مقدمه
دوکسوریبسن دارویی از خانواده آنتراسایکلینهاست که در کنار دیگر داروهای عضو این خانواده مثل دونوروبیسین، ایپاروبیسین و ایداروبیسین در درمان طیف وسیعی از بدخیمیها از قبیل لنفوما، لوکمیا و سرطان پستان استفاده میشود [
1،
2]. در کنار اثرات ضدتوموری قوی این دارو، عوارض جانبی از قبیل کم خونی، تهوع و استفراغ، سمیت بافتهای سالم و غیرهدف از قبیل بافت کبد، کلیه و بهویژه عارضه جانبی اصلی این دارو، یعنی سمیت بافت قلب باعث شده تا در استفاده موفقیتآمیز از این دارو در درمان سرطانها معضلی جدی ایجاد شود [
3].
سازوکار ایجاد سمیت قلبی توسط دوکسوریبسن با سازوکار اثرات ضدتوموری آن متفاوت بوده و عمدتاً شامل افزایش استرساکسیداتیو در بافت قلبی است که افزایش تولید گونههای واکنشگر اکسیژن و افزایش پراکسیداسیون لیپیدی، تأییدکننده آن است [
1]. علائم سمیت قلبی ناشی از دوکسوریبسن شامل کاهش قدرت انقباضی و قدرت پمپاژ قلب، نارسایی احتقانی قلب، کاردیومیوپاتی، اتساع قلب و اختلالات بدون علامت ریتم قلبی است که متأسفانه پیشآگهی ضعیفی داشته و کشنده است [
1].
هنگامی که قلب آسیب میبیند نشانگرهای زیستی قلب به جریان خون آزاد میشوند [
4]. از بسیاری از آنزیمها برای تشخیص اختلال عملکرد قلب استفاده میشود که از بین این آنزیمها، لاکتات دهیدروژناز و کراتین کیناز تأییدیه بالینی زیادی به دست آوردهاند [
4،
5]. نتایج مطالعات مختلفی نشان دادهاند پس از درمان با دوکسوریبسن نشانگرهای زیستی قلب در سرم افزایش مییابند [
6, 7].
برای مثال، کونگ اثرات تزریق داخل صفاقی دوکسوریبسن 30 میلیگرم بر کیلوگرم را بر آنزیمهای قلبی موشهای صحرایی آزمایش کرد و نشان داد سطح سرمی لاکتات دهیدروژناز و کراتین کیناز در گروه آزمایش در مقایسه با گروه کنترل افزایش معناداری داشت [
7]. همچنین شیرینبیان و روشن گزارش کردند القای دوکسوریبسن موجب افزایش سطح سرمی نشانگرهای زیستی آسیب قلبی، ازجمله ایزوآنزیم کراتین کیناز، لاکتات دهیدروژناز، تروپونین، آلانین آمینوترانسفراز و آسپارتات آمینوترانسفراز در موشهای صحرایی شد [
8].
تاکنون روشهای متعددی برای کاهش عوارض جانبی ناشی از سمیت دوکسوریبسن و حفظ اثرات درمانی آن بر سلولهای سرطانی بهکار برده شده است، ازجمله این روشها محدود کردن دُز تجمعی دارو، کم کردن مصرف آنتراسایکلینها و انجام فعالیت هوازی تداومی است [
3،
9]. فعالیت بدنی با شدت متوسط، بهعنوان یکی از راهکارهای محافظتی مناسب میتواند قلب را در برابر سمیت قلبی ناشی از دوکسوریبسن محافظت کند [
10]. برای مثال، کاوازیس و همکاران نشان دادند تمرین هوازی عضلات اسکلتی و قلب را درمقابل عوارض سمیت دوکسوریبسن با کاهش بیان ژنهای پیشبرنده مرگ سلولی محافظت میکند [
11].
اخیراً شواهد روبهرشدی نشان میدهد که سازگاریهای متابولیکی، عضلانی و قلبیعروقی در گروههای سالم و بیمار وابسته به شدت فعالیت بدنی است و اثرات مفید تمرین تناوبی شدید با وجود زمان کم و کاهش حجم کل فعالیت، نسبت به تمرین هوازی تداومی در کاهش نشانگرهای خطر التهابی و سنتی، بسیار بیشتر و قابلقبولتر است [
12, 13].
تمرین تناوبی شدید شکلی از فعالیت است که با شدتی نزدیک بهشدت حداکثر یا بیشتر از آن انجام میشود و با تناوبهایی از استراحت یا فعالیت با شدت کم از هم جدا میشود [
11]. مشخص شده تمرین تناوبی شدید ضمن ایمن و قابل تحمل بودن برای بیماران سرطانی در طول دوره شیمیدرمانی باعث بهبود حداکثر اکسیژن مصرفی، تغییرات ضربان قلب و عملکرد جسمانی میشود [
14].
درمقابل این نتایج مثبت، یافتههای بعضی پژوهشها نشان داد بهدنبال فعالیتهای بدنی شدید، افزایش گونههای واکنشگر اکسیژن و شاخص پراکسیداسیون لیپیدی، ازجمله مالوندیآلدئید و نبود تعادل بین فشار اکسایشی و دفاع ضداکسایشی موجب کاهش ظرفیت آنتیاکسیدانی تام میشود [
15]. دراینزمینه، گولدفارب و همکاران در مطالعهای نشان دادند بعد از یک جلسه تمرین شدید میزان مالوندیآلدئید پلاسما در هر 2 گروه مردان و زنان افزایش یافت [
16].
همچنین در پژوهشی آگراس و همکاران، روی ورزشکاران حرفهای نشان دادند بعد از 10 روز اجرای تمرین تناوبی شدید، سطح مالوندیآلدئید افزایش معناداری یافت، ولی تفاوت معناداری در میزان آنتیاکسیدانهای بدن (سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز) مشاهده نشد [
17].
در کنار اثرات محافظتی فعالیت بدنی در پیشگیری و کنترل بیماریها، نشان داده شده که گیاهان دارویی با خواص بیولوژیکی مختلف بهدلیل نبود عوارض جانبی، اثرات محافظتی را در برابر سمیتهای ایجادشده توسط مواد شیمیایی دارند [
18]. کروسین از اجزای مؤثر موجود در گیاه زعفران است که تنها کاروتنویید آبدوست موجود در طبیعت بهشمار میرود. مطالعات قبلی اثرات آنتیاکسیدانی و ضدالتهابی قوی این ترکیب را بهخوبی نشان دادهاند [
19].
مشخص شد عصاره آبی زعفران و کروسین در پیشگیری از آسیب اکسیداتیو ناشی از ایسکمی ریپرفیوژن جریان خون در موشهای صحرایی مفید هستند [
20]. همچنین مشخص شد کروسین موجود در زعفران، قلب موشهای صحرایی را در برابر اثرات توکسیک ایزوپروترنول ازطریق تعدیل تنشهای اکسیداتیو محافظت میکند [
21]. بنابراین با وجود نتایج متناقض مطالعات انجامشده درزمینه تأثیر تمرین تناوبی شدید بر سازگاریهای فیزیولوژیکی، بهخصوص در آزمودنیهایی که تحتتأثیر استرس اکسیداتیو قرار گرفتهاند و نیز کمبود مطالعات انجامشده درزمینه بررسی تأثیر ترکیبی تمرینات تناوبی شدید و مکمل کروسین (با درنظر گرفتن خواص مستند آنتیاکسیدانی کروسین)، بر نشانگرهای سرمی آسیب قلب (لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز قلبی) بهعنوان یک راهبرد کمکدرمانی در طول درمان با دوکسوریبسن، انجام مطالعهای با عنوان تعیین تأثیر تمرین تناوبی شدید و ترکیب تمرین تناوبی شدید و مکمل کروسین بر نشانگرهای سرمی (لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز قلبی) آسیب بافت قلبی ناشی از القای دوکسوریبسن ضرورت دارد.
مواد و روشها
در یک کارآزمایی آزمایشی 32 سر رَت نر ویستار با میانگین سنی 8 هفته و میانگین وزن 200 تا 220 گرم از مرکز پژوهش و تکثیر حیوانات آزمایشگاهی دانشگاه جندی شاپور اهواز تهیه و پس از ورود به محیط پژوهش در قفسهای تمیز و شفاف تحت شرایط استاندارد 12 ساعت روشنایی، 12 ساعت تاریکی و دمای 3±22 درجه سانتیگراد و رطوبت هوای 5±35 درصد با تهویه مناسب و با دسترسی نامحدود به آب و غذا بهمدت 2 هفته قبل از شروع دوره و برای ایجاد سازگاری با محیط جدید قرار گرفتند.
جهت آشنایی و سازگاری با روش انجام فعالیت روی نوار گردان ویژه جوندگان، برنامه تمرین سبک شامل 10 جلسه راه رفتن و دویدن با سرعت 8 تا 10 متر در دقیقه در شیب صفر درجه و بهمدت 5 تا 10 دقیقه انجام شد. بعد از 2 هفته سازگاری با محیط و نحوه انجام فعالیت، موشهای صحرایی به روش تصادفی در 4 گروه، کنترل سالم (سالین)، دوکسوریبسن (کنترل بیمار)، دوکسوریبسن و تمرین و دوکسوریبسن تمرین تناوبی شدید و کروسین قرار گرفتند.
برنامه تمرینی اصلی بهصورت تناوبهای 2 دقیقهای شدید و سبک دویدن روی نوارگردان بدون شیب و در 8 هفته و هر هفته بهمدت 5 روز اجرا شد. موشهای صحرایی مرحله گرم کردن و سرد کردن را در ابتدا و انتهای مرحله اصلی تمرین با شدت 40 تا 50 درصد سرعت بیشینه (16 تا 20 متر در دقیقه) بهمدت 5 دقیقه روی نوار گردان انجام دادند. تمرین اصلی شامل انجام 2 تناوب 2 دقیقهای با شدت 80 درصد سرعت بیشینه در هفته اول (32 متر در دقیقه)، 4 تناوب 2 دقیقهای با 85 درصد سرعت بیشینه در هفته دوم (34 متر در دقیقه) و 6 تناوب 2 دقیقهای با 90 درصد سرعت بیشینه از ابتدای هفته سوم (36 متر در دقیقه) که شدت تا پایان دوره حفظ شد، ولی از ابتدای هفته چهارم تا پایان دوره تعداد 8 تناوب شدید انجام شد.
تناوبهای با شدت پایین شامل 2 دقیقه با شدت 40 درصد سرعت بیشینه از هفته اول تا پایان هفته سوم (15متر در دقیقه) و 30 درصد سرعت بیشینه (12 متر در دقیقه) از ابتدای هفته چهارم به بعد تا پایان تمرین اجرا شد. ازاینرو، زمان کل تمرین در هفته اول 16 دقیقه، در هفته دوم 24 دقیقه، هفته سوم 32 دقیقه و از ابتدای هفته چهارم به بعد 40 دقیقه بود. این پروتکل براساس پروتکل رضایی و همکاران طراحی شد، با توجه به اثرات و عوارض داروی دوکسوریبسن بر عملکرد موشهای صحرایی، شدت آن تعدیل شد [
22].
تهیه و نحوه مصرف کروسین: کروسین به شکل پودر آماده در ویالهای 1 و 5 گرمی با درجه خلوص 98 درصد (شرکت سیگمای آمریکا) تهیه شد. گروه دریافتکننده مکمل در روزهای تمرین به ازای هر کیلوگرم از وزن بدن مقدار 10میلیگرم کروسین حلشده در حجمی معادل 10 میلیگرم بر کیلوگرم نرمال سالین، بهمدت 8 هفته بهصورت خوراکی (گاواژ) دریافت کردند. گروههای کنترل سالم و تیمار هم به همان میزان نرمال سالین بهصورت گاواژ دریافت کردند [
23].
تهیه و تزریق دوکسوریبسن و سالین: دوکسوریبسن از شرکت بلژیکی اِبِوِ خریداری شد و سپس برای تهیه دُز موردنظر، 7 دُز میلیگرم بر کیلوگرم 2 (دُز تجمعی میلیگرم بر کیلوگرم 14) با نرمال سالین رقیق شد. دوکسوریبسن به میزان موردنظر بهوسیله سرنگ انسولینی بهصورت زیرصفاقی 7 بار و در انتهای هر هفته، از انتهای هفته اول تا انتهای هفته هفتم، 48 ساعت بعد از آخرین جلسه تمرین و 24 ساعت قبل از جلسه تمرین بعدی تزریق شد. همچنین با توجه به اثرات احتمالی ناشی از تزریق در گروههای دریافتکننده دوکسوریبسن، بهمنظور یکسانسازی شرایط برای همه آزمودنیها و خنثی کردن اثر تزریق، گروه کنترل سالم نیز به همان میزان سالین (سدیم کلراید 0/9 درصد) دریافت کرد. برای جلوگیری از تأثیر آهنگ شبانهروزی تمام تزریقات همگن و حدود ساعت 10 صبح انجام شد [
24].
آنالیز بیوشیمیایی متغیرها (سطوح سرمی آنزیمهای کراتین کیناز و لاکتات دهیدروژناز)
48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرینی و پس از 10 تا 12 ساعت ناشتایی، اندازهگیری متغیرها انجام شد. رَتها با تزریق داخل صفاقی ترکیبی از کتامین (90 میلیگرم به ازای هر کیلو وزن بدن ) و زایلازین (10 میلیگرم به ازای هر کیلو وزن بدن) بیهوش شده و پس از شکافتن حفره شکمی نمونه خون مستقیماً از بطن چپ موشها گرفته شد و بلافاصله در 3000 دور در دقیقه بهمدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد. پس از آن، سرم از پلاسما جدا و برای اندازهگیری سطوح لاکتاتدهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کینازMB در منهای 70 درجه سانتیگراد نگهداری شد. برای جلوگیری از تأثیر آهنگ شبانه، نمونهگیری رأس ساعت مشخصی در روز (9 صبح) انجام شد.
سطوح لاکتاتدهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کینازMB با استفاده از کیتهای آزمایشگاهی مخصوص و طبق دستورالعمل شرکت سازنده و به روش اسپکتروفتومتری اندازهگیری شد. برای تعیین میزان فعالیت آنزیم کراتین کیناز از کیت ایزوفرم کراتین کیناز MB(پارس آزمون، تهران، ایران) استفاده شد و نتایج بهصورت واحد بر لیتر (U/L) گزارش شد. ایزوآنزیم کراتین کیناز MB بهطور اختصاصی برای تشخیص فعالیت آنزیم کراتین کیناز در قلب بهکار میرود [
25]. فعالیت بالای ایزوآنزیم کراتین کینازMB قابلتشخیص در سرم است. همچنین برای اندازهگیری فعالیت لاکتات دهیدروژناز از روش استاندارد انجمن بیوشیمی آلمان (DGKC) استفاده شد. در این روش فعالیت آنزیم با توجه به میزان تغییر غلظت NADH تعیین میشود (
فرمول شماره 1) [
26].
1. Lactate+NAD+H+Pyruvate+NADH
آنزیم لاکتات دهیدروژناز با فعالیت NADH اکسید میشود. مقدار کاهش NAD به NADH در این فرایند نسبت مستقیم دارد که به روش فتومتری قابل اندازهگیری است.
تجزیهوتحلیل دادهها
دادههای بهدستآمده با استفاده از نرمافزار SPSS نسخه 22 و آزمونهای آماری شاپیرو ویلک برای تعیین نرمالیتی توزیع دادهها، آزمون لوین برای تعیین همگنی واریانس، آزمون تیمستقل جهت بررسی سطح القای دوکسوریبسن و آنالیز واریانس یکراهه برای تفاوت بین گروهها و آزمون تعقیبی توکی برای بررسی تفاوت بین گروهها و در سطح آماری 0/05>P تجزیهوتحلیل شدند.
یافتهها
دادههای مربوط به میانگین و انحراف معیار متغیرهای تحقیق به تفکیک گروه در
جدول شماره 1 ارائه شده است.
نتایج نشان داد کمترین میزان سطح آنزیمهای کراتین کیناز و لاکتات دهیدروژناز در گروه کنترل سالم و بیشترین میزان آن در گروه کنترل دوکسوریبسن است (
جدول شماره 1).
در ادامه، تجزیهوتحلیل دادهها نشان داد القای دوکسوریبسن باعث افزایش معناداری در میزان سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز گروه دوکسوریبسن (کنترل بیمار) نسبت به گروه کنترل سالم شد (0/001=P) (
جدول شماره 2).
نتایج آزمون آنالیز واریانس یکراهه (73/86=f) در آنزیم لاکتات دهیدروژناز نشان داد تفاوت معناداری (0/001=P) بین گروهها وجود دارد و آزمون تعقیبی توکی نشان داد محل این تفاوتها بین گروه کنترل سالم و دوکسوریبسن (0/01=P) و گروه کنترل سالم و دوکسوریبسن / آزمایش تناوبی شدید (0/01=P) وجود دارد. نتایج آزمون آنالیز واریانس یکراهه (22/103=f) در ایزوآنزیم کراتین کیناز نشان داد تفاوت معناداری (0/001=P) بین گروهها وجود دارد. محل این تفاوتها بین گروه کنترل سالم و دوکسوریبسن (0/001=P) و بین گروههای آزمایش و آزمایش و کروسین با گروه دوکسوریبسن (0/001=P) وجود دارد.
علاوهبراین، مشخص شد هرچند بین تأثیر تمرین تناوبی شدید بهتنهایی و ترکیب آزمایش تناوبی شدید و کروسین در کاهش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز تفاوت وجود دارد، اما این میزان تفاوت معنادار نبود (بهترتیب 0/087=P و 0/877=P) (
تصویرهای شماره 1 و
2).
بحث
یافتههای پژوهش حاضر نشان داد تزریق داروی دوکسوریبسن باعث افزایش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز در موشهای صحرایی در مقایسه با گروه کنترل سالم شد. در مقابل، انجام 8 هفته تمرین تناوبی شدید بهتنهایی و نیز همراه با مصرف کروسین توانست در مقایسه با گروه کنترل دوکسوریبسن در سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز در موشهای صحرایی کاهش معناداری ایجاد کند.
در راستای این نتایج، وارپ و همکاران [
5]، رجبپور و همکاران نشان دادند القای دوکسوریبسن باعث افزایش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز در رَتهای نژاد ویستار شد. دوکسوریبسن بهطور وسیع و موفقیتآمیز در درمان انواع زیادی از سرطانها بهکار میرود، اما سمیت قلبی ایجادشده توسط دوکسوریبسن در دهههای اخیر تبدیل به یکی از نگرانیهای بزرگ انکولوژیستها شده است. سمیت قلبی القاشده توسط دوکسوریبسن به 2 صورت حاد و مزمن اتفاق بیفتد. سمیت حاد بهندرت بروز میکند و معمولاً بعد از دریافت دُز بالایی از دوکسوریبسن ایجاد میشود و موجب تاکیکاردی و نارسایی حاد قلبی میشود، درحالیکه نوع مزمن ممکن است چندین سال بعد از دریافت آخرین دُز دوکسوریبسن در شیمیدرمانی خود را نشان دهد [
27].
از آنجا که در بیشتر بیماران مبتلا به سرطان نشانههای سمیت قلبی 4 تا 20 سال پس از درمان با دوکسوریبسن خود را نشان میدهد؛ بنابراین گسترش سمیت قلبی عامل تهدیدکننده حیات در این بیماران بهشمار میرود [
28]. سازوکارهایی که در سمیت قلبی ناشی از دوکسوریبسن دخیل هستند، پیچیده و چندعاملی بوده و شامل انواع مرگ سلولی (آپوپتوز، نکروز و اتوفاژی)، هایپرتروفی سلولی، تغییر بیان ژن، تغییر حالت ماتریکس خارج سلولی، اختلال گذرا در هومئوستاز کلسیم و تولید استرس اکسیداتیو است [
29 ,30 ,31, 32].
بهنظر میرسد در تمام این سازوکارها شکلگیری رادیکالهای آزاد در اثرات آسیبزای دوکسوریبسن نقش داشته باشد [
29،
33]. بنابراین منطقی بهنظر میرسد که استفاده از راهبردهایی مانند فعالیت بدنی و استفاده از مکملهای غذایی با خاصیت آنتیاکسیدانی مثل کروسین بتواند با تعدیل استرس اکسیداتیو عوامل دخیل در سمیت قلبی را کاهش دهد.
براساس مطالعات گزارششده قبلی، فعالیت بدنی بهطورکلی و تمرین تناوبی بهطور ویژه به حفظ و ارتقای سلامت، بهویژه در پیشگیری از ابتلا به بیماریهای قلبیعروقی کمک میکند [
13،
34]. بهدنبال آسیب میوسیتهای قلبی، آنزیمهای متابولیکی قلبی شامل لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز MB از میوکارد به پلاسما رها شده و افزایش سطوح سرمی لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز MB مارکرهای مهم آسیب قلبی شناخته میشوند [
35, 36].
در پژوهش حاضر نیز القای سمیت قلبی با استفاده از داروی دوکسوریبسن باعث افزایش میزان ایزوآنزیم کراتین کیناز MB و لاکتات دهیدروژناز در مقایسه با گروه کنترل سالم شد که بیانگر آسیب سلولهای قلبی توسط داروی دوکسوریبسن است و درمان با تمرین تناوبی شدید و کروسین در 2 گروه درمانی توانسته با اثر محافظتی بر کاردیومیوسیتها از افزایش آنزیمهای آسیب قلبی جلوگیری کند. علاوهبراین، هرچند تفاوت معناداری بین تأثیر آزمایش تناوبی شدید بهتنهایی و در ترکیب با کروسین بر سطوح سرمی آنزیمهای آسیب قلبی وجود نداشت، اما مشخص شد تأثیر تمرین تناوبی شدید در ترکیب با کروسین میل به افزایش دارد.
همسو با نتایج ما، رامز و همکاران نشان دادند تمرین تناوبی شدید با کاهش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز، ایزوآنزیم کراتین کیناز MB و اندازه انفارکتوس از قلب در برابر آسیب ناشی از ایسکمیریپرفیژون محافظت میکند و در مقایسه با آزمایش تداومی، تأثیر آزمایش تناوبی بیشتر بود [
37]. همچنین غنیمتی و همکاران نشان دادند پیشآمادهسازی با آزمایش تناوبی شدید باعث شد سطوح سرمی کراتین کیناز، لاکتات دهیدروژناز و تروپونین T پس از سکته قلبی حاد در موشهای صحرایی نر در مقایسه با گروه کنترل سکته کاهش پیدا کند [
38]. بنابراین این احتمال وجود دارد که تمرین تناوبی شدید با ایجاد محافظت قلبی کاردیومیوسیتها در برابر مرگ سلولی ناشی از دوکسوریبسن، باعث کاهش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز MB شده است.
بافت قلب بهدلیل تراکم بالای میتوکندری و نیاز به انرژی بیشتر نسبت به بقیه بافتها، حساسیت بیشتری به پراکسیداسیون لیپیدی و القای مرگ برنامهریزی (آپوپتوز) شده ناشی از دوکسوریبسن دارد. همچنین کمبود آنزیمهای آنتیاکسیدانی موردنیاز برای سمزدایی آنیونهای دیسموتاز و هیدروژن پراکسیداز در بافت قلب در شرایط عادی باعث تولید و تجمع رادیکالهای آزادشده و درنتیجه موجب پراکسیداسیون لیپید، تخریب گسترده غشا، شبکه آندوپلاسمیک و اسیدنوکلئیک میتوکندری میشود [
39].
علاوهبراین، مشخص شده آنتیاکسیدانهای درونزاد عضله قلبی در سمیت قلبی ناشی از دوکسوریبسن کاهش مییابند [
40]. فتاحی بافقی و همکاران در مطالعهای نشان دادند سطوح فعالیت آنزیمهای SOD و CAT در رَتهای دیابتی بهدنبال 8 هفته تمرین تناوبی شدید و مصرف کروکومین بهطور معناداری افزایش یافت [
41]. بنابراین احتمال دارد در مطالعه ما نیز آزمایش تناوبی شدید ازطریق تنظیم مثبت آنزیمهای ضداکسایشی و افزایش فعالیت آنزیمهای SOD و CAT بهعنوان اولین سد دفاعی بدن در برابر آسیب اکسیداتیو، از آسیب به بافت قلب جلوگیری کرده و علائم سمیت قلبی را کاهش داده است.
سازوکار دیگری که در آسیبزایی سمیت قلبی نقش دارد، مرگ سلولی یا آپوپتوز است. مطالعات زیادی نشان دادند القای آپوپتوز توسط دوکسوریبسن از هر دو مسیر داخلی و خارجی آپوپتوز انجام میشود. در مسیر داخلی دوکسوریبسن با افزایش بیان پروتئینهایی نظیر Bax باعث فعال شدن مسیر داخلی آپوپتوز میشود [
42،
43]. از طرفی نشان داده شده که آزمایش تناوبی شدید با افزایش بیان ژن ضدآپوپتوزی Bcl-2 و کاهش بیان ژن پروآپوپتوزی Bax باعث کاهش آسیب سلولهای بطن چپ در موشهای مبتلا به دیابت میشود [
44].
از آنجا که آپوپتوز در پاتوژنز سمیت قلبی دخیل است و آزمایش تناوبی شدید هم اثرات ضدآپوپتوزی دارد، پس در مطالعه حاضر این احتمال وجود دارد که اثرات ضدآپوپتوزی آزمایش تناوبی شدید نیز میتواند در محافظت کاردیومیوسیتها در برابر آسیب ناشی از دوکسوریبسن دخالت داشته باشد. هرچند در این مطالعه سازوکارهای دخیل در سمیت قلبی نظیر استرس اکسیداتیو و آپوپتوز بررسی نشدند و این مورد از محدودیتهای این مطالعه است و میتواند بهعنوان یک پیشنهاد جهت انجام آن در مطالعات آینده مورد توجه قرار گیرد.
فیتوکمیکالها مولکولهای کوچک غیرتغذیهای مشتق از گیاهان هستند که درمقابل فرایندهای اکسیدانی و التهابی اثرات محافظتی دارند. کروسین یک کاروتنوئید مشتق از زعفران است که ویژگیهای آنتیاکسیدانی، ضدالتهابی و ضدآپوپتوزی دارد [
45]. نتایج مطالعه حاضر نشان داد در مقایسه با گروه کنترل دوکسوریبسن، کروسین در ترکیب با آزمایش تناوبی شدید باعث کاهش معنادار سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز MB در موشهای صحرایی تحت القای دوکسوریبسن شد.
همچنین مشخص شد بین تأثیر آزمایش تناوبی شدید و ترکیب آزمایش و کروسین بر سطح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز MB در رَتهای نر نژاد ویستار قرارگرفته در معرض القای دوکسوریبسن تفاوت وجود دارد، هرچند این تفاوت بهلحاظ آماری معنادار نبود. همانطور که قبلاً اشاره شد بهخوبی مشخص شده که ROSبخش مهمی از سازوکار سمیت قلبی ناشی از دوکسوریبسن است. استرس اکسیداتیو ناشی از دوکسوریبسن بهعلت تولید بیشازحد ROS یکی از دلایل اصلی آسیب میوکارد است [
33].
وقتی غشای سلول قلبی آسیب ببیند، آنزیمهای خاص سیتوپلاسم میوکارد مانند لاکتات دهیدروژناز، کراتین کیناز، AST و ALT از سلول خارج میشوند و میزان خروج این آنزیمها با درجه آسیب میوکارد متناسب است. افزایش فعالیت این آنزیمهای نشانگر قلب، نشاندهنده آسیب سلولی و از بین رفتن یکپارچگی عملکردی و یا نفوذپذیری غشای سلول است [
46].
همسو با نتایج پژوهش حاضر، الشربینی و همکاران نشان دادند مصرف وابسته به دُز کروسین باعث کاهش استرس اکسیداتیو، افزایش دفاع آنتیاکسیدانی و کاهش آپوپتوزیس بافت قلبی ناشی از تزریق دوکسوریبسن میشود [
23]. همچنین شکرریز و همکاران نشان دادند 8 هفته مصرف کروسین و ترکیب آزمایش تناوبی شدید و کروسین شاخص استرس اکسیداتیو (مالوندیآلدئید) بافت قلب رَتهای در معرض القای دوکسوریبسن را کاهش و فعالیت آنزیمهای آنتیآکسیدانی (کاتلاز و سوپراکسیددیسموتاز) را افزایش داد [
47].
با توجه به اینکه اثرات آنتیاکسیدانی، ضدآپوپتوزی و ضدالتهابی برای کروسین گزارش شده است [
45]؛ بنابراین بهنظر میرسد بهواسطه یک یا ترکیبی از اثرات فوق بتواند از سمیت دوکسوریبسن جلوگیری کند، میوسیتها کمتر تخریب شده و آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و CK کمتر از سلول خارج شده و بهتبع آن سطوح سرمی آنها کاهش یابد. پژوهشهای قبلی پیشنهاد میکنند که کروسین بیان آنتیاکسیدان هم هیدروژناز (HO-1) را ازطریق تعدیل کلسیم کالمودولین القا میکند و مسیر آنتیاکسیدانی Nrf2/HO-1 را فعال میکند.
همچنین نشان داده شد کروسین استرس اکسیداتیو ناشی از دوکسوریبسن را کاهش میدهد، مهار سیستم آنتیاکسیدانی درونزاد ناشی از دوکسوریبسن را از بین برده، افزایش سایتوکایهای پیشالتهابی ناشی از دوکسوریبسن و کاهش سایتوکاینهای ضدالتهابی ناشی از دوکسوریبسن را مهار میکند [
23]. همچنین بهنظر میرسد که کروسین در سلولهای مختلف با رادیکالهای آزاد و همچنین مواد واسط اکسیدان واکنش داده و به این ترتیب با متوقف کردن واکنشهای زنجیرهای رادیکالهای آزاد از غشای سلول محافظت میکند [
48].
به نظر میرسد دلیل اینکه تأثیر مصرف کروسین در ترکیب با آزمایش تناوبی شدید در مقایسه با تأثیر تمرین بهتنهایی معنادار نبوده این است که آزمایش تناوبی شدید بهتنهایی توانسته نهایت تأثیر محافظتی ممکن را در جهت خنثی کردن اثرات مخرب دوکسوریبسن اعمال کند؛ بنابراین امکان تأثیر بیشتر با این دُز از کروسین و آزمایش استفادهشده در مطالعه حاضر وجود نداشته است.
نتیجهگیری
بهطورکلی مشخص شد تزریق دوکسوریبسن موجب افزایش سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز در موشهای صحرایی در معرض القای دوکسوریبسن شد و با توجه به دادههای بهدستآمده مشخص شد آزمایش تناوبی شدید بهتنهایی و نیز آزمایش تناوبی شدید در ترکیب با کروسین در مقایسه با گروه کنترل دوکسوریبسن بهطور معناداری تغییرات ناشی از القای دوکسوریبسن در سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز را کاهش دهد. همچنین بین تأثیر آزمایش تناوبی شدید بهتنهایی و تأثیر آزمایش تناوبی شدید در ترکیب با کروسین بر سطوح سرمی آنزیمهای لاکتات دهیدروژناز و ایزوآنزیم کراتین کیناز رَتهای قرارگرفته در معرض القای دوکسوریبسن تفاوت معناداری یافت نشد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
مقاله حاضر با کد اخلاق IR.LUMS.REC.1399.221 برگرفته از پایاننامه نویسنده اول دانشجوی دوره کارشناسی ارشد، گرایش فیزیولوژی ورزش در گروه تربیتبدنی و علوم ورزشی دانشکده علوم انسانی دانشگاه لرستان است.
حامی مالی
این مقاله حاصل کار پایاننامه دوره کارشناسیارشد رشته تربیتبدنی و علوم ورزشی دانشگاه لرستان بوده است. معاونت پژوهشی دانشگاه لرستان حامی این پژوهش بوده است.
مشارکت نویسندگان
همه نویسندگان در نگارش این مقاله سهم یکسانی داشتند.
تعارض منافع
بنابر اظهار نظر نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
تشکر و قدردانی
ضمن تشکر از معاونت پژوهشی دانشگاه لرستان از همه کسانی که در این پژوهش مشارکت داشتند تشکر و قدردانی میشود.
References
1.
Abdullah CS, Alam S, Aishwarya R, Miriyala S, Bhuiyan MAN, Panchatcharam M, et al. Doxorubicin-induced cardiomyopathy associated with inhibition of autophagic degradation process and defects in mitochondrial respiration. Scientific Reports. 2019; 9(1):2002. [DOI:10.1038/s41598-018-37862-3] [PMID] [PMCID]
2.
Popov A, Klimovich A, Styshova O, Tsybulsky A, Hushpulian D, Osipyants A, et al. Probable mechanisms of Doxorubicin antitumor activity enhancement by ginsenoside Rh2. Molecules. 2022; 27(3):628. [DOI:10.3390/molecules27030628] [PMID] [PMCID]
3.
Lee Y, Kwon I, Jang Y, Cosio-Lima L, Barrington P. Endurance exercise attenuates doxorubicin-induced cardiotoxicity. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2020; 52(1):25-36. [DOI:10.1249/MSS.0000000000002094] [PMID]
4.
Cao L, Zhu W, Wagar EA, Meng QH. Biomarkers for monitoring chemotherapy-induced cardiotoxicity. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. 2017; 54(2):87-101. [DOI:10.1080/10408363.2016.1261270] [PMID]
5.
Alkuraishy HM, Al-Gareeb AI, Al-hussaniy HA. Doxorubicin-induced cardiotoxicity: Molecular mechanism and protection by conventional drugs and natural products. International Journal of Clinical Oncology and Cancer Research. 2017; 2(2):31-44. [Link]
6.
Środa-Pomianek K, Michalak K, Świątek P, Poła A, Palko-Łabuz A, Wesołowska O. Increased lipid peroxidation, apoptosis and selective cytotoxicity in colon cancer cell line lovo and its doxorubicin-resistant subline lovo/dx in the presence of newly synthesized phenothiazine derivatives. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2018; 106:624-36. [DOI:10.1016/j.biopha.2018.06.170] [PMID]
7.
Kong CY, Guo Z, Song P, Zhang X, Yuan YP, Teng T, et al. Underlying the mechanisms of Doxorubicin-induced acute cardiotoxicity: Oxidative stress and cell death. International Journal of Biological Sciences. 2022; 18(2):760-70. [DOI:10.7150/ijbs.65258] [PMID] [PMCID]
8.
Shirinbayan V, Roshan VD. Pretreatment effect of running exercise on HSP 70 and Dox-induced cardiotoxicity. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 2012; 13(11):5849-55. [DOI:10.7314/APJCP.2012.13.11.5849] [PMID]
9.
Soliman H, Ahmed RR, Gomaa HA, Ali AT. Assessment of the chemo-preventive effects of various plant constituents against doxorubicin-induced toxicity in rats. Journal of American Science. 2014; 10(9):153-64. [Link]
10.
Moradi M, Shakerian S, Nikbakht M. [The effect of eight weeks high intensity interval training and Crocin consumption on oxidative stress of liver tissue in male rats subjected to chronic Doxorubicin injection (Persian)]. Feyz 2019; 23(5):485-94. [Link]
11.
Kavazis AN, Smuder AJ, Powers SK. Effects of short-term endurance exercise training on acute doxorubicin-induced FoxO transcription in cardiac and skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 2014; 117(3):223-30. [DOI:10.1152/japplphysiol.00210.2014] [PMID] [PMCID]
12.
Ramos JS, Dalleck LC, Tjonna AE, Beetham KS, Coombes JS. The impact of high-intensity interval training versus moderate-intensity continuous training on vascular function: A systematic review and meta-analysis. Sports Medicine. 2015; 45(5):679-92. [DOI:10.1007/s40279-015-0321-z] [PMID]
13.
MacInnis MJ, Gibala MJ. Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. The Journal of Physiology. 2017; 595(9):2915-30. [DOI:10.1113/JP273196] [PMID] [PMCID]
14.
Freitag N, Weber PD, Sanders TC, Schulz H, Bloch W, Schumann M. High-intensity interval training and hyperoxia during chemotherapy: A case report about the feasibility, safety and physical functioning in a colorectal cancer patient. Medicine. 2018; 97(24):e11068. [DOI:10.1097/MD.0000000000011068] [PMID] [PMCID]
15.
Indu R, Azhar T, Nair A, Nair CKK. Amelioration of Doxorubicin induced cardio-and hepato-toxicity by carotenoids. Journal of Cancer Research and Therapeutics. 2014; 10(1):62. [DOI:10.4103/0973-1482.131370] [PMID]
16.
Goldfarb AH, McKenzie MJ, Bloomer RJ. Gender comparisons of exercise-induced oxidative stress: Influence of antioxidant supplementation. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 2007; 32(6):1124-31. [DOI:10.1139/H07-078] [PMID]
17.
Ugras AF. Effect of high intensity interval training on elite athletes’ antioxidant status. Science & Sports. 2013; 28(5):253-9. [DOI:10.1016/j.scispo.2012.04.009]
18.
Orazizadeh M, Khorsandi L, Absalan F, Hashemitabar M, Daneshi E. Effect of beta-carotene on titanium oxide nanoparticles-induced testicular toxicity in mice. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2014; 31(5):561-8. [DOI:10.1007/s10815-014-0184-5] [PMID] [PMCID]
19.
Ordoudi SA, Tsimidou MZ. Measuring antioxidant and prooxidant capacity using the Crocin bleaching assay (CBA). In: Armstrong D, editor. advanced protocols in oxidative stress iii. Methods in molecular biology. New York: Humana Press; 2015. [DOI:10.1007/978-1-4939-1441-8_24] [PMID]
20.
Salem M, Shaheen M, Tabbara A, Borjac J. Saffron extract and Crocin exert anti-inflammatory and anti-oxidative effects in a repetitive mild traumatic brain injury mouse model. Scientific Reports. 2022; 12(1):5004. [DOI:10.1038/s41598-022-09109-9] [PMID] [PMCID]
21.
Goyal S, Arora S, Sharma A, Joshi S, Ray R, Bhatia J, et al. Preventive effect of Crocin of crocus sativus on hemodynamic, biochemical, histopathological and ultrastructural alterations in isoproterenol-induced cardiotoxicity in rats. Phytomedicine. 2010; 17(3-4):227-32. [DOI:10.1016/j.phymed.2009.08.009] [PMID]
22.
Rezaei R, Nurshahi M, Bigdeli M, Khodagoli F, Haghparast A. [Effect of eight weeks of continuous and periodic aerobic training on VEGF-A and VEGFR-2 levels of male brain Wistar rats (Persian)]. Journal of Physiology of Sport and Physical Activity. 2015; 16:1213-21. [Link]
23.
Elsherbiny NM, Salama MF, Said E, El-Sherbiny M, Al-Gayyar MM. Crocin protects against doxorubicin-induced myocardial toxicity in rats through down-regulation of inflammatory and apoptic pathways. Chemico-Biological Interactions. 2016; 247:39-48. [DOI:10.1016/j.cbi.2016.01.014] [PMID]
24.
Marques-Aleixo I, Santos-Alves E, Balça M, Moreira P, Oliveira P, Magalhães J, et al. Physical exercise mitigates doxorubicin-induced brain cortex and cerebellum mitochondrial alterations and cellular quality control signaling. Mitochondrion. 2016; 26:43-57. [DOI:10.1016/j.mito.2015.12.002] [PMID]
25.
Malekinejad H, Ahsan S, Delkhosh-Kasmaie F, Cheraghi H, Rezaei-Golmisheh A, Janbaz-Acyabar H. Cardioprotective effect of royal jelly on paclitaxel-induced cardio-toxicity in rats. Iranian Journal of Basic Medical Sciences. 2016; 19(2):221-7. [PMID] [PMCID]
26.
Pesce A, Fondy TP, Stolzenbach F, Castillo F, Kaplan NO. The comparative enzymology of lactic dehydrogenases III. Properties of the H4 and M4 enzymes from a number of vertebrates. Journal of Biological Chemistry. 1967; 242(9):2151-67. [DOI:10.1016/S0021-9258(18)96030-8]
27.
Wallace KB. Doxorubicin-induced cardiac mitochondrionopathy. Pharmacology & Toxicology. 2003; 93(3):105-15. [DOI:10.1034/j.1600-0773.2003.930301.x] [PMID]
28.
Singal P, Li T, Kumar D, Danelisen I, Iliskovic N. Adriamycin-induced heart failure: Mechanisms and modulation. Molecular and Cellular Biochemistry. 2000; 207(1):77-86. [DOI:10.1023/A:1007094214460] [PMID]
29.
Minotti G, Menna P, Salvatorelli E, Cairo G, Gianni L. Anthracyclines: Molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. Pharmacological Reviews. 2004; 56(2):185-229. [DOI:10.1124/pr.56.2.6] [PMID]
30.
Rawat PS, Jaiswal A, Khurana A, Bhatti JS, Navik U. Doxorubicin-induced cardiotoxicity: An update on the molecular mechanism and novel therapeutic strategies for effective management. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2021; 139:111708. [DOI:10.1016/j.biopha.2021.111708] [PMID]
31.
Perego P, Corna E, Cesare MD, Gatti L, Polizzi D, Pratesi G, et al. Role of apoptosis and apoptosis-related genes in cellular response and antitumor efficacy of anthracyclines. Current Medicinal Chemistry. 2001; 8(1):31-7. [DOI:10.2174/0929867013373994] [PMID]
32.
Vejpongsa P, Yeh ET. Prevention of anthracycline-induced cardiotoxicity: Challenges and opportunities. Journal of the American College of Cardiology. 2014; 64(9):938-45. [DOI:10.1016/j.jacc.2014.06.1167] [PMID]
33.
Carvalho C, Santos RX, Cardoso S, Correia S, Oliveira PJ, Santos MS, et al. Doxorubicin: The good, the bad and the ugly effect. Current Medicinal Chemistry. 2009; 16(25):3267-85. [DOI:10.2174/092986709788803312] [PMID]
34.
Rahmani Ghobadi M. [The relationship of physical activity and risk factors of coronary heart disease (CHD) in older men (Persian). Salmand: Iranian Journal of Ageing. 2015; 9(4):316-23. [Link]
35.
Patel IB, Atar MA, Ali SA. Punica granatum peel extract ameliorates Doxorubicin induced cardiotoxicity. Analytical Chemistry Letters. 2019; 9(6):835-44. [DOI:10.1080/22297928.2019.1708789]
36.
Rakhshan K, Aboutaleb N, Nikbakht F, Bakhshesh M, Azizi Y. [Apigenin improves myocardial function and attenuates cardiotoxicity induced by Doxorubicin in male rats (Persian). Yafteh. 2018; 20(1):85-98. [Link]
37.
Ramez M, Rajabi H, Ramezani F, Naderi N, Darbandi-Azar A, Nasirinezhad F. The greater effect of high-intensity interval training versus moderate-intensity continuous training on cardioprotection against ischemia-reperfusion injury through Klotho levels and attenuate of myocardial TRPC6 expression. BMC Cardiovascular Disorders. 2019; 19:118. [DOI:10.1186/s12872-019-1090-7] [PMID] [PMCID]
38.
Ghanimati R, Rajabi H, Ramezani F, Ramez M, Bapiran M, Nasirinezhad F. The effect of preconditioning with high-intensity training on tissue levels of G-CSF, its receptor and C-kit after an acute myocardial infarction in male rats. BMC Cardiovascular Disorders. 2020; 20(1):1-9. [DOI:10.1186/s12872-020-01380-w] [PMID] [PMCID]
39.
Shakir DK, Rasul KI. Chemotherapy induced cardiomyopathy: Pathogenesis, monitoring and management. Journal of Clinical Medicine Research. 2009; 1(1):8. [DOI:10.4021/jocmr2009.02.1225]
40.
Khanmohammadi R, Azarbaijani MA, Piri M, Khorsandi L. [The effect of high intensity training and Crocin on oxidative stress in male rats subjected to Doxorubicin induction (Persian)]. Armaghan-e-Danesh. 2019; 23(6):694-708. [Link]
41.
Fattahi Bafghi A, Homaee HM, Azarbayjani MA. Effects of high intensity interval training and curcumin supplement on antioxidant enzyme in heart tissue of diabetic rats. Iranian Journal of Diabetes and Obesity. 2016; 8(3):135-41. [Link]
42.
Tsutsui H, Ide T, Kinugawa S. Mitochondrial oxidative stress, DNA damage, and heart failure. Antioxidants & Redox Signaling. 2006; 8(9-10):1737-44. [DOI:10.1089/ars.2006.8.1737] [PMID]
43.
Liu X, Chua CC, Gao J, Chen Z, Landy CL, Hamdy R, et al. Pifithrin-α protects against doxorubicin-induced apoptosis and acute cardiotoxicity in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2004; 286(3):H933-9. [DOI:10.1152/ajpheart.00759.2003] [PMID]
44.
Safar Nezhad A, Peeri M, Matin Homaee H. [Effect of high intensity interval training and continuous training on the gene expression of Bcl2, Bax and P-53 protein in the left ventricle type 2 diabetes of male rats (Persian)]. Medical Journal of Mashhad University of Medical Sciences. 2021; 63(5). [DOI:10.22038/mjms.2021.17582]
45.
Abushouk AI, Ismail A, Salem AMA, Afifi AM, Abdel-Daim MM. Cardioprotective mechanisms of phytochemicals against doxorubicin-induced cardiotoxicity. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2017; 90:935-46. [DOI:10.1016/j.biopha.2017.04.033] [PMID]
46.
Guo Z, Yan M, Chen L, Fang P, Li Z, Wan Z, et al. Nrf2dependent antioxidant response mediated the protective effect of tanshinone IIA on doxorubicininduced cardiotoxicity. Experimental and Therapeutic Medicine. 2018; 16(4):3333-44. [DOI:10.3892/etm.2018.6614] [PMID] [PMCID]
47.
Shekarriz H, Galedari M, Khorsandi L, Nikbakht M. [Protective effects of aerobic training and Crocin on Doxorubicin induced heart tissue oxidative stress in male rats (Persian)]. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology. 2020; 15(2):11-20. [Link]
48.
Kaffashi Elahi R, Mohajeri D. [Experimental study on protective effects of Crocin on nephropathy induced by complete unilateral ureteral obstruction in the rats (Persian)]. Journal of Comparative Pathobiology. 2016; 12(4):1769-82. [Link]