عنوان
تاثیر تمرینات ورزشی همراه با مصرف مکمل ال-آرژنین بر مارکرهای آنژیوژنیک بطن چپ موشهای صحرایی نر مبتلا به انفارکتوس قلبی
2 اسفند 1393
(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)
چکیده
مقدمه :در این مطالعه تاثیر تمرینات هوازی همراه با مصرف مکمل ال-آرژنین بر مارکرهای آنژیوژنیک ناحیه در معرض خطر بطن چپ موشهای با انفارکتوس قلبی بررسی شد.
روش کار: 40 سر موش صحرایی نر ویستار چهار هفته پس از انفارکتوس قلبی به صورت کاملاً تصادفی در چهار گروه 1: گروه کنترل (Sed-MI، 10n=) 2: گروه ال-آرژنین (La-MI، 10n=) 3: گروه تمرینی (Ex-MI، 10n=) و 4: گروه تمرینی همراه با مصرف مکمل ال- آرژنین (Ex+La، 10n=) تقسیمبندی شدند. گروه Ex-MI و گروه Ex+Laبه مدت 10 هفته تمرین ورزشی دویدن برروی تردمیل (هر هفته 5 جلسه و هر جلسه 50 دقیقه با سرعت 17متر بر دقیقه) را انجام دادند. همچنین ال-آرژنین به صورت محلول در آب (4%) در اختیار آزمودنیها قرار گرفت. میزان بیان ژن عامل رشد آندوتلیال عروق (VEGF) و آنژیوستاتین ناحیه در معرض خطر بطن چپ به روش RT-PCR، چگالی مویرگی و نسبت مویرگ به تار به روش ایمونوهیستوشیمی و اندازه ناحیه انفارکته به روش رنگ آمیزی H&E مورد اندازه گیری قرار گرفت. آنالیز آماری داده های حاصل با بهره گرفتن از آزمون آنالیز واریانس یک طرفه صورت گرفت.
یافتهها: نتایج آنالیز آماری نشان داد که میزان بیان ژن VEGF و آنژیوستاتین در پاسخ به تمرینات ورزشی با و بدون مصرف مکمل ال-آرژنین کاهش یافت (05/0P<). همچنین میزان چگالی مویرگی و نسبت مویرگ به تار ناحیه در معرض خطر بطن چپ به طور معناداری در گروه تمرینی همراه با مصرف مکمل ال-آرژنین نسبت به گروه کنترل به طور معناداری افزایش پیدا کرد. میزان افزایش چگالی مویرگی در گروه تمرین کرده همراه با مصرف مکمل بیشتر از گروه تمرینی بدون مصرف مکمل ال- آرژنین بود (03/0P=). همچنین نتایج نشان داد که اندازه ناحیه انفارکتوس در گروههای مورد مطالعه تفاوت معناداری نداشت (11/0P=).
نتیجهگیری: نتایج این مطالعه نشان داد که ده هفته فعالیت استقامتی هوازی همراه با مصرف مکمل ال-آرژنین 4% بعد از انفارکتوس قلبی، چگالی مویرگی و نسبت مویرگ به تار ناحیه در معرض خطر بطن چپ را احتمالاً از طریق کاهش آنژیوستاتین به طور معناداری افزایش می دهد، اما اندازه ناحیه انفارکتوس را تغییر نمی دهد. بنابراین این احتمال وجود دارد که بهبود عملکرد سیستولیک بطن چپ در پاسخ به تمرینات ورزشی تا اندازهای ناشی از عروقی شدن ناحیه در معرض خطر بطن چپ می باشد. همچنین مصرف ال-آرژنین 4% همراه با تمرینات ورزشی موجب تاثیرات اضافی بر فرایند آنژیوژنز ناشی از ورزش از طریق کاهش کمتر بیان ژن VEGF در پاسخ به تمرینات ورزشی میشود.
واژههای کلیدی: فعالیت استقامتی، ال-آرژنین، انفارکتوس قلبی، آنژیوژنز.
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1. مقدمه. 3
1-2. بیان مسئله. 4
1-3. اهمیت و ضرورت انجام تحقیق. 7
1-4. اهداف تحقیق. 8
1-4-1. هدف کلی 8
1-4-2. اهداف اختصاصی 8
1-5. عوامل کنترل شده 9
1-6. تعریف عملیاتی واژه‌ها 9
فصل دوم
2-1. مقدمه. 13
2-2. انفارکتوس قلبی 13
2-2-1. تغییرات سلولی و مولکولی بطن چپ بعد از انفارکتوس قلبی 17
2-3. زیست شناسی تشکیل عروق. 23
2-4. مسیرهای اصلی آنژیوژنز و نقش آنها در آنژیوژنز میوکارد پس از انفارکتوس قلبی 26
2-4-1. عوامل القایی هایپوکسی 27
2-4-2. عامل های آنژیوژنیک و آنژیوستاتیک 28
2-4-2-1. عامل‌های آنژیوژنیکی 29
2-4-2-1-1.عامل رشد آندوتلیال عروق 29
2-4-2-2. فاکتورهای آنژیوستاتیک 31
2-4-2-2-1. آنژیوستاتین 31
2-4-3. نیتریک اکساید. 33
2-4-3-1. نقش نیتریک اکساید در انفارکتوس قلبی 36
2-5. تاثیر تمرینات ورزشی هوازی بر انفارکتوس قلبی 38
2-5-1. سیگنال‌های محافظتی فعال شده قلب با ورزش 39
2-6. پیشینه بررسی‌های انجام شده 44
2-6-1. نقش تمرینات ورزشی هوازی بر فرایند آنژیوژنز میوکارد. 44
2-6-2. تاثیر تمرینات ورزشی هوازی بر انفارکتوس قلبی 49
2-6-3. نقش نیتریک اکساید در آنژیوژنز ناشی از فعالیت هوازی 52
2-6-4. نقش نیتریک اکساید و تمرینات ورزشی هوازی بر آنژیوژنز بطن چپ پس از انفارکتوس قلبی 55
2-7. جمع بندی 59
فصل سوم
3-1. مقدمه. 63
3-2. آزمودنی‌های تحقیق. 63
3-3. نحوه ایجاد انفارکتوس قلبی 63
3-4. پروتکل تمرینی 65
3-5. دوز و نحوه مصرف مکمل ال-آرژنین 68
3-6. روش اندازهگیری مواد 69
3-6-1. اندازهگیری نیتریک اکساید. 69
3-6-2. اندازهگیری بیان ژن عامل رشد آندوتلیال عروق و آنژیوستاتین 70
3-6-3. ایمونوهیستوشیمی 72
3-6-4. اندازهگیری اندازه ناحیه انفارکتوس 74
3-7. روش تحلیل آماری داده‌ها 75
4-1. مقدمه. 79
4-2. نیتریک اکساید. 79
4-3. عامل رشد آندوتلیال عروق. 80
4-4: آنژیوستاتین 81
4-5: چگالی مویرگی 82
4-6: نسبت مویرگ به تار 83
4-7: اندازه ناحیه انفارکتوس. 84
فصل پنجم
5-1: مقدمه. 87
2-5: بحث و نتیجه گیری 87
3-5: نتیجه گیری 100
4-5: پیشنهادهای تحقیق. 100
4-5-1: پیشنهادهای کاربردی 100
4-5-2: پیشنهادهای پژوهشی 101
جدول شماره3- 1: مشخصات موش‌ها در گروههای مختلف. 65
جدول شماره3-2: مختصات پروتکل تمرینی طی ده هفته فعالیت هوازی موشهای انفاکتوس شده روی تریدمیل. 66
جدول3-3: توالی ژن‌های VEGF، آنژیوستاتین و بتا اکتین 72
نمودار 4-1 : میزان نیتریک اکساید سرم در گروه های مختلف. 80
نمودار 4-2: تغییرات بیان ژن VEGF در گروه های مختلف. 81
نمودار4-3: تغییرات بیان ژن آنژیوستاتین در گروههای مختلف. 82
نمودار4-4: میزان چگالی مویرگی در گروه های مختلف. 83
نمودار4-5: نسبت مویرگ به تار در گروه های مختلف. 83
نمودار4-6: عدم تفاوت معنادار اندازه ناحیه انفارکتوس در گروه های مورد مطالعه. 84
شکل 2-1: روند های آسیب برگشت پذیر و غیر قابل برگشت حاصل از ایسکمی میوکارد 16
شکل 2-2: طرح شماتیک فاکتورهای درگیر در فرایند عروقی شدن بافت. 30
شکل2-3: فشار برشی ناشی از فعالیت ورزشی منجر به افزایش فعالیت eNOS و تولید NO می شود 41
شکل2-4: افزایش تولید نیتریک اکساید توسط گیرنده ادرنرژیک بتا-3. 42
شکل3-1: آماده سازی آزمودنی ها برای ایجاد انفارکتوس قلبی 64
شکل 3- 2: دویدن آزمودنی ها روی تردمیل با سرعت 17 متر بر دقیقه. 67
شکل 3-3: سنجش میزان NO توسط دستگاه خوانشگر الایزا 69
شکل 3-4: سنجش بیان ژن توسط دستگاه PCR. 71
شکل 3-5: چگالی مویرگی به روش رنگ آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین 73
شکل 3-6: ناحیه انفارکتوس به روش رنگ آمیزی هماتوکسلین و ائوزین 74
فصل اول
کلیات تحقیق
فصل اول
1-1. مقدمه
انفارکتوس قلبی[1](MI) به عنوان شایعترین علت نارسایی قلب[2]، یکی از رایجترین بیماریهای قلبی-عروقی درکشورهای درحال پیشرفت و صنعتی میباشد(Brown et al, 2003). بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت[3](WHO)، سالانه 12 میلیون مورد مرگ و میر، به علت بیماری های قلبی-عروقی در جهان رخ می دهد. بیماریهای قلبی-عروقی اولین علت مرگ و میر در ایران گزارش شده است است. گرچه آمار دقیقی در این زمینه در دست نیست. اما مطالعات نشان دادهاند که در سال 1997 میلادی 4/24%، در سال 1992 میلادی 38% و در سال 2003 میلادی 4/33% از مرگ و میر در ایران ناشی از بیماریهای قلبی میباشد. این آمار مقام کشور ما را تا رتبه پنجم دنیا بالا میبرد. یعنی ایران جزو کشورهایی است که دارای بالاترین آمار مرگ و میر بر اثر بیماری قلبی میباشد (Brown et al., 2003). به همین دلیل درمان بیماری انفارکتوس قلبی موضوعی است که سالها ذهن دانشمندان را به خود اختصاص داده است. یکی از روشهایی که در چند سال اخیر برای درمان انفارکتوس قلبی و کاهش میزان مرگ و میر ناشی از آن مورد توجه قرار گرفته است، فعالیت ورزشی میباشد. شواهد موجود در دو دهه گذشته نشان میدهد که فعالیت ورزشی یک استراتژی غیر دارویی، مؤثر و کمهزینه برای احیای بیماریهای قلبی-عروقی اطلاق میشود (Jorge et al., 2011). با این حال، هنوز شواهد علمی مکانیسم مولکولی تغییرات بطن چپ پس از انفارکتوس قلبی در پاسخ به تمرینات ورزشی آشکار نبوده و به مطالعات بیشتری نیاز است.
1-2. بیان مسئله
ضایعات ناشی از ایسکمی قلب مهمترین علت مرگ و میر در جهان محسوب میشود. در شرایط ایسکمی، کمبود جریان خون و انتقال ناکافی اکسیژن به بافت، سبب مختل شدن تنفس سلولی شده و در طی چند دقیقه، آسیبهای برگشت ناپذیری در میوکارد از جمله انفارکتوس ایجاد می کند. انفارکتوس قلبی عبارت از مرگ سلولی میوکارد به علت از بین رفتن جریان خون و وقوع ایسکمی طولانی مدت میباشد. اغلب، آترواسکلروز عروق کرونر منجر به انفارکتوس میوکارد میشود. انفارکتوس میوکارد منجر به ایجاد تغییراتی از جمله هایپرتروفی کاردیومیوسیت، آریتمی میوکارد، افزایش فیبروز و آپوپتوسیس (مرگ برنامه ریزی شده سلول)، اختلالات در عملکرد سیستولی و دیاستولی بطن چپ، کاهش قدرت انقباضی بطن چپ و سرانجام کاهش چگالی مویرگی میشود (de Waard et al., 2010).
مطالعات کلینیکی و آزمایشگاهی نشان داده است که اندوتلیوم عروق، نقش برجستهای در تعدیل اختلالات بطن و بازسازی عروق خونی هنگام بروز نارسایی قلبی ایفا می کند. از سوی دیگر، فرایند آنژیوژنز ناحیه در معرض خطر[4] که وابسته به اندوتلیوم میباشد، برای برقراری مجدد خون به ناحیهای از قلب که دچار انفارکتوس شده است، حیاتی به نظر میرسد (Chen, Yin, & Huang, 2007). آنژیوژنز به معنی به وجود آمدن مویرگ جدید از مویرگهای پیشین میباشد که بیشترین اهمیت را در حفظ یکپارچگی عروق در هر دو فرایند ترمیم بافتهای آسیب دیده (بهبود زخم) و تشکیل عروق جانبی در پاسخ به ایسکمی میوکارد را دارد (Murohara, & Asahara, 2002). آنژیوژنز فرایند پیچیدهای است که به وسیله تعادل بین فاکتورهای آنژیوژنیک و آنژیوستاتیک کنترل میشود. از میان فاکتورهای آنژیوژنیک، عامل رشد آندوتلیال عروق[5](VEGF) به عنوان قویترین میتوژن مخصوص سلولهای آندوتلیال شناخته شده است.VEGF از طریق گیرندههای تیروزین کینازی (KDR، FLT-1، FLT-4 و(Nrp-1 باعث رشد، تکثیر، زنده ماندن، مهاجرت سلولهاى آندوتلیال و افزایش نفوذپذیری عروقی میشود. وجودVEGF پس از انفارکتوس میوکارد برای آنژیوژنز قلبی و نجات آن بسیار مهم است (Wu et al., 2009). از طرف دیگر، آنژیوستاتین که از مهمترین فاکتورهای آنژیوستاتیک میباشد، مانع از تکثیر و مهاجرت سلولهای آندوتلیال و در نهایت ممانعت از تشکیل مویرگ تازه میشود. مکانیسم مولکولی تشکیل مویرگ جدید در نواحی اطراف بافت اسکار هنوز مشخص نیست و این احتمال هست که واسطههای مختلف در مراحل مختلف رگزایی در این ناحیه از بطن چپ نقش داشته باشند(Murohara & Asahara, 2002).
شواهد علمی اخیراً نشان داده است که نیتریک اکساید[6](NO) نقش کلیدی را در تنظیم آنژیوژنز میوکارد ایفا می کند. از مهمترین تغییراتی که بعد از انفارکتوس روی میدهد، کاهش میزان نیتریک اکساید در دسترس بطن چپ میباشد (Widder & Ertel, 2010). در همین راستا نشان داده شده است که میزانNO در بیماران قلبی-عروقی کاهش مییابد (Murohara & Asahara, 2002). مطالعات مروری نشان میدهد که NO از طریق تاثیرات آنتی اکسیدانها، آنتی آپوپتوز، اتساع عروق و فرایند آنژیوژنز نقش حمایتی موثری را در عروق میوکارد و بافت میوکارد ایفا می کند (Manukhina, Downey, & Mallet, 2006). به عنوان مثال افزایش نیتریک اکساید در دسترس، بسیاری از فرایندهای مختل شده در شرایط انفارکتوس قلبی از جمله آنژیوژنز را بهبود میبخشد. NO به طور مستقیم یا غیر مستقیم میزان بیان ژن و نیمه عمرVEGF را افزایش و به عکس، میزان آنژیوستاتین را کاهش میدهد و در نهایت فرایند آنژیوژنز را تحریک می کند (Naseem, 2005; Dulak et al., 1998).
در همین راستا شواهد علمی از نقش تمرینات ورزشی بر کاهش اختلالات عملکرد بطن چپ بعد از انفارکتوس قلبی حکایت دارد .(de Waard, et al., 2009) مطالعات انجام شده در زمینه تاثیر فعالیت ورزشی بر عضله قلبی انفارکتوس شده به دلیل محدودیتهای روش شناسی، بسیار محدود است. این دست یافتهها خاطر نشان می کنند که تمرینات ورزشی باعث به وجود آمدن سازگاریهایی در عضله قلبی شامل افزایش جریان خون عضله قلبی در پاسخ به فعالیت ورزشی میشود. مبنای فیزیولوژیک چنین تغییراتی ناشی از افزایش چگالی مویرگهای عضله قلبی است. در مقابل، اینکه تمرینات ورزشی چگونه در فرایند آنژیوژنز عضله قلبی درگیر میشود، بر خلاف عضله اسکلتی که از مسیر افزایشVEGF موجب فرایند آنژیوژنز میشود، کمتر بررسی شده است.
در بیماران قلبی-عروقی فعالیت بدنی ارتباط معناداری با کاهش میزان مرگ و میر دارد، که این می تواند احتمالاً ناشی از تاثیرات مفید تمرینات ورزشی بر عملکرد قلبی به دنبال افزایش NO و توسعه فرایند آنژیوژنز ناحیه انفارکتوس شده باشد. این یافتهها نشان میدهد که تمرینات ورزشی و NO تا حدودی مکمل هم عمل می کنند. از طرفی دیگر مطالعات نشان می دهند که NO به طور مستقیم یا غیر مستقیم مانع از فعال شدن کاسپاز-3 و در نهایت مانع از مرگ سلولی میشود.
