علوم زيستي ورزشي _ زمستان 1389 شمارة 7 – ص ص : 152- 137 تاريخ دريافت : 08 / 11 / 89
تاريخ تصويب : 02 / 03 / 90

تأثير هشت هفته فعاليت ورزشي منتخب و مكمل استروژن بر سلول هاي ماهواره اي در رت هاي تخمدان برداري شده

محسن ثالثي – هما شيخاني شاهين – بيتا گرامي زاده – نادر تنيده
استاديار دانشگاه شيراز، كارشناس ارشد دانشگاه شيراز، استاد دانشگاه علوم پزشكي شيراز، استاديار دانشگاه علوم
پزشكي شيراز

چكيده
سلول هاي ماهواره اي، سلول هاي بنيادي ويژه اي هستند كه در بيشتر بافت هاي بدن وجود دارند و به عنوان سلول هـاي ذخيـرهعمل ميكنند. اين سلولها در پاسخ به آسيبهاي مكانيكي و شيميايي تكثير شده و موجـب رشـد، جـايگزيني و تـرميم در بافـت ميشوند. هدف از پژوهش حاضر، بررسي تأثير هشت هفته فعاليت ورزشي منتخب و مكمل استروژن بر سـلولهـاي مـاهواره اي دررت هاي تخمدان برداري شده از نژاد اسپراگوداولي بود. اين تحقيق از نـوع آزمايشـي اسـت و آزمـودني هـاي آن 35 سـر رت از نـژاداسپراگوداولي با وزن 20 ±200 گرم بود. در ابتدا آزمودني ها تحت عمل تخمدانبرداري قرار گرفت نـد و پـس از يـك مـاه بهبـوديكامل به طور تصادفي به چهار گروه كنترل،فعاليت ورزشي،مكمل استرو ژن، فعاليت ورزشي به همراه مكمل استروژن تقسيم شـدند.
دو گروهي كه فعاليت ورزشي را به تنهايي يا همراه با مكمل استروژن انجام مي دادند، يك فعاليـت ورزشـي منتخـب را سـه روز درهفته به مدت 8 هفته و با شدت حدود 80-70 درصد Vo2max اجرا كردنـد . در ايـن مـدت گـروه مكمـل اسـتروژن و فعاليـتورزشي به همراه مكمل استروژن در ابتداي هر هفته 6/0 ميلي ليتر استروژن را بهصورت تزريق زير جلدي دريافـت مـيكردنـد . در انتهاي هفتة هشتم پس از كشتن رتها به روش اخلاقي و خارج ساختن عضلة نعلي، رنگآميزي آن باCD56 انجـام گرفـت و بـااستفاده از ميكروسكوپ نوري تعداد سلولهاي ماهوارهاي شمارش شد. از تحليل واريانس يكطرفه بـراي تجزيـه و تحليـل اطلاعـاتاستفاده شد . نتايج نشان داد در گروه فعاليت ورزشي ، تعداد سلول هاي ماهوارهاي 5/1 برابر افزايش يافت. درحالي كه در گروه هايي كه فعاليت ورزشي را به همراه مكمل استروژن يا مكمل استروژن را به تنهـايي دريافـت مـيكردنـد ، بـه ترتيـب كـ اهش 68 و9/73 درصدي مشاهده شد. همچنين نتايج حاكي از آن است كه تغييرات مشاهدهشده در تعـداد سـلولهـاي مـاهواره اي فقـط در گـروه فعاليت ورزشي از لحاظ آماري معنادار بود. تمرينات استقامتي مي تواند تكثير سلولهاي ماهواره اي عضـلة نعلـي رت هـا را افـزايشدهد. اين فعاليت ها بر عملكرد ژنتيكي فيبرهاي عضلاني،تغيير ساختار آنها و سوخت و ساز و تقويـت آزادسـازي فاكتورهـاي رشـدتأثير مي گذارند كه از طريق سيستم پاراكرين عمل مي كند و موجب فعاليت سلول هاي ماهواره اي ميشود. فعاليت سـلولهـا نيـزپيش نيازي براي افزايش عملكرد و حجم عضله محسوب مي شود.

واژه هاي كليدي
مكمل استروژن، فعاليت ورزشي منتخب، سلول هاي ماهواره اي.
مقدمه
سلول هاي ماهواره اي، سلول هاي تك هسته اي كوچكي در بين غشاي پايه و غشاءسيتوپلاسمي هسـتند كـه درپاسخ به فشار حاصل از تمرينات سنگين يا ضربه در عضله فعال شده و ميوبلاست هـا را تشـكيل مـي دهنـد و درنهايت به فيبرهاي عضلاني تبديل مي شوند. در واقع اين سلول ها، سلول هاي بنيا دي خاص هستند كـه تقريبـا درهر بافتي يافت ميشوند و در رشد طبيعي ،جايگزيني و ترميم بافت بعـد از آسـيب شـيميايي و مكـانيكي نقـشدارند و تعداد آنها به گونه هاي حيواني، سن، نوع فيبر عضلاني و محل سلول در راستاي فيبر بستگي دارد.
در عضل ة اسكلتي بعد از تولد، سلول هاي بنيا دي سلول هاي ماهواره اي ناميده مي شوند و 3 تا 9 درصد هسته هاي زيرغشايي مربوط به فيبرهاي عضلاني طبيعي بالغ را تشكيل ميدهند. براساس نتايج تحقيقات انجام گرفتـه بـرايدرك چگونگي عملكرد سلول هاي ماهواره اي در عضلة بالغ اولين گام براي رشد مجدد عضله بعد از آسـيب، فعـال سازي اين سلول ها است كه بهطور طبيعي غير فعال اند، بنابراين وارد چرخ ة سلولي ميشوند و شروع بـه تكثيـر وترميم مي كنند (32). سـلول هـاي مـاهواره اي در واكـنش بـه محـركهـاي فيزيولـوژيكي مثـل ورزش و شـرايطپاتولوژيكي مانند جراحت يا بيماري، فعال ميشوند تا ميوبلاست ها را كـه قـادر بـه تركيـب و تشـخيص هسـتند،توليد كنند. اين سلول ها قادر به تركيب شدن با الياف ماهيچهاي موجود،ترميم الياف ماهيچه اي آسـيب ديـده يـاتركيب متناوب با يكديگر براي تشكيل الياف ماهيچه اي جديد هستند(15).
درك نقش پيچيدة سلول هاي ماهواره اي در پاسخ به تمرينات ورزشي در عضلات انسان بهتـازگي آغـاز شـدهاست (3). تحقيقات علمي در مورد تاثير فعاليت هاي ورزشي بر سلول هاي ماهواره اي، اثـر دو دسـته فعاليـت هـايمقاومتي و استقامتي را بر روي اين سلولها بررسي كردهاند. در زمينه تاثير فعاليت هاي مقاومتي مطالعات انسانيو حيواني بسياري انجام گرفته است. كدي و همكاران (2005) تاثير تمرينات مقاومتي سنگين و بي تمريني را بر سـلول هـ اي ماهوارهاي در عضلة اسكلتي انسان بررسي كردند. هدف كلي تحقيق اندازهگيري ميزان تغييرات در تعـداد سـلول هاي ماهوارهاي در اثر 30 تا 90 روز تمرين مقاومتي و بهدنبال آن 90روز پس از بي تمرينـي بـود. نتـايج تحقيـقنشان داد كه بعد از 30 روز تمرين مقاومتي افزايش مختصري در تعداد سلولهاي ماهواره اي به وجود مـي آيـد ، امـابعد از 90روز فعاليت ، اين افزايش در تعداد سلولها چشمگيرتر خواهد بود و در تعداد سلولهاي مـاهوارهاي بعـداز10، 30و60 روز بيتمريني به طور معنا داري بالا باقي ميماند. محققان بيان كردند كه افزايش در تعـداد سـلول هاي ماهواره اي مدت ها پس از جلسات تمريني حفظ مي شود درحالي كه بعد از 90 روز بي تمريني تعداد سلولها به مقادير پيش از تمرين برمي گردد(15). اين تحقيقات مشخص كردهانـد كـه فشـار و كشـيدگي بـيش از حـد، رهاسازي مواد التهابي و فاكتورهاي رشد كه از طريق فعاليت هـاي ورزشـي مقـاومتي توليـد مـي شـوند، موجـب افزايش فعاليت سلول هاي ماهواره اي شده و آنها را تحريك ميكنند تا دوباره وارد چرخة سـلولي شـوند و تكثيـرپيدا كنند . سلول هاي ماهواره اي مي توانند ماده هستهاي خـود را دراختيـار فيبـر بگذارنـد تـا تـرميم، بازسـازي وهيپرتروفي عضله را در پاسخ به فشار اعمالشده تسهيل كند، زير مجموعه اي از سلولهاي ماهواره اي فعـال شـدهتوسط خودشان جابه جا شده و از چرخة سلولي خارج شوند تا براي ترميم عضله در آينده آماده شـوند. بنـابراين نـه تنهـاسلول هاي ماهوارهاي تكثير پيدا ميكنند تا ماده هستهاي خود را در اختيارفيبرعضلاني قرار دهنـد، عـلاوه بـراين خود را نيز دوباره نوسازي مي كنند(23).
در مقايسه با تمرينات مقاومتي، در مورد تأثير فعاليت هاي استقامتي بر سلول هاي ماهوارهاي، تحقيقات زيـادي انجام نگرفته است. پژوهش هاي انجام گرفته متناقض است به طوري كه اپل و همكاران (1988) گزارش كردند كه سـلولهاي ماهواره اي عضل ة اسكلتي پس از 10 هفته تمرين اسـتقامتي در مـردان جـوان فعـال شـدند. سـطح فعاليـت سلول ها در اين تحقيق از طريق وجود يك شبكة آندوپلاسمي دانـه دار وسـيع و وفـور ريبـوزوم هـاي آزاد و ميتوكنـدري درسلول هاي ماهوارهاي مشخص شد (1). ليكن اين پرسش بي پاسخ باقي مي ماند كه سلول هاي مـاهواره اي را چگونـه فعـال تعريف كنيم؟ در تحقيق ديگري افزايش در تعداد سلول هاي ماهواره اي در پاسخ به 14 هفتـه تمـرين اسـتقامتي در 11 مرد مسن سالم گزارش شد.13 درصد افزايش در حداكثر اكسيژن مصرفي، با 6 درصد افزايش در تعداد سلول هاي مـاهوارهاي و13 درصد افزايش در اندازة فيبرهاي عضلاني همراه بود كه از لحاظ آماري اين افـزايش معنـي دار نبـود. ورنـي و همكاران(2008) نيز نتايج مشابهي ارائه كرده اند، آنها تأثير تركيبي تمرين مقاومتي بالاتنـه و تمـرين اسـتقامتيپايين تنه را در مردان مسن سالم بررسي كردند.14 هفته تمرين استقامتي به طور معني داري اندازة فيبر عضلاني نوع دو در عضلة پهن جانبي (13 درصد) را به همراه حجم سلول هاي مـاهواره اي (58 درصـد) افـزايش داد، ولـيهيچ تغييري در تعداد سلول هاي ماهوارهاي بعد از فعاليت استقامتي ديده نشد. آنان نتيجه گرفتند كه ايـن مقـدارفعاليت تاثير معنيداري در سلول هاي ماهواره اي ندارد(36). از سوي ديگر مشخص شده است كه با افزايش سـن ازكل محتواي سلولهاي ماهوارهاي كاسته ميشود و از آنجا كه ايـن سـلولهـا بـراي حفـظ، رشـد و نوسـازي فيبـرعضلاني ضروري هستند ، كاهش ناشي از سن در تعداد سلولها و نـاتواني آنهـا در فعـال شـدن و تكثيـر هنگـامتحريك هاي مختلف ممكن است به آتروفي بافت در سالمندي بينجامد. بنابراين محققـان بـه دنبـال راهكارهـايعملي براي به حداقل رساندن تاثيرات سن بر سلول هاي ماهواره اي هستند . در اين راستا نتايج حاصل از تحقيقـاتنشان مي دهند كه مكمل استروژن بر فعاليت و تكثير سلول هاي ماهواره اي به دنبال آسيب عضلاني بعـداز انقبـاضطولاني تأثير دارد و نفوذ نوتروفيلها بعد از آسيب را در عضلة اسكلتي كاهش ميدهد(8، 9) ازايـن رو مـي تـوانگفت استروژن نقش چشمگيري بهعنوان يك محرك در ترميم عضله و فعال سازي و تكثير سلول هاي ماهوارهاي بهدنبال آسيب دارد(36). همچنين بررسي ها نشان داده است كه نيتريك اكسايد و فاكتورهاي رشد شـبه انسـولينموجب فعال شدن سلول هاي ماهواره اي به دنبال آسيب هاي عضلاني مي شوند كه ايـن فاكتورهـا نيـز تحـت تـأثير سطوح استروژن در جريان قرار دارند (21، 31).
موران و همكاران (2006) نشان دادند كه برداشتن تخمدان قابليت انقباض عضلة اسكلتي را در رتهاي ماد ة بالغ كاهش مي دهد و آسيب ها را با فقدان قابليت دسترسي به ميوزين با پيوندهاي قوي هنگام انقباض مرتبط مـي داننـد ، احتمال دارد كه استروژن تأثير حفاظتي بر آسيب عضله با تأثير مستقيم برعملكرد انقباض داشته باشد (20).
براون و همكاران (2006) تأثير برداشتن تخمدان و جايگزيني استروژن در بهبود تودة عضلاني بعداز بارگيري مجدد و بي وزني را در رت هاي مسن بررسي كردند. آنها دريافتند كه رت هاي تخمدان برداري شده در بهبود تودة عضلاني موفقاند، در حالي كه تودة عضلاني رت هاي تحت عمل مكمل دهي با استروژن بـا سـرعت طبيعـي بهبـوديافت و آنها بيان داشتند كه مكمل استروژن در افزايش تكثير سلول هاي ماهواره اي عضله بعـد از ورزش نقـش دارد (3).
ديبورا و همكاران(2007) تأثير است روژن بر فعال سازي و تكثير سلول هاي ماهواره اي بعد از دويدن در سراشيبي برروي رت هاي تخمدان برداري شده را بررسي كردند نتايج حاصل از تحقيق نشان داد كه مكمل دهـي اسـتروژن بـرفعاليت و تكثير سلول هاي ماهوارهاي به دنبال آسيب عضلاني بعد از انقباضات طـولاني در رت هـا تـأثير دارد(10).
همچنين در بسياري از تحقيقات تأثير تفاوت هاي جنسي در شاخص هاي آسيب عضلة اسكلتي، التهـاب و تـرميمتاييد اين عوامل را به هورمون زنانة استروژن نسبت داده و بيان داشتهاند كه اسـتروژن بـه عنـوان يـك عامـل در كاهش آسيب عضلاني بهدنبـال تمرينـات ورزشـي نقـش دارد(17). در ايـن زمينـه سـنت پيراسـكاندروهمكاران(1999)گزارش كردند كه نفوذ ماكروفاژها در رت هاي ماده نسبت به رتهاي نر بعد از انقباضات طولاني به تأخير مي افتد. بنابراين ممكن است استروژن در فعالسازي سلول هاي ماهوارهاي موثر باشد و ترميم عضله بهطور مستقيماز طريق ت أثير بر ماكروفاژها مؤثر باشد (30). بنابراين ميتوان گفت مكملدهي با استروژن نيز برتكثير سلول هـايماهواره اي عضل ة اسكلتي از طريق سازوكارهاي مختلف تأثير مي گـذارد (12). بـا اينكـه مكمـل اسـتروژن موجـبافزايش تعداد سلول هاي ماهواره اي عضله به دنبال آسيب عضلاني مي شود و تكثيـر ايـن سـلول هـا بـراي تـرميم وبازسازي عضله حياتي است(34)، زماني كه زنان وارد مرحلة يائسگي مي شوند، تجمع استروژن و هورمون هاي زنانة ديگر كاهش مييابد كه اين كاهش هورموني با عوارض جانبي بسياري مانند افزايش احتمال آسـيب و همچنـينتأخير در بهبودي بعد از آسيب همراه است (11). در اين بين بايـد دربـار ة توانـايي مكمـل اسـتروژن در افـزايشترميم عضله و بهبود بعد از آسيب تعمق بيشتري كرد (34). سازمان پيشگام سلامت زنان (WHI) در تحقيقيمشاهده كرد كه استفاد ة طولاني مدت از استروژن ريسك سرطان سينه را در دريافتكنندگان اسـتروژن افـزايشمي دهد (6) در بيشتر تحقيقات مرگ و ميرهاي ناشي از سرطان سينه در زناني كه مـدت هـا هورمـون درمـاني (HRT) ميكردند، گزارش شده است(14). بنابراين با توجه بـه پـژوهشهـاي انجـام گرفتـه ايـن سـوال مطـرح مي شود كه آيا فعاليت ورزشي به اندازة مكمل استروژن در افزايش تعداد سلولهاي ماهواره اي مؤثر باشد؟

روش تحقيق
پژوهش حاضر از نوع آزمايشي با مدل حيواني بود. جامعه آماري تحقيق رتهاي ماده از نژاد اسـپراگوداوليبودند كه از اين بين 35 سر رت با ميانگين وزن20 ±200 گرم به عنوان نمونه انتخاب شدند. نمونه ها پس از تولدبه مدت 3 ماه در آزمايشگاه حيوانات دانشگاه علوم پزشكي شيراز به صورت گروه هاي 4 تايي در قفـس هـاي پلـيكربنات شفاف به ابعاد 18×54 و ارتفاع18 سانتيمتر و در محيطي با دمـاي 2±21 درجـة سـانتيگـراد و چرخـة روشنايي – تاريكي 12:12 ساعت و رطوبت 5±50 درصد نگهداري شدند. غذاي استاندارد (پلت) و آب به صـورتآزادانه در طول دورة تحقيق در اختيار آزمودنيها قرار داده شد.
درابتدا رتها تحت عمل جراحي قرار گرفتند و تخمدانها خارج شدند.پـس از گذشـت يـك مـاه و بهبـوديكامل بهطور تصادفي در چهار گروه فعاليت ورزشي، استروژن، استروژن به همراه فعاليت ورزشي و كنترل تقسـيمشدند.
رت هاي تخمدانبرداري شده از نژاد اسپراگوداولي
تعداد=35

فعاليت ورزشياستروژنفعاليت ورزشي + استروژن كنترل
تعداد= 10 تعداد= 10 تعداد= 10 تعداد= 5

برنامة تمرين
برنامة تمريني منتخب به مدت هشت هفته بر روي گروه هاي فعاليت ورزشي اجرا شـ د. ايـن برنامـة تمرينـيشامل دو مرحله بود:
مرحلة آشنايي : در اين مرحله رتها به مدت 5روز ،روزانه 15تا20 دقيقه با سـرعت 12 متردردقيقـه رويتردميل راه رفتند.
مرحلة اضافه بار: در هفت ة اول تمرين، رتها به مدت 25 دقيقه با سرعت 18متـر در دقيقـه دويدنـد و در هفته هاي دوم تا چهارم به ترتيب 5 دقيقه به مدت تمرين يا 6 متر در دقيقه به شدت تمرين اضافه مـي شـد. از هفتة پنجم به بعد شدت تمرين 30 متر در دقيقه ثابت ماند و هر هفته 5 دقيقه بـه مـدت تمـرين افـزوده شـد، به طوري كه در هفتة هشتم رتها به مدت 50 دقيقه و با شدت 30 متر در دقيقه دويدند كه اين شـدت تمـرينمعادل 70 تا 80 درصد Vo2max تخمين زده شده است(7).
روش جمع آوري اطلاعات
در طول هشت هفته گروه استروژن و استروژن و ورزش، در ابتداي هـر هفتـه 6/0 ميلـي ليتـر اسـتروژن را به صورت تزريق زير جلدي دريافت كردند. در جلسات تمرين، كلي ة آزمودني هاي گروه كنترل و استروژن كه تحتورزش نبودند نيز به اتاق ورزش برده ميشدند به طوري كه در مدت زمان تمرين كلية گروه ها در شرايط مشابهيقرار داشتند . در پايان هفتة هشتم رتها به روش اخلاقي كشته شدند و عضلات نعلي از مبدأ و انتها خارج شـ د، در فرمالين 10 درصد قرار داده شده و به آزمايشگاه پاتولوژي فرستاده شدند. درآزمايشگاه از نمونـههـا ي ارسـاليمقطع عرضي تهيـه شـد و رنـگآميـزي هماتوكسـين ائـوزين (H&E) و ايمنوهيستوكميسـتري انجـام گرفـت .
رنگ آميزي H&E براي بررسي فيبرز و التهاب عضلاني صورت گرفت كه هـيچ يـك از نمونـه هـا ازايـن عوامـلبرخوردار نبودند. در ايمنوهيستوكميستري از آنتي باديCD56 استفاده شد و با هماتوكسين كانتراستين انجـامگرفت. تعداد سلول هاي ماهواره اي كه با CD56 رنگ آميـزي شـده بـود در50High power fild(HPF) بـااستفاده از ميكروسكوپ نوري شمارش و ثبت شد(24). شايان ذكر است كه پاتولوژيسـت نمونـههـا را بـه صـورتBlind مشاهده كرد و از گروه هاي مورد بررسي اطلاعي نداشت.

شكل 1- بررسي هيستولوژي و تعداد سلولهاي ماهواره اي در بافت عضلاني
روش هاي آماري
از روش هاي آمار توصيفي شامل جداول، نمودارهـا ، ميـانگين و انحـراف اسـتاندارد بـراي توصـيف اطلاعـاتاستفاده شد ، همچنين براي بررسي تعداد سلول هاي ماهواره اي در گروه ها و بررسي تعداد اين سلول هـا در عضـلة نعلي، از تحليل واريانس يكطرفه، بهره گرفته شد. و چون تعداد گروه ها برابر نبود و به دليل معنادار بودن مقدارF، از آزمون تعقيبي شفه استفاده شد. اطلاعات با استفاده ازنرم افزارSPSS مدل 16 تجزيه و تحليل شد.

نتايج و يافته هاي تحقيق
در جدول 1 اطلاعات آماري مربوط به سلولهاي ماهوارهاي در چهـار گـروه تحقيـق بـه صـورت ميـانگين وانحراف معيارارائه شده است .نتايج حاصل نشان مي دهد كه ميانگين در دو گروهي كه مكمل اسـتروژن و مكمـلاستروژن را به همراه فعاليت ورزشي انجام مي دادند، در مقايسه با گروه كنترل كاهش داشته است، درحالي كـه درگروهي كه فقط فعاليت ورزشي انجام ميدادند، ميانگين تعداد سلول هاي ماهواره اي افزايش يافته است.

جدول1- ميانگين و انحراف معياروزن و تعداد سلول هاي ماهواره اي گروههاي تحقيق شاخص ها سلول هاي ماهواره اي (تعداد) وزن(گرم)
153162-216576

گروه ها ميانگين انحراف معيار قبل از تمرين بعد از تمرين كنترل 8/8 3/1 20 ± 240 20 ± 250 فعاليت ورزشي 18 06/7 20 ± 250 10 ± 250 مكمل استروژن 33/2 11/1 15 ± 200 5 ± 200
فعاليت ورزشي + مكمل استروژن 89/2 53/1 20 ± 210 10 ± 190

به منظور مقايسة ميزان سلول هاي ماهواره اي در چهار گروه از تحليل واريانس يكطرفه استفاده شد.
براساس نتايج حاصل از آزمون، مقدار F در سطحP<0.001 معنادار شده است. در همين راستا براي تبيين دقيقتر تفاوت جفت گروهها از آزمون تعقيبي شفه استفاده شد. نتايج حاصل حاكي از اين است كه گروه فعاليـتورزشي نسبت به ديگر گروه ها به لحاظ تعداد سلول هاي ماهواره اي از ميانگين بالاتري برخوردار بود. ميـزان ايـنتفاوت ها در شكل 2 نشان داده شده است.
2.88
2.33
8.8
*
18.8
0
5
10
15
20
25
30

کنترل

ورزشی

فعاليت

استروژن

مکمل
فعاليت

+
استروژن

مکمل
ورزشی
ای

ماهواره

های

لول
س

ای

ماهواره

های

سلول



قیمت: تومان


پاسخ دهید