پژوهش های فیزیولوژی و مدیریت در ورزش

پژوهش های فیزیولوژی و مدیریت در ورزش

مقایسه دو مدل تمرین تناوبی با شدت بالا و تداومی با شدت متوسط بر ژنهای مرتبط با اتوفاژی در عضله قلب رتهای سالمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
آزاده طاهری 1
ماندانا غلامی 2
بهزاد بازگیر 3
حسین عابدنطنزی 4
1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی ورزش، دانشکدۀ ادبیات، علوم انسانی و علوم اجتماعی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشکده ادبیات، علوم انسانی و علوم اجتماعی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 مرکز تحقیقات فیزیولوژی ورزش، مؤسسۀ سبک زندگی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌الله (عج)، تهران، ایران.
4 استادیار گروه تخصصی تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
10.22034/spmi.2025.414278.2515
چکیده
پیری همراه با پیشرفت روز افزون در جوامع، با کاهش فرآیند اتوفازی سبب تشدید مرگ سلول‌های عضله قلب می‌شود. اتوفاژی یک فرایند ضد پیری است و به‌خصوص در کاردیومیوسیت‌ها بسیار ضروری و مفید است. هدف از مطالعه حاضر مقایسه دو مدل تمرین تناوبی با شدت بالا و تداومی با شدت متوسط بر ژن‌های مرتبط با اتوفاژی در عضله قلب رت‌های سالمند بود. 24 سر رت نر پیر نژاد ویستار (تقریباً 20 ماهه) با میانگین وزن 50±350 گرم به‌صورت تصادفی به گروه‌های کنترل (8 سر) (Control)، گروه تمرین تداومی با شدت متوسط (8 سر) (MICT)، گروه تمرین تناوبی شدید (8 سر) (HIIT) تقسیم شدند. پروتکل تمرین ورزشی در مدت 4 هفته اجرا شد. برنامه گروه MICT شامل: 5 دقیقه گرم کردن با شدت 30 تا 40 درصد VO2max، 30 دقیقه دویدن با شدت 60 تا 65 درصد VO2maxو سرد کردن بود. برنامه تمرین HIIT شامل: هر جلسه 30 دقیقه دویدن روی تردمیل (8 تناوب) با پنج دقیقه گرم کردن با شدت 40-30 درصد VO2maxو هر تناوب سه دقیقه‌ای با شدت 90 تا 85 درصد VO2max و دو دقیقه ریکاوری با شدت 30 تا 35 درصد VO2max بین هر تناوب. تناوب شدید در هفته‌های اول با 85 درصد انجام شد. جهت تعیین بیان ژن‌های FOXO3a،Beclin-1، LC3-II، از روش Real time-PCR و برای مقایسه گروه‌ها از آزمون تحلیل واریانس یکراهه در سطح آلفا 05/0 استفاده شد. نتایج نشان داد، مقادیر بیان ژن FOXO3a در گروه HIIT نسبت به گروه کنترل معنادار بود؛ ولی در گروه MICT نسبت به گروه کنترل تفاوت معناداری وجود نداشت. همچنین بین گروه HIIT و MICT تفاوت معنادار وجود داشت. مقادیر بیان ژن Beclin-1 در هر دو گروه HIIT و MICT نسبت به گروه کنترل معنادار بود؛ اما بین گروه HIIT و MICT تفاوت معنادار وجود نداشت. مقادیر بیان ژنی LC3II در در هر دو گروه HIIT و MICT نسبت به گروه کنترل معنادار بود و بین گروه HIIT و MICT تفاوت معنادار وجود داشت. نتایج مطالعه حاضر نشان داد، هر دو نوع تمرین نسبت به گروه بدون تمرین، سبب تعدیل بیان ژنی ژن‌های FOXO3a،Beclin-1، LC3، شدند. این نتیجه بیانگر این است که تمرینات ورزشی، منجر به القای اتوفازی در موش‌های پیر شد. شاید بتوان گفت تمرینات HIIT در راستای بهبود سوخت و ساز مرگ تعدیل‌شده، دارای اثرات به‌مراتب بهتری در مقایسه با دیگر انواع تمرین هستند.
کلیدواژه‌ها
تمرین تناوبی شدید
تمرین تداومی
اتوفاژی
LC3-II
Beclin-1
FOXO3a

عنوان مقاله English

Comparison of two models of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on genes related to autophagy in heart muscle of elderly rats

نویسندگان English

Azadeh Taheri 1
Mandana Gholami 2
Behzad Bazgir 3
Hosein Abednatanzi 4
1 PhD student, Department of Exercise Physiology, Faculty of Literature, Humanities and Social Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Physical Education and Sport Sciences, Faculty of Literature, Humanities and Social Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Exercise Physiology Research Center, Lifestyle Institute, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Professional Physical Education and Sport Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Aging populations experience increased cardiomyocyte death due to a decline in autophagy, a crucial anti-aging mechanism for cardiac cells. This study compared the effects of high-intensity interval training (HIIT) and moderate-intensity continuous training (MICT) on autophagy-related gene expression in the cardiac muscle of elderly rats. Twenty-four aged male Wistar rats (~20 months old; 350 ± 50 g) were randomized into three groups: control (n=8), MICT (n=8), and HIIT (n=8). The 4-week exercise protocols were as follows: MICT: 5-minute warm-up (30–40% VO₂max), 30-minute continuous running (60–65% VO₂max), and cooldown. HIIT: 30-minute sessions comprising a 5-minute warm-up (30–40% VO₂max), 8 × 3-minute high-intensity intervals (85–90% VO₂max) interspersed with 2-minute active recovery (30–35% VO₂max). Gene expression (FOXO3a, Beclin-1, LC3-II) was quantified via real-time PCR. One-way ANOVA (α = 0.05) revealed: FOXO3a: HIIT significantly upregulated expression vs. control (*p* < 0.05) and MICT; no difference between MICT and control. Beclin-1: Both HIIT and MICT groups exhibited higher expression than control (*p* < 0.05), with no intergroup difference. LC3-II: Both exercise groups surpassed control levels, with HIIT showing greater elevation than MICT. Both HIIT and MICT enhance autophagy-related gene expression in aged rats, suggesting exercise-induced autophagy activation. HIIT demonstrated superior efficacy, particularly in upregulating FOXO3a and LC3-II, implicating its potential advantage for mitigating age-related cardiac autophagy decline.

کلیدواژه‌ها English

Autophagy
Continuous Training
FOXO3a
High intensity interval training
LC3-II
Beclin-1
1. Sangaralingham SJ, Wang BH, Huang L, Kumfu S, Ichiki T, Krum H, et al. Cardiorenal fibrosis and dysfunction in aging: imbalance in mediators and regulators of collagen. Peptides. 2016;76:108-14.
2. Xie J, Chen Y, Hu C, Pan Q, Wang B, Li X, et al. Premature senescence of cardiac fibroblasts and atrial fibrosis in patients with atrial fibrillation. Oncotarget. 2017;8(35):57981.
3. Mizushima N, Komatsu M. Autophagy: renovation of cells and tissues. Cell. 2011;147(4):728-41.
4. Akbari-Kelishomi M, Karizi S, Karimipoor M. Increased expression of Beclin1 and LC3 genes involved in autophagy in non-small cell lung cancer patients. Journal of Cell & Tissue. 2018;9(2):112-22.
5. Dejamfekr M, Ghaffari SH, Ahmadian S. Arsenic trioxide induction autophagy in human acute promyelocytic leukemia. Koomesh. 2018;20(4):764-71.
6. Zarringol M. A review on regulation of autophagy by ROS (Reactive Oxygen Species). Razi Journal of Medical Sciences. 2018;24(164):93-105.
7. Fiuza-Luces C, Delmiro A, Soares-Miranda L, González-Murillo Á, Martínez-Palacios J, Ramírez M, et al. Exercise training can induce cardiac autophagy at end-stage chronic conditions: insights from a graft-versus-host-disease mouse model. Brain, behavior, and immunity. 2014;39:56-60.
8. Jokar M, Sherafati Moghadam M, Daryanoosh F. The Effect of an 8-Week Endurance Training Program on the Content of FOXO3a and Beclin-1 Proteins in Heart Muscle of Rats With Type 2 Diabetes. Journal of Inflammatory Disease. 2020;23(6):484-93.
9. Jokar M, Sherafati Moghadam M, Daryanoosh F. The Effect of an 8-Week Endurance Training Program on the Content of FOXO3a and Beclin-1 Proteins in Heart Muscle of Rats with Type 2 Diabetes. The Journal of Qazvin University of Medical Sciences. 2020;23(6):484-93.
10. Deng Y, Wu W, Guo S, Chen Y, Liu C, Gao X, et al. Altered mTOR and Beclin-1 mediated autophagic activation during right ventricular remodeling in monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Respiratory research. 2017;18(1):1-15.
11. Li J-Y, Pan S-S, Wang J-Y, Lu J. Changes in autophagy levels in rat myocardium during exercise preconditioning-initiated cardioprotective effects. International Heart Journal. 2019;60(2):419-28.
12. KAZEMZADEH Y, BANAEIFAR A, SHIRVANI H, GHARAAT A. THE EFFECT OF HIGH INTENSITY INTERVAL TRAINING HIIT ON BODY COMPOSITION, LIPID PROFILE AND INSULIN SENSITIVITY IN OVERWEIGHT YOUNG MEN. 2016.
13. Mejías-Peña Y, Estébanez B, Rodriguez-Miguelez P, Fernandez-Gonzalo R, Almar M, de Paz JA, et al. Impact of resistance training on the autophagy-inflammation-apoptosis crosstalk in elderly subjects. Aging (Albany NY). 2017;9(2):408.
14. Ferrara N, Rinaldi B, Corbi G, Conti V, Stiuso P, Boccuti S, et al. Exercise training promotes SIRT1 activity in aged rats. Rejuvenation research. 2008;11(1):139-50.
15. Marfe G, Manzi V, Tafani M, Pucci B, Gambacurta A, Russo M, et al. The modulation of sirtuins and apoptotic proteins in rats after exhaustive exercise. 2012.
16. Li F-H, Li T, Ai J-Y, Sun L, Min Z, Duan R, et al. Beneficial autophagic activities, mitochondrial function, and metabolic phenotype adaptations promoted by high-intensity interval training in a rat model. Frontiers in physiology. 2018;9:571.
17. Høydal MA, Wisløff U, Kemi OJ, Ellingsen Ø. Running speed and maximal oxygen uptake in rats and mice: practical implications for exercise training. European Journal of Preventive Cardiology. 2007;14(6):753-60.
18. Kraljevic J, Marinovic J, Pravdic D, Zubin P, Dujic Z, Wisloff U, et al. Aerobic interval training attenuates remodelling and mitochondrial dysfunction in the post-infarction failing rat heart. Cardiovascular research. 2013;99(1):55-64.
19. Sultan M, Amstislavskiy V, Risch T, Schuette M, Dökel S, Ralser M, et al. Influence of RNA extraction methods and library selection schemes on RNA-seq data. BMC genomics. 2014;15(1):1-13.
20. Weng T-P, Huang S-C, Chuang Y-F, Wang J-S. Effects of interval and continuous exercise training on CD4 lymphocyte apoptotic and autophagic responses to hypoxic stress in sedentary men. PloS one. 2013;8(11):e80248.
21. Asgari Hazaveh D, Riyahi Malayeri S, Babaei S. Effect of eight weeks high intensity interval training and medium intensity interval training and aloe vera intake on serum vaspin and insulin resistance in diabetic male Rats. Journal of Arak University of Medical Sciences. 2018;20(11):67-75.
22. Jafari A, Nikookheslat S, Karimi P. THE EFFECT OF HIGH-INTENSITY INTERVAL TRAINING (HIIT) WITH AND WITHOUT CAFFEINE INJECTION ON EXPRESSION OF MYOCARDIAL AUTOPHAGY-RELATED PROTEINS IN DIABETIC RATS. Iranian Journal of Diabetes and Metabolism. 2020;19(4):183-94.
23. Lira VA, Okutsu M, Zhang M, Greene NP, Laker RC, Breen DS, et al. Autophagy is required for exercise training‐induced skeletal muscle adaptation and improvement of physical performance. The FASEB Journal. 2013;27(10):4184-93.
24. Jokar M, Sherafati Moghadam M. HIGH INTENSITY INTERVAL TRAINING INHIBITS AUTOPHAGY IN THE HEART TISSUE OF TYPE 2 DIABETIC RATS BY DECREASING THE CONTENT OF FOXO3A AND BECLIN-1 PROTEINS. Iranian Journal of Diabetes and Metabolism. 2019;18(6):292-9.
25. Tian H, Chen P, Ren J. Physical exercise, autophagy and cardiometabolic stress in aging. Aging (Albany NY). 2019;11(15):5287.
26. Biglari S, Gaeini AA, Kordi MR, GhardashiAfousi A. The Effect of 8 Weeks High-intensity Interval Training on Myostatin and Follistatin Gene Expression in Gastrocnemius Muscle of the Rats. Journal of Arak University of Medical Sciences. 2018;21(1):1-10.
پژوهش های فیزیولوژی و مدیریت در ورزش
دوره 17، شماره 1
بهار
بهار 1404
صفحه 25-37