تأثیر شش هفته تمرین هوازی بر سطوح پلاسمایی لیپوکالین 2، انسولین و مقاومت به انسولین در موش های نر دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

نویسندگان

1 دانشیار فیزیولوژی ورزشی دانشکده تربیت بدنی دانشگاه الزهرا، تهران ، ایران

2 دانشجوی دکتری فیزیولوژی ورزشی دانشکده تربیت بدنی دانشگاه اصفهان، اصفهان ، ایران

3 دانشیار فیزیولوژی ورزشی گروه تربیت بدنی دانشگاه بیرجند، بیرجند ، ایران

4 دکتری فیزیولوژی ورزشی گروه تربیت بدنی دانشگاه بیرجند ، بیرجند ، ایران.

چکیده

لیپوکالین2 یک آدیپوکاین است که با چاقی، دیابت نوع دوم و مقاومت به انسولین ارتباط نزدیکی دارد. پژوهش حاضر اثر تمرین هوازی بر سطوح پلاسمایی لیپوکالین2، انسولین و مقاومت به انسولین در موش های نر دیابتی را بررسی می­کند. تعداد 30 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار 12 هفته­ای با وزن 180 تا 240 گرم به طور تصادفی به 3 گروه تمرین دیابتی، کنترل دیابتی و کنترل سالم تقسیم ­شدند. موش­های گروه تمرین دیابتی به مدت شش هفته و پنج روز در هفته برای 40 دقیقه با سرعت 20متر در دقیقه و شیب پنج درجه، تمرین استقامتی انجام دادند. تمام موش­ها 48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرینی و پس از 12 ساعت ناشتایی بیهوش و خون گیری شدند. سطوح پلاسمایی لیپوکالین2 و انسولین به روش الایزا اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از آزمون آماری تحلیل واریانس یک طرفه و آزمون تعقیبی توکی انجام شد. آزمون تحلیل واریانس یک طرفه نشان داد که شش هفته تمرین هوازی منجر به افزایش معناداری در سطح پلاسمایی لیپوکالین2 )003/0=(P و کاهش معنادار شاخص مقاومت به انسولین ( 007/ 0P=) در گروه تمرین دیابتی شد. در حالی که تغییرات معناداری در سطوح انسولین در گروه تمرین دیابتی نسبت به گروه کنترل دیابتی (587/0=P) دیده نشد. این پژوهش نشان داد که شش هفته تمرین هوازی ممکن است از طریق افزایش سطح لیپوکالین2 و کاهش مقاومت به انسولین در بهبود اختلالات متابولیکی در بیماری دیابت نقش داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of 6 Weeks of Aerobic Training on Plasma Levels of Lipocalin-2, Insulin and Insulin Resistance in Streptozotocin-Induced Diabetic Male Rats

نویسندگان [English]

  • Afsaneh Shemshaki 1
  • Mahshid Hosseini 2
  • Marzieh Saghebjoo 3
  • Reza Arefi 4
1 Associate Professor, Faculty of Physical Education, University of Alzahra, Tehran, Iran
2 PhD Student of Exercise Physiology, Faculty of Physical Education, University of Isfahan, Isfahan, Iran
3 Associate Professor of Exercise Physiology, Department of Physical Education, University of Birjand, Birjand, Iran
4 PhD of Exercise Physiology, Department of Physical Education, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده [English]

Lipocalin -2 is an adipokine which is closely related to obesity, type-2 diabetes and insulin resistance. The present study investigated the effect of aerobic training on plasma levels of Lipocalin-2, insulin and insulin resistance in diabetic male rats. 30 male Wistar rats (12 weeks old, weight: 180-240 gr) were randomly divided into 3 groups of diabetic training, diabetic control and healthy control. The rats of diabetic training group performed endurance training for 6 weeks, 5 days per week, 40 min. per session, speed of 20 m/min. with a slope of 5 degrees. All rats were anesthetized 48 hours after the last training session and after 12 hours of fasting and their blood samples were collected. Plasma levels of Lipocalin-2 and insulin were measured by ELISA method. Data were analyzed by one-way analysis of variance and Tukey post hoc test. The results of one-way ANOVA showed that 6 weeks of aerobic training significantly increased Lipocalin-2 plasma levels (P=0.003) and significantly decreased insulin resistance index (P=0.007) in diabetic training group while there were no significant changes in insulin levels in diabetic training group compared to the diabetic control group (P=0.587). This study showed that 6 weeks of aerobic training may play a role in improving metabolic abnormalities in diabetes through an increase in Lipocalin-2 level and a decrease in insulin resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • lipocalin-2
  • insulin resistance
  • Diabetes
  • Obesity
  • Glucose
ایزدی مجتبی، سخنگویی یحیی، اقدامی انوش، بنائی فر عبدالعلی؛ 1393. نقش فعالیت ورزشی هوازی بر شاخص عملکرد سلول های بتای پانکراس در مردان چاق بزرگسال. مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. دوره 21، شماره 2، صفحه 203-210.
طالبی گرکانی  الهه، حسینی اندارگلی میرهادی، فتحی رزیتا، صفرزاده علیرضا؛ 1391. تغییرات بیان ژن لیپوکالین2 بافت چربی در پاسخ به یک جلسه فعالیت ورزشی در موش های صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین؛ مجله غدد درون ریز و متابولیسم ایران؛ دوره  14, شماره  2 (مسلسل 62) ; صفحه 178- 184.
مهربانی جواد، دمیرچی ارسلان، رحمانی نیا فرهاد؛ 1393. اثر دو شدت تمرین هوازی بر سطوح لیپوکالین 2، اینترلوکین 1 و شاخص مقاومت به انسولین در مردان چاق غیر فعال؛ مجله فیزیولوژی ورزشی؛ شماره 21؛ صفحه 95-108.
 یوسفی پور پیمان، تأدیبی وحید، بهپور ناصر، پرنو عبدالحسین، دلبری محمد احسان، رشیدی صیاد؛ 1393. بررسی اثر فعالیت ورزشی هوازی بر کنترل قند خون و عوامل خطرزای قلبی- عروقی در افراد مبتلا به دیابت نوع 2؛ مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد؛ سال 57؛ شماره 9؛ صفحه 976- 984.
Attie, A. D., and Scherer, P. E. (2009). "Adipocyte metabolism and obesity." Journal of lipid research, 50(Supplement), S395-S399.
Bloem, C. J., and Chang, A. M. (2008). "Short-term exercise improves β-cell function and insulin resistance in older people with impaired glucose tolerance." The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 93(2), 387-392.
Bu, D.-x., Hemdahl, A.-L., Gabrielsen, A., Fuxe, J., Zhu, C., Eriksson, P., and Yan, Z.-q. (2006). "Induction of neutrophil gelatinase-associated lipocalin in vascular injury via activation of nuclear factor-κB." The American journal of pathology, 169(6), 2245-2253.
Chis, I. C., Baltaru, D., Maier, M., Muresan, A., and Clichici, S. (2013). "Effects of Quercetin and Chronic (Training) Exercise on Oxidative Stress Status in Animals with Streptozotocin-Induced Diabetes." Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Veterinary Medicine, 70(1), 31-39.
Choi, K., Kim, T., Yoo, H., Lee, K., Cho, G., Hwang, T., Baik, S., Choi, D., and Kim, S. (2009). "Effect of exercise training on A‐FABP, lipocalin‐2 and RBP4 levels in obese women." Clinical endocrinology, 70(4), 569-574.
Consultation, W. (1999). "Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications." Geneva, Switzerland: World Health Organization, 31(3), 1-59.
Cowland, J. B., Muta, T., and Borregaard, N. (2006). "IL-1β-specific up-regulation of neutrophil gelatinase-associated lipocalin is controlled by IκB-ζ." The Journal of Immunology, 176(9), 5559-5566.
Damirchi, A., Rahmani-Nia, F., and Mehrabani, J. (2011). "Lipocalin-2: Response to a Progressive Treadmill Protocol in Obese and Normal-weight Men." Asian journal of sports medicine, 2(1), 44.
Devireddy, L. R., Teodoro, J. G., Richard, F. A., and Green, M. R. (2001). "Induction of apoptosis by a secreted lipocalin that is transcriptionally regulated by IL-3 deprivation." Science, 293(5531), 829-834.
El-Mesallamy, H. O., Hamdy, N. M., and Al-aliaa, M. S. (2013). "Effect of obesity and glycemic control on serum lipocalins and insulin-like growth factor axis in type 2 diabetic patients." Acta diabetologica, 50(5), 679-685.
Esteve, E., Ricart, W., and Fernández-Real, J. M. (2009). "Adipocytokines and Insulin Resistance The possible role of lipocalin-2, retinol binding protein-4, and adiponectin." Diabetes care, 32(suppl 2), S362-S367.
Flo, T. H., Smith, K. D., Sato, S., Rodriguez, D. J., Holmes, M. A., Strong, R. K., Akira, S., and Aderem, A. (2004). "Lipocalin 2 mediates an innate immune response to bacterial infection by sequestrating iron." Nature, 432(7019), 917-921.
Flower, D. R., North, A. C., and Sansom, C. E. (2000). "The lipocalin protein family: structural and sequence overview." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Protein Structure and Molecular Enzymology, 1482(1), 9-24.
Gleeson M., Bishop N.C., Stensel D.J., Lindley M.R., Mastana S.S., Nimmo M.A.( 2011). "The anti-inflammatory effects of exercise: mechanisms and implications for the prevention and treatment of disease." Nat Rev Immunol, 11(9), 607-15.
Guo, H., Jin, D., Zhang, Y., Wright, W., Bazuine, M., Brockman, D. A., Bernlohr, D. A., and Chen, X. (2010). "Lipocalin-2 deficiency impairs thermogenesis and potentiates diet-induced insulin resistance in mice." Diabetes, 59(6), 1376-1385.
Hamilton, R. T., Nilsen Hamilton, M., and Adams, G. (1985). "Superinduction by cycloheximide of mitogen‐induced secreted proteins produced by Balb/c 3T3 cells." Journal of cellular physiology, 123(2), 201-208.
Hemdahl, A.-L., Gabrielsen, A., Zhu, C., Eriksson, P., Hedin, U., Kastrup, J., Thorén, P., and Hansson, G. K. (2006). "Expression of neutrophil gelatinase–associated lipocalin in atherosclerosis and myocardial infarction." Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology, 26(1), 136-142.
Jessen, B. A., and Stevens, G. J. (2002). "Expression profiling during adipocyte differentiation of 3T3-L1 fibroblasts." Gene, 299(1), 95-100.
Kim, H.-J., Park, J. Y., Oh, S. L., Kim, Y.-A., So, B., Seong, J. K., and Song, W. (2013). "Effect of treadmill exercise on interleukin-15 expression and glucose tolerance in zucker diabetic fatty rats." Diabetes & metabolism journal, 37(5), 358-364.
Law, I. K., Xu, A., Lam, K. S., Berger, T., Mak, T. W., Vanhoutte, P. M., Liu, J. T., Sweeney, G., Zhou, M., and Yang, B. (2010). "Lipocalin-2 deficiency attenuates insulin resistance associated with aging and obesity." Diabetes, 59(4), 872-882.
Manetta, J., Brun, J. F., Maimoun, L., Callis, A., Préfaut, C., and Mercier, J. (2002). "Effect of training on the GH/IGF-I axis during exercise in middle-aged men: relationship to glucose homeostasis." American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 283(5), E929-E936.
Moghadasi, M., and Domieh, A. M. (2014). "Effects of Resistance versus Endurance Training on Plasma Lipocalin-2 in Young Men." Asian Journal of Sports Medicine, 108-114.
Mohammadi, A., and Khajehlandi, A. (2014). "Hs-CRP and Adipokin (Lcn2): Response to Exercise Training in Obese Men." Biomedical & Pharmacology Journal, Vol. 7(1), 17-22.
Owen, H. C., Roberts, S. J., Ahmed, S. F., and Farquharson, C. (2008). "Dexamethasone-induced expression of the glucocorticoid response gene lipocalin 2 in chondrocytes." American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 294(6), E1023-E1034.
Park, S., Hong, S. M., Lee, J. E., and Sung, S. R. (2007). "Exercise improves glucose homeostasis that has been impaired by a high-fat diet by potentiating pancreatic β-cell function and mass through IRS2 in diabetic rats." Journal of applied physiology, 103(5), 1764-1771.
Pedersen, B.K.(2007)." IL-6 signalling in exercise and disease." Biochem Soc T, 35(5), 1295-7.
Saito, F. H., Damasceno, D. C., Dallaqua, B., Linhares, I. M., Rudge, M. V. C., Calderon, I. D. M. P., and Witkin, S. S. (2013). "Heat shock protein production and immunity and altered fetal development in diabetic pregnant rats." Cell Stress and Chaperones, 18(1), 25-33.
Spiropoulos, A., Goussetis, E., Margeli, A., Premetis, E., Skenderi, K., Graphakos, S., Baltopoulos, P., Tsironi, M., and Papassotiriou, I. (2010). "Effect of inflammation induced by prolonged exercise on circulating erythroid progenitors and markers of erythropoiesis." Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, 48(2), 199-203.
Tan, B. K., Adya, R., Shan, X., Syed, F., Lewandowski, K. C., O'Hare, J. P., and Randeva, H. S. (2009). "Ex vivo and in vivo regulation of lipocalin-2, a novel adipokine, by insulin." Diabetes Care, 32(1), 129-131.
Teixeira-Lemos, E., Nunes, S., Teixeira, F., and Reis, F. (2011). "Regular physical exercise training assists in preventing type 2 diabetes development: focus on its antioxidant and anti-inflammatory properties." Cardiovasc Diabetol, 28(3), 10-19.
Turner, R.C., Levy ,J.C., Rudesnki, A.S., Hammersley ,M., Page, R. (1993) ."Measurement of insulin resistance and β-cell function: the HOMA and CIGMA approach". Diabetes Research Laboratories, Radcliffe Infirmary, Oxford, UK ,12, 66-75.
Wang, Y., Lam, K. S., Kraegen, E. W., Sweeney, G., Zhang, J., Tso, A. W., Chow, W.-S., Wat, N. M., Xu, J. Y., and Hoo, R. L. (2007). "Lipocalin-2 is an inflammatory marker closely associated with obesity, insulin resistance, and hyperglycemia in humans." Clinical chemistry, 53(1), 34-41.
Zhang, J., Wu, Y., Zhang, Y., LeRoith, D., Bernlohr, D. A., and Chen, X. (2008). "The role of lipocalin 2 in the regulation of inflammation in adipocytes and macrophages." Molecular Endocrinology, 22(6), 1416-1426.
Zinman, B., Ruderman, N., Campaigne, B., Devlin, J., and Schneider, S. (2003). "Physical activity/exercise and diabetes mellitus." Diabetes care, 26, S73-7.