اثر تمرین استقامتی بر تغییرات ژنتیکی عوامل نروتروفیک مغزی و P3NP در بافت مغزی رت‎های چاق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد فیزیولوژی ورزشی، موسسه آموزش عالی خاوران، مشهد، ‎‎ایران

2 گروه آموزش تربیت بدنی، دانشگاه فرهنگیان، صندوق پستی ۸۸۹ -۱۴۶۶۵ تهران،‎‎ایران

3 دانشیار، دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد،‎‎ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

10.22038/mjms.2025.88774.5042

چکیده

مقدمه: این پژوهش با هدف بررسی اثر تمرین استقامتی بر تغییرات ژنتیکی عوامل نروتروفیک مغزی و P3NP در بافت مغزی رت های چاق انجام شد.
روش‎کار: در این مطالعه تجربی، 20 سر رت نر نژاد ویستار با سن هشت هفته و وزن 23/10±41/139، با استفاده از رژیم غذایی پرچرب حاوی 60 درصد چربی، 20 درصد پروتئین و 20 درصد کربوهیدرات به مدت 12 هفته تغذیه شدند. معیار تشخیص چاقی بر اساس شاخص لی تعریف گردید و همه حیوانات مطابق این شاخص با رژیم غذایی پرچرب چاق شدند. سپس، رت‎ها به دو گروه تمرین استقامتی و شاهد تقسیم و برای مدت هشت هفته و پنج جلسه در هفته تحت برنامه تمرین استقامتی شامل سه مرحله گرم‌کردن، تمرین اصلی و سردکردن با شدتی که بر اساس حداکثر سرعت دویدن رت‌ها تعیین شد و به‌تدریج از ۴۰ تا ۷۰ درصد حداکثر سرعت افزایش یافت، قرار گرفتند. بیان ژن‎های نروگلین 1 و P3NP به‌وسیله روش Real-time PCR ارزیابی شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS و آزمون‌های آماری شاپیرو-ویلک، لون و تی مستقل در سطح معنی‎داری 05/0>P تجزیه و تحلیل شدند.
نتایج: نتایج نشان داد که هشت هفته تمرین استقامتی موجب بیشتر بودن معنی‌دار بیان ژن نروگلین 1 و P3NP در بافت مغزی رت‎ها نسبت به گروه شاهد شد (001/0=P، 18/2=d، 001/0>P، 47/4=d).
نتیجه‎گیری: نتایج نشان داد تمرینات استقامتی موجب تغییر بیان ژن‌های مرتبط با مسیرهای نوروتروفیک و بازسازی ماتریکس خارج سلولی در مغز رت‌های چاق می‌شود، هرچند تأیید این اثرات نیازمند سنجش سطح پروتئین و مطالعات عملکردی بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Endurance Exercise on The Genetic Changes of Brain Neurotrophic Factors and P3NP in The Brain Tissue of Obese Rats

نویسندگان [English]

  • Alyie Markazi 1
  • Sadegh Abbasian 2
  • Mohammad Ali Sardar 3
  • Hamid Moghavemi 4
1 Department of Sport Sciences, Khavaran Institute of Higher Education, Mashhad, Iran
2 Department of Physical Education, Farhangian University, P.O. Box 14665-889, Tehran, Iran
3 3. Associate professor, Department of General Courses, Faculty of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran
4 PhD student, Department of Exercise Physiology, Faculty of Sport Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Introduction: This study aimed to determine the effect of endurance exercise on the genetic changes of brain neurotrophic factors and P3NP in the brain tissue of obese rats.
Material and Methods: In this experimental study, twenty male Wistar rats (eightweeks old, weighing 139.41 ± 10.23 g) were fed a high-fat diet containing 60% fat, 20% protein, and 20% carbohydrates for 12 weeks. Obesity was confirmed based on the Lee index, and all animals became obese following the high-fat diet. Afterward, rats were randomly assigned to endurance training and control groups. The endurance training program lasted eight weeks, five sessions per week, and included three stages: warm-up, main training, and cool-down. Exercise intensity was determined according to each rat’s maximal running speed and gradually increased from 40% to 70% of the maximum. The expression of Neuregulin-1 (NRG1) and Procollagen type III N-terminal propeptide (P3NP) genes was evaluated using the Real-time PCR method. Data were analyzed using SPSS software with Shapiro–Wilk, Levene, and independent t-tests at a significance level of P < 0.05. Results: The findings indicated that eight weeks of endurance training significantly increased the expression of NRG1 and P3NP genes in the brain tissue of rats compared to the control group (P = 0.001, d = 2.18; P < 0.001, d = 4.47).
Conclusion: Endurance training altered the expression of genes related to neurotrophic signaling pathways and extracellular matrix remodeling in the brain of obese rats. However, confirmation of these effects requires further studies assessing protein levels and functional outcomes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Procollagen type III N-terminal propeptide (P3NP)
  • obesity
  • endurance training
  • neural health
  • neuregulin-1

مراجع

  1. Sui SX, Pasco JAJM. Obesity and brain function: The brain–body crosstalk. 2020;56(10):499.
  2. Gómez-Apo E, Mondragón-Maya A, Ferrari-Díaz M, Silva-Pereyra JJJoo. Structural brain changes associated with overweight and obesity. 2021;2021(1):6613385.
  3. Mei L, Nave K-AJN. Neuregulin-ERBB signaling in the nervous system and neuropsychiatric diseases. 2014;83(1):27-49.
  4. Flames N, Long JE, Garratt AN, Fischer TM, Gassmann M, Birchmeier C, et al. Short- and long-range attraction of cortical GABAergic interneurons by neuregulin-1. Neuron. 2004;44(2):251-61.
  5. Berry SD, Ramachandran VS, Cawthon PM, Gona P, McLean RR, Cupples LA, et al. Procollagen type III N-terminal peptide (P3NP) and lean mass: a cross-sectional study. 2013;2(3):129.
  6. Morine KJ, Paruchuri V, Qiao X, Mohammad NN, McGraw A, Yunis A, et al. Circulating Multimarker Profile of Patients with Symptomatic Heart Failure Demonstrates Enhanced Fibrotic Degradation and Reduced Extracellular Matrix Remodeling. 2014;130(suppl_2):A16873-A.
  7. Bonneh‐Barkay D, Wiley CAJBp. Brain extracellular matrix in neurodegeneration. 2009;19(4):573-85.
  8. Verrecchia F, Mauviel AJWjogW. Transforming growth factor-β and fibrosis. 2007;13(22):3056.
  9. Iozzo RV, Schaefer LJMb. Proteoglycan form and function: A comprehensive nomenclature of proteoglycans. 2015;42:11-55.
  10. Amani M, Rahmati M, Fathi M, Ahmadvand H. Reduce Muscle Fibrosis through Exercise via NRG1/ErbB2 Modification in Diabetic Rats. Journal of diabetes research. 2020;2020:6053161.
  11. Runyan CE, Schnaper HW, Poncelet AC. The phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway enhances Smad3-stimulated mesangial cell collagen I expression in response to transforming growth factor-beta1. The Journal of biological chemistry. 2004;279(4):2632-9.
  12. Jang YJN. Endurance exercise-induced expression of autophagy-related protein coincides with anabolic expression and neurogenesis in the hippocampus of the mouse brain. 2020;31(6):442-9.
  13. Boström P, Wu J, Jedrychowski MP, Korde A, Ye L, Lo JC, et al. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. 2012;481(7382):463-8.
  14. Morland C, Andersson KA, Haugen ØP, Hadzic A, Kleppa L, Gille A, et al. Exercise induces cerebral VEGF and angiogenesis via the lactate receptor HCAR1. 2017;8(1):15557.
  15. Leandro, C. G., Levada, A. C., Hirabara, S. M., MANHAS-DE-CASTRO, R. A. U. L., De-Castro, C. B., Curi, R., & Pithon-Curi, T. C. (2007). Aprogram of moderate physical training for wistar rats based on maximal oxygen consumption. The Journal of Strength & Conditioning Research, 21(3), 751-756.
  16. Liu X, Bates R, Yin D-M, Shen C, Wang F, Su N, et al. Specific regulation of NRG1 isoform expression by neuronal activity. 2011;31(23):8491-501.
  17. Mei L, Xiong W-CJNRN. Neuregulin 1 in neural development, synaptic plasticity and schizophrenia. 2008;9(6):437-52.
  18. Yi Y, Zhang Y, Song Y, Lu YJC, Neurobiology M. Treadmill running regulates adult neurogenesis, spatial and non-spatial learning, parvalbumin neuron activity by ErbB4 signaling. 2024;44(1):17.
  19. Sleiman SF, Henry J, Al-Haddad R, El Hayek L, Abou Haidar E, Stringer T, et al. Exercise promotes the expression of brain derived neurotrophic factor (BDNF) through the action of the ketone body β-hydroxybutyrate. eLife. 2016;5:e15092.
  20. Wrann CD, White JP, Salogiannnis J, Laznik-Bogoslavski D, Wu J, Ma D, et al. Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 pathway. 2013;18(5):649-59.
  21. Kjaer MJPr. Role of extracellular matrix in adaptation of tendon and skeletal muscle to mechanical loading. 2004.
  22. Csapo R, Gumpenberger M, Wessner BJFip. Skeletal muscle extracellular matrix–what do we know about its composition, regulation, and physiological roles? A narrative review. 2020;11:253.
  23. Kritikaki E, Asterling R, Ward L, Padget K, Barreiro E, CM Simoes DJC. Exercise training-induced extracellular matrix protein adaptation in locomotor muscles: a systematic review. 2021;10(5):1022.
  24. Keijzer N, Oberman K, Oroszi T, Nyakas C, Van der Zee EA, Schoemaker RGJb. Hippocampal collagen as a potential target for post-surgical treatment; effects of whole-body vibration and exercise. 2022:2022.11. 02.513937.
  25. Shabani Z, Schuerger J, Zhu X, Tang C, Ma L, Yadav A, et al. Increased Collagen I/Collagen III Ratio Is Associated with Hemorrhage in Brain Arteriovenous Malformations in Human and Mouse. 2024;13(1):92.
  26. Fragala MS, Jajtner AR, Beyer KS, Townsend JR, Emerson NS, Scanlon TC, et al. Biomarkers of muscle quality: N-terminal propeptide of type III procollagen and C-terminal agrin fragment responses to resistance exercise training in older adults. Journal of cachexia, sarcopenia and muscle. 2014;5(2):139-48.
  27. Bigdeli S, Dehghaniyan MH, Amani-Shalamzari S, Rajabi H, Gahreman DEJAoG, Geriatrics. Functional training with blood occlusion influences muscle quality indices in older adults. 2020;90:104110.
مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد
دوره 69، شماره 1
فروردین1405
فروردین 1405
صفحه 120-129

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار