروه دیابت به طور معنی­داری بیشتر بود(001/0 = P) (نمودار 1). هم چنین تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که بین میانگین میزان سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه های مختلف تحقیق، تفاوت وجود دارد(000/0= P، 44/117=  (F نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که میزان سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های کنترل دیابتی نسبت به گروه کنترل سالم به طور معنی داری پایین تر بود(001/0 = P). میزان سوپراکسید دسموتاز بافت قلب در گروه تمرین نسبت به گروه های کنترل سالم (000/0 = P)، دیابت(000/0= P) و تمرین- دیابت(000/0= P) به طور معنی داری بیشتر بود. هم چنین میزان سوپراکسید دسموتاز بافت قلب در گروه تمرین- دیابت نسبت به گروه دیابت به طور معنی داری بیشتر بود(001/0= P)(نمودار 2). 

 

جدول 1. میانگین و انحراف معیار وزن رت ها پس از دوره مداخله در گروه های مختلف پژوهش

کنترل سالم	1/45 ± 4/359
کنترل دیابتی	6/68 ± 1/273
تمرین هوازی	7/37 ± 2/322
دیابتی تمرین هوازی	1/77 ± 6/301

 

جدول 2. میانگین، انحراف استاندارد و درصد تغییرات سطوح کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز در بافت قلب گروه های مختلف پژوهش

متغیر	کنترل سالم	کنترل دیابتی	تمرین هوازی	دیابتی تمرین هوازی
کاتالاز (نانوگرم بر میلی لیتر)	04/0 ± 80/0	13/0 ± 47/0	08/0 ± 87/0	05/0 ± 64/0
	-	25/41-	75/8	20-
سوپر اکسید دیسموتاز (نانوگرم بر میلی لیتر)	08/0 ± 1/1	07/0 ± 59/0	1/0 ± 46/1	08/0 ± 83/0
	-	36/46-	73/32	54/24-
گلوتاتیون پراکسیداز (نانوگرم بر میلی لیتر)	29/2 ± 26/34	4/3 ± 94/16	52/2 ± 08/39	86/1 ± 4/26
	-	55/50-	7/14	94/22-

*: گروه کنترل سالم به عنوان گروه مبنا جهت بررسی درصد تغییرات در نظر گرفته شده است

 

 

 

 

 

نمودار1- تغییرات کاتالاز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه­های مختلف

* تفاوت معنی­دار نسبت به گروه دیابت و تمرین- دیابت (05/0 ≥p)؛ ¥ تفاوت معنی­دار نسبت به گروه دیابت (05/0 ≥p).

 

نمودار2- تغییرات سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه های مختلف

* تفاوت معنی­دار نسبت به گروه کنترل سالم، دیابت و تمرین- دیابت (05/0 ≥p) ؛  ¥ تفاوت معنی­دار نسبت به گروه دیابت (05/0 ≥p).

 

 

 

علاوه بر این، تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که بین میانگین گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه های مختلف تحقیق، تفاوت وجود دارد(000/0= P، 95/91= F). نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که میزان گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب موش‌های کنترل دیابتی نسبت به گروه کنترل سالم به طور معنی داری پایین تر بود(000/0P=). میزان گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب در گروه تمرین نسبت به گروه های کنترل دیابت(000/0P=) و تمرین- دیابت(000/0P=) به طور معنی داری بیشتر بود. هم چنین میزان گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب در گروه تمرین- دیابت نسبت به گروه کنترل دیابت به طور معنی داری بیشتر بود(000/0P=)(نمودار 3).

 

 

نمودار3- تغییرات گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب موش‌های دیابتی نوع-2 در گروه های مختلف

* تفاوت معنی­دار نسبت به گروه دیابت و تمرین- دیابت (05/0 ≥p) ؛  ¥ تفاوت معنی­دار نسبت به گروه دیابت (05/0 ≥p).

 

 

 

بحث و نتیجه گیری

نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که تمرین استقامتی با شدت متوسط با افزایش معنی دار کاتالاز بافت قلب موش‌های دیابتی همراه بود. نشان داده شده است که دیابت موجب افزایش نشانگرهای استرس اکسیداتیو در خون، هیپرگلیسمی، کاهش در توده بدن و کاهش آنزیم های آنتی اکسیدانی می شود. از طرفی تمرینات استقامتی با شدت متوسط با افزایش معنی دار آنزیم های آنتی­اکسیدانی همراه است ورزش در کنترل قند خون نقش دارد و با افزایش سطح کاتالاز استرس اکسیداتیو را بهبود می بخشد(26). هم­خوان با یافته های تحقیق حاضر، در تحقیقی روی بافت قلب موش‌های صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین نشان داده شده است پس از 6 هفته تمرین هوازی فعالیت آنزیم کاتالاز در گروه دیابت تمرین نسبت به گروه دیابت کنترل افزایش معنی داری یافت(2). توانایی کاتالاز برای محدود کردن موثر غلظت H2O2 در سلول ها بر اهمیت آن در فرآیندهای فیزیولوژیکی به عنوان خط اول آنزیم دفاعی آنتی اکسیدانی تأکید می کند(10). استرس اکسایشی ناشی از فعالیت بدنی می تواند سبب فعال شدن اجزاء آنزیمی ضد اکسایشی شود، لذا تعادل و یا عدم تعادل بین دفاع ضداکسایشی و استرس اکسایشی، نقش تعیین کننده ای در وقوع بسیاری از بیماری های قلبی عروقی ایفا می کند(3). البته در این زمینه تحقیقات گوناگونی صورت گرفته است. Hoffman و همکاران(2007) دلیل نتایج به دست آمده در گروه های تمرینی را به افزایش پاسخ های درون سلولی و واکنش بافت های مختلف بدن در برابر استرس اکسایشی تولید شده در جریان تمرینات به اجرا درآمده و کاتابولیسم اجزاء سنتزی پروتئین ها و ساختمان دفاعی سلول ها ذکر کرده اند(16). تمرینات هوازی می تواند با تقویت و فعال کردن دستگاه های ضداکسایشی و ایمنی بدن اثر حفاظتی در مقابل این آسیب ها داشته باشند(15). در تحقیق حاضر افزایش معنی دار کاتالاز بافت قلب پس از تمرین استقامتی با برخی نتایج تحقیقات قبلی(11،17،25). در تضاد است. Paes و همکاران(2020) به مقایسه اثرات 4 هفته تمرین هوازی با شدت های مختلف و حجم معادل بر نشانگرهای زیستی استرس اکسیداتیو میوکارد در موش های صحرایی پرداختند. هیچ تفاوتی در گروه ها برای کاتالاز در آئورت پس از تمرین ورزشی با شدت متوسط و تمرینات ورزشی با شدت بالا مشاهده نشد(25). از طرف دیگر گزارش شده است که افزایش فعالیت آنزیم های ضد اکسایشی در قلب طی دیابت، ممکن است یک مکانیسم جبرانی در پاسخ به استرس اکسایشی ایجاد شده باشد؛ به طوری که ممکن است در برخی بافت ها بیان ژن های آنزیم های ضد اکسایشی افزایش چشمگیری یابد(8). به نظر می رسد اختلافات موجود در نتایج مطالعات مربوط به تفاوت در زمان نگهداری حیوانات بعد از القای دیابت، تفاوت های تکنیکی در روش اندازه گیری فعالیت آنزیمی و حتی اختلاف در سن و جنس آن ها باشد. هم چنین نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که تمرین استقامتی با شدت متوسط با افزایش معنی دار سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های دیابتی نسبت به گروه کنترل دیابتی همراه بود. نتایج در ارتباط با اثر تمرین ورزشی بر تغییرات سوپراکسید دسموتاز متناقض است. در این ارتباط افزایش معنی دار سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های دیابتی به دنبال تمرین استقامتی با شدت متوسط در پژوهش حاضر با نتایج برخی مطالعات قبلی(1،18) هم­خوانی دارد. با این حال مخالف با یافته های تحقیق حاضر، جاهدی و همکاران(۱۳۹۸) مشاهده کردند که فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در مغز موشهای صحرایی نر دیابتی به طور معنی‌داری بیشتر از موش‌های سالم غیردیابتی بود و هشت هفته تمرین هوازی باعث کمتر شدن مقدار افزایش فعالیت آنزیم مذکور ناشی از دیابت شده بود(17). توجیه این عدم هم­خوانی می توان به نوع بافت مورد بررسی در پژوهش یاد شده به عنوان دلیل اساسی این عدم هم­خوانی اشاره نمود. به هم خوردن تعادل اکسایشی به نفع استرس اکسیداتیو نقش مهمی در بیماری زایی دیابت ایفا نماید. در سلول های اندوتلیال تولید ROS میتوکندریایی در پاسخ به افزایش قند خون افزایش می­یابد(37). مشخص شده است که سوپراکسید دیسموتاز به عنوان خط اول دفاع توسط سیستم آنزیمی آنتی اکسیدان در برابر ROS طی فعالیت ورزشی تولید می شود(22). بنابر این فعالیت ورزشی از طریق افزایش مقادیر سوپراکسید دیسموتاز به بافت قلب در برابر ROS محافظت می کند. به طور کلی ارتباط نزدیکی بین تولید گونه های اکسیژن واکنش پذیر و شدت ورزش وجود دارد. نشان داده شده است تمرینات ورزشی با شدت متوسط به فعالیت بالای SOD و فعالیت با شدت بالا با فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز ارتباط دارد(36). شدت تمرین ورزشی می­تواند موجب تولید رادیکال­های آزاد شود که به خودی خود مسیرهای متابولیک آنتی اکسیدان ها را تحریک می­کند. در ابتدای هر فعالیت ورزشی که با شدت کم آغاز می شود و به عبارتی میزان تولید رادیکال های آزاد بسیار کمتر است، خط دفاعی اولیة آنتی اکسیدانی که فعال می­شود SOD است. در مرحلة اول زمانی که رادیکال های آزاد تولید می شوند، از طریق SOD بلافاصله آنیون های سوپراکسید دیسموته شده و به H2O2 تبدیل می شوند. تا زمانی که فعالیت ورزشی با شدتی اجرا شود که به دفع بیشتر رادیکال های آزاد نیاز نداشته باشد SOD فعالیتش ادامه می دهد. اما با افزایش شدت فعالیت ورزشی گلوتاتیون پراکسیداز فعال می شوند و H2O2 را خنثی می­کنند. بنابراین، فعالیت بالای گلوتاتیون پراکسیداز با افزایش کمتر SOD همراه خواهد بود(7). مطالعات حیوانی نشان داده اند که ورزش سنگین فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی در عضلات مخطط و به میزان کمتر در بافت قلبی را تحریک می کند و احتمالاً میزان تغییر در این شاخص ها به وضعیت تمرین و نوع تارهای عضلانی درگیر هم بستگی دارد(28). تحقیقات فوق از نتایج تحقیق حاضر مبنی بر افزایش معنی دار سوپراکسید دسموتاز بافت قلب موش‌های دیابتی نسبت به گروه کنترل دیابتی متعاقب تمرین استقامتی با شدت متوسط و شدید حمایت می کند. در نهایت، نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که تمرین استقامتی با شدت متوسط با افزایش معنی دار گلوتاتیون پراکسیداز بافت قلب موش‌های دیابتی نسبت به گروه کنترل دیابتی همراه بود. اهمیت بالینی GPx توسط تعدادی مطالعات ذکر شده است Chabory و همکاران(2009) فرض کردند که افراد با فعالیت GPx کمتر در معرض اختلال حفاظت آنتی اکسیدانی قرار دارند که منجر به آسیب اکسیداتیو به اسیدهای چرب غشاء و فرآیندهای غشایی پروتئین های عملکردی و اختلالات قلبی عروقی می شود. کمبود GPX1 به طور مستقیم باعث افزایش استرس اکسیداتیو عروقی با اختلال عملکرد اندوتلیال می­شود. گلوتاتیون پراکسیداز در پیشگیری از بسیاری از بیماری های شایع و پیچیده از جمله بیماری های قلبی عروقی نقش دارد(6). با توجه به یافته های تحقیق حاضر به نظر می رسد که در آزمودنی های دیابتی، تمرینات ورزشی هوازی منظم با شدت متوسط می تواند آنزیم های آنتی اکسیدانی را افزایش دهد و باعث افزایش مقاومت در برابر عوامل اکسایشی شود. مکانیسم های متعددی برای توجیه پاسخ آنزیم های آنتی اکسیدانی به ورزش ارائه شده است. در برخی تحقیقات افزایش در سطوح گلوتاتیون پراکسیداز پس از تمرینات مشاهده شده است(18،25) که می تواند بر افزایش ذخایر گلوتاتیون به عنوان کوآنزیم گلوتاتیون اکسیداز دلالت داشته باشد. در جریان عمل گلوتاتیون پراکسیداز، گلوتاتیون احیاء به گلوتاتیون اکسید تبدیل می شود که خود نیز توسط آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز با استفاده از NADPH مجدداً به گلوتاتیون احیاء تبدیل می شود(20). فعالیت بدنی نقش کلیدی در تنظیم تعادل بین تشکیل گونه های واکنش پذیر و مکانیسم­های آنتی اکسیدانی ایفا می کند، در نتیجه کاهش استرس اکسیداتیو منجر به کاهش خطر ابتلا به بیماری های مزمن می شود. گلوتاتیون پراکسیداز،H2O2 را توسط اکسید کننده گلوتاتیون(GSH)کاهش می دهد. اولین مکانیسمی که روی شاخص های استرس اکسیداتیو به دنبال تمرین اثر می گذارد، وضعیت تمرین(نوع، شدت و مدت تمرین) است. نتایج مطالعات قبلی بیان­گر نقش تمرینات استقامتی و سازگاری با تمرینات هوازی در کاهش قابل توجه فشار اکسایشی قلب است که با افزایش میزان آنزیم هایی آنتی­اکسیدانی همراه بود(32). تمرینات استقامتی، آسیب استرس اکسیداتیو ناشی از ورزش را کاهش می دهد(27). بنابراین با توجه به نتایج، تمرین هوازی با شدت متوسط در تحقیق حاضر می تواند موجب افزایش سطوح گلوتایتون پروکسیداز در بافت قلب موش های مبتلا به دیابت شود در نتیجه در مقابل استرس اکسیداتیو بافت قلب ناشی از دیابت حفاظت ایجاد می کند. یکی از محدودیت های مطالعه حاضر را می توان عدم اندازه گیری دیگر شاخص­های استرس اکسایشی و آنتی اکسیدانی(مالون دی آلدئید و ظرفیت آنتی آکسیدانتی تام) بافت قلب در تحقیق حاضر نام برد لذا مطالعه ای با اندازه گیری این شاخص های بافت قلب در آزمودنی های دیابتی پیشنهاد می شود.

به طور خلاصه، نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانی در بافت قلب رتهای کنترل دیابتی نوع 2 نسبت به گروه کنترل سالم کمتر بود. هشت هفته تمرین هوازی موجب افزایش معنی‌دار میزان کاتالاز، سوپر اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز در بافت قلب رتهای دیابتی نوع 2 شد. با توجه به نتایج تحقیق، احتمالاً تمرین هوازی می‌تواند با افزایش میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانی بافت قلب موجب بهبود عملکرد قلبی آزمودنی های دیابتی شود. در نتیجه این تمرینات به عنوان درمان کمکی در این بیماران توصیه می­شود.

تشکر و قدردانی

این مقاله برگرفته از رساله دورۀ دکتری گرایش فیزیولوژی ورزشی است که با تایید کمیته اخلاق با شماره IR.IAU.M.REC.1399.005 در دانشگاه آزاد اسلامی واحد آیت الله آملی اجرا گردید. بدین وسیله از کلیه‌ی افرادی که در انجام تحقیق حاضر همکاری داشته‌اند، صمیمانه تشکر و قدردانی می شود.که در مطالعات پیشین در این مناطق گزارش شده است.

مراجع

1.Abdi, A., Ramezani, N., Abbasi  Daloie, A., Ganji, N. (2016). The effect of aerobic training and Coriandrum sativum extract on some oxidative stress factors in male diabetic wistar rats. Tabari J Prev Med, 2(4); 34-43.

2. Afrundeh, R., Khajehlandi, M., Mohammadi, R. (2019). comparison of the effect of 6 weeks aerobic training on the activity of catalase enzyme and malondialdehyde in heart tissue of healthy and streptozotocin-diabetic male wistar rats. Stud Med Sci, 30 (5) ;337-346

3.Bekir, S., Adhan, NY. (2010). Phenolic, alpha-tocopherol, beta-carotene and fatty acid composition of four promising jujube(Zizipus vulgaris L.) selections. J Food Compos Analys, 23;706-710.

4.Bellavere, F., Cacciatori, V., Bacchi, E., Gemma, ML., Raimondo, D., Negri, C. (2018). Effects of aerobic or resistance exercise training on cardiovascular autonomic function of subjects with type 2 diabetes: A pilot study. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases, 28(3);226-33.

5.Carolina, S., Giorgio, Z., Alberto, MM., Marco, V., Gianni, S., Arianna, G. (2018). Neri1 Oxidative stress: role of physical exercise and antioxidant nutraceuticals in adulthood and aging. Oncotarget, 9(24); 17181–17198.

6. Chabory, E., Damon, C., Lenoir, A. (2009). Epididymis seleno-independent glutathione peroxidase 5 maintains sperm DNA integrity in mice. J Clin Invest, 119;2074.

7.Covas, MI., Elosua, R., Fito, M., Alcantara, M., Coca, L., Marrugat, J. (2002). Relationship between physical activity and oxidative stress biomarkers in women. Medicine Science in Sports & Exercise, 34 (5); 184-189.

8. De Angelis, K., Cestari, I., Barp, J., Dall'Ago, P., Fernandes, T., Homem de Bittencourt, P. (2000). Oxidative stress in the latissimus dorsi muscle of diabetic rats. Braz J Med Biol Res, 33(11);1363-8.

9.Einarson, TR., Acs, A., Ludwig, C., Panton, UH. (2018). Prevalence of cardiovascular disease in type 2 diabetes: a systematic literature review of scientific evidence from across the world in 2007-2017. Cardiovasc Diabetol, 17;83-95.

10.Ercal, N., Gurer-Orhan, H., Aykin-Burns, N. (2001). Toxic metals and oxidative stress part I: mechanisms involved in metal-induced oxidative damage. Curr Top Med Chem, 1;529–539.

11. Farhangi, N., Nazem, F., Zehsaz, F. (2017). Effect of endurance exercise on antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in the heart of the streptozotocin-induced diabetic rats. JSSU, 24 (10);798-809.

12.Faria, A., Persaud, SJ. (2017). Cardiac oxidative stress in diabetes: mechanisms and therapeutic Potential. Pharmacol Ther, 172;50-62.

13.Fiorentino, TV., Prioletta, A., Zuo, P., Folli, F. (2013). Hyperglycemia-induced oxidative stress and its role in diabetes mellitus related cardiovascular diseases. Curr Pharm Des, 19(32); 5695-703.

14.Gao, L., Wang, W., Liu, D., Zucker, IH. (2007). Exercise training normalizes sympathetic outflow by central antioxidant mechanisms in rabbits with pacing-induced chronic heart failure. Circulation, 115;3095–3102.

15.Hernandez-Torres, RP., Ramos-Jimenez, A., Torres-Duran, PV., Romero-Gonzalez, J., Mascher, D. (2009). Effects of single sessions of low-intensity continuous and moderate-intensity intermittent exercise on blood lipids in the same endurance runners. Journal of Science and Medicine in Sport, 12 (2);323-331

16.Hoffman, GL., Spagnuolo, AP. (2007). Effect of repeated exercise stress on caspase 3, Bcl-2, HSP 70 and CuZn-SOD protein expression in mouse intestinal lymphocytes. Journal of Neuroimmunology,187 (2); 94-101.

17.Jahedi, N., Pouzesh Jadidi, R., Nasir-Zadeh, M. (2019). The effect of eight weeks of aerobic training with chlorella supplementation on brain antioxidant levels in diabetic male rats. Feyz, 23(1) ;27-35

18.Kanter, M., Aksu, F., Takir, M., Kostek, O., Kanter, B., Oymagil, A. (2017). Effects of low intensity exercise against apoptosis and oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rat heart. Exp Clin Endocrinol Diabetes, 125(9);583-591.

19.Kemi, OJ., Wisløff, U. (2010). Mechanisms of exercise‐induced improvements in the contractile apparatus of the mammalian myocardium. Acta physiologica, 199(4);425-439.

20. Leeuwenburgh, C., Hollander, J., Leichtweis, S., Griffiths, M., Gore M. (1997). Adaptations of glutathione antioxidant system to endurance training are tissue and muscle fiber specific. Am. J. Physiol, 272:363.

21.Lu, S., Liao, Z., Lu, X., Katschinski, DM., Mercola, M., Chen, J. (2020). Hyperglycemia acutely increases cytosolic reactive oxygen species via o-linked glcnacylation and camkii activation in mouse ventricular myocytes. Circ Res, 126(10);e80-e96.

22.Manna, I., Jana, K., Samanta, PK. (2004). Intensive swimming exercise induced oxidative stress and reproductive dysfunction in male wistar rats: protective role of alpha tocopherol succinate. Can J Appl Physiol, 29(2);172-185.

23.Nathan, C. (2013). Cunningham-bussel a: beyond oxidative stress: an immunologist’s guide to reactive oxygen species. Nat Rev Immunol, 13; 349-361.

24. Oliveira, EM., Ribeiro, AKP., Silva, DD., Nunes, EFC., Santos, GS., Kietzer, KS. (2020). Physical training on glycemia and oxidative stress in type 2 diabetes: a systematic review. Rev Bras Med Esporte, 26(1);70-76.

25. Paes L., Lima, D., Matsuura, C., de Souza, MdG., Cyrino, F., Barbosa, C. (2020). Effects of moderate and high intensity isocaloric aerobic training upon microvascular reactivity and myocardial oxidative stress in rats. PLoS ONE, 15(2); e0218228.

26. Pereira, AS., Spagnol, AR., Luciano, E., Leme, JAC. (2016). Influência do treinamento físico aeróbio nos marcadores séricos de estresse oxidativo em ratos diabéticos. Journal of Physical Education, 27(1); e-2726.

27.Radak, Z., Chung, HY., Goto, S. (2008). Systemic adaptation to oxidative challenge induced by regular exercise Free Radical Biology & Medicine, 44;153–159.

28.Ramel, A., Wagner, KH., Elmadfa, I. (2004). Plasma antioxidants and lipid oxidation after submaximal resistance exercise in men. Eur J Nutr, 43(1); 2-6.

29.Senoner, T., Dichtl, W. (2019). Oxidative stress in cardiovascular diseases: still a therapeutic target? Nutrients, 11(9); 2090-8.

30. Shirebrahimi, E., Ramezan poor, M R., Hejazi, M. (2018). A comparison of the effect of eight weeks aerobic training and vitamin c supplements consumption on antioxidant enzymes in men with type 2 diabetes. Horizon Med Sci, 24 (2) ;103-110

31.Shirwaikar, A., Rajendran, K., Barik, R. (2006). Effect of aqueous bark extract of Garuga pinnata Roxb. in streptozotocin-nicotinamide induced type-II diabetes mellitus. J Ethnopharmacol, 107 (2); 285-90.

32. Shreelaxmi, VH., Adhikari, P., Kotian, S., Pinto, VJ., D’Souza, S., D’Souza, V. (2011). Effect of 3-month yoga on oxidative stress in type 2 diabetes with or without complications. Diabetes Care, 34;2208–2210.

33.Steinbacher, P., Eckl, P. (2015). Impact of oxidative stress on exercising skeletal muscle. Biomolecules, 5;356–377.

34.Tang, Z., Wang, Y., Zhu, X., Ni, X., Lu, J. (2016). Exercise increases cystathionine-gamma-lyase expression and decreases the status of oxidative stress in myocardium of ovariectomized rats. Int. Heart J, 57;96–103.

35. Teixeira-Lemos, E., Nunes, S., Teixeira, F., Reis, F. (2011). Regular physical exercise training assists in preventing type 2 diabetes development: focus on its antioxidant and anti-inflammatory properties. Cardiovasc Diabetol,10;12-9.

36.Thirumalai, T., Viviyan Therasa, S., Elumalai, EK., David, E. (2011). Intense and exhaustive exercise induce oxidative stress in skeletal muscle. Asian Pacific Journal of Tropical Disease, 63-66.

37.Vincent, AM., Russell, JW., Low, P., Feldman, EL. (2004). Oxidative stress in the pathogenesis of diabetic neuropathy. Endocr Rev, 25(4);612-28.

38.Xia, T., Yang, Y., Weihong, L., Zhaohui, T., Qingsong, H., Zongrun, L. (2020). Meditative movements for patients with type 2 diabetes: a systematic review and meta-analysis evidence-based. Complementary and Alternative Medicine, 1;1-12