اثر محافظتی تمرین هوازی و ژل رویال بر نشانگرهای پیری سلول‌های قلبی موش‌های چاق

حسین زاده, ایرج; عبدی, احمد; عباسی دلویی, آسیه

doi:10.52547/joeppa.15.3.91

اثر محافظتی تمرین هوازی و ژل رویال بر نشانگرهای پیری سلول‌های قلبی موش‌های چاق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیولوژی ورزشی، واحد آیت‌الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران

10.52547/joeppa.15.3.91

چکیده

زمینه و هدف: بافت چربی به‌عنوان بزرگ‌ترین بافت بدن، با سازوکارهایی که بر طول عمر و اختلالات متابولیکی ناشی از افزایش سن تأثیر دارد، مرتبط است. توزیع و عملکرد بافت چربی به‌طور چشمگیری در طول زندگی تغییر می‌کند. چاقی، عامل خطر مهم برای ایجاد بیماری‌های مانند دیابت نوع 2، اختلالات عصبی، آرتروز، سرطان، بیماری‌های قلبی- عروقی و کلیوی است که با افزایش سلول‌های پیر و اختلال‌های قلبی همراه است. تمرینات ورزشی و مکمل‌های طبیعی ابزار ضروری در مدیریت چاقی و اختلال‌های همراه با آن است و می‌تواند بر طول عمر تأثیر مثبتی داشته باشد. با وجود این، اثر متقابل تمرین هوازی (AT) و ژل رویال (RJ) بر نشانگرهای پیری سلول‌های قلبی در موش‌های تغذیه‌شده با رژیم غذایی (HFD) پرچرب به‌خوبی شناخته نشده است. بنابراین، این تحقیق با هدف اثر محافظتی AT و RJ بر p16 و p21 سلول‌های قلبی موش‌های چاق انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تجربی، 45 موش صحرایی نر نژاد ویستار به‌طور تصادفی به پنج گروه (9=n): رژیم غذایی عادی (ND)، رژیم غذایی پرچرب (HFD)، رژیم غذایی پرچرب-تمرین (HFDT)، رژیم غذایی پرچرب-ژل رویال (HFDRJ) و رژیم غذایی پرچرب-تمرین-ژل رویال (HFDTRJ) تقسیم شدند. القای HFD با استفاده از غذای پرچرب شامل 17 درصد پروتئین، 43 درصد کربوهیدرات و 40 درصد چربی انجام گرفت. گروه‌های مکمل، طی دورة مداخلة روزانه 100 میلی‌گرم RJ (به ازای هر کیلوگرم وزن بدن) رقیق‌شده در آب مقطر را به‌صورت خوراکی دریافت کردند. برنامة تمرین هوازی شامل دویدن روی نوار گردان با شدت 50-60 درصد اکسیژن مصرفی بیشینه (VO2max)، پنج روز هفته به مدت هشت هفته بود. 48 ساعت پس از آخرین جلسة تمرینی، موش‌های صحرایی با ترکیب کتامین و زایلازین بی‌هوش شدند و بافت قلب پس از استخراج در تانک نیتروژن قرار داده شد و به‌منظور اندازه‌گیری سطوح بیان ژنی p16 و p21 به آزمایشگاه انتقال داده شد. سطوح بیان ژنی p16 و p21 به روش real- time PCR اندازه‌گیری شد. داده‌ها به روش تحلیل واریانس دوطرفه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معناداری 05/0 P£ تجزیه‌وتحلیل شد.
نتایج: HFD سبب افزایش معناداری در بیان p16 (001/0P£) و p21 (001/0P£) شد. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از تحلیل واریانس دوراهه نشان داد که AT و RJ موجب کاهش معناداری در بیان p16 (به‌ترتیب 001/0P£ و 001/0P£) و P21 (به‌ترتیب 001/0P£ و 001/0P£) سلول‌های قلبی موش‌های صحرایی HFD شد. با وجود این، تعامل AT با RJ تأثیر معناداری بر بیان p16 (989/0P=) و p21 (870/0P=) سلول قلبی موش‌های صحرایی HFD نداشت.
نتیجه‌گیری: HFD در موش‌های صحرایی به افزایش p16 و p21 و AT و RJ به بهبود بیان ژن‌های مربوط به پیری در سلول‌های قلبی موش‌های صحرایی HFD منجر شد، با وجود این، تعامل AT و RJ بر نشانگرهای پیری سلولی تأثیر نداشت. این داده‌ها نشان می‌دهد که چاقی با افزایش نشانگرهای پیری سلولی همراه است و AT و RJ، به‌منزلة مداخلة درمانی مناسب در حیوانات HFD، سبب به تأخیر انداختن فرایند پیری سلولی می‌شود. اثر تعاملی AT و RJ به بررسی‌های بیشتری نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Protective Effect of Aerobic Training and Royal Jelly on Cellular senescence Markers of Cardiomyocytes in Obese Rats

نویسندگان [English]

Iraj Hoseinzade
Ahmad Abdi
Asieh Abbassi Daloii

Department of Physical Education and Sport Science, Ayatollah Amoli Branch, Islamic Azad University, Amol, Iran

چکیده [English]

Background and Purpose: Fat tissue, frequently the largest organ in humans, is at the nexus of mechanisms involved in longevity and age-related metabolic dysfunction. Fat distribution and function change dramatically throughout life. Obesity is a major risk factor for development of comorbidities such as type-2 diabetes, neurological disorders, osteoarthritis, cancer, cardiovascular and renal diseases, which is associated with increased senescent cell and heart disorders. Exercise training and natural supplements constitute an indispensable, tool in the management of obesity and obesity-related disorders and can have a positive effect on longevity. However, interactive effects of aerobic training (AT) and royal jelly (RJ) is still not well understood in cellular senescence markers of cardiomyocytes in high fat diet (HFD) rats. Therefore, this study aimed to investigate the protective effect of AT and RJ on p16 and p21of cardiomyocytes in obese rats.
Material and Methods: In this experimental study, 45 male Wistar rats were randomly divided into five groups (n=9): Normal Diet (ND), High Fat Diet (HFD), High Fat Diet-Training (HFDT), High Fat Diet-Royal Jelly (HFDRJ) and High Fat Diet-Training-Royal Jelly (HFDTRJ). HFD induction was performed using a high-fat diet containing 17% protein, 43% carbohydrate and 40% fat. The supplement groups received 100 mg of royal jelly (per kg of body weight) diluted in distilled water orally during the intervention period. Aerobic exercise program including running on the treadmill with an intensity of 50-60% maximal oxygen consumption (VO2max), was performed five days a week for eight weeks. 48 hours after the last training session, rats were anesthetized with a combination ketamine and xylazine, and after extraction, the heart tissue was placed in a nitrogen tank and sent to the laboratory to measure p16 and p21 gene expression levels. p16 and p21 gene expression levels were measured by real-time PCR. Data were analyzed by two-way analysis of variance and Tukey post hoc test at the P £ 0.05.
Results: HFD significantly increased the expression of p16 (P = 0.000) and p21 (P = 0.000). Data analysis using two-way analysis of variance showed that AT and RJ significantly reduced the expression of p16 (P = 0.000 and P = 0.000, respectively) and p21 (P = 0.000 and P = 0.000, respectively) cardiomyocytes in HFD rats. However, the interaction of AT with RJ had no significant effect on the expression of p16 (P = 0.989) and p21 (P = 0.870) cardiomyocytes in HFD rats.
Conclusion: HFD in rats increased p16 and p21and AT and RJ improved the expression of aging-related genes in cardiomyocytes of HFD rats; however, the interaction of AT and RJ had no effect on cellular aging markers. These data indicate that obesity is associated with increased of cellular senescence markers, and AT and RJ as an appropriate therapeutic intervention in HFD animals, it can delay cellular aging. Further investigation is needed for the interactive effect of the AT and RJ.

کلیدواژه‌ها [English]

Exercise
Royal Jelly
p16 and p21

مراجع

Tchkonia T, Morbeck DE, Von Zglinicki T, Van Deursen J, Lustgarten J, Scrable H, et al. Fat tissue, aging, and cellular senescence. Aging cell. 2010;9(5):667-84.
Vincent HK, Taylor AG. Biomarkers and potential mechanisms of obesity-induced oxidant stress in humans. Int J Obes (Lond). 2006;30(3):400-18.
Du Plessis SS, Cabler S, McAlister DA, Sabanegh E, Agarwal A. The effect of obesity on sperm disorders and male infertility. Nat Rev Urol. 2010;7(3):153-61.
Wang MJ, Chen F, Li JX, Liu CC, Zhang HB, Xia Y, et al. Reversal of hepatocyte senescence after continuous in vivo cell proliferation. Hepatology. 2014;60(1):349-61.
Wasityastuti W, Habib NA, Sari DC, Arfian N. Effects of low and moderate treadmill exercise on liver of d‐galactose‐exposed aging rat model. Physiol Rep. 2019;7(21):e14279.
Akbari Boukani H, Ravasi AA, Kordi MR. The effect of a endurance training period with cellular Anti-aging purpose on telomerase enzyme content in cardiac tissue and peripheral blood lymphocytes in rats. Sport Phys & Management Investi. 2017;9(3):127-40. )In Persian(.
Mohammadnajad y, matinhomaee h, Azarbibijani Ma. The effect 8 weeks concurrent training on telomere length, telomerase activity and TRF2 in sedentary young men. J Sport Exe Physiol. 2019;12(2):93-105. )In Persian(.
Rae DE, Vignaud A, Butler-Browne GS, Thornell L-E, Sinclair-Smith C, Derman EW, et al. Skeletal muscle telomere length in healthy, experienced, endurance runners. Eur J Appl Physiol. 2010;109(2):323-30.
Werner C, Fürster T, Widmann T, Pöss J, Roggia C, Hanhoun M, et al. Physical exercise prevents cellular senescence in circulating leukocytes and in the vessel wall. Circulation. 2009;120(24):2438-47.
Cornara L, Biagi M, Xiao J, Burlando B. Therapeutic properties of bioactive compounds from different honeybee products. Front Pharmacol. 2017;8:412.
Inoue S-i, Koya-Miyata S, Ushio S, Iwaki K, Ikeda M, Kurimoto M. Royal Jelly prolongs the life span of C3H/HeJ mice: correlation with reduced DNA damage. Exp Gerontol. 2003;38(9):965-9.
Yoneshiro T, Kaede R, Nagaya K, Aoyama J, Saito M, Okamatsu-Ogura Y, et al. Royal jelly ameliorates diet-induced obesity and glucose intolerance by promoting brown adipose tissue thermogenesis in mice. Obes Res Clin Pract. 2018;12(1):127-37.
Zhang X, Zhou D, Strakovsky R, Zhang Y, Pan Y-X. Hepatic cellular senescence pathway genes are induced through histone modifications in a diet-induced obese rat model. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2012;302(5):G558-G64.
Alizadeh Z. A review of aerobic, strength and topical exercise programs effective in reducing abdominal distance. J med council iran. 2014;32(4):348-58. )In Persian(.
Mostafavian M, Abdi A, Mehrabani J, Barari A. Effect of Eight Weeks of Aerobic Progressive Training with Capsaicin on Changes in PGC-1α and UPC-1 Expression in Visceral Adipose Tissue of Obese Rats With Diet. complement Med J. 2020;10(2):106-17. )In Persian(.
Rocha-Rodrigues S, Rodríguez A, Gouveia AM, Gonçalves IO, Becerril S, Ramírez B, et al. Effects of physical exercise on myokines expression and brown adipose-like phenotype modulation in rats fed a high-fat diet. Life Sci. 2016;165:100-8.
Mesri Alamdari N, Irandoost P, Roshanravan N, Vafa M, Asghari Jafarabadi M, Alipour S, et al. Effects of Royal Jelly and Tocotrienol Rich Fraction in obesity treatment of calorie-restricted obese rats: a focus on white fat browning properties and thermogenic capacity. Nutr & Metab. 2020;17:1-13.
Kim SR, Jiang K, Ogrodnik M, Chen X, Zhu X-Y, Lohmeier H, et al. Increased renal cellular senescence in murine high-fat diet: effect of the senolytic drug quercetin. Transl Res. 2019;213:112-23.
Liao P, Yang D, Liu D, Zheng Y. GLP-1 and ghrelin attenuate high glucose/high lipid-induced apoptosis and senescence of human microvascular endothelial cells. Cell Physiol Biochem. 2017;44(5):1842-55.
Freund A, Patil CK, Campisi J. p38MAPK is a novel DNA damage response‐independent regulator of the senescence‐associated secretory phenotype. EMBO J. 2011;30(8):1536-48.
Zhao X, Dong Y, Zhang J, Li D, Hu G, Yao J, et al. Leptin changes differentiation fate and induces senescence in chondrogenic progenitor cells. Cell death Dis. 2016;7(4):e2188-e.
Yu S, Kim SR, Jiang K, Ogrodnik M, Zhu XY, Ferguson CM, et al. Quercetin Reverses Cardiac Systolic Dysfunction in Mice Fed with a High-Fat Diet: Role of Angiogenesis. Oxidative medicine and cellular longevity. Oxid Med Cell Longev. 2021;2021:8875729.
Schafer MJ, White TA, Evans G, Tonne JM, Verzosa GC, Stout MB, et al. Exercise prevents diet-induced cellular senescence in adipose tissue. Diabetes. 2016;65(6):1606-15.
Askari b, bijeh n, rashidlamir a. The effect of 8 weeks IGF-1 injection and resistance training on Cox-2 and p53 expression in colorectal of male Wistar rats. J Sport Exe Physiol. 2019;12(1):115-27. )In Persian(.
Rossman MJ, Kaplon RE, Hill SD, McNamara MN, Santos-Parker JR, Pierce GL, et al. Endothelial cell senescence with aging in healthy humans: prevention by habitual exercise and relation to vascular endothelial function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017;313(5):H890-H5.
Michaloglou C, Vredeveld LC, Soengas MS, Denoyelle C, Kuilman T, Van Der Horst CM, et al. BRAF E600-associated senescence-like cell cycle arrest of human naevi. Nature. 2005;436(7051):720-4.
Safdar A, Bourgeois JM, Ogborn DI, Little JP, Hettinga BP, Akhtar M, et al. Endurance exercise rescues progeroid aging and induces systemic mitochondrial rejuvenation in mtDNA mutator mice. Proc Natl Acad Sci. 2011;108(10):4135-40.
Kunugi H, Mohammed Ali A. Royal jelly and its components promote healthy aging and longevity: from animal models to humans. Int J Mol Sci. 2019;20(19):4662.
Jiang C-m, Liu X, Li C-x, Qian H-c, Chen D, Lai C-q, et al. Anti-senescence effect and molecular mechanism of the major royal jelly proteins on human embryonic lung fibroblast (HFL-I) cell line. J Zhejiang Univ Sci B. 2018;19(12):960-72.
De Medina P. Deciphering the metabolic secret of longevity through the analysis of metabolic response to stress on long-lived species. Med Hypotheses. 2019;122:62-7.
Amirabadi F, Asadi MR, Tabrizi A. The effect of endurance training and use of cinnamon supplement on antioxidant index and lipid peroxidation as additional care in middle-aged female diabetic type II patients. J Diabetes Nurs. 2016;4(3):48-59. (In Persian).