سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه شهید بهشتی

احسانی فر, مهسا, توفیقی, اصغر, طلوعی آذر, جواد. (1403). تأثیر تمرین تداومی با شدت متوسط (MICT) و مکمل‌یاری بربرین (BB) بر فِروپتوز ناشی از کتامین در بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار: با تأکید بر مسیر پیام‌رسانی Xc/GSH/GPX. , 18(1), 17-33. doi: 10.48308/joeppa.2024.236808.1293
مهسا احسانی فر; اصغر توفیقی; جواد طلوعی آذر. "تأثیر تمرین تداومی با شدت متوسط (MICT) و مکمل‌یاری بربرین (BB) بر فِروپتوز ناشی از کتامین در بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار: با تأکید بر مسیر پیام‌رسانی Xc/GSH/GPX". , 18, 1, 1403, 17-33. doi: 10.48308/joeppa.2024.236808.1293
احسانی فر, مهسا, توفیقی, اصغر, طلوعی آذر, جواد. (1403). 'تأثیر تمرین تداومی با شدت متوسط (MICT) و مکمل‌یاری بربرین (BB) بر فِروپتوز ناشی از کتامین در بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار: با تأکید بر مسیر پیام‌رسانی Xc/GSH/GPX', , 18(1), pp. 17-33. doi: 10.48308/joeppa.2024.236808.1293
احسانی فر, مهسا, توفیقی, اصغر, طلوعی آذر, جواد. تأثیر تمرین تداومی با شدت متوسط (MICT) و مکمل‌یاری بربرین (BB) بر فِروپتوز ناشی از کتامین در بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار: با تأکید بر مسیر پیام‌رسانی Xc/GSH/GPX. , 1403; 18(1): 17-33. doi: 10.48308/joeppa.2024.236808.1293

تأثیر تمرین تداومی با شدت متوسط (MICT) و مکمل‌یاری بربرین (BB) بر فِروپتوز ناشی از کتامین در بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار: با تأکید بر مسیر پیام‌رسانی Xc/GSH/GPX

نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی
مقاله 2، دوره 18، شماره 1 - شماره پیاپی 41، فروردین 1404، صفحه 17-33    اصل مقاله (871.04 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/joeppa.2024.236808.1293
نویسندگان
مهسا احسانی فر؛ اصغر توفیقی* ؛ جواد طلوعی آذر
گروه فیزیولوژی ورزشی و حرکات اصلاحی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
زمینه و هدف:  دریافت بلندمدت کتامین می‌تواند به تغییرات منفی در بافت‌های زنده، از جمله بیضه و اختلال در فرایند فِروپتوز منجر شود. نخستین راهبرد برای مقابله با این آثار، ترک کتامین و اتخاذ روش‌های تغذیه‌ای، مکمل‌یاری و تمرین ورزشی است. بنابراین، هدف پژوهش حاضر بررسی تأثیر ترک کتامین، ترک کتامین همراه با تمرین ورزشی با شدت متوسط (MICT)، ترک کتامین همراه با مکمل‌یاری بربرین (BB) و ترک کتامین همراه با ترکیب MICT+BB بر برخی شاخص‌های وابسته به فِروپتوز بافت بیضة موش‌های صحرایی ویستار پس از مواجهة مزمن با کتامین است.
مواد و روش‌ها:   در این پژوهش تجربی، 36 موش صحرایی به‌طور تصادفی به شش گروه شش‌تایی تقسیم شدند: 1. کنترل، 2. کتامین، 3. کتامین/ترک، 4. کتامین/ترک+BB، 5. کتامین/ترک+ MICTو 6. کتامین/ترک+BB+MICT. موش‌های صحرایی گروه‌های مداخله به مدت هشت هفته کتامین را با دوز 100 میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن دریافت کردند. پس از این دوره، تزریق کتامین در همة گروه‌ها متوقف شد. سپس موش‌های صحرایی گروه‌های دارای MICT با شدت 65ـ70 درصد بیشینه سرعت دویدن و گروه‌های دارای مکمل BB با دوز 50 میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن به مدت هشت هفته تمرین و مکمل‌یاری شدند. مقادیر آهن (Fe)، محتوای گلوتاتیون (GSH)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) و مالون د آلدهید (MDA)، و بیان زنجیره سنگین فِریتین (Fth)، فِروپورتین (Fpn)، ترانسفرین واردکنندة آهن (Tfr1) و عضو 11 از خانواده 7 انتقال‌دهنده‌های محلول (SLC7A11) ارزیابی شد. از آزمون تحلیل واریانس یکطرفه (ANOVA) برای مقایسة بین‌گروهی و برای تعیین اختلاف در گروه‌ها از آزمون تعقیبی توکی استفاده شد.
نتایج: تزریق کتامین سبب افزایش مقادیر Fe، MDA، Tfr1 و کاهش مقادیر GSH و GPX شد. در گروه کتامین/ترک+BB و گروه کتامین/ترک+MICT مقادیر شاخص‌های GPX، SLC7A11، GSH و Fpn به‌طور معناداری افزایش یافت، درحالی‌که مقادیر MDA و Tfr1 کاهش یافت. در نهایت، در گروه ترکیبی (کتامین/ترک+BB+MICT) بیشترین مقدار بهبودی در همین شاخص‌ها دیده شد (05/0P<).
نتیجه‌گیری:   روی‌هم‌رفته می‌توان گفت که کتامین سبب افزایش فشار اکسایشی و القاءی فروپتوز بافت بیضه می‌شود. در مقابل، MICT و مکمل‌یاری BB به‌طور جداگانه و باهم (MICT+BB) می‌تواند تأثیرات بهبودبخش بارزی بر کاهش فشار اکسایشی و شاخص‌های فروپتوز بافت بیضة موش‌های صحرایی نر ویستار پس از مواجهة مزمن با کتامین داشته باشد. به‌طور کلی، نتایج حاکی از آن است که تا حدودی ترکیب MICT+BB دارای اثر هم‌افزایی است. با این همه، BB و MICT به‌تنهایی نیز می‌توانند به‌طور مؤثری آسیب‌های ناشی از فشار اکسایشی و فروپتوز بافت بیضه را کاهش دهند.
کلیدواژه‌ها
بیضه؛ بربرین؛ فعالیت ورزشی؛ فروپتوز؛ کتامین
عنوان مقاله [English]
The Effects of Moderate-Intensity Continuous Training (MICT) and Berberine Supplementation (BB) on Ketamine-Induction Ferroptosis in Testicular Tissue of Wistar Rats: Emphasis on the Xc/GSH/GPX Signaling Pathway
نویسندگان [English]
Mahsa Ehsanifar؛ Asghar Tofighi؛ Javad Tolouei Azar
Department of Exercise Physiology and Corrective Exercises, Faculty of Sport Sciences, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]
Background and Purpose:  Long-term consumption of ketamine can result in adverse changes in biological tissues, including the testicles, as well as disruptions in the ferroptosis process. The primary strategy for addressing these effects involves discontinuing ketamine use and adopting nutritional interventions, supplementation, and exercise. Therefore, the present study aimed to investigate the effects of ketamine withdrawal, ketamine withdrawal combined with moderate-intensity continuous training (MICT), ketamine withdrawal accompanied by berberine supplementation (BB), and ketamine withdrawal combined with the MICT+BB on indices related to testicular ferroptosis in Wistar rats following chronic exposure to ketamine.
Materials and Methods: In this experimental study, 36 rats were randomly assigned to six groups, each consisting of six rats: 1) control, 2) ketamine, 3) ketamine withdrawal, 4) ketamine withdrawal + BB, 5) ketamine withdrawal + MICT, and 6) ketamine withdrawal + BB + MICT. Rats in the intervention groups were administered ketamine at a dose of 100 mg per kilogram of body weight for 8 weeks. Following this period, ketamine injection was stopped for all groups. Rats in the MICT groups exercised at an intensity equal to 65-70% of their maximum speed, while those in the BB supplementation groups received a dosage of 50 mg per kilogram of body weight for an additional 8 weeks. Levels of iron (Fe), glutathione (GSH), glutathione peroxidase (GPX), and malondialdehyde (MDA), as well as the expression of ferritin heavy chain (Fth), ferroportin (Fpn), iron-regulating transferrin receptor (Tfr1), and solute carrier family 7 member 11 (SLC7A11) were assessed. A one-way analysis of variance (ANOVA) was employed for between-group comparisons, and Tukey's post-hoc test was employed to identify differences among groups.
Results: Ketamine administration resulted in increased levels of Fe, MDA, and Tfr1, while GSH and GPX levels were decreased. In the ketamine withdrawal + BB and ketamine withdrawal + MICT groups, the levels of GPX, SLC7A11, GSH, and Fpn were significantly increased, whereas, MDA and Tfr1 were significantly reduced. Ultimately, the combined group (ketamine withdrawal + BB + MICT) exhibited the most substantial improvement in these indices (p < 0.05).
Conclusion: In summary, ketamine appears to increase oxidative stress and induce ferroptosis in the testicular tissue. Conversely, MICT and BB supplementation, both independently and synergistically can significantly ameliorate oxidative stress and the indices of testicular ferroptosis in male Wistar rats following chronic ketamine exposure. Overall, although both BB and MICT independently can effectively reduce the damage caused by oxidative stress and testicular ferroptosis, the results suggest that combination of MICT + BB has a  synergistic effect.
 
کلیدواژه‌ها [English]
Testicle, Berberine, Exercise training, Ferroptosis, Ketamine
مراجع
  1. Hinojosa ASV. Multimodal anesthesia: integrated strategies to improve pain management and recovery: a literature review. Portal SOAR: Sapienza Open Access Repository. 2024;7(EBOA7):90-7.
  2. Palamar JJ, Rutherford C, Keyes KM. Trends in ketamine use, exposures, and seizures in the United States up to 2019. American journal of public health. 2021;111(11):2046-9.
  3. He Y, Zou Q, Li B, Chen H, Du X, Weng S, et al. Ketamine inhibits human sperm function by Ca2+-related mechanism. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2016;478(1):501-6.
  4. Pappachan JM, Raj B, Thomas S, Hanna FW, editors. Multiorgan dysfunction related to chronic ketamine abuse. Baylor University Medical Center Proceedings; 2014: Taylor & Francis.
  5. Stockwell BR, Angeli JPF, Bayir H, Bush AI, Conrad M, Dixon SJ, et al. Ferroptosis: a regulated cell death nexus linking metabolism, redox biology, and disease. Cell. 2017;171(2):273-85.
  6. Paulis M, Hafez E, El-Tahawy N. Toxicity and postwithdrawal effects of ketamine on the reproductive function of male albino rats: Hormonal, histological, and immunohistochemical study. Human & Experimental Toxicology. 2020;39(8):1054-65.
  7. Friedmann Angeli JP, Krysko DV, Conrad M. Ferroptosis at the crossroads of cancer-acquired drug resistance and immune evasion. Nature Reviews Cancer. 2019;19(7):405-14.
  8. Ward DM, Kaplan J. Ferroportin-mediated iron transport: expression and regulation. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research. 2012;1823(9):1426-33.
  9. Green DR. The coming decade of cell death research: five riddles. Cell. 2019;177(5):1094-107.
  10. Wang L, Liu Y, Du T, Yang H, Lei L, Guo M, et al. ATF3 promotes erastin-induced ferroptosis by suppressing system Xc–. Cell Death & Differentiation. 2020;27(2):662-75.
  11. Koppula P, Zhang Y, Zhuang L, Gan B. Amino acid transporter SLC7A11/xCT at the crossroads of regulating redox homeostasis and nutrient dependency of cancer. Cancer Communications. 2018;38:1-13.
  12. Koppula P, Zhuang L, Gan B. Cystine transporter SLC7A11/xCT in cancer: ferroptosis, nutrient dependency, and cancer therapy. Protein Cell. 2021;12(8):599-620.
  13. Habibi Maleki A, Tolouei Azar J, Razi M, Tofighi A. The Effect of Different Exercise Modalities on Sertoli-germ Cells Metabolic Interactions in High-fat Diet-induced Obesity Rat Models: Implication on Glucose and Lactate Transport, Igf1, and Igf1R-dependent Pathways. Reprod Sci. 2024;31(8):2246-60.
  14. Adedotun OA, Chukwunenye CC, Balogun AF, Olawale MA, Babatunde JO, Ogunlade B. Histomorphological response of D-ribose L-cysteine to ketamine-induced testicular toxicity in adult male Wistar rats. Redox Experimental Medicine. 2023;2023(1).
  15. Khalafi M, Habibi Maleki A, Sakhaei MH, Rosenkranz SK, Pourvaghar MJ, Ehsanifar M, et al. The effects of exercise training on body composition in postmenopausal women: a systematic review and meta-analysis. Frontiers in Endocrinology. 2023;14.
  16. Khalafi M, Symonds ME, Maleki AH, Sakhaei MH, Ehsanifar M, Rosenkranz SK. Combined versus independent effects of exercise training and intermittent fasting on body composition and cardiometabolic health in adults: a systematic review and meta-analysis. Nutrition Journal. 2024;23(1):7.
  17. Yang KT, Chao TH, Wang IC, Luo YP, Ting PC, Lin JH, et al. Berberine protects cardiac cells against ferroptosis. Tzu chi medical journal. 2022;34(3):310-7.
  18. Tolouei Azar J, Habibi Maleki A, Moshari S, Razi M. The effect of different types of exercise training on diet-induced obesity in rats, cross-talk between cell cycle proteins and apoptosis in testis. Gene. 2020;754:144850.
  19. Yi X, Tang D, Cao S, Li T, Gao H, Ma T, et al. Effect of Different Exercise Loads on Testicular Oxidative Stress and Reproductive Function in Obese Male Mice. Oxid Med Cell Longev. 2020;2020:3071658.
  20. Jóźków P, Rossato M. The Impact of Intense Exercise on Semen Quality. Am J Mens Health. 2017;11(3):654-62.
  21. Chen J, Zhu T, Yu D, Yan B, Zhang Y, Jin J, et al. Moderate Intensity of Treadmill Exercise Rescues TBI-Induced Ferroptosis, Neurodegeneration, and Cognitive Impairments via Suppressing STING Pathway. Mol Neurobiol. 2023.
  22. Zhang Y-l, Zhang P-b, Qiu S-d, Liu Y, Tian Y-f, Wang Y. Effects of ketamine-midazolam anesthesia on the expression of NMDA and AMPA receptor subunit in the peri-infarction of rat brain. Chinese medical journal. 2006;119(18):1555-62.
  23. Habibi Maleki A, Tolouei Azar J, Razi M, Tofighi A. The Effect of Different Exercise Modalities on Sertoli-germ Cells Metabolic Interactions in High-fat Diet-induced Obesity Rat Models: Implication on Glucose and Lactate Transport, Igf1, and Igf1R-dependent Pathways. Reproductive Sciences. 2024:1-15.
  24. Habibi Maleki A, Tofighi A, Ghaderi Pakdel F, Tolouei Azar J. The effect of 12 weeks of high intensity interval training and high intensity continuous training on VEGF, PEDF and PAI-1 levels of visceral and subcutaneous adipose tissues in rats fed with high fat diet. Sport Physiology & Management Investigations. 2020;12(1):101-20.
  25. Habibi Maleki A, Tofighi A, Ghaderi Pakdel F, Tolouei Azar J, ehsani far m. The effect of three different exercise training on blood lipid profile, fetuin-A, and fibroblast growth factor 21 (FGF-21) in visceral adipose tissue of obese rats. Jundishapur Scientific Medical Journal. 2020;19(1):109-22.
  26. Habibi Maleki A, Tofighi A, Ghaderi Pakdel F, Tolouei Azar J. The effect of 12 weeks of moderate intensity continuous training (MICT) on inflammatory and angiogenesis factors of visceral and subcutaneous adipose tissue in obese rats: a semi-experimental study. 2019.
  27. Kuroda S, Yumura Y, Mori K, Yasuda K, Takeshima T, Kawahara T, et al. Negative correlation between presence of reactive oxygen species and Sperm Motility Index in whole semen samples of infertile males. Revista Internacional de Andrología. 2017;15(3):84-9.
  28. Atig F, Kerkeni A, Saad A, Ajina M. Effects of reduced seminal enzymatic antioxidants on sperm DNA fragmentation and semen quality of Tunisian infertile men. Journal of assisted reproduction and genetics. 2017;34:373-81.
  29. Koppula P, Zhang Y, Zhuang L, Gan B. Amino acid transporter SLC7A11/xCT at the crossroads of regulating redox homeostasis and nutrient dependency of cancer. Cancer Commun (Lond). 2018;38(1):12.
  30. Noguchi T, Suzuki M, Mutoh N, Hirata Y, Tsuchida M, Miyagawa S, et al. Nuclear-accumulated SQSTM1/p62-based ALIS act as microdomains sensing cellular stresses and triggering oxidative stress-induced parthanatos. Cell Death & Disease. 2018;9(12):1193.
  31. Tvrda E, Peer R, Sikka SC, Agarwal A. Iron and copper in male reproduction: a double-edged sword. Journal of assisted reproduction and genetics. 2015;32:3-16.
  32. Yuan W, Sun Z, Ji G, Hu H. Emerging roles of ferroptosis in male reproductive diseases. Cell Death Discovery. 2023;9(1):358.
  33. Eid R, Arab NT, Greenwood MT. Iron mediated toxicity and programmed cell death: A review and a re-examination of existing paradigms. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2017;1864(2):399-430.
  34. Kordi N, Saydi A, Karami S, Bagherzadeh-Rahmani B, Marzetti E, Jung F, et al. Ferroptosis and aerobic training in ageing. Clin Hemorheol Microcirc. 2024;87(3):347-66.
  35. Wang Z-Z, Xu H-C, Zhou H-X, Zhang C-K, Li B-M, He J-H, et al. Long-term detraining reverses the improvement of lifelong exercise on skeletal muscle ferroptosis and inflammation in aging rats: fiber-type dependence of the Keap1/Nrf2 pathway. Biogerontology. 2023;24(5):753-69.
  36. Liu T, Cui Y, Dong S, Kong X, Xu X, Wang Y, et al. Treadmill Training Reduces Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury by Inhibiting Ferroptosis through Activation of SLC7A11/GPX4. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022;2022(1):8693664.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,467
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 934