نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی

نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی

اثر تمرین هوازی بر بیان C3aR1 هیپوتالاموس و UCP1 بافت چربی قهوه‌ای رت‌های دیابتی نوع ۲

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
10.48308/joeppa.2026.242896.1420
چکیده
مقدمه: دیابت نوع ۲ با التهاب و اختلال در تنظیم انرژی همراه است. گیرنده C3aR1 به‌عنوان یکی از اجزای سیستم کمپلمان، نقش مهمی در التهاب هیپوتالاموسی و اختلال در تنظیم اشتها و متابولیسم انرژی دارد. از سوی دیگر، پروتئین جداکننده ۱ (UCP1) در بافت چربی قهوه‌ای نقش کلیدی در ترموژنز و مصرف انرژی ایفا می‌کند. تمرین هوازی می‌تواند از طریق تعدیل مسیرهای التهابی و بهبود عملکرد بافت چربی قهوه‌ای، اثرات مفیدی بر کنترل متابولیکی دیابت داشته باشد.

روش‌شناسی: در این مطالعه تجربی، ۳۶ سر رت نر نژاد ویستار (سن: ۸ هفته، وزن اولیه: ۱۸۰ تا ۲۲۰ گرم) به‌طور تصادفی به چهار گروه ۹تایی شامل کنترل، دیابت، تمرین و دیابت+تمرین تقسیم شدند. دیابت نوع ۲ با استفاده از رژیم غذایی پرچرب و تزریق استرپتوزوتوسین القا شد. پروتکل تمرین هوازی شامل دویدن روی تردمیل با سرعت پیش‌رونده 18 تا 33 متر بر دقیقه، ۵ جلسه در هفته، هر جلسه از 20 دقیقه در هفته اول تا ۶۰ دقیقه در هفته آخر، به مدت ۱۲ هفته انجام گرفت. بیان ژن و سطح پروتئین c3ar1 و ucp1 در بافت هیپوتالاموس و بافت چربی قهوه‌ای با استفاده از Real-time PCR و وسترن بلات اندازه‌گیری شد. همچنین تغییرات بافت‌شناسی بافت چربی قهوه‌ای شامل مساحت و تعداد سلول‌های چربی و میتوکندری‌ها با تحلیل استریولوژیک ارزیابی گردید. شاخص‌های متابولیکی سرم نیز اندازه‌گیری شدند. داده‌ها با استفاده از آزمون تحلیل واریانس یک‌طرفه و آزمون تعقیبی LSD در سطح معناداری 05/0 > p تحلیل شدند.

نتایج: دیابت موجب کاهش معنادار بیان ژن c3ar1 و افزایش سطح پروتئین آن در هیپوتالاموس شد. تمرین هوازی این الگوی پاتولوژیک را معکوس کرد؛ به‌طوری‌که بیان ژن c3ar1 افزایش و سطح پروتئین آن کاهش یافت. سطح پروتئین UCP1 در بافت چربی قهوه‌ای در گروه دیابت + تمرین به‌طور معناداری افزایش یافت، هرچند بیان ژن آن در هیپوتالاموس تغییر معناداری نداشت. تحلیل بافت‌شناسی نشان داد تمرین هوازی موجب کاهش معنادار اندازه سلول‌های چربی قهوه‌ای، افزایش تعداد آن‌ها و افزایش مساحت و تعداد میتوکندری‌ها در گروه‌های تمرینی شد. همچنین کاهش معنادار مصرف غذا و بهبود شاخص‌های متابولیکی شامل کاهش سطح گلوکز و بهبود پروفایل لیپیدی در گروه دیابت + تمرین مشاهده گردید.

نتیجه‌گیری: تمرینات ورزشی موجب بهبود متابولیکی، تعدیل مسیر سیگنالینگ التهابی وابسته به کمپلمان در هیپوتالاموس و بازسازی ساختاری بافت چربی قهوه‌ای می‌شود. تحلیل استریولوژیک بافت چربی قهوه‌ای نشان‌دهنده افزایش تعداد سلول‌ها، کاهش مساحت سلولی و افزایش تعداد و مساحت میتوکندری‌ها در گروه تمرینی بود. این یافته‌ها نشان می‌دهند که محور هیپوتالاموس-بافت چربی قهوه‌ای نقش کلیدی در اثرات مفید تمرین بر دیابت دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Aerobic Exercise on Hypothalamic C3aR1 Expression and Brown Adipose Tissue UCP1 in Type 2 Diabetic Rats

نویسندگان English

Pourya Foroutan
Zia Fallah Mohammadi
Khadijeh Nasiri
Faculty of Sports Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
چکیده English

Background: Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is characterized by chronic inflammation and dysregulated energy homeostasis. Complement C3a receptor 1 (C3aR1), a component of the complement system, plays a pivotal role in hypothalamic inflammation and the disruption of appetite regulation and energy metabolism. Concurrently, uncoupling protein 1 (UCP1) in brown adipose tissue (BAT) is a key mediator of adaptive thermogenesis and energy expenditure. Aerobic exercise training may exert beneficial effects on metabolic control in diabetes through the modulation of inflammatory pathways and the enhancement of BAT function.

Methods: In this experimental study, 36 male Wistar rats (age: 8 weeks; initial body weight: 180–220 g) were randomly allocated into four groups (n=9 per group): control, diabetic, exercise, and diabetic + exercise. T2DM was induced using a high-fat diet combined with a low-dose streptozotocin injection. The aerobic exercise protocol consisted of treadmill running at progressive speeds of 18–33 m/min, 5 sessions per week, with session duration incrementally increasing from 20 min in the first week to 60 min in the final week, over a 12-week intervention period. Gene expression and protein levels of C3aR1 and UCP1 in hypothalamic tissue and BAT were quantified using real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) and western blotting, respectively. Histomorphological changes in BAT, including adipocyte area, adipocyte number, and mitochondrial density and area, were evaluated by stereological analysis. Serum metabolic parameters were also assessed. Data were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by the least significant difference (LSD) post hoc test, with statistical significance set at 𝑝 < 0.05.

Results: Diabetes significantly downregulated hypothalamic c3ar1 gene expression while concurrently upregulating its protein levels. Aerobic exercise training reversed this pathological pattern, as evidenced by increased c3ar1 mRNA expression and decreased protein levels. UCP1 protein levels in BAT were significantly elevated in the diabetic + exercise group, although hypothalamic ucp1 gene expression did not differ significantly across groups. Stereological analysis revealed that aerobic exercise significantly reduced brown adipocyte size, increased adipocyte number, and enhanced both mitochondrial area and count in the exercise-trained groups. Furthermore, the diabetic + exercise group exhibited a significant reduction in food intake alongside improved metabolic indices, including decreased fasting blood glucose and a favorable lipid profile.

Conclusion: Aerobic exercise training confers metabolic improvements, modulates complement-dependent inflammatory signaling in the hypothalamus, and promotes structural remodeling of BAT. Stereological analysis of BAT demonstrated increased cell number, reduced cell area, and enhanced mitochondrial number and area in the exercise-trained groups. These findings suggest that the hypothalamus–BAT axis plays a critical role in mediating the beneficial effects of exercise on T2DM.

کلیدواژه‌ها English

C3ar1
Diabetes
Exercise
Hypothalamus
Ucp1

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 23 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 05 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 27 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 27 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 27 تیر 1405