بررسی اثرات محدودیت غذایی، ورزش و رژیم پرچرب بر اتوفاژي، آنژيوژنز و استرس اكسيداتيو ناشي از نارسایی
اساتيد راهنما
دکتر مهديه فقيهي
دکتر علیرضا ایمانی
اساتيد مشاور
دکتر محمدرضا واعظ مهدوی
دکتر عباس شکوری
نگارنده: فاطمه مرادی
مقطع دکتري تخصصي Ph.D رشته فيزيولوژي
عنوان پژوهش: بررسی اثرات محدودیت غذایی، ورزش و رژیم پرچرب بر اتوفاژي، آنژيوژنز و استرس اكسيداتيو ناشي از نارسایی قلبی القاء شده با ایزوپرترنول در موش صحرایی نر
چكيده فارسي
مقدمه: کاهش فعالیت بدنی و شیوع چاقی به عنوان یکی از خطرات عمده تهدیدکننده سلامت تلقی میشود و خطر ابتلا به بیماریهای قلبی - عروقی از جمله نارسایی قلبی را افزایش میدهد. محدودیت غذایی و فعالیت بدنی هر دو از جمله عواملی هستند که در کاهش خطرات قلبی - عروقی در افراد چاق موثر به نظر میرسند. از تاثیر استفاده از محدودیت غذایی در کنار ورزش شواهد زیادی در دسترس نیست. بنابراین مطالعهی حاضر سعی داشت اثرات محدودیت غذایی، ورزش منظم و رژیم پرچرب بر شدت نارسایی قلبی القا شده با ایزوپرترنول را بر میزان استرس اكسيداتيو، آنژيوژنز و نيز اتوفاژي نشان دهد.
مواد و روش کار: 84 سر موش صحرايي نر، نژاد ويستار در 7 گروه (در هر گروه 12 سر) به این ترتیب تقسيم شدند: 1- گروه کنترل (Sham) 2- گروه نارسايي قلبي (ISO) 3- گروه محدودیت غذایی و نارسایی قلبی(FR+ISO) 4- گروه ورزش و نارسایی قلبی (E+ISO) 5- گروه محدودیت غذایی همرا با ورزش و نارسایی قلبی (FR+E+ISO) 6-گروه رژیم پرچرب و نارسایی قلبی (HF+ISO) 7- گروه رژیم پرچرب همراه با ورزش و نارسایی قلبی (HF+E+ISO). جهت انجام ورزش از تردمیل به مدت 4 هفته قبل از القاي نارسايي قلبي استفاده شد. محدودیت غذایی به صورت دریافت 60 درصدی غذا نسبت به گروه کنترل و رژیم پرچرب حاوی 1% کلسترول به مدت 8 هفته قبل از القاي نارسايي قلبي اعمال گردید. جهت القای مدل نارسایی قلبی، از تزريق زير جلدي ايزوپرترنول در دو روز متوالي با دوز mg/kg/day130 استفاده شد و جهت تائيد آن 30 روز بعد اکوکارديوگرافي از حیوانات بعمل آمد. نمونهگیری خون در روزهای 1، 3 و 5 پس از تزریق ایزوپرترنول به منظور تعیین سطوح سرمی MDA و PAB و در انتهای مطالعه جهت بررسی پروفایل چربی وگلوکزخون انجام شد. بیان ژنهای VEGF، HIF-1a و eNOS به عنوان فاکتورهای آنژیوژنز، LC3-I، LC3-Π، نسبت LC3-Π/ LC3-I و Beclin1 به عنوان فاکتورهای اتوفاژی توسط Real-Time PCR، فیبروز میوکارد توسط رنگآمیزی ماسون تریکروم و میزان هیپرتروفی قلب نیز در روز 30 بعد از القای نارسایی مورد بررسی قرار گرفتند.
نتايج: نتایج ما نشان داد که پیش آمادهسازی با ورزش و محدودیت غذایی به طور معنیداری موجب بهبود عملکرد بطن چپ (LV) در اکوکاردیوگرافی حیوانات بعد از القای نارسایی قلبی شد. محدودیت غذایی و ورزش با کاهش سطوح سرمی PAB و MDA در روزهای متوالی بعد از القای نارسایی همراه بود. اعمال محدودیت غذایی و ورزش منظم با افزایش معنیدار بیان ژنهای VEGF، HIF-1α و eNOS موجب پیشبرد آنژیوژنز میوکارد و با افزایش بیان ژنهای Beclin1، LC3-I، LC3-II و افزایش نسبت LC3-IIبه LC3-I سبب تقویت اتوفاژی و نیز کاهش پروفایل چربی وگلوکز خون گردیده و کاهش هیپرتروفی اتساعی قلب همراه با کاهش ميزان كلاژن 30 روز بعد از القای نارسایی مشاهده شد.
نتيجه گيري: افزایش مولکولهای رادیکال آزاد در طی نارسایی با پیشبرد فیبروز قلبی و تحلیل بافت میوکارد همراه است. مرگ کارديوميوسيتها همراه با عدم جايگزيني آنها و تحميل کار اضافه به کارديوميوسيتهاي زنده، هیپرتروفی اتساعی سلولها و متعاقبا کاهش عملکرد بطن چپ را در پی دارد. ورزش منظم و کاهش دریافت غذا با کاهش سطوح سرمی (MDA) و (PAB)، افزایش مولکولهای دخیل در اتوفاژی و آنژیوژنز خطر هیپرتروفی، فیبروز و اختلال عملکرد انقباضی قلب را میکاهد. در حالیکه افزایش پروفایل چربی خون سبب اختلال در روند آنژیوژنز و مهار اتوفاژی شده و با افزایش اکسیدانها، اختلال عملکرد بطن چپ را در پی خواهد داشت. انجام ورزش منظم توام با محدودیت غذایی نقش پر رنگتری در کاهش اثرات نامطلوب ناشی از نارسایی قلبی خواهد داشت.
داشتن فعالیت ورزشی منظم حتی در صورت وجود رژیم پرچرب، قادر است از اثرات تشديد کننده رژیم پرچرب در پیشبرد نارسایی قلبی جلوگیری کند.
واژگان کليدي: نارسايي قلبي؛ ورزش؛ محدودیت غذایی؛ رژیم پرچرب؛ استرس اکسیداتیو؛ آنژیوژنز؛ اتوفاژی
Abstract
Effect of Food restriction, Exercise and High fat Diet on Autophagyia, Angiogenesis and Oxidative Stress in Isoproterenol - Induced Heart Failure in Male Rat
Introduction:
Reduced physical activity and obesity are considered as one of the main risk factors for threatening the health and increase the risk of cardiovascular disease such as heart failure. Food restriction and physical activity are conceived as the main options for reduction of cardiovascular risks in obese people There is not enough evidences about benefits of food restriction in conjugation with exercise. So present study tried to show the effects of food restriction, exercise and high fat diet on severity of heart failure induced by isoproterenol on oxidative stress, angiogenesis and autophagy.
Methods: 84 rats were randomly divided into 7 groups: Control group (Sham), Heart failure group (ISO), Food Restriction and Heart failure group (FR+ISO), Exercise and Heart failure group (E+ISO), Food Restriction, Exercise and Heart failure group (FR+E+ISO), High fat and Heart failure group (HF+ISO), High fat, Exercise and heart failure group (HF+E+ISO). The rats in exercise groups were trained to run on a treadmill for 4 weeks before heart failure induction. Food restricted rats were fed with 60% of the average food intake and high fat diet contained 1% of cholesterol adminestrated for 8 weeks before heart failure induction. Subcutaneous injection of isoproterenol (130 mg/kg/day) was used to induce experimental heart failure. Echocardiographic parameters were monitored 30 days later to confirm it. Blood sampling were done at 1,3 and 5 days after isoproterenol injection for evaluation plasma levels of malondialdehyde (MDA) and prooxidant/ antioxidant balance (PAB), and at the end of study for lipid profile and blood sugar measurment. Genes expression of HIF-1a, VEGF and eNOS as angiogenic factors, LC3- I, LC3- II, LC3-II to LC3-I ratio and Beclin1 as autophagic factors by Real – Time PCR, myocardial fibrosis by Masson trichrome staining and myocardial hypertrophy on 30th after heart failure induction were measured.
Results: Our results showed that preconditioning with exercise and food restriction improved left ventricular function in echocardiography after heart failure induction. Food restriction and exercise could significantly decrease serum levels of PAB and MDA and enhanced myocardial angiogenesis with increased gene expression of HIF-1a, VEGF and eNOS. Considerably significant promoted cardiac autophagy as evidenced by increased expression of LC3-II, LC3-II to LC3-I ratio and Beclin1 took place. The protective role of food restriction and exercise training on myocardial damage was further confirmed by decreased levels of cholesterol, triglyceride and LDL following the heart failure and reduce of myocardial fibrosis.
Conclusion: Increased generation of free radical molecules is associated with fibrosis and degeneration of myocardial tissue. Loss of cardiomyocytes and increased work load of heart cause eccentric hypertrophy of myocytes and consequently left ventricular dysfunction. Our results suggest that exercise training and food restriction separately produce a partial, and together total preservation in the heart failure. Combined food restriction with exercise training is superior to either therapy alone in restoration of prooxidant-antioxidant balance, improving functional indexes, enhancing gene expression of angiogenic and authophagic factors and decrease of myocardial fibrosis. Meanwhile elevation of lipid profile and oxidants disturbes angiogenesis and autophagy which is associated with left ventricular dysfunction. Regular exercise is able to prevent the exacerbating effects of high fat diet in heart failure progress.
Key words: Heart Failure, Exercise, Food restriction, High fat diet, Oxidative stress, Angiogenesis, Autophagy
این وبلاگ