مدل‌سازی شبکه ژنی و تحلیل مسیر رونویسی کبد چرب در پاسخ به فعالیت ورزشی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

گروه علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

بیماری کبد چرب غیرالکلی (NAFLD) به‌عنوان یکی از شایع‌ترین علل اختلال عملکرد کبدی، به‌طور قابل‌توجهی در سراسر جهان گسترش یافته و به یک نگرانی عمده در حوزه سلامت عمومی تبدیل شده است. این بیماری با تجمع چربی در کبد، بدون در نظر گرفتن مصرف الکل، مشخص می‌شود و می‌تواند به عوارض جدی مانند استئاتوهپاتیت غیرالکلی (NASH)، فیبروز، و در موارد پیشرفته‌تر به سیروز و نارسایی کبد منجر شود. عواملی مانند چاقی، دیابت نوع 2، مقاومت به انسولین، و اختلالات متابولیک به‌عنوان مهم‌ترین عوامل خطر برای بروز NAFLD شناخته می‌شوند. در این میان، نقش فعالیت بدنی به‌عنوان یک عامل مداخله‌گر در کاهش پیشرفت این بیماری مورد توجه ویژه قرار گرفته است. تحقیقات نشان می‌دهند که فعالیت ورزشی از طریق افزایش مصرف انرژی و تنظیم بیان پروتئین‌هایی مانند PPARα، می‌تواند تجمع چربی در کبد را کاهش داده و تأثیر مثبتی بر پیشگیری و درمان NAFLD داشته باشد.

هدف اصلی این پژوهش، شناسایی ژن‌های حیاتی و مسیرهای کلیدی درگیر در NAFLD و بررسی تأثیر فعالیت ورزشی بر این شبکه‌های ژنی بود. برای دستیابی به این هدف، داده‌های رونویسی برای تحلیل مسیرها و شبکه‌های ژنی مرتبط با NAFLD مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه، ژن‌های هاب که نقش اساسی در مسیرهای مرتبط با این بیماری دارند، شناسایی شدند. نتایج حاصل از تحلیل‌های شبکه‌ای با استفاده از روش‌های تحلیل خوشه‌ای و بررسی نتایج Gene Ontology (GO) و پایگاه کیوتو دایره‌المعارف ژن و ژنوم (KEGG) تأیید شدند. ژن‌های FASN، ACOX1، SREBF1-c و PPARA به‌عنوان ژن‌های کلیدی که در فرآیندهای بیماری‌زایی و مقاومت در برابر NAFLD نقش دارند، شناسایی شدند.

نتایج این پژوهش نشان داد که فعالیت ورزشی از طریق تنظیم بیان ژن‌های مرتبط با متابولیسم چربی می‌تواند نقش مهمی در کاهش پیشرفت NAFLD ایفا کند. شبکه‌های ژنی شناسایی‌شده می‌توانند به‌عنوان اهداف بالقوه برای توسعه روش‌های درمانی جدید در مدیریت NAFLD استفاده شوند. این پژوهش با ارائه بینش‌های جدیدی در مورد مکانیسم‌های مولکولی پاسخ کبد به فعالیت ورزشی، راه‌های جدیدی را برای تحقیقات آینده باز می‌کند و بهبود استراتژی‌های درمانی و پیشگیری از NAFLD و سایر بیماری‌های مرتبط با آن را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، مطالعه ما به بررسی اثرات محافظتی فعالیت ورزشی بر مسیرهای مولکولی و ژنتیکی مرتبط با NAFLD پرداخته و نشان می‌دهد که این فعالیت‌ها می‌توانند در کاهش بروز و شدت این بیماری نقش مهمی داشته باشند. این یافته‌ها می‌توانند به عنوان پایه‌ای برای توسعه رویکردهای درمانی و پیشگیری جدید در برابر NAFLD استفاده شوند و تأثیر مثبتی بر سلامت عمومی داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Gene network modeling and transcription pathway analysis of fatty liver in response to exercise

نویسندگان [English]

  • Zahra Asheghi
  • Sayed Mohammad Marandi
Department of Sport Sciences,University of Isfahan, Isfahan,Iran
چکیده [English]

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is increasingly recognized as a significant global health issue, now considered one of the most prevalent causes of liver dysfunction. The condition is characterized by the excessive accumulation of fat in the liver in the absence of significant alcohol consumption and is strongly associated with obesity, insulin resistance, type 2 diabetes, and metabolic syndrome. Over the past few decades, the incidence of NAFLD has surged, making it a leading cause of chronic liver disease. Its progression can lead to non-alcoholic steatohepatitis (NASH), fibrosis, cirrhosis, and even hepatocellular carcinoma, posing severe risks to patient health and placing a substantial burden on healthcare systems.

Despite the alarming rise in NAFLD cases, effective pharmacological treatments are limited, underscoring the importance of lifestyle interventions. Among these, physical activity has emerged as a critical factor in mitigating the effects of NAFLD. Exercise has been shown to influence lipid metabolism significantly, enhancing energy expenditure and reducing hepatic fat accumulation. Research suggests that these benefits are mediated through the upregulation of specific proteins, such as peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα), which plays a crucial role in fatty acid oxidation and overall energy homeostasis in the liver. By increasing the expression of such proteins, physical activity can counteract the pathophysiological mechanisms underlying NAFLD.

The present study aimed to explore the molecular mechanisms through which exercise impacts NAFLD by identifying key genes and pathways involved in the disease. We employed a comprehensive approach, analyzing transcriptional data to map out the gene networks associated with NAFLD. Our analysis identified several hub genes, including FASN, ACOX1, SREBF1-c, and PPARA, which were found to be central to the disease’s development and progression. These genes were identified through network clustering, and their involvement was further validated through Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analyses.

The results of this study suggest that these hub genes play pivotal roles in either promoting or resisting the development of NAFLD. Moreover, our findings provide novel insights into how physical activity may modulate these molecular networks, offering a promising non-pharmacological strategy to manage NAFLD. By understanding these gene networks, we can better appreciate the therapeutic potential of exercise, guiding future research aimed at developing targeted interventions for those at risk of NAFLD.

In conclusion, this study not only identifies crucial genetic factors involved in NAFLD but also highlights the potential of physical activity as a viable intervention for managing and possibly preventing the disease, thereby contributing to improved liver health outcomes worldwide.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gene networks"
  • "non-alcoholic fatty liver"
  • "protein-protein interaction"
  • "sports activity"
  • "bioinformatics"
  • تاریخ دریافت: 24 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری: 18 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش: 10 آبان 1403
  • تاریخ اولین انتشار: 10 آبان 1403
  • تاریخ انتشار: 01 آبان 1403