تأثیر اجرای یک دوره تمرین مقاومتی بر مسیر پیام رسانی mTOR و p70s6k در عضله اسکلتی موش‌های صحرایی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 داﻧﺸﮕﺎه ﺷﻴﺮاز،

2 داﻧﺸﮕﺎه ﻛﻠﮕﺮی کانادا

چکیده

مقدمه: شناخت سازوکارهای پیام رسانی سلولی درگیر در فرایند هایپرتروفی عضلانی یکی از چالش‌های بیولوژیست‌های ورزشی می‌باشد. در این مورد عنوان شده است هدف راپاماسین در پستانداران (mTOR)" مهمترین عامل تنطیم­گر این فرایند است که از طریق فسفریله کردن "پروتئین ریبوزومی 70 کیلو دالتونی S6 کیناز (p70 S6K)" سنتز پروتئین را در عضله اسکلتی افزایش می‌دهد.هدف: هدف از پژوهش حاضر، تعیین تأثیر اجرای یک دوره تمرین مقاومتی بر بیان پروتئین‌های تام و فسفریله mTOR و p70s6k به عنوان تنظیم­گر اصلی هایپرتروفی در عضله خم کننده طویل انگشتان پا (FHL) رت‌های نر سالم بود. روش شناسی: به همین منظور 12 سر رت نر اسپرادوگولی به دو گروه کنترل (6=n) و تمرین (6=n) تقسیم شدند. گروه تمرین مقاومتی طی هشت هفته و هر هفته پنج جلسه بالا رفتن از نردبان یک متری با وزنه‌ای آویزان به دم اجرا کردند. افزایش بار به صورت هفتگی بر اساس وزن بدن موش‌ها به طوری بود که در هفته اول از 30% به 200% در هفته هشتم رسید. 48 ساعت پس از آخرین جلسه‌ تمرین، عضله FHL استخراج شد و میزان بیان پروتئین‌های مربوطه به روش الایزا اندازه‌گیری گردید و برای تحلیل آماری از روش آنوا یکطرفه استفاده شد. نتایج: نتایج نشان داد، اجرای تمرین مقاومتی موجب افزایش معنا‌دار شکل فسفریله پروتئین‌های mTOR و p70s6k می‌شود (001/0P=) (04/0P=). اما موجب افزایش معنادار محتوی پروتئینی تام mTOR و p70s6k نشد (421/0P=) (94/0P=). بحث و نتیجه‌گیری: با توجه به یافته‌های پژوهش حاضر، می‌توان عنوان کرد که هایپرتروفی ناشی از تمرین مقاومتی با افزایش فسفریلاسیون mTOR و p70s6k همراه است.

A. Otto and K. Patel. (2010). Signalling and the control of skeletal muscle size, Exp. Cell Res. 316, (18): 3059–3066.
V. G. Coffey and J. A. Hawley. (2007) The molecular bases of training adaptation, Sport. Med. 37(9): 737–763.
O. A. J. Adegoke, A. Abdullahi, and P. Tavajohi-Fini. (2012). mTORC1 and the regulation of skeletal muscle anabolism and mass, Appl. Physiol. Nutr. Metab.37(3), 395–406,.
K. Watson and K. Baar. (2014). mTOR and the health benefits of exercise, in Seminars in cell & developmental biology. in press.
S. M. Phillips, K. D. Tipton, A. Aarsland, S. E. Wolf, and R. R. Wolfe. (1997). Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans, Am. J. Physiol. Metab., 36(1). E99.
M. A. Egerman and D. J. Glass. (2013) Signaling pathways controlling skeletal muscle mass, Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 49 (1): 59–68.
L. Bar-Peled and D. M. Sabatini, Regulation of mTORC1 by amino acids. (2014). Trends Cell Biol. in press
M. Laplante and D. M. Sabatini, mTOR signaling in growth control and disease. (2012). Cell. 149(2): 274–293.
S. Davies, H. Reddy, M. Caivano, and P. Cohen. (2000). Specificity and mechanism of action of some commonly used protein kinase inhibitors, Biochem. J. 351 (1): 95–105.
M. Laplante and D. M. Sabatini. (2009). mTOR signaling at a glance, J. Cell Sci. 122 (20): 3589–3594.
C. A. Goodman. (2014) The Role of mTORC1 in Regulating Protein Synthesis and Skeletal Muscle Mass in Response to Various Mechanical Stimuli,. in press.
S. Sengupta, T. R. Peterson, and D. M. Sabatini. (2010) Regulation of the mTOR complex 1 pathway by nutrients, growth factors, and stress,
C. A. Goodman, J. W. Frey, D. M. Mabrey, B. L. Jacobs, H. C. Lincoln, J.-S. You, and T. A. Hornberger. (2011). The role of skeletal muscle mTOR in the regulation of mechanical load-induced growth, J. Physiol., 589(22): 5485–5501.
F. K. Haraguchi, C. Lopes de Brito Magalhães, L. X. Neves, R. Cardoso dos Santos, M. L. Pedrosa, and M. Eustaquio Silva. (2013) Whey Protein Modifies Gene Expression Related to Protein Metabolism Affecting Muscle Weight in Resistance-Exercised Rats, Nutrition,40(2): 310–322.
J. Nemati, M. Norshahi, H. Rajabi, and R. Ghrakhanlo. (2010). The effects of eight weeks of resistance training on fast and slow twitch muscle protein content integrin in Wistar rat,. olympic,1 (61): 35–45.[persion].
A. Sofer, K. Lei, C. M. Johannessen, and L. W. Ellisen. (2005). Regulation of mTOR and cell growth in response to energy stress by REDD1, Mol. Cell. Biol., 25 (14): 5834–5845.
N. Eidy, Z. Antonio, and H. Lancha. (2008). Mechanical stimuli of skeletal muscle : implications on mTOR / p70s6k and protein synthesis, Eur. J. Appl. Physiol., 1(102): 253–263.
T. Reynolds, S. Bodine, and J. J. Lawrence. (2002). Control of Ser 2448 phosphorylation in the mammalian target of rapamycin by insulin and skeletal muscle load., J. Biol Chem, 1(277): 17657–17662.
E. Spangenburg, D. Le Roith, C. Ward, and S. Bodine. (2008). A functional insulin-like growth factor receptor is not necessary for load-induced skeletal muscle hypertrophy, J. Physiol. 1(586): 283–291.
A. Philp, D. Hamilton, and K. Baar. (2011). Signals mediating skeletal muscle remodeling by resistance exercise: PI3-kinase independent activation of mTORC1, J. Appl. Physiol. 1(110): 561–568.
R. Pankov, E. Cukierman, K. Clark, K. Matsumoto, C. Hahn, and B. Poulin.(2003). Speciï‌c beta1 integrin site selectively regulates Akt/protein kinase B signaling via local activation of protein phosphatase 2A, J. Biol Chem. 1(278): 18671–18681.
I. Rybakova, J. Patel, and J. Ervasti. (2000) The dystrophin complex forms a mechan- ically strong link between the sarcolemma and costameric actin, Juornal Cell Biol., 1, (150): 1209–1214.
E. Spangenburg and T. McBride. (2006). Inhibition of stretch-activated channels during eccentric muscle contraction attenuates p70S6K activation, J. Appl. Physiol. 1(100): 129–135.
J. M. Joy, D. M. Gundermann, R. P. Lowery, R. Jäger, S. A. Mccleary, M. Purpura, M. D. Roberts, S. M. C. Wilson, T. A. Hornberger, and J. M. Wilson. (2014) Phosphatidic acid enhances mTOR signaling and resistance exercise induced hypertrophy, Nutrition&Metabolism. 1(277): 1–10.
M.-S. Yoon, Y. Sun, E. Arauz, Y. Jiang, and J. Chen. (2011). Phosphatidic acid activates mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) kinase by displacing FK506 binding protein 38 (FKBP38) and exerting an allosteric effect., J. Biol Chem. 1(286): 29568–29574.
J. You, J. Frey, and T. Hornberger. (2012). Mechanical stimulation induces mTOR signaling via an ERK-independent mechanism: implications for a direct activation of mTOR by phosphatidic acid, PLoS One. 1(7): 47258.
R. Pearson, P. Dennis, J. Han, N. Williamson, S. Kozma, R. Wettenhall, and G. Thomas. (1995). The principal target of rapamycin-induced p70s6k inactivation is a novel phosphorylation site within a conserved hydrophobic domain, EMBO J. 1(14): 5279–5287.
C. Mayer, J. Zhao, X. Yuan, and I. Grummt. (2004). mTOR-dependent activation of the transcription factor TIF-IA links rRNA synthesis to nutrient availability, Genes Dev., 18 (4): 423–434.