سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه شهید بهشتی

الوندی, معصومه, سلیمی, کیا, فرهمند, فتانه, نورشاهی, مریم. (1403). پاسخ پروتئین‌های کلوتو و PLP به تمرین تناوبی با شدت بالا در بافت‌های هیپوکامپ و مخچة موش‌های ماده. , 18(1), 63-75. doi: 10.48308/joeppa.2024.237261.1304
معصومه الوندی; کیا سلیمی; فتانه فرهمند; مریم نورشاهی. "پاسخ پروتئین‌های کلوتو و PLP به تمرین تناوبی با شدت بالا در بافت‌های هیپوکامپ و مخچة موش‌های ماده". , 18, 1, 1403, 63-75. doi: 10.48308/joeppa.2024.237261.1304
الوندی, معصومه, سلیمی, کیا, فرهمند, فتانه, نورشاهی, مریم. (1403). 'پاسخ پروتئین‌های کلوتو و PLP به تمرین تناوبی با شدت بالا در بافت‌های هیپوکامپ و مخچة موش‌های ماده', , 18(1), pp. 63-75. doi: 10.48308/joeppa.2024.237261.1304
الوندی, معصومه, سلیمی, کیا, فرهمند, فتانه, نورشاهی, مریم. پاسخ پروتئین‌های کلوتو و PLP به تمرین تناوبی با شدت بالا در بافت‌های هیپوکامپ و مخچة موش‌های ماده. , 1403; 18(1): 63-75. doi: 10.48308/joeppa.2024.237261.1304

پاسخ پروتئین‌های کلوتو و PLP به تمرین تناوبی با شدت بالا در بافت‌های هیپوکامپ و مخچة موش‌های ماده

نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی
مقاله 5، دوره 18، شماره 1 - شماره پیاپی 41، فروردین 1404، صفحه 63-75    اصل مقاله (572.56 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/joeppa.2024.237261.1304
نویسندگان
معصومه الوندی* 1؛ کیا سلیمی2؛ فتانه فرهمند3؛ مریم نورشاهی1
1گروه علوم زیستی ورزش و سلامت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکدة تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3گروه حرکت‌شناسی، دانشگاه مک مستر، همیلتون، کانادا
چکیده
زمینه و هدف:   انجام فعالیت ورزشی به‌عنوان یک روش شناخته‌شده و بدون عوارض بالقوة وابسته به مداخلات دارویی، تأثیرات مفید فراوانی بر عملکرد عصبی زیستی دارد. به‌تازگی یافته‌ها نشان داده‌اند که فعالیت ورزشی مسیرهای نورولوژیکی را در مغز افزایش می‌دهد و با افزایش نشانگرهای زیستی میلین‌ساز، می‌تواند سبب ارتقای عملکرد و سلامت مغزی شود و خطر ابتلا به بیماری‌های زوال عقلی را کاهش دهد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر هشت هفته تمرین تناوبی با شدت بالا بر سطوح کلوتو (تنظیم‌کنندة میلینیناسیون مجدد و بلوغ الیگودندروسیت)، PLP (پروتئین پروتئولیپید، یکی از پروتئین‌های اصلی میلین) در بافت هیپوکامپ و مخچه موش‌ها انجام گرفت.
مــواد و روش‌ها:  20 موش مادة C57BL/6 (شش‌هفته‌ای با میانگین وزن 2±15 گرم) به‌طور تصادفی به دو گروه کنترل (10=n) و تمرین (10=n) تقسیم شدند. گروه تمرین در یک دورة هشت‌هفته‌ای تمرین تناوبی دودقیقه‌ای با شدت بالا با بسامد پنج جلسه در هفته شرکت داشتند. این تمرین شامل 1. پنج دقیقه گرم کردن با شدت 30-40 درصد Vmax ، 2. تمرین اصلی با شدت 80-110 درصد Vmax و بازیافت فعال با شدت 30-40 درصد Vmax و 3. سرد کردن با شدت 30-40 درصد Vmax 48 ساعت پس از آخرین جلسة تمرین، سطح کلوتو و PLP در بافت هیپوکامپ و مخچه با استفاده از تکنیک وسترن بلات ارزیابی شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار آماری SPSS نسخة 21 تجزیه‌وتحلیل شد. از آزمون تی مستقل برای بررسی تفاوت بین سطوح کلوتو و PLP در گروه تمرین و کنترل استفاده شد و سطح معناداری 05/0≥P در نظر گرفته شد.
نتایـج:  یافته‌های حاضر نشان داد که غلظت کلوتو بافت هیپوکامپ در گروه تمرین افزایش یافت (01/0>P)، اما غلظت PLP در هیپوکامپ تغییری نکرد (4/0=P). همچنین غلظت کلوتو و PLP بافت مخچه در گروه تمرین نسبت به گروه کنترل افزایش یافت (به‌ترتیب 01/0>P و 05/0>P).
نتیجه‌گیری:  یافته‌های ما برای نخستین بار نشان داد که تمرین تناوبی با شدت بالا سبب افزایش کلوتو در بافت هیپوکامپ شد. همچنین مشخص شد که این نوع تمرین سبب افزایش کلوتو و PLP در بافت مخچه در مقایسه با گروه کنترل شد و بنابراین شاید سطوح کلوتو و PLP را که به‌طور معمول با افزایش سن و بیماری کاهش می‌یابند، بهبود بخشد. پژوهش حاضر اثبات می‌کند که انجام فعالیت ورزشی HIIT می‌تواند به‌عنوان الگویی به‌منظور افزایش غلظت پروتئین‌های کلوتو و PLP در مغز در نظر گرفته شود که توان تأثیر مثبت بر ساختار و عملکرد مغز را دارد.
کلیدواژه‌ها
تمرین تناوبی با شدت بالا؛ کلوتو؛ مخچه؛ هیپوکامپ؛ PLP
عنوان مقاله [English]
Response of Klotho and PLP proteins to high-intensity interval training in hippocampus and cerebellum tissues of female mice
نویسندگان [English]
MASOOMEH ALVANDI1؛ Kia Salimi2؛ Fataneh Farahmand3؛ Maryam Nourshahi1
1Department of Biological Sciences in Sport, Faculty of Sports Sciences and Health, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2Department of Exercise Physiology, Faculty of Sport and Exercise Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran
3Department of Kinesiology, McMaster University, Hamilton, Canada
چکیده [English]
Background and Purpose: Exercise, as a well-known method without the potential side effects associated with pharmacological interventions, has multiple beneficial effects on neurobiological function. Recent studies have shown that exercise increases neurological pathways in the brain and by increasing myelin-forming biomarkers, exercise can improve brain function and health and reduce the risk of neurodegenerative disease. The present study aimed to investigate the effect of 8 weeks of high-intensity interval training (HIIT) on the levels of Klotho (a regulator of remyelination and oligodendrocyte maturation), PLP (proteolipid protein, one of the major myelin proteins) in the hippocampus and cerebellum tissue of mice.  
Materials and Methods: Twenty female C57BL/6 mice (6 weeks old with an average weight of 15 ± 2 g) were randomly divided into control (n=10) and exercise (n=10) groups. The exercise group performed five sessions of high-intensity interval training per week for 8 weeks. The protocol initially consisted of, 1) a 5-minute warm-up at an intensity of 30-40 % Vmax; 2) two-minute interval repetitions at an intensity of 80-110 % Vmax and active recovery at an intensity of 30-40 % Vmax), and 3) a cool-down at an intensity of 30-40% Vmax. Forty-eight hours after the last training session, Klotho and PLP levels in the hippocampus and cerebellum tissue were evaluated using Western blot technique. Data were analyzed using SPSS statistical software with v21. An independent samples t-test was used to evaluate the difference between Klotho and PLP levels in exercise and control groups. Significance level was set at P≤0.05. 
Results: The results of the present study showed that the amount of Klotho in the hippocampus tissue increased in the exercise group (p<0.01), but the concentration of PLP in the hippocampus did not change (p=0.4). In addition, the results showed that, the concentration of Klotho and PLP in cerebellum tissue increased in the exercise group compared to the control group (p < 0.01, p < 0.05, respectively).
Conclusion: Our findings showed, for the first time, that high-intensity interval training increased Klotho in hippocampus tissue. We also showed that this type of training increased Klotho and PLP in cerebellum tissue compared, and may therefore improve Klotho and PLP levels that typically decline with aging and disease. The current work provides proof of concept that HIIT exercise can be considered a model for increasing brain levels of Klotho and PLP proteins, which has the potential to positively impact brain structure and function.
 
کلیدواژه‌ها [English]
High-Intensity Interval Training, Cerebellum, Hippocampus, Klotho, PLP
مراجع

 

  1. White, L.J. and V. Castellano, Exercise and brain health--implications for multiple sclerosis: Part 1--neuronal growth factors. Sports Med, 2008. 38(2): p. 91-100.
  2. Yoon, H., et al., Interplay between exercise and dietary fat modulates myelinogenesis in the central nervous system. Biochim Biophys Acta, 2016. 1862(4): p. 545-555.
  3. Vo, H.T., A.M. Laszczyk, and G.D. King, Klotho, the Key to Healthy Brain Aging? Brain Plast, 2018. 3(2): p. 183-194.
  4. Chen, C.D., et al., The antiaging protein Klotho enhances oligodendrocyte maturation and myelination of the CNS. J Neurosci, 2013. 33(5): p. 1927-39.
  5. Kuro-o, M., Klotho as a regulator of oxidative stress and senescence. Biol Chem, 2008. 389(3): p. 233-41.
  6. Yamamoto, M., et al., Regulation of oxidative stress by the anti-aging hormone klotho. J Biol Chem, 2005. 280(45): p. 38029-34.
  7. Ahmadi, M., et al., Multiple sclerosis influences on the augmentation of serum Klotho concentration. J Neurol Sci, 2016. 362: p. 69-72.
  8. Emami Aleagha, M.S., et al., Differential Expression of Klotho in the Brain and Spinal Cord is Associated with Total Antioxidant Capacity in Mice with Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J Mol Neurosci, 2018. 64(4): p. 543-550.
  9. Santos-Dias, A., et al., Longevity protein klotho is induced by a single bout of exercise. Br J Sports Med, 2017. 51(6): p. 549-550.
  10. Abraham, C.R. and A. Li, Aging-suppressor Klotho: Prospects in diagnostics and therapeutics. Ageing Res Rev, 2022. 82: p. 101766.
  11. Li, S.A., et al., Immunohistochemical localization of Klotho protein in brain, kidney, and reproductive organs of mice. Cell Struct Funct, 2004. 29(4): p. 91-9.
  12. German, D.C., et al., Nuclear localization of Klotho in brain: an anti-aging protein. Neurobiol Aging, 2012. 33(7): p. 1483.e25-30.
  13. Kuro-o, M., et al., Mutation of the mouse klotho gene leads to a syndrome resembling ageing. Nature, 1997. 390(6655): p. 45-51.
  14. Qiu, Y., et al., Exercise sustains the hallmarks of health. J Sport Health Sci, 2023. 12(1): p. 8-35.
  15. Liu, Y., et al., The beneficial effects of physical exercise in the brain and related pathophysiological mechanisms in neurodegenerative diseases. Lab Invest, 2019. 99(7): p. 943-957.
  16. Tan, S.J., et al., High-intensity physical exercise increases serum α-klotho levels in healthy volunteers. J Circ Biomark, 2018. 7: p. 1849454418794582.
  17. Ji, N., et al., Aerobic exercise-stimulated Klotho upregulation extends life span by attenuating the excess production of reactive oxygen species in the brain and kidney. Exp Ther Med, 2018. 16(4): p. 3511-3517.
  18. Amaro-Gahete, F.J., et al., Role of Exercise on S-Klotho Protein Regulation: A Systematic Review. Curr Aging Sci, 2018. 11(2): p. 100-107.
  19. Farahmand, F., et al., The effect of 6 weeks of high intensity interval training on myelin biomarkers and demyelination in experimental autoimmune encephalomyelitis model. J Neuroimmunol, 2020. 346: p. 577306.
  20. Yool, D.A., et al., Myelin proteolipid proteins promote the interaction of oligodendrocytes and axons. J Neurosci Res, 2001. 63(2): p. 151-64.
  21. Griffiths, I.R., et al., Transgenic and natural mouse models of proteolipid protein (PLP)-related dysmyelination and demyelination. Brain Pathol, 1995. 5(3): p. 275-81.
  22. Liu, P.Z. and R. Nusslock, Exercise-Mediated Neurogenesis in the Hippocampus via BDNF. Front Neurosci, 2018. 12: p. 52.
  23. Ferreira, J.C., et al., Maximal lactate steady state in running mice: effect of exercise training. Clin Exp Pharmacol Physiol, 2007. 34(8): p. 760-5.
  24. Afzalpour, M.E., et al., Comparing interval and continuous exercise training regimens on neurotrophic factors in rat brain. Physiol Behav, 2015. 147: p. 78-83.
  25. Farahmand, F., The Effect of High Intensity Interval Training Preconditioning on Klotho and TNF-α Female Mice with Multiple Sclerosis. Journal of Applied Exercise Physiology, 2019. 15(30): p. 15-29.
  26. Farahmand, F., The Effect of 8 Weeks of high-Intensity Interval Training on Klotho, PLP and TNF-α Cerebellum Tissue Mice. Journal of Sport Biosciences, 2020. 12: p. 67-78.
  27. Devaraj, S., et al., Validation of an immunoassay for soluble Klotho protein: decreased levels in diabetes and increased levels in chronic kidney disease. Am J Clin Pathol, 2012. 137(3): p. 479-85.
  28. Matsubara, T., et al., Aerobic exercise training increases plasma Klotho levels and reduces arterial stiffness in postmenopausal women. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2014. 306(3): p. H348-55.
  29. Mostafidi, E., et al., Serum Klotho Levels in Trained Athletes. Nephrourol Mon, 2016. 8(1): p. e30245.
  30. Saghiv, M.S., et al., The effects of aerobic and anaerobic exercises on circulating soluble-Klotho and IGF-I in young and elderly adults and in CAD patients. J Circ Biomark, 2017. 6: p. 1849454417733388.
  31. Amaro-Gahete, F.J., et al., Exercise training increases the S-Klotho plasma levels in sedentary middle-aged adults: A randomised controlled trial. The FIT-AGEING study. J Sports Sci, 2019. 37(19): p. 2175-2183.
  32. Wang, X. and E.K. Michaelis, Selective neuronal vulnerability to oxidative stress in the brain. Front Aging Neurosci, 2010. 2: p. 12.
  33. Bernardes, D., et al., Prior regular exercise improves clinical outcome and reduces demyelination and axonal injury in experimental autoimmune encephalomyelitis. J Neurochem, 2016. 136 Suppl 1: p. 63-73.
  34. Molteni, R., Z. Ying, and F. Gómez-Pinilla, Differential effects of acute and chronic exercise on plasticity-related genes in the rat hippocampus revealed by microarray. Eur J Neurosci, 2002. 16(6): p. 1107-16.

 

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,559
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 872