تاثیر تمرین استقامتی بر بیان mRNA نروتروفین-3 در عضله سولئوس موش‌های صحرایی دارای نروپاتی دیابت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه فیزیولوژی ورزش، دانشکده علوم انسانی، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران.

2 استاد گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشیار گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 دانشیار گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

5 استادیارگروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه علامه طباطبایی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: نروپاتی دیابت می تواند منجر به اتروفی عضلانی و ضعف در عضلات تحتانی ناشی از تخریب عصبی شود کاهش حمایت تروفیکی یکی از دلایل بروز و پیشرفت نروپاتی دیابت است. هدف از انجام پژوهش حاضر بررسی تاثیر تمرین استقامتی بر بیان mRNA نروتروفین-3 (NT-3) در عضله سولئوس موش­های صحرایی دارای نروپاتی دیابت بود.
مواد و روش ها: 24 سر موش­ صحرایی بالغ نر نژاد ویستار به طور تصادفی در چهار گروه شش تایی: دیابت تمرین نکرده، دیابت تمرین کرده، سالم تمرین نکرده و سالم تمرین کرده قرار گرفتند. جهت القا دیابت، از روش تزریق درون صفاقی محلول STZ (45 mg/Kg) استفاده گردید. 2هفته پس از تزریق STZ، با اثبات نروپاتی دیابت توسط آزمون های آلودینیای مکانیکی و هایپرآلژزیا حرارتی، پروتکل تمرین استقامتی با شدت متوسط به مدت 6 هفته اجرا گردید. 24 ساعت پس از آخرین جلسه تمرینی، موش­ها تشریح و عضله سولئوس استخراج گردید. بیان mRNA نروتروفین-3 نیز به روش Real time-PCR بررسی شد.
یافته ها: بین هایپرآلژزیای حرارتی و آلودینیای مکانیکی با سطوح استراحتی گلوکز خون  همبستگی معنی دار مشاهده شد (به ترتیب 68% - =r، 001/0=p؛82% - = r، 001/0=p). تمرین استقامتی با شدت متوسط، موجب کاهش معنی دار آلودینیا مکانیکی، پردردی حرارتی و سطوح گلوکز خون موش­ها دیابتی گردید. دیابت بیان ژن  NT-3را در عضله سولئوس افزایش داد (001/0=P)؛ که تمرین این تغییرات را تعدیل و کاهش داد (01/0=P). همچنین تمرین باعث افزایش بیان ژن  NT-3در موش­های سالم شد (03/0=P).
نتیجه گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد، یکی از عوامل احتمالی درگیر در نروپاتی دیابت، می­تواند ناشی از تغییر در عوامل تروفیکی باشد که افزایش میزان mRNA نروتروفین-3می تواند یک پاسخ جبرانی در کاهش حمایت تروفیکی باشد که تمرین هوازی می تواند به عنوان یک راهبرد غیر دارویی، این تغییرات را تعدیل کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

.

نویسندگان [English]

  • . . 1
  • . . 2
  • . . 3
  • . . 4
  • . . 5
  • . . 1
1 .
2 .
3 .
4 .
5 .
چکیده [English]

.

##Boulton AJ, Vinik AI, Arezzo JC, Bril V, Feldman EL, Freeman R, Malik RA, Maser RE, Sosenko JM, Ziegler D. 2005. Diabetic neuropathies. Diabetes care. 28(4):956-62.##Li H, Shen Z, Lu Y, Lin F, Wu Y, Jiang Z. 2012. Muscle NT-3 levels increased by exercise training contribute to the improvement in caudal nerve conduction velocity in diabetic rats. Molecular Medicine Reports. 6:69-74. ##Andreassen CS, Jakobsen J, Flyvbjerg A, Andersen H. 2009. Expression of neurotrophic factors in diabetic muscle--relation to neuropathy and muscle strength. Brain. 132(10):2724-33.##Yamamoto M, Sobue G, Yamamoto K, Terao S, Mitsuma T. 1996. Expression of mRNAs for neurotrophic factors (NGF, BDNF, NT-3, and GDNF) and their receptors (p75NGFR, trkA, trkB, and trkC) in the adult human peripheral nervous system and nonneural tissues. Neurochemical Research. 21: 929–38.##Calcutt NA, Jolivalt CG, Fernyhough P. 2008. Growth factors as therapeutics for diabetic neuropathy. Current Drug Targets. 9: 47-59.##Fernyhough P, Maeda K, Tomlinson DR. 1996. Brain-derived neurotrophic factor mRNA levels are up-regulated in hindlimb skeletal muscle of diabetic rats: effect of denervation. Experimental Neurology. 141: 297–303.##Fernyhough P, Diemel LT, Brewster WJ, Tomlinson DR. 1995. Altered neurotrophin mRNA levels in peripheral nerve and skeletal muscle of experimentally diabetic rats. Journal of Neurochemistry. 64: 1231–7.##Calcutt NA. 2004. Modeling diabetic sensory neuropathy in rats. Methods in Molecular Medicine.99:55-65. ##Cai F, Tomlinson DR, Fernyhough P.1999. Elevated expression of neurotrophin-3 mRNA in sensory nerve of streptozotocin-diabetic rats. Neuroscience Letters. 263(2-3):81-4.##Stagg NJ, Mata HP, Ibrahim MM, Henriksen EJ, Porreca F, Vanderah TW, Malan TP. 2011. Regular Exercise Reverses Sensory Hypersensitivity in a Rat Neuropathic Pain ModelRole of Endogenous Opioids. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 114(4):940-8. ##Kennedy AJ, Wellmer A, Facer P, Saldanha G, Kopelman P, Lindsay RM, Anand P. 1998. Neurotrophin-3 is increased in skin in human diabetic neuropathy. J NeurolNeurosurg Psychiatry. 65(3):393-5.##Fernyhough P, Diemel LT, Tomlinson DR. 1998. Target tissue production and axonal transport of neurotrophin-3 are reduced in streptozotocindiabetic rats. Diabetologia. 41: 300–6.##Edwards JL, Vincent AM, Cheng HT, Feldman EL. 2008. Diabetic neuropathy: Mechanisms to management. Pharmacology & Therapeutics. 120:1–34.##Sakuma K, Yamaguchi A. 2011. The recent understanding of the neurotrophin's role in skeletal muscle adaptation. J Biomed Biotechnol.201696.##Ramji N, Toth C, Kennedy J, Zochodne DW. 2007. Does diabetes mellitus target motor neurons?  Neurobiology of Disease.26(2):301-11.##Gharakhanlou R, Chadan S, Gardiner P. 1999. Increased activity in the form of endurance training increases calcitonin gene-related peptide content in lumbar motoneuron cell bodies and in sciatic nerve in the rat. Neuroscience. 89(4): 1229-39.##Radak Z, Toldy A, Szabo Z, Siamilis S, Nyakas C, Silye G, Jakus J, Goto S. 2006. The effects of training and detraining on memory, neurotrophins and oxidative stress markers in rat brain. Neurochemistry international .49, 387–392.##Chen YW, Li YT, Chen YC, Li ZY, Hung CH. 2012. Exercise training attenuates neuropathic pain and cytokine expression after chronic constriction injury of rat sciatic nerve. Anesthesia & Analgesia. 114(6):1330-7. ##Deschenes MR, Maresh CM, Crivello JF, Armstrong LE, Kraemer WJ, Covault J. 1993. The effects of exercise training of different intensities on neuromuscular junction morphology. Journal of neurocytology. 22(8):603-15.##Rahmati M, Gharakhanlou R, Movahedin M, Mowla SJ, Khazani A, Fouladvand M, JahaniGolbar S. 2015. Treadmill training modifies KIF5B motor protein in the STZ-induced diabetic rat spinal cord and sciatic nerve.  Archives of Iranian Medicine.18(2):94-101. ##Funakoshi H, Frisen J, Barbany G, Timmusk T, Zachrisson O, Verge V.M.K, Persson H. 1993. Differential expression of mRNAs for neurotrophins and their receptors after axotomy of the sciatic nerve.   Journal of Cell Biology. 123:455–465.##Gomez-Pinilla F, Ying Z, Opazo P, Roy RR, Edgerton VR. 2001. Differential regulation by exercise of BDNF and NT-3 in rat spinal cord and skeletal muscle. European Journal of Neuroscience. 13:1078–1084.##Gomez-Pinilla F, Ying Z, Roy RR, Molteni R, Edgerton VR. 2002. Voluntary exercise induces a BDNF-mediated mechanism that promotes neuroplasticity. Journal of neurophysiology. 88:2187–2195.##Cuppini R, Sartini S, Agostini D, Guescini M, Ambrogini P, Betti M, Bertini L, Vallasciani M, Stocchi V. 2007. BDNF expression in rat skeletal muscle after acute or repeated exercise. Archives italiennes de biologie. 145(2):99-110.##Ogborn DI, Gardiner P F. 2010. Effects of Exercise and Muscle Type on BDNF, NT-4/5, and TrkB Expression in Skeletal Muscle. Muscle Nerve. 41: 385–391. ##Chae CH, Jung SL, An SH, Jung CK, Nam SN, Kim HT. 2011. 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.  Journal of Physiology and Biochemistry.67(2):235-41. ##Salehi I, Farajnia S, Mohamadi M, Sabouri GM. 2010. The pattern of brainderivedneurotrophic factor gene expression in the hippocampus of diabetic rats. Iranian Journal of Basic Medical Sciences. 13: 146 – 153. ##Sharma NK, Ryals JM, Gajewski BJ, Wright DE. 2010. Aerobic exercise alters analgesia and neurotrophin-3 synthesis in an animal model of chronic widespread pain. Physical therapy. 90(5):714. ##Hargreaves K, Dubner R, Brown F, Flores C, Joris J. 1988. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32(1):77-88. ##Rossi DM, Valenti VE, Navega MT. 2011. Exercise training attenuates acute hyperalgesia in streptozotocin-induced diabetic female rats. Clinics. 66(9):1615-9. ##Sluka KA and Rasmussen LA. 2010. Fatiguing exercise enhances hyperalgesia to muscle Inflammation. Pain. 148(2): 188.##Nassis G P, Papantakou K, Skenderi K, Triandafillopoulou M, Kavouras SA, Yannakoulia M, Sidossis LS. 2005. Aerobic exercise training improves insulin sensitivity without changes in body weight, body fat, adiponectin, and inflammatory markers in overweight and obese girls. Metabolism. 11: 1472-1479.##Abu El-Asrar AM, Mohammad G, De Hertogh G, Nawaz MI, Van Den Eynde K, Siddiquei MM, Struyf S, Opdenakker G, Geboes K. 2013. Neurotrophins and neurotrophin receptors in proliferative diabetic retinopathy. PLoS One. 8(6):e65472. ##Sakuma K, Watanabe K, Sano M, Uramoto I, Nakano H, Li YJ, et al. 2001. A possible role for BDNF, NT-4 and TrkB in the spinal cord and muscle of rat subjected to mechanical overload, bupivacaine injection and axotomy. Brain Research. 907:1–19.##Schinder AF, Poo M. 2000. The neurotrophin hypothesis for synaptic plasticity. Trends in neurosciences. 23:639–45. ##Lee SS, Yoo JH, Kang S, Woo JH, Shin KO, Kim KB, Cho SY, Roh HT, Kim YI. 2014. The Effects of 12 Weeks Regular Aerobic Exercise on Brain-derived Neurotrophic Factor and Inflammatory Factors in Juvenile Obesity and Type 2 Diabetes Mellitus. Journal of Physical Therapy Science.26(8):1199-204. ##Omura T, Sano M, Omura K, Hasegawa T, Doi M, Sawada T, et al. 2005. Different expressions of BDNF, NT3, and NT4 in muscle and nerve after various types of peripheral nerve injuries. Journal of the Peripheral Nervous System. 10: 293–300.##Baptista FI, Pinto MJ, Elvas F, Almeida RD, Ambrósio AF. 2013 .Diabetes alters KIF1A and KIF5B motor proteins in the hippocampus. PLOS ONE.8(6):e65515. ##Mandai K, Guo T, Hillaire CS, Meabon JS, Kanning KC, Bothwell M, Ginty DD. 2009. LIG family receptor tyrosine kinase-associated proteins modulate growth factor signals during neural development. Neuron. 63(5):614-27. ##Deschenes MR, Tenny KA, Wilson MH. 2006. Increased and Decreased Activity Elicits Specific Morphological Adaptations of the Neuromuscular Junction. Neuroscience.  137:1277–1283.##Carrasco DI, English AW. 2003. Neurotrophin 4/5 is required for the normal development of the slow muscle fiber phenotype in the rat soleus. Journal of Experimental Biology. 206(13):2191-200. ##Walker UA, Schon EA. 1998. Neurotrophin‐4 is up‐regulated in ragged‐red fibers associated with pathogenic mitochondrial DNA mutations. Annals of neurology. 43(4):536-40. ##Zhang S, Zettler C, Cupler EJ, Hurtado P, Wong K, Rush RA. 2000. Neurotrophin 4/5 immunoassay: identification of sources of errors for the quantification of neurotrophins.Journal of Neuroscience Methods. Annals of Neurology.99:119–127.##Cotman CW, Berchtold NC. 2002. Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends in neurosciences. 25(6):295-301.##Gerchman LB, Edgerton VR, Carrow RE. 1975. Effects of physical training on the histochemistry and morphology of ventral motor neurons. Experimental neurology. 49(3):790-801.## Ying Z, Roy RR, Edgerton VR and Gomez-Pinilla F. 2003.Voluntary exercise increases neurotrophin-3 and its receptor TrkC in the spinal cord. Brain Research. 987: 93-99.##Zochodne DW, Ramji N, Toth C. 2008. Neuronal targeting in diabetes mellitus: a story of sensory neurons and motor neurons. Neuroscientist.14(4):311-8. ##Zochodne DW. 2007. Diabetes mellitus and the peripheral nervous system: manifestations and mechanisms. Muscle Nerve. 36(2):144-66.##Mizisin AP, Calcutt NA, Tomlinson DR, Gallagher A, Fernyhough P. 1999. Neurotrophin-3 reverses nerve conduction velocity deficits in streptozotocin-diabetic rats.Journal of the Peripheral Nervous System. 4: 211–21.##Kust BM, Copray JC, Brouwer N, Troost D, Boddeke HW. 2002. Elevated levels of neurotrophins in human biceps brachii tissue of amyotrophic lateral sclerosis.Experimental Neurology. 177: 419–27.##Groover AL. 2014. Voluntary Exercise and Neurotrophin Signaling Affect the Development and Presentation of Painful Neuropathy (Doctoral dissertation, University of Kansas).##Baptista FI, Pinto MJ, Elvas F, Almeida RD, Ambrósio AF. 2013.  Diabetes alters KIF1A and KIF5B motor proteins in the hippocampus. PLOS ONE. 8(6):e65515. ##Chen YW, Hsieh PL, Chen YC, Hung CH, Cheng JT. 2013.  Physical exercise induces excess hsp72 expression and delays the development of hyperalgesia and allodynia in painful diabetic neuropathy rats. AnesthAnalg.116(2):482-90. ##