Baratyan F, Valipour dehnou V, Khosravi A. Effect of saffron aqueous extract during resistance training on the expression of fibronectin type III domain-containing protein 5 in the hippocampus of rats with type 2 diabetes. cmja 2024; 14 (2) :61-69
URL:
http://cmja.arakmu.ac.ir/article-1-993-fa.html
براتیان فرزاد، ولی پور ده نو وحید، خسروی امیر. اثر مصرف عصاره آبی زعفران در خلال تمرین مقاومتی بر بیان پروتئین 5 حاوی دامنه فیبرونکتین نوع 3 هیپوکمپ موشهای دارای دیابت نوع 2. فصلنامه طب مکمل. 1403; 14 (2) :61-69
URL: http://cmja.arakmu.ac.ir/article-1-993-fa.html
1- کارشناسی ارشد، گروه علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه لرستان، خرمآباد، ایران.
2- دانشیار، گروه علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه لرستان، خرمآباد، ایران. ، valipour.v@lu.ac.ir
3- استادیار، گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی (ره)، بروجرد، ایران.
متن کامل [PDF 1095 kb]
(262 دریافت)
|
چکیده (HTML) (861 مشاهده)
متن کامل: (316 مشاهده)
ﻣﻘﺪﻣﻪ
دیابت نوع 2 یکی از رایجترین بیماریهای متابولیک است که دلیل اصلی بروز آن ایجاد اختلالی به نام مقاومت انسولین و در نتیجه نقص در ورود قند خون به درون بافت است (1). این بیماری که معمولاً در برزگسالان شیوع بیشتری دارد، فراوانترین زیرگونه دیابت است که مشابه با سایر انواع این بیماری یکی از علائم اصلی آن هایپرگلیسمی است (1). همزمان با پیشرفت دیابت، هایپرگلیسمی سبب اختلال در سیستمهای قلبی-عروقی، کلیه، شبکیه، عدسی چشم، پوست و سیستم عصبی مرکزی و محیطی میشود (1). دیابت به هر دو سیستم عصبی مرکزی و محیطی از طریق آپوپتوز (Apoptosis) نورونهای پایهای آسیب میرساند و افزایش قند خون ناشی از دیابت، عوارض عروق ریز شدیدی مانند نوروپاتی، نفروپاتی و رتینوپاتی (Retinopathy) ایجاد میکند. شایعترین عوارض دیابت، نوروپاتیهای دیابتی هستند که اختلالات سیستم عصبی خودکار و سیستم عصبی ارادی را همراه دارند (2). در نهایت، اختلالات عصبی در بیماران مبتلا به دیابت با افزایش آتروفی بافت مغز همراه است (3).
به طور ویژه گزارش شده است که قند خون بالا آثار مخربی بر مناطق ویژهای از مغز مانند نورونهای هیپوکمپ داشته و موجب نقص در یادگیری، حافظه، توانایی حل مسئله و اختلالات ذهنی - حرکتی و شناختی در افراد دیابتی میشود (4). در بیماران دیابتی حجم هیپوکمپ کاهش قابل توجهی را در مقایسه با بیماران غیر دیابتی نشان میدهد که میتوان دلیل آن را تخریب سلولهای عصبی در این ناحیه که تحت تاثیر بیماری دیابت هستند، دانست (4). هرچند سازوکارهای تخریب سلولهای عصبی ناشی از دیابت در هیپوکمپ کاملاً مشخص نشده است، اما سازوکارهایی مانند آتروفی دندریتی، تنظیم کاهشی گیرندههای گلوکوکورتیکویید (Glucocorticoids)، تغییر بیان گیرندههای عامل رشد شبه انسولینی، کاهش ناقلان انسولین و القای آپوپتوز مطرح شده است (3). به هر حال، شیوع بیماریهای تخریب عصب بین بیماران دارای دیابت نوع ۲ رو به افزایش است؛ به طوری که در حال حاضر تقریبا 20 درصد از بیماریهای تخریب عصب با بیماری دیابت نوع ۲ مرتبط هستند (5).
از جمله روشهای کاربردی برای تنظیم قند خون بیماران دیابتی میتوان به دارودرمانی و تغییر سبک زندگی از طریق ورزش و تغییرات در رژیم غذایی اشاره کرد. ورزش فواید سلامتی گوناگونی مانند افزایش طول عمر، محافظت در برابر بیماریهای قلبی-عروقی، دیابت، سرطان و بیماریهای تخریب عصبی دارد (6). ورزش سبب توسعه یادگیری و حافظه، تاخیر زوال شناختی مرتبط با سن و کاهش خطر تخریب عصب میشود (7). همچنین پژوهشها نشان داده است که فعالیت بدنی علاوه بر توسعه عملکرد رفتاری، سبب ارتقای شکلپذیری سیناپسی در هیپوکمپ که یک ساختار کلیدی برای یادگیری است، میشود (6).
به هر حال، یکی از سازوکارهای مهمی که ورزش از طریق آن میتواند بر سلامت سیستم عصبی مرکزی تاثیرگذار باشد، ترشح برخی پروتئینها در سیستم عصبی مرکزی است. یکی از عاملهای مهم از این دسته یک گلیکوپروتئین با نام پروتئین 5 حاوی دامنه فیبرونکتین نوع III (FNDC5III- Fibronectin type III domain-containing protein 5) است که در گذشته اثرات حفاظت نورونی این عامل به خوبی نشان داده شده است (8). پژوهشهای پیشین گزارش کردهاند که این عامل با افزایش مصرف انرژی، لیپولیز و حساسیت به انسولین موجب تعدیل عوارض دیابت میشود (9). از طرفی FNDC5 در فرایندهای حفاظت نورونی نیز موثر است؛ چرا که نشان داده شده که در تعدیل فرایندهای تخریب نورنی از جمله سازوکارهای التهابی، فشارهای اکسیداتیو و آمیلوئید بتا نقش دارد (9). همچنین موجب افزایش عوامل مغذی عصبی از جمله عامل مغذی عصبی مشتق از مغز (BDNF- Brain-derived neurotrophic factor) میشود (11،10). البته فیبرونکتین در واقع پیشساز مایوکاین آیریزین است و آیریزین از این عامل مشتق و افزایش بیان آیریزین موجب ترشح بیشتر BDNF میشود (13،12). به طور جالب توجه در پژوهش ساما (Sama) و همکاران (2023) تاثیر مثبت FNDC5 در کاهش التهاب و فشار اکسیداتیو روشن شده است (13).
همسو با آن نشان داده شده که بیمارهای تخریب عصب مانند دیابت و آلزایمر میزان این عامل را کاهش میدهند (9). با وجود این، هنوز هم نتایج مطالعات موجود ابهامات زیادی در زمینه سازوکارهای دقیق تاثیر FNDC5 بر فرایندهای تخریب عصب در اثر بیماری دیابت نوع 2 دارند و پژوهشهای اندکی در این زمینه انجام گرفته است. از سوی دیگر، یکی از اثرات مهم ورزش بر عملکردهای شناختی از طریق افزایش بیان BDNF صورت میگیرد (14،9). افزایش بیان این عامل در هیپوکمپ موجب تعدیل فرایندهای تخریب عصب (فشار اکسیداتیو، التهاب، تجمع آمیلوئید بتا و ...) و بهبود فرایندهای شناختی ( شکلپذیری عصبی و تولید نورونهای جدید) میشود (14،9). یکی دیگر از روشهای مقابله با عوارض بیماری دیابت که به تازگی بیشتر پژوهشگران به آن توجه کردهاند، استفاده از داروهای گیاهی است. به دلیل مزیتهای گیاهان دارویی از جمله عوارض جانبی کم، قیمت مناسب و قابل دسترس بودن، توجه بسیاری از پژوهشگران را برای مطالعات بیشتر به خود معطوف کرده است (15). یکی از گیاهان دارویی که امروزه توجه پژوهشگران حوزه دیابت را به خود جلب کرده زعفران است. در این باره مشخص شده که زعفران اثرات مفیدی در تعدیل عوارض دیابت دارد و از گذشتههای دور در طب سنتی تمدنهایی مانند چین، هند و ایران، زعفران را دارویی برای درمان دیابت میشناختهاند و آن را برای بهبود حال این بیماران تجویز میکردهاند (15). زعفران (با نام علمی Crocus sativus L.)، کلالههای خشک گلهای این گیاه است و مصرف این گیاه اثرات مفید زیادی در بهبود گردش خون، خنککننده و سمزدایی خون دارد. همچنین در ایجاد آرامش و کاهش افسردگی نیز مفید است (16) و به دلیل خواص ضد التهابی و افسردگی، راهکاری دارویی برای بیماریهای دیابت و آلزایمر نیز است (15). همچنین مصرف عصاره زعفران اثرات مفیدی بر کاهش افسردگی و حافظه از طریق افزایش BDNF و عامل رشد اندوتلیال عروقی (VEGF- Vascular endothelial growth factor) در هیپوکمپ دارد و نشان داده شده که این گیاه دارویی نقش مفیدی در تعدیل قند خون ایفا میکند (14)؛ اما هنوز هم به دلیل کمبود مطالعات در این زمینه سازوکارهای دقیق تاثیر زعفران بر دیابت نوع 2 مبهم است. از طرفی با توجه به خواصی مانند خوشطعمی، سهولت دسترسی و عوارض جانبی کم، این گیاه را هدفی جذاب برای پژوهشگران این حوزه تبدیل کرده است.
افزایش مزمن قند خون در همه بیماریهای تخریب عصب مشاهده شده است و آن را یک سازوکار مهم در ایجاد اختلالات ساختاری و عملکردی در بیشتر این بیماریها میدانند (17، 18). البته باید خاطرنشان کرد حفظ میزان طبیعی قند خون برای بیماران دیابتی بسیار مهم است؛ چرا که میزان بالا و پایین گلوکز خون هر دو موجب تشدید این سازوکارهای مخرب میشوند. یکی از سازوکارهای شناختهشده دیابت در ایجاد زوال عقل از طریق تخریب رگهای خونی و در نتیجه آن، مرگ نورون مغزی است که در نهایت اختلالات حافظه و یادگیری را در پی دارد. از این رو، این فرایند با نام زوال عروقی نیز شناخته میشود (18)؛ بنابراین، به نظر میرسد بتوان با تنظیم میزان قند خون و پروتئین FNDC5 با اختلالات شناختی مقابله کرد. از طرفی به خوبی روشن شده است که بهترین راهکار درمانی دیابت ترکیبی از برنامه ورزشی و رژیم غذایی همراه با داروهای مناسب است (19)؛ بنابراین، به نظر میرسد مصرف عصاره گیاهان دارویی همراه با فعالیت ورزشی به دلیل عوارض جانبی کم و کارایی بالا راهکار درمانی مفیدی برای بیماری دیابت است و پژوهش در این باره اهمیت زیادی دارد؛ از این رو، به دلیل همافزایی درمان دارویی و ورزش، هدف این پژوهش بررسی اثر مصرف عصاره آبی زعفران حین تمرین مقاومتی بر میزان گلوکز خون و سطوح پروتئین FNDC5 در هیپوکمپ موشهای دارای دیابت نوع 2 است.
روش ﮐﺎر
در این مطالعه تجربی از موشهای صحرایی نر بالغ نژاد اسپراگ - داولی که در مرکز پرورش حیوانات واقع در موسسه سرمسازی رازی شیراز تکثیر شده بودند، استفاده شد. حیوانات به اتاق نگهداری حیوانات در مرکز سلولهای بنیادی شیراز با دمای محیطی 2 ± 22 سانتیگراد، نور کنترلشده (چرخه 12 ساعته روشنایی/تاریکی) منتقل شده و دوره سازشپذیری هشت روزه را طی کردند. دسترسی حیوانات به آب و غذا در طول دوره آزاد بود. همچنین، کمیته اخلاق حیوانات، روش مطالعه حاضر را در دانشگاه علوم پزشکی کردستان تایید کرد (کد اخلاق: IR.muk.REC.1398.5008).
در روز هشتم، پس از 12 ساعت محرومیت از غذا، با تزریق درون صفاقی 60 میلیگرم/کیلوگرم محلول استرپتوزوتوسین (Sigma, St. Louis, MO) حل شده در بافر سیترات تازه (5/0 مول/لیتر، 5/4pH:) دیابت القا شد (20). به موشهای غیر دیابتی نیز معادل حجمی بافر سیترات تزریق شد. چهار روز پس از تزریق، با ایجاد یک جراحت کوچک با لانست بر روی ورید دم، یک قطره خون بر روی نوار گلوکومتری قرار گرفت و نوار با دستگاه گلوکومتر (Glucotrend 2، شرکت روشه آلمان) اندازهگیری و موشهایی که قند خون آنها بالاتر از 300 میلیگرم/دسیلیتر بود، دیابتی در نظر گرفته شدند (21). در نهایت، تعداد 30 سر موش صحرایی با میانگین وزن 308 گرم وارد آزمایش شدند. مداخلات تجربی شامل برنامه تمرینی و مصرف عصاره آبی زعفران، یک هفته پس از القای دیابت و نگهداری موشها صورت گرفت. موشها به طور تصادفی بر اساس گلوکز خون به پنج گروه مساوی شامل کنترل (C)؛ دیابت (D)؛ دیابت-تمرین مقاومتی (DT)؛ دیابت-عصاره زعفران (DS) و دیابت-تمرین مقاومتی-عصاره زعفران (DTS) تقسیم شدند. به گروههای DT و DTS پنج روز در هفته تمرین مقاومتی داده شد.
نحوه تهیه و خوراندن عصاره آبی زعفران به این شکل بود که کلاله خشک زعفران (Crocus sativus L) خوراکی معروف به زعفران پوشالی قائنات تهیه شد. سپس برای آماده کردن عصاره آبی زعفران از روش خیساندن (Maceration method) استفاده شد. به این ترتیب که پس از ریختن کلاله خشکشده زعفران در داخل ظرف شیشهای استوانهای (بشر) به ازای هر 1 گرم کلاله زعفران 10 میلیلیتر آب مقطر به ظروف اضافه شد و به مدت 72 ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد بر روی دستگاه چرخاننده به آرامی مخلوط شد تا استخراج به خوبی صورت گیرد. سپس مخلوط حلال و گیاه با صافی از هم جدا تا عصاره اولیه به دست آید. عصاره اولیه وارد دستگاه تقطیر در خلأ شد و در دمای 80 درجه سانتیگراد حلال آنها به آرامی تبخیر شد و عصاره تغلیظ شده به دست آمد. محلول حاصل به مدت دو هفته در دستگاه بنماری با دمای 55 درجه سانتیگراد قرار گرفت تا حلال عصاره نیز به آرامی تبخیر شده و پودر عصاره به جا بماند (22). پودر عصارهها تا زمان استفاده در فریزر و در دمای منفی 20 درجه سانتیگراد نگهداری شد. در این مطالعه به موشهای گروه DS و DTS به طور روزانه به اندازه 25 میلیگرم بهازای هر کیلوگرم از وزن بدن عصاره زعفران در 2 میلیلیتر آب مقطر حل شد و روزانه یک وهله راس ساعت 8 صبح و 7 روز هفته به مدت 6 هفته از طریق گاواژ دریافت کردند. همزمان به موشهای گروههای دیگر نیز روزانه به همان اندازه 2 میلیلیتر آب مقطر به عنوان حلال عصاره زعفران گاواژ میشد (23).
روش انجام پروتکل تمرینی به این صورت بود که پس از پایان یک هفته سازگاری، جهت آشنایی موشها با تمرین مقاومتی و نحوه بالا رفتن از نردبان، هر یک از آنها روی پایینترین پله نردبان قرار گرفته و بدون اتصال وزنه و قرار دادن اندامهای عقبی آنها روی پلهها، بالا رفتن از نردبان آموزش داده شد. برای وادار کردن موشها به حرکت روی نردبان هنگام ایستادن روی یک پله نردبان و توقف از طریق لمس دم آنها، موشها شرطی میشدند و به حرکت خود ادامه میدادند. برنامه آشناسازی با بالا رفتن از نردبان به مدت یک هفته و یک روز در میان و هر جلسه سه الی چهار تکرار بدون اتصال وزنه انجام شد. پروتکل تمرین مقاومتی شامل شش هفته بالا رفتن از نردبان بود. ارتفاع نردبان یک متر بود که فاصله بین هر دو پله آن دو سانتیمتر و شیب آن به صورت قائم بود. جهت آشناسازی با بالا رفتن از نردبان و قبل از شروع دوره تمرینی، موشها به کمک تمریندهنده و بدون اتصال وزنهای به آنها، با سه تا پنج تکرار وادار به بالا رفتن از پلهها شدند. پیش از شروع برنامه تمرینی، موشها سه تکرار را بدون وزنه و بدون استراحت بین تکرارها به منظور گرم کردن از نردبان بالا رفتند. وزنه انتخابشده در شروع تمرین 30 درصد وزن بدن موشها بود و تا 100 درصد وزن آنها افزایش داده میشد. پروتکل تمرین به این صورت بود که وزنهها با چسب لوکوپلاست (پیش از تمرین حساسیت دم موشها به این نوع چسب بررسی شد) به ابتدای دم موشها متصل میشد. موشها با هر وزنه متصلشده دو تکرار را انجام میدادند، سپس وزنه جدید به دم آنها اضافه میشد. بار تمرین شامل ۵۰، ۷۵، ۹۰ و ۱۰۰ درصد بیشترین وزنهای بود که موشها موفق به بالا بردن آن از نردبان شده بودند. در آخرین جلسه هر هفته تمرین، پس از انجام برنامه تمرینی آن جلسه و استراحت موشها، حداکثر وزنهای که موشها قادر به بالا بردن آن بودند، مشخص میشد. به این صورت که به وزنه آخرین تکرار انجامشده، وزنه اضافه میشد و تا زمانی که موشها قادر به بالا بردن وزنه نبودند، ادامه مییافت (24). 24 ساعت بعد از پایان پروتکل تمرینی، حیوانات با تزریق درون صفاقی ترکیبی از کتامین (40 میلیگرم بر کیلوگرم) و گزانتین (8 میلیگرم بر کیلوگرم) بیهوش شدند و ابتدا نمونه خونی گرفته شد، سپس هایپو کمپ حیوانات جدا شد. بافتها تا زمان آنالیز در دمای منفی 70 درجه سانتیگراد نگهداری شدند (25). نمونههای خون برای مدت 40 دقیقه در دمای آزمایشگاه نگهداری شدند و به منظور تهیه سرم با دور 3000 به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شدند. اندازهگیری گلوکز سرم با استفاده از کیت بیوشیمی و به روش آنزیماتیک (روش گلوکز اکسیداز) انجام شد. همچنین، صد میلیگرم از بافت هایپو کمپ با بافر سالین در یک بشر استریل شستوشو و در یک میلیلیتر از بافر سالین هموژن شد. سپس بافت به مدت 16 ساعت در دمای 20- درجه سانتیگراد نگهداری شد. بعد از پایان این زمان، بافت از حالت انجماد خارج و دوباره منجمد شد. این عمل سه بار تکرار شد تا غشای پلاسمایی تخریب شود. سپس ترکیب حاصل به مدت 5 دقیقه با دور 5000 در دمای 2 تا 8 درجه سانتیگراد سانتریفوژ شد. در نهایت، محلول رویی برای سنجش مقدار FNDC5 استفاده شد. مقدار FNDC5 با کیت الایزا (حساسیت: 156/0 نانوگرم/میلیلیتر، دامنه تشخیص: 40-625/0 نانوگرم/میلیلیتر، کازابایو، ژاپن) بر اساس دستورالعمل شرکت مربوطه اندازهگیری شد.
روش تجزیه و تحلیل
تمام عملیات آماری با استفاده از نرمافزار spss نسخه 22 انجام شد. نتایج آزمون کولموگروف - اسمیرنف نشان داد که دادهها از توزیع طبیعی برخوردارند؛ بنابراین، برای تحلیل دادهها از آزمون آنالیز واریانس یکطرفه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معناداری 05/0> p استفاده شد. تمام دادهها به صورت Mean ± SD بیان شده است.
یﺎﻓﺘﻪﻫﺎ
نتایج نشان داد که تفاوت معناداری در میزان گلوکز خون در گروههای مورد مطالعه وجود دارد (001/0=p). سطوح گلوکز خون تمام گروههای تجربی به طور معناداری از گروه C بیشتر بود (001/0=p). میزان گلوکز خون در گروههای DT، DS و DTS بهطور معناداری پایینتر از گروه D بود (001/0=p). همچنین، در گروه DTS میزان گلوکز خون بهطور معناداری کمتر از گروه DT بود (014/0=p) (جدول 1). نتایج نشان داد که تفاوت معناداری در سطوح پروتئین FNDC5 در گروههای مورد مطالعه وجود دارد (001/0=p). سطوح پروتئین FNDC5 تمام گروهها به طور معناداری از گروه C کمتر بود (05/0> p). همچنین، سطوح پروتئین FNDC5 گروههای D و DS به طور معناداری از گروه DTS کمتر بود (05/0> p). با این حال، سطوح پروتئین FNDC5 گروههای D و DS تفاوت معناداری نداشتند (92/0=p)، اما سطوح پروتئین FNDC5 گروههای D و DT تفاوت معناداری داشتند (006/0=p). به علاوه، سطوح پروتئین FNDC5 گروههای DT و DTS تفاوت معناداری نداشتند (562/0=p) (شکل ۱).
جدول 1: سطوح سرمی گلوکز گروههای مورد مطالعه (mean±SD)
گروهها |
سطوح گلوکز (میلیگرم/دسیلیتر) |
C |
18/6 ± 37/97 |
D |
*06/19 ± 2/395 |
DT |
#*91/20 ± 33/315 |
DS |
#*21/4 ± 44/305 |
DTS |
#*69/10 ± 88/291 |
* تفاوت معنادار با گروه C، # تفاوت معنادار با گروه D
C: کنترل؛ D: دیابت؛ DT: دیابت-تمرین؛ DS: دیابت-مکمل؛ DTS: دیابت-تمرین-مکمل

شکل ۱: سطوح پروتئین FNDC5 هایپو کمپ در گروههای مورد مطالعه
* تفاوت معنادار با گروه C؛ # تفاوت معنادار با گروه DTS؛ $ تفاوت معنادار با گروه DS
C: کنترل؛ D: دیابت؛ DT: دیابت-تمرین؛ DS: دیابت-مکمل؛ DTS: دیابت-تمرین-مکمل
بحث
با توجه به پژوهشهای گذشته اثر مثبت فعالیت جسمانی بر دیابت روشن شده است؛ بنابراین، در این مطالعه به بررسی میزان FNDC5 هیپوکمپ موشهای دیابتی پس از یک دوره تمرین مقاومتی و همزمان مصرف عصاره زعفران پرداخته شد. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که تمرین مقاومتی همراه با عصاره زعفران موجب تعدیل میزان قند خون شد. همچنین دیابت با کاهش FNDC5 همراه بود. در حالی که تمرین مقاومتی همراه با عصاره زعفران و بهتنهایی موجب افزایش FNDC5 شد؛ بنابراین، با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش روشن شد که دیابت میزان FNDC5 را به طور معناداری کاهش داد، این در حالی بود که تمرین مقاومتی به طور معناداری با تاثیر دیابت بر کاهش FNDC5 مقابله کرد، اما عصاره زعفران تاثیر معناداری بر این عامل نداشت.
از سوی دیگر، در پژوهشهای پیشین به خوبی روشن شده است که فعالیت جسمانی منظم راهکار مفیدی برای درمان و تعدیل عوارض T2DM است (19). همسو با آن، نتایج حاصل از تحلیل دادههای میزان گلوکز خون، روشن ساخت که سطوح گلوکز خون گروههای دیابتی به شکل معناداری بیشتر از گروههای غیر دیابتی بود. همچنین، مصرف عصاره زعفران بهتنهایی و همراه با تمرین مقاومتی میزان گلوکز خون گروههای دیابتی را به شکل معناداری کاهش داد. همسو با این نتایج، در پژوهشهای مختلفی نیز کاهش معنادار در سطوح گلوکز استراحتی خون پس از تمرینات اینتروال، هوازی، مقاومتی و ترکیبی گزارش شده است (19، 25).
از این رو، متخصصان، ورزش جسمانی را بهعنوان یک روش غیر دارویی موثر برای تنظیم قند خون افراد چاق و دیابتی به کار میگیرند (19، 26) و نشان داده شده که سازوکارهای زیادی در این امر دخیل هستند که از مهمترین آنها میتوان به افزایش حساسیت انسولینی و انقباض عضلانی اشاره کرد که موجب تعدیل قند خون میشوند. تا آنجا که گزارش شده نه تنها حین ورزش بلکه تا 24 ساعت پس از ورزش برداشت گلوکز بیشتر از حالت طبیعی است (27) و بیشتر پژوهشگران کاهش جذب و انتقال غشایی به دلیل افزایش مقاومت انسولینی را از عوامل مهم در این زمینه میدانند که موجب ایجاد هایپرگلیسمی مزمن و در نهایت ایجاد عوارض دیابت خواهند شد (28).
همسو با نتایج مطالعه حاضر، نشان داده شده که دیابت موجب کاهش FNDC5 میشود (29). هرچند چند پژوهش دیگر به بررسی این فرایندها پرداختهاند، اما سازوکارهای موثر در آن هنوز هم به طور کامل روشن نشده است. اما در برخی از آنها گزارش شده که تشدید سازوکارهای آپوپتوز و اختلال در مسیر PGC-1α- Peroxisome proliferator-activated receptor coactivator-1α در این زمینه نقش ایفا میکنند (26). از طرفی با توجه به مطالعات پیشین افزایش این عامل خود موجب تولید آیریزین شده که در افزایش بیانBDNF نقش دارد. BDNF یکی از مهمترین سازوکارهای تعدیل قند خون و حفاظت نورونی شناخته شده است (11، 30). حال با توجه به کاهش FNDC5 در بیماران دیابتی به نظر میرسد با افزایش این عامل بتوان موجب تعدیل هایپرگلیسمی و عوارض ناشی از دیابت شد (31). همچنین، نتایج حاصل از دادههای این پژوهش روشن ساخت که میزان FNDC5 هیپوکمپ گروه D به شکل معناداری از گروههای دیگر کمتر بود. هر چند در گذشته سازوکارهای درگیر در کاهش FNDC5 به علت دیابت بهدرستی روشن نشده است، اما در برخی از پژوهشها بر نقش سازوکارهایی از جمله اختلال در مسیر SMAD3- Mothers against decapentaplegic homolog 3، AMPK/mTOR و PGC-1α همچنین افزایش بیان عاملهای مرگ سلولی مانند سیتوکروم c (Cytochrome c) و کاسپاز 3 (Caspase 3) تاکید شده است (30، 32). از سوی دیگر به دلیل بیان درصد بالایی از این عامل در عضلات اسکلتی و کبد، سپس انتقال آن از طریق سد خونی- مغزی به بخشهای مختلف سیستم عصبی مرکزی این امکان وجود دارد که دیابت با اختلال در این سازوکار مقادیر آن در بافت هیپوکمپ را کاهش دهد (11، 33). همسو با این نتایج گالهرم (Guilherme) و همکاران (2015) گزارش کردند که FNDC5 به اندازه زیادی در عضلات در حال انقباض تولید میشود، سپس از طریق جریان خون و عبور از سد خونی-مغزی وارد بافت عصبی مغز میشود (33). همچنین، جانگ و همکاران (2021) نیز در نتایج پژوهش خود تایید کردند که انجام یک دوره تمرین استقامتی موجب تحریک مسیر FNDC5 PGC-1α- و از این طریق تحریک فرایندهای حفاظت عصبی میشود (32). با توجه به ارتباط مستقیم افزایش FNDC5 با BDNF میتوان نتیجه گرفت که میزان این عامل با گلوکز خون دارای همبستگی بالایی است؛ بنابراین، به نظر میرسد سازوکارهای تخریبی ناشی از هایپرگلیسمی در کاهش FNDC5 در اثر دیابت درگیر باشند. همچنین، نتایج مطالعه حاضر نشان داد که تمرین مقاومتی در گروههای دیابتی موجب افزایش میزان FNDC5 در هیپوکمپ شد به طوری که میزان آن در گروه DT به طور معناداری بیشتر از گروه D بود. هرچند هنوز سازوکارهای درگیر در این فرایند به طور دقیق مشخص نیست، اما در پژوهشهایی که به تاثیر ورزش بر این عامل را توجه کرده بودند به تقویت مسیر AMPK/mTOR و PGC-1α و جلوگیری از تحریک سازوکارهای آپوپتوز بر اثر فعالیت بدنی اشاره کردهاند (30, 32). همچنین، برخی دیگر مشارکت مسیرهای MAPK- mitogen-activated protein kinase و ERK- extracellular- signal related kinase وابسته به p38 را در بیان این عامل ضرروی میدانند (30). همسو با این نتایج، جانگ (Jiang) و همکاران (2021) گزارش کردند که میزان FNDC5 در موشهای دیابتیشده با تزریق stz و دارای رژیم پرچرب به طور معناداری کاهش مییابد (34). همچنین، کریستسن (Christiane) و همکاران (2015) نشان دادند که فعالیت جسمانی استقامتی از طریق فعالسازی مسیر FNDC5/irisin- PGC-1α موجب بهبود فرایندهای حفاظت نورورنی میشود (35). البته تناقض در سازوکارهای بیانشده احتمال دارد به علت اختلاف در نوع، شدت، مدت و حجم پروتکل تمرینی باشد؛ چرا که در پژوهشهای گذشته از تمرینات در آب و تمرین استقامتی بر روی تریدمیل بهعنوان عامل مداخلهگر استفاده شده است و شدت تمرین در بیماران دیابتی عاملی مهم تلقی میشود؛ به این دلیل که تمرینات شدید با تولید اسید لاکتیک بیشتر در این بیماران میتواند سازوکارهای مد نظر را به شکل قابل توجهی دچار تغییر کنند (31).
از سوی دیگر، اختلاف معناداری بین میزان FNDC5 دو گروه DS و D وجود نداشت. به نظر میرسد، با توجه به اثرات سودمند عصاره زعفران در بیماری دیابت که پیشتر نشان داده شده است (35)، احتمالا عصاره زعفران از طریق سازوکارهای دیگری در تعدیل عوارض این بیماری نقش داشته باشد یا اینکه علت این تناقض در دز یا دستور مصرف این ماده باشد. البته بیشتر افزایش میزان FNDC5 از انقباض عضلات اسکلتی و سایر بافتهای غیر عصبی در خون ترشح شده و با عبور از سد خونی-مغزی وارد بافت مغز میشود؛ بنابراین، با توجه به سازوکار افزایش FNDC5ممکن است مصرف عصاره زعفران نقشی در این افزایش نداشته باشد (30). با توجه به دانش ما، بررسی میزان FNDC5 بعد از یک دوره تمرین مقاومتی همراه با مصرف عصاره زعفران در هیپوکمپ نمونههای دیابت پیشتر انجام نشده است و دادههای ما بیانگر افزایش این عامل در گروههای دیابتی بر اثر تمرین مقاومتی است. اما مکملسازی عصاره زعفران همراه با تمرین نیز نتوانست میزان FNDC5 در هیپوکمپ را به مقادیر طبیعی در حد گروه کنترل افزایش دهد. در این باره، در تحقیقی احمد و همکاران (2022) با بررسی اثر مصرف عصاره زعفران بر سطوح نروتروفینها گزارش کردند که میزان پروتئین BDNF هیپوکمپ با مصرف عصاره زعفران و مکملسازی آن با تمرین استقامتی افزایش مییابد و از این طریق در بهبود یادگیری و عملکرد شناختی موثر است (36).
همچنین در پژوهش حاضر به میزان FNDC5 در هیپوکمپ، بهعنوان عامل مرتبط با عملکرد شناختی توجه شد که پژوهشگران آن را بهعنوان یک عامل حفاظت نورونی مشخص کردهاند که موجب ارتقای سلامت مغز بیماران دیابتی و غیر دبیابتی میشود (37). از سوی دیگر، بالاتر بودن میزان FNDC5 هیپوکمپ گروه کنترل از سایر گروهها بیانگر این است که مصرف عصاره زعفران همراه با تمرین مقاومتی هم نتوانست مقادیر این پروتئین را به سطوح طبیعی برساند. همچنین از آنجا که سطوح FNDC5 هیپوکمپ گروه تمرین مقاومتی و عصاره زعفران از سایر گروههای دیابتی بیشتر بود اما تفاوتی با گروه DT نداشت، به نظر میرسد که مکملسازی عصاره زعفران در خلال تمرین مقاومتی موجب همافزایی در جهت افزایش میزان FNDC5 هیپوکمپ نمونههای دیابتی نمیشود. حال از آنجا که FNDC5 با تاثیر مثبت بر سازوکارهای التهابی، فشار اکسیداتیو، شکلپذیری سیناپسی و افزایش نروتروفینها بهعنوان یک عامل حفاظت نورونی شناخته شده است (14، 37، 38)، مطالعات بیشتری باید انجام شود که شاید اثر همافزایی مکملسازی عصاره زعفران همراه با تمرین مقاومتی یا حتی تمرین استقامتی در نمونههای دیابتی بهتر مشخص شود. همچنین با توجه به اینکه هیپوکمپ در عملکردهای یادگیری و حافظه نقش مهمی دارد شاید بتوان گفت که ورزش مقاومتی از طریق بهبود نرونزایی و شکلپذیری عصبی در این بخش از مغز موجب ارتقای عملکردهای شناختی و یادگیری شده است (38، 39). از این رو، با توجه به نقش تخریبی که دیابت در عملکردهای شناختی و کاهش FNDC5 هیپوکمپ دارد شاید بتوان تاثیر مفید تمرین مقاومتی را در این باره شرح داد (39،41). به طور کلی، با توجه به اینکه شناسایی اختلالات شناختی و سازوکارهای درگیر در دیابت برای مقابله با پیامدهای خطرناک اهمیت زیادی دارد (17)؛ بنابراین، راهکارهای درمانی مناسب از جمله تمرین جسمانی و مصرف عصاره برخی گیاهان دارویی ممکن است به دلیل هزینه و عوارض کم بتواند بهتر از بهکارگیری تمرین بهتنهایی در افزایش عوامل حفاظت نورونی تأثیرگذار باشد (37) و این برای مبتلایان به این بیماری اهمیت زیادی دارد. از محدودیتهای این مطالعه میتوان به سنجیده نشدن شاخصهای التهابی، اکسیداتیو و آزمونهای عملکرد شناختی و یادگیری اشاره کرد که میتوانست در تبیین نتایج بهتر به ما کمک کند؛ بنابراین، با در نظر داشتن این موارد پیشنهاد میشود در مطالعات آینده به این ارزیابیها توجه شود.
نتیجهگیری
انجام تمرین مقاومتی همچنین مصرف عصاره زعفران بهتنهایی و همراه با تمرین مقاومتی سطوح گلوکز خون را در موشهای دارای دیابت نوع 2 کاهش میدهد. اما مصرف عصاره زعفران سطوح پروتئین FNDC5 را افزایش نمیدهد؛ با این حال، تمرین مقاومتی بهتنهایی و همراه با مصرف زعفران سطوح پروتئین FNDC5 را افزایش میدهد؛ بنابراین، به منظور کنترل سطوح گلوکز خون و افزایش سطوح پروتئین FNDC5 مصرف زعفران در خلال تمرین مقاومتی در موشهای دارای دیابت نوع 2 پیشنهاد میشود.
ﺗﺸﮑﺮ و ﻗﺪرداﻧﯽ
از همه افرادی که در انجام پژوهش حاضر همکاری داشتهاند، صمیمانه تشکر و قدردانی میشود.
حامی مالی
پژوهش حاضر با کمک مالی معاونت پژوهش دانشگاه لرستان به انجام رسیده است.
سهم نویسندگان
همه نویسندگان در مشارکت برای تکمیل این مقاله سهم یکسانی داشتهاند.
تضاد منافع
هیچگونه تعارض منافع در اجرای این پژوهش وجود نداشته است.
References
- Kumar R, Saha P, Kumar Y, Sahana S, Dubey A, Prakash O. A Review on Diabetes Mellitus: Type1 & Type2. World J Pharm Pharm Sci . 2020;9(10):838-50. doi: 10.20959/
wjpps202010-17336
- Elsharkawy RE, Abdel Azim GS, Osman MA, Maghraby HM, Mohamed RA, Abdelsalam EM, et al. Peripheral polyneuropathy and cognitive impairment in Type II diabetes mellitus. Neuropsychiatr Dis Treat. 2021:627-35. doi: 10.2147/NDT.S284308
- Metwally MM, Ebraheim LL, Galal AA. Potential therapeutic role of melatonin on STZ-induced diabetic central neuropathy: A biochemical, histopathological, immunohistochemical and ultrastructural study. Acta Histochem. 2018;120(8):828-36. doi: 10.1016/j.acthis.2018.
09.008 pmid: 30268437
- Cembrowski MS, Spruston N. Heterogeneity within classical cell types is the rule: lessons from hippocampal pyramidal neurons. Nat Rev Neurosci . 2019;20(4):193-204. doi: 10.1016/j.acthis.2018.09.008
- Stanciu GD, Bild V, Ababei DC, Rusu RN, Cobzaru A, Paduraru L, et al. Link between diabetes and Alzheimer's disease due to the shared amyloid aggregation and deposition involving both neurodegenerative changes and neurovascular damages. J Clin Med. 2020;9(6):1713. doi: 10.3390/jcm9061713
- Triviño-Paredes J, Patten AR, Gil-Mohapel J, Christie BR. The effects of hormones and physical exercise on hippocampal structural plasticity. Frontiers in neuroendocrinology. 2016;41:23-43. doi: 10.1016/j.yfrne.2016.03.001
- Patten AR, Sickmann H, Hryciw BN, Kucharsky T, Parton R, Kernick A, et al. Long-term exercise is needed to enhance synaptic plasticity in the hippocampus. Learning & memory. 2013;20(11):642-7. doi: 10.1101/lm.030635.113
- Lima-Filho R, Fortuna JS, Cozachenco D, Isaac AR, Lyra E Silva N, Saldanha A, Santos LE, Ferreira ST, Lourenco MV, De Felice FG. Brain FNDC5/Irisin Expression in Patients and Mouse Models of Major Depression. eNeuro. 2023;10(2):ENEURO.0256-22.2023. doi: 10.1523/ENE
URO.0256-22.2023 pmid: 36697257
- Yang X, Ni L, Sun J, Yuan X, Li D. Associations between rs3480 and rs16835198 gene polymorphisms of FNDC5 with type 2 diabetes mellitus susceptibility: a meta-analysis. Front Endocrinol. 2022;13:946982. doi: 10.3389/fendo.
2022.946982
- Lourenco MV, Frozza RL, de Freitas GB, Zhang H, Kincheski GC, Ribeiro FC, et al. Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer's models. Nature medicine. 2019;25(1):165-75. doi: 10.3389/fendo.2022.946982
- Dupuis O, Girardie J, Van Gaever M, Garnier P, Coq J-O, Canu M-H, et al. Early Movement Restriction Affects FNDC5/Irisin and BDNF Levels in Rat Muscle and Brain. Int J Mol Sci. 2024;25(7):3918. doi: 10.3390/ijms
25073918 pmid: 38612728
- Lourenco MV, de Freitas GB, Raony Í, Ferreira ST, De Felice FG. Irisin stimulates protective signaling pathways in rat hippocampal neurons. Front Cell Neurosci. 2022;16:953991. doi: 10.3389/fncel.2022.953991 pmid: 36187295
- Jaberi S, Fahnestock M. Mechanisms of the Beneficial Effects of Exercise on Brain-Derived Neurotrophic Factor Expression in Alzheimer's Disease. Biomolecules. 2023;13(11):1577. doi: 10.3390/biom13111577
- Akbari-Fakhrabadi M, Najafi M, Mortazavian S, Memari A-H, Shidfar F, Shahbazi A, et al. Saffron (Crocus Sativus L.), combined with endurance exercise, synergistically enhances BDNF, serotonin, and NT-3 in Wistar Rats. Rep Biochem Mol Biol. 2021;9(4):426-434. doi: 10.52547/rbmb.9.4.426 pmid: 33969136
- Sani A, Tajik A, Seiiedi SS, Khadem R, Tootooni H, Taherynejad M, et al. A review of the anti-diabetic potential of saffron. Nutr Metab Insights. 2022;15:11786388221095223. doi: 10.1177/11786388221095223 pmid: 35911474
- Yang W, Qiu X, Wu Q, Chang F, Zhou T, Zhou M, Pei J. Active constituents of saffron (Crocus sativus L.) and their prospects in treating neurodegenerative diseases (Review). Exp Ther Med. 2023;25(5):235. doi: 10.3892/etm.2023.11934 pmid: 37114174
- Sumbul-Sekerci B, Sekerci A, Pasin O, Durmus E, Yuksel-Salduz ZI. Cognition and BDNF levels in prediabetes and diabetes: A mediation analysis of a cross-sectional study. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1120127. doi: 10.3389/fendo.
2023.1120127 pmid: 36936159
- Cholerton B, Baker LD, Montine TJ, Craft S. Type 2 diabetes, cognition, and dementia in older adults: toward a precision health approach. Diabetes Spectr. 2016;29(4):210-19. doi: 10.
2337/ds16-0041 pmid: 27899872
- Ribeiro AKPL, Carvalho JPR, Bento-Torres NVO. Physical exercise as treatment for adults with type 2 diabetes: a rapid review. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1233906. doi: 10.33
89/fendo.2023.1233906 pmid: 37842305
- Abbas A. Cellular and molecular immunology. HBJ International Edition. 1991:226-42.
- 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. doi: 10.1046/j.1444-2892.2003.00160.x pmid: 16352106
- Rameshrad M, Razavi BM, Hosseinzadeh H. Saffron and its derivatives, crocin, crocetin and safranal: a patent review. Expert Opin Ther Pat. 2018;28(2):147-65. doi:10.1080/13543776.
2017.1355909
- Hosseini S, Azarbayjani M. The effect of aqua extract of saffron with resistance training on glycemic indexes of streptozotocin induced diabetic rats. Armaghane danesh. 2013;18(4):284-94. Link
- Lee S, Farrar RP. Resistance training induces muscle-specific changes in muscle mass and function in rat. Journal of Exercise physiology online. 2003;6(2). Link
- Kurd M, Valipour Dehnou V, Tavakoli SA, Gahreman DE. Effects of endurance training on hippocampus DJ‐1, cannabinoid receptor type 2 and blood glucose concentration in diabetic rats. J Diabetes Investig . 2019;10(1):43-50. doi: 10.1111/jdi.12868
- Karami H, Dehnou VV, Nazari A, Gahreman D. Regular training has a greater effect on aerobic capacity, fasting blood glucose and blood lipids in obese adolescent males compared to irregular training. Journal of Exercise Science & Fitness. 2021;19(2):98-103. doi: 10.1016/j.jesf.2020.11.003
- Ehiem CI. Implementation of Mobile App Glucose Buddy to Self-Monitor and Manage Blood Glucose and Exercise to Reduce A1c Levels in Adults With Type 2 Diabetes Over Three Months: University of Massachusetts Global. 2023. Link
- 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. Cell metabolism. 2013;18(5):649-59. Link
- Lin C, Guo Y, Xia Y, Li C, Xu X, Qi T, et al. FNDC5/Irisin attenuates diabetic cardiomyopathy in a type 2 diabetes mouse model by activation of integrin αV/β5-AKT signaling and reduction of oxidative/
nitrosative stress. J Mol Cell Cardiol. 2021;160:27-41. doi: 10.1016/j.yjmcc.2021.06.013 pmid: 34224725
- Wrann CD. FNDC5/Irisin–their role in the nervous system and as a mediator for beneficial effects of exercise on the brain. Brain plasticity. 2015;1(1):55-61. doi: 10.32
33/BPL-150019
- Wa R, Bradley M, Elliott T. Akt/PKB activation and insulin signaling: a novel insulin signaling pathway in the treatment of type 2 diabetes metabolic dysfunction in type 2 diabetes. Diabetes Metab Syndr Obes Targets Ther. 2014;7:55-64. doi: 10.2147/DMSO.S48260 pmid: 24611020
- Jiang S, Piao L, Ma EB, Ha H, Huh JY. Associations of circulating irisin with FNDC5 expression in fat and muscle in type 1 and type 2 diabetic mice. Biomolecules. 2021;11(2):322. doi: 10.3390/biom11020322 pmid: 33672565
- de Freitas GB, Lourenco MV, De Felice FG. Protective actions of exercise‐related FNDC5/Irisin in memory and Alzheimer's disease. J Neurochem. 2020;155(6):602-11. doi: 10.1111/jnc.15039 pmid: 32396989
- Zhao T, Le S, Freitag N, Schumann M, Wang X, Cheng S. Effect of chronic exercise training on blood lactate metabolism among patients with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Front Physiol. 2021;12:652023. doi: 10.3389/fphys.
2021.652023 pmid: 33776804
- Jazani AM, Karimi A, Azgomi RND. The potential role of saffron (Crocus Sativus L.) and its components in oxidative stress in diabetes mellitus: A systematic review. Clin Nutr ESPEN. 2022;48:148-157. doi: 10.1016/j.clnesp.2022.01.022 pmid: 35331485
- Ahmad S, Khan A, Tabassum S, Batool Z, Ahmed SB, Khaliq S, et al. Co-administration of Saffron and Chamomile Give Additive Effects of Antidiabetic and Antioxidant Activity with In vivo Augmentation of Brain BDNF, Acetylcholine Levels and Cognitive Functions in Streptozotocininduced Diabetic Rats. Curr Neuropharmacol.2022;11(1):56-69. doi: 10.2174/2211556010
666210906153253
- Bahramnejad M, Dehnou VV, Eslami R. A New, Simple and Practical Approach to Increase the Effects of Aerobic Exercise on Serum Levels of Neurotrophic Factors in Adult Males. Int J Exerc Sci. 2023;16(2):932-41. pmid: 37650037
- Liu PZ, Nusslock R. Exercise-mediated neurogenesis in the hippocampus via BDNF. Front Neurosci. 2018;12:52. doi: 10.3389/fnins.2018.00052 pmid: 29467613
- Omidi M, Salesi M, Rezaei R, Koushki Jahromi M. The Effect of 8 Weeks of Concurrent Training on BDNF Values of Brain Hippocampus, Cognitive Function, Blood Glucose and Insulin in Streptozotocin-Induced Diabetic Rats. ijdld . 2022;21(6):390-403. Link
- Varghese SM, Joy N, John AM, George G, Chandy GM, Benjamin AI. Sweet Memories or Not? A Comparative Study on Cognitive Impairment in Diabetes Mellitus. Front Public Health. 2022;10:822062. doi: 10.3389/fpubh.2022.822062 pmid: 35186849
- Rozanska O, Uruska A, Zozulinska-Ziolkiewicz D. Brain-derived neurotrophic factor and diabetes. Int J Mol Sci. 2020;21(3):841. doi:10.3390/ijms21030841
نوع مطالعه:
پژوهشي |
موضوع مقاله:
سایر موارد