تأثیر تمرین تناوبی شدید و مصرف مکمل کوآنزیم Q10 بر مقادیر Nrf2 و NQO1 عضلة نعلی موش‌های صحرایی سالمند

نوروزی, زهرا; نعمتی, جواد; ثالثی, محسن; رضایی, رسول; همتی نفر, محمد

doi:10.48308/joeppa.2023.103749

تأثیر تمرین تناوبی شدید و مصرف مکمل کوآنزیم Q10 بر مقادیر Nrf2 و NQO1 عضلة نعلی موش‌های صحرایی سالمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم ورزشی، دانشکدة علوم تربیتی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

10.48308/joeppa.2023.103749

چکیده

زمینه و هدف: افزایش فشار اکسایشی، مشخصة اصلی انواع آسیب‌های وابسته به سالمندی است. با توجه به نقش فعالیت بدنی در پاسخ‌های انطباقی به فشار اکسایشی و اهمیت مکمل‌های تغذیه‌ای، هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر شش هفته تمرین تناوبی شدید به‌همراه مصرف مکمل کوآنزیم Q10 بر مقادیر Nrf2 و NQO1 عضلة نعلی موش‌های صحرایی سالمند است.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر از نوع تجربی و بنیادی بود که در آزمایشگاه حیوانات دانشگاه شیراز انجام گرفت. به‌منظور اجرای پژوهش از 44 سر موش صحرایی سالمند نر نژاد ویستار استفاده شد. حیوانات پس از یک دورة یک‌هفته‌ای آشنایی با محیط تمرین به‌طور تصادفی به گروه‌های تمرین تناوبی با شدت بالا، گروه مکمل، گروه تمرین تناوبی با شدت بالا به‌همراه مکمل و گروه کنترل (هر گروه 11 سر) تقسیم شدند. موش‌های گروه‌های تمرین به مدت شش هفته تمرینات تناوبی با شدت بالا به‌صورت فزاینده انجام دادند، به‌طوری‌که در هفتة اول سه تکرار تناوبی، هفتة دوم پنج تکرار، هفتة سوم هفت تکرار و از ابتدای هفتة چهارم تا پایان هفتة ششم ۹ تکرار اینتروال اجرا شد. آزمودنی‌های گروه‌های مکمل نیز روزانه 200 میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن مکمل مصرف کردند. حیوانات در انتهای دوره با تزریق کتامین زایلازین بی‌هوش شدند، عضلة نعلی آن‌ها خارج و پس از انتقال به تانک نیتروژن جهت انجام آزمایش وسترن بلات در دمای 80- درجة سانتی‌گراد نگهداری شد. داده‌های پژوهش با استفاده از تحلیل واریانس یکطرفه و آزمون تعقیبی توکی بررسی شد.
نتایج: تمرین تناوبی شدید به‌همراه مصرف مکمل Q10بر مقادیرNrf2 عضلة نعلی موش‌های سالمند تغییر معناداری بین گروه‌ها ایجاد نکرد (05/0P>). ولی تمرین تناوبی شدید با و بدون مصرف مکمل کوآنزیم Q10 و همچنین مصرف مکمل کوآنزیم Q10 به‌تنهایی مقادیر NQO1 عضلة نعلی موش‌های صحرایی سالمند را به‌طور معناداری درگروهای تمرینی کمتر کرد (001/0P<).
نتیجه‌گیری: با توجه به عدم تأثیر تمرین تناوبی شدید بر مسیر Nrf2 و کاهش NQO1 در رت‌های سالمند، به‌منظور مشخص شدن سازوکار تأثیرگذاری تمرین تناوبی شدید بر مسیرهای ضداکسایشی باید شرایط برنامة تمرینی مانند مدت، شدت، تکرار و نوبت‌های تمرین را مدنظر قرار داد؛ همچنین توصیه می‌شود سایر مقادیر استاندارد مصرف مکمل کوآنزیم Q10 بررسی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فیزیولوژی ورزشی (عمومی)

عنوان مقاله [English]

The Effect of high-intensity interval training with coenzyme Q10 supplementation on the Nrf2 and NQO1 in soleus muscle of older rats

نویسندگان [English]

Zahra Noruzi
Javad Nemati
Mohsen Salesi
Rasoul Rezai
Mohammad Hemmatinafar

Sport Science Department, Education and Psychology Faculty, Shiraz University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

Background and Purpose: Increased oxidative stress is the main characteristic of all types of age-related injuries. Based on the role of physical activity in adaptive responses to oxidative stress and importance of nutritional supplements, the aim of this study was to investigate the effect of six weeks of high-Intensity interval training along with the consumption of coenzyme Q10 supplements on the values of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), NAD (P)H quinone dehydrogenase1 (NQO1) in the soleus muscle of elderly rats.
Materials and Methods: The current research was an experimental and basic, which was conducted in the animal laboratory of Shiraz University. Forty-four elderly male Wistar rats were used to carry out the research. After a one-week familiarization with the training environment, the animals were randomly divided into high-intensity interval training group, supplement group, high-intensity interval training group with supplementation, and a control group (n=11). Subjects in the training groups performed high-intensity interval training for six weeks. In the first week, three interval repetitions were performed, in the second week, 5 interval repetitions, in the third week, 7 interval repetitions, and from the beginning of the fourth week to the end of the sixth week, nine interval repetitions were performed. Subjects in the supplement groups also consumed 200 mg of coenzyme Q10 per kilogram of body weight daily. After completing the training and supplementation period, the animals were anesthetized by injecting ketamine and xylazine and their soleus muscle was removed by open surgery, and after being transferred to a nitrogen tank, they were kept in a -80 freezer for western blotting. Data analyses were performed by using, a one-way analysis of variance, and Tukey's post hoc test.
Results: High-intensity interval training along with Q10 supplementation had no significant effect on the Nrf2 values of the soleus muscle in elderly rats (P>0.05). However, high-intensity interval training with and without coenzyme Q10 supplementation, as well as coenzyme Q10 supplementation, only significantly decreased the NQO1 values of the soleus muscle in elderly rats (P<0.001).
Conclusion: Considering the lack of effect of high-intensity interval training on Nrf2 and NQO1 in elderly rats, in order to determine the mechanism of the effect of high-intensity interval training on antioxidant pathways, the conditions of the exercise program such as duration, intensity, repetition and exercise sets should be taken into consideration, as well as the other standard dosages of coenzyme Q10 supplementation.
Keywords: Training, Aging, Coenzyme Q10, Nrf2, NQO1

کلیدواژه‌ها [English]

Training
Aging
Coenzyme Q10
Nrf2
NQO1

مراجع

1. Hosseinizare SM, Tajvar M, Abdi K, Esfahani P, Geravand B, Pourreza A. Leisure spending patterns and their relationship with mental health in the elderly in Iran.Salmand: Journal of Iranian Ageing. 2020; 15(3):366-79. [In Persian]

2.Miri N, Maddah M, Raghfar H. Aging and economic growth. Salmand: Iranian Journal of Ageing. 2019; 13(5):626-37. [In Persian]

Noorshahi M, Ahmadizad S, Imani F, Dehghan P. Effect of introverted-introverted isokinetic activity with blood flow restriction on serum VEGF levels in active elderly men. Journal of Sport and Exercise Physiology, 1400; 14(1): 49-58. [In Persian]

4.Gang Y, Blum A., Liu J, Finkel T. The role of mitochondria in aging.Journal of Clin.Invest. 2018;128(9):3662–3670.

5. Boengler, K., Kosiol, M., Mayr, M., Schulz, R., and Rohrbach, S. Mitochondria and ageing: role in heart, skeletal muscle and adipose tissue. Journal of CachexiaSarcopeniaMuscle. 2017;8(3):369-349.

6.Barrientos, A., Casademont, J., Cardellach, F., Estivill, X., Urbano-Marquez, A., and Nunes, V. Reduced steady-state levels of mitochondrial RNA and increased mitochondrial DNA amount in human brain with aging. Journal of Brain Res Mol BrainRes.1997;52(2):284–289.

7. Onyango, I. G., Lu, J., Rodova, M., Lezi, E., Crafter, A. B., and Swerdlow, R. H. Regulation of neuron mitochondrial biogenesis and relevance to brain health.Biochim. Journal of Biophys.2010;1802(1):228–234.

8.Conley, K. E., Jubrias,S.A. and Esselman, P.C.. Oxidative capacity and ageinginhumanmuscl. Journal of Physio. 2000; 1(1):203–210.

9. Holmström, K. M., Kostov, R. V., and Dinkova-Kostova, A. T.). The multifaceted role of Nrf2 in mitochondrial function Curr Opin. Journal of Toxicol jcotox. 2016; 1(1): 80–91

10.Aguiar A, Duzzioni M, Remor A, Tristão F, Matheus F, Raisman V, et al. Moderate-intensity physical exercise protects against experimental 6-hydroxydopamine-induced hemiparkinsonism through Nrf2- antioxidant response element pathway. Journal of Neurochem. Res. 2016; 41(1-2): 64–72.

11. Wang, L., Yang, S., Yan, L., Wei, H., Wang, J. Hypoxia preconditioning promotes endurance exercise capacity of mice by activating skeletal muscle Nrf2. Journal of Applied Physiology.2019; 127(5): 1267-1277.
12. Done, A. J., Gage, M. J., Nieto, N. C., & Traustadóttir, T. Exercise-induced Nrf2-signaling is impaired in aging. Journal of Free Radical Biology & Medicine. 2016; 96: 130–8.
13. Raygan F, Rezavandi Z, Tehrani SD, Farrokhian A, Asemi Z. The effects of coenzyme Q10 administration on glucose homeostasis parameters, lipid profiles, biomarkers of inflammation and oxidative stress in patients with metabolic syndrome. Journal of Eur 2015;55(8):2357-2364. [In Persian]
14. Abasi,s , Avandy, M, Haghshnas, R. Effect of eight weeks of concurrent training on plasma levels of NRF2 in young men. Journal of Applied health studies in exercise physiology. 2(5):78-83. [In Persian]
15. Belardinelli R, Muçaj A, Lacalaprice F, Solenghi M, Seddaiu G, Principi F, et al. Coenzyme Q10 and exercise training in chronic heart failure. Journal of Eur Heart. 2006;27(22):2675-81.
16. Martin J., MacInnis T., Gibala K., Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. Journal of Physiology. 2017;595(9) 2915-2930.
17. Gounder S, Kannan S, Devadoss D, MillerC, K.J. Whitehead K, Odelberg S. Rajasekaran, Impaired transcriptional activity of Nrf2 in age-related myocardial oxidative stress is reversible by moderate exercise training. Journal of PLoS One.2012; 7 (9): 456-97.

18.Rezaei, Alireza, Gaini, Abbasali, Chubineh, Siros, Nouri, Reza. The effect of six weeks of intense intermittent swimming training and resveratrol supplementation on the amount of SIRT3 in the left ventricular tissue of old rats. Journal of Sports Physiology and Physical Activity.1401; 15(3): 25-34. [In Persian]

19 .Bedford T G, Tipton C. M, Wilson N. C, Oppliger R. A, Gisolfi C. V. Maximum oxy gen consumption of rats and its changes with various experimental procedures. Journal of jappl.1979; 47(6): 1278-83.

Leandro CG, de Lima T M, Carolina T, Loureiro A, do Nascimento E, de Castro R M, de Castro C MM B, Pithon-Curi T C, Curi R. Stress-Induced Downregulation of Macrophage Phagocytic Function Is Attenuated by Exercise Training in Rats. Journal of Neuroimmunomodulation 2007; 14:4–7.
21. Pall, M. L., Levine, S. Nrf2, a master regulator of detoxification and also antioxidant, anti- inflammatory and other cytoprotective mechanisms, is raised by health promoting factors. Journal of Acta Physiologica Sinica. 2015; 67(1):1-10

22.Rezaei R, Norshahi M, Bigdeli MR,KHodagholi.Fffect Of Eight Weeks Continues and HIIT Exercise On VEGF-A And VEGFR-2 Levels In Stratum, Hippocampus And Cortex Of Wistar Rat Brain. Journal of Sport and Exercise Physiology. 2016; 8(2):1213-1221. [In Persian]

23 .Paes L, Lima D, Matsuura C, De So uza MDG, Cyrino F, Barbosa C, et al. Effects of moderate and high intensity isocaloric aerobic training upon microvascular reactivity and myocardial oxidative stress in rats. Journal of PLoS One. 2020; 15 (2): 218-228.

Li T, He S, Liu S, Kong Z, Wang J, Zhang Y, Eﬀects of diﬀerent exercise durations on Keap1-Nrf2-ARE pathway activation in mouse skeletal muscle. Journal of Free Radic. Res. 2015; 49 (10): 1269–1274
25. Itoh K, Igarashi K, Hayashi N, Nishizawa M, Yamamoto M. Cloning and characterization of a novel erythroid cell-derived CNC family transcription factor heterodimerizing with the small Maf family proteins. Journal of Mol Cell Biol. 1995; 15(8): 4184-93.
26. Wu, T., Zhao, F., Gao, B., Tan, C., Yagishita, N., Nakajima, T., et al..Emerging roles of Nrf2 and phase II antioxidant enzymes in neuroprotection. Journal of Prog Neurobiol. 2014; 100: 30-47.

27.Tebay L, Robertson H, Durant S, Vitale S, Penning, T, 12. Sosa V, Mo. Oxidative stress and cancer: an overview. Journal of Ageing Res Rev. 2013;12(1):37690.

28. Ferraro E, Giammarioli AM, Chiandotto S, Spoletini I & Rosano G. Exercise-induced skeletal muscle remodeling and metabolic adaptation: redox signaling and role of autophagy. Journal of Antioxid Redox Signal. 2014; 21(1): 154–176.

29.Ogasawara R, Kobayashi K, Tsutaki A, Lee K, Abe T, Fujita S, Nakazato K & Ishii N. mTOR signaling response to resistance exercise is altered by chronic resistance training and detraining in skeletal muscle. Journal of Appl Physio2013; l14(7): 934–940.

30. Camera D, Smiles W, Hawley J, Exercise-induced skeletal muscle signaling pathways and human athletic performance. Journal of Free Radic Biol Med. (2016); 98:131-143.
31. G. Coﬀey, J.A. Hawley, The molecular bases of training adaptation. Journal of Sports Med. 2007; 37 (9): 731-763.
Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin M, Mazur M, J. Telser, Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Journal of Int Biochem. Cell Biol.2007; 39 (1): 44–84.

33. Sosa v,Teresa Moliné T,RosaSomoza , Paciucci R, Kondoh H, E LLeonart Oxidative stress and cancer: an overview. Journal of Ageing Res Rev.2013;12(1):376-90.