علوم زيستي ورزشي _ تابستان 1395 دورة8، شمارة 2، ص : 247 – 262 تاريخ دريافت : 30 / 09 / 93 تاريخ پذيرش : 02 / 02 / 94

اثر حاد و مزمن فعاليت ركاب زدن زيربيشينه همراه با محدوديت جريان خون
برBDNF و TNFα سرمي مردان فعال

سعيد رحمتي – حميد رجبي – لطيفه كريمزاده
1 . دانشجوي دكتري فيزيولوژي ورزشي، دانشكدة تربيت بدني و علوم ورزشي، دانشگاه تهران، تهران، ايران
2.دانشيار فيزيولوژي ورزشي، دانشكدة تربيت بدني و علوم ورزشي، دانشگاه خوارزمي، تهران، ايران
3. كارشناسارشد زيست شناسي، دانشكدة علوم زيستي، دانشگاه خوارزمي، تهران، ايران

چكيده
اين مطالعه به منظور تعيين اثر حاد و مزمن فعاليت ركاب زدن زيربيشينه همراه با محدوديت جريان خون بر سطح سرمي TNF-α ،BDNF و نسبت BDNF به TNF-αدر مردان فعال انجام گرفت. 24 نفر از دانشجويان تربيت بدني دانشگاه خوارزمي داوطلب شركت در پژوهش شدند و به سه گروه ركاب زدن همراه با انسداد عروق پا (8n=)، ركاب زدن بدون انسداد (8n=) و كنترل (8n=) تقسيم شدند. آزمودني هاي گروه تمرين با انسداد و تمرين بدون انسداد به مدت 3 هفته، هر هفته 3 جلسه و در مجموع 9 جلسه تمرين كردند. هر جلسة تمرين شامل 3 وهلة سه دقيقه اي ركاب زدن با شدت50 درصد Wmax بود و بين هر وهله 45- 30 ثانيه استراحت وجود داشت (ميزان فشار روي ران در گروه انسداد،170-140 ميلي متر جيوه بود). براي تجزيهوتحليل دادهها، از آزمونهاي تحليل واريانس يكسويه، t مستقل و t وابسته استفاده شد. نتايج نشان داد انسداد عروق پا هنگام فعاليت زيربيشينة ركاب زدن بر پاسخ سطوح P=0 /338)TNF-α ،(P= 0/290)BDNF) و نسبت BDNF به P= 0/384)TNF-α) در مقايسه با گروه بدون انسداد تفاوت معناداري ندارد. از طرفي به هنگام سازگاري، در سطوح P=0 /338)TNF-α ،(P= 0/254)BDNF) و نسبت BDNF به P= 0/384)TNF-α) بين گروههاي انسداد، بدون انسداد و كنترل نيز تفاوت معناداري مشاهده نشد. نتايج نشان داد كه محدوديت جريان خون موضعي اثر مثبت يا منفي بر ميزان TNF-α ،BDNFو نسبت آنها ندارد.

واژه هاي كليدي
تمرين انسدادي1، عامل رشد عصبي مشتق شده از مغز2، عامل نكروز توموري آلفا3، محدوديت جريان خون.
مقدمه
فراوان ترين و اولين عامل رشد عصبي كشف شده در بين خانواده عوامل رشد عصبي،BDNF است كه در تفكيك نوروني، شكلگيري مويرگ هاي جديد از مويرگهاي قبلي در CNS، شكلپذيري سيناپسي، مرگ برنامه ريزيشدة سلولي، جذب غذا و متابوليسم، حافظه و يادگيري و عملكردهاي رفتاري نقش دارد (32،27،26،25،21،10،7). BDNF در هيپوكامپ و قشر مغز به وفور وجود دارد. همچنين در گردش خون با مقادير مختلف در سرم و پلاكت ها و پلاسما يافت ميشود (22). از آنجا كه اين ماده هم از مغز و هم از برخي بافت هاي محيطي توليد ميشود، بهعنوان يك رابط بين بافت هاي محيطي و CNS و بر عكس در موضوع سلامت بافت عمل ميكند (23،11). در همين زمينه پژوهشها نشان ميدهند كه كاهش عوامل رشد عصبي از جمله BDNF يكي از عوامل تأثيرگذار در بيماريهاي عصبي از جمله MS، جنون جواني، افسردگي و فراموشي است (45،24،14).
فعاليت ورزشي و عوامل محيطي ديگر مانند خواب و تغذيه بر بيان عامل رشدي BDNF در مغز و همچنين بافت هاي محيطي، تأثير مي گذارند (33). در حقيقت، فعاليت بدني منظم به ويژه هوازي از طريق تغيير سطوح BDNF و وضعيت اكسايشي در بقا و شكل دهي عصبي، حفاظت عصبي، بلوغ و تكامل مغز نقش دارد (13).
تانج و همكاران (2007)گزارش كردند كه يك دوره فعاليت پيادهروي 15 دقيقه اي سبب افزايش سطوح BDNF سرم در همة آزمودنيها شد (40). همچنين گومز و همكاران (2013) در پژوهشي به اين نتيجه رسيدند كه فعاليت بدني با شدت متوسط بيشترين اثر را در افزايش سطح BDNF در افراد مسن و سالخورده دارد (8). در نهايت شمولسكي و همكاران (2013) تأثير شدت و مدت فعاليت هوازي بر سطوحBDNF سرم در مردان سالم را بررسي و مشاهده كردند كه فعاليت هوازي روي دوچرخه با شدت و مدت بيشتر در مقايسه با همان فعاليت با شدت و مدت متوسط، سبب افزايش بيشتري در سطح BDNF سرم مي شود (27). از طرف ديگر، يكي از محرك هاي اصلي ترشح فاكتور رشد مشتق شده از مغز، ايسكمي و كاهش جريان خون در موضع است و از آنجا كه تمرين محدوديت جريان خون (تمرين انسدادي) يا كاآتسو با كاهش جريان خون در موضع همراه است، احتمالاً ميتواند ترشح BDNF ازبافت هاي محيطي را تحريك كند (40،6).
در اين تمرين عضو مورد نظر را از قسمت فوقاني با استفاده از دستگاه Kaatsu يا يك باند با قابليتارتجاعي ميبندند و فرد را تحت تأثير تمرين نسبتاً سبك ورزشي قرار مي دهند (34). اين عمل سبب ايجاد حوضچة خوني موقت در عضو مورد تمرين مي شود و در پي آن تجمع مواد متابوليكي به ويژه اسيدلاكتيك به طور موضعي در عضو افزايش مييابد. شرايط ايسكمي ايجادشده بر اثر اين تمرين، پاسخ هاي هورموني در طولاني مدت و سازگاري هاي عضلاني را سبب مي شود (42). از طرفي التهاب و در پي آن ترشح سايتوكينهاي التهابي كه همراه هميشگي فعاليت شديد ورزشياند، عامل منفي در رشد عصب بوده و به نوعي مهاركنندة نوروژنز هستند (12).
نميت و همكاران (2002)، در پژوهشي به بررسي اثر ورزش شديد بر سايتوكاينهاي التهابي و فاكتورهاي رشدي در مردان جوان پرداختند. نتايج نشان داد كه سايتوكاينهاي پيش التهابي مانند IL-6 و TNF-αافزايش شايان ملاحظهاي يافتند (29). اسميت و همكاران (2000) و تافت و همكاران (2002) نيز يافتههاي مشابهي را گزارش دادند (43،35).
از آنجا كه از محرك هاي توليد سايتوكاين هاي التهابي، هيپوكسي و ايسكمي است و تمرين انسدادي نيز با شرايط هيپوكسي و ايسكمي همراه است، ميتواند محرك توليد سايتوكاينهاي التهابي مانند TNF-α باشد (18). پژوهش هايي كه تاكنون تأثير ايسكمي را بر توليد و ترشح BDNF سنجيده باشد، بيشتر در شرايط محدوديت جريان خون در عروق مغزي حيوانات انجام گرفته است و بهويژه سطوح BDNF در هيپوكامپ را سنجيده اند و كمتر به ايجاد محدوديت جريان خون در عروق بافتهاي محيطي توجه شده است (19،6). براي مثال كاستنر و همكاران (2001)، با پژوهش روي موشها نشان دادند كه با محدوديت جريان خون مزمن شريان كاروتيد و كاهش موقت جريان خون قشر پيشمغزي بيان ژن BDNF در هيپوكمپ افزايش مييابد، زيرا BDNF در شرايط ايسكمي مغزي با ترشح خود نقش محافظتي براي بافت هاي عصبي دارد (36).
در پژوهش ديگري در اين زمينه، مين ووك كيم و همكاران (2005) موش هايي را كه در شرايط ايسكمي طولاني مدت مغزي قرار گرفته بودند، به همراه گروهي به عنوان كنترل روي تردميل به مدت دوازده روز تمرين دادند و مشاهده كردند كه بيان ژن BDNF و گيرندههاي Trk/B به طور معن اداري در هيپوكامپ گروه انسداي افزايش يافت و موجب بهبود عملكرد حركتي در موشها شد (19). با توجه به تأثير بيشتري كه فعاليت نسبتاً طولانيمدت هوازي بر سطوح BDNF سرمي و هيپوكامپي دارد (27) و معمولاً افراد جامعه به دليل مشغلههاي زندگي فرصت كافي براي انجام فعاليت هاي مداوم هوازي با زمانهاي به نسبت طولاني ندارند، همچنين از آنجا كه تمرين انسدادي فوايد منحصربه فردي در زمينة باليني دارد، زيرا با شدت و مدت كمتر و متناسب با فعاليت هاي روزانه سازگاريهاي تمريني مثبتي ايجاد ميكند (4)، پژوهشهايي كه تأثير تمرين انسدادي را بر عوامل رشد عصبي و التهابي سنجيده باشند، بسيار اند ك است و اين نوع تمرين بيشتر بر عملكرد عضلاني (هايپرتروفي) و عملكردهاي هوازي (Vo2max) متمركز بوده است (5،4)، درحالي كه تمرين انسدادي چون با شرايط ايسكمي و هيپوكسي همراه است، ميتواند ترشح BDNF و TNFα(ايسكمي و هايپوكسي) را به دنبال داشته باشد (40،18،6).
ازاينرو در اين مطالعه، پژوهشگران بهدنبال پاسخ به اين پرسش هستند كه آيا فعاليت ركاب زدن زيربيشينه همراه با محدوديت جريان خون پا نسبت به فعاليت معمولي ركاب زدن زيربيشينه، در شرايط حاد و مزمن بر سطح سرمي TNFα ،BDNF و نسبت آنها تأثير بيشتري دارد؟ مواد و روشها
در مطالعة نيمهتجربي حاضر، 24 نفر از دانشجويان تربيت بدني مشغول به تحصيل در دانشگاه خوارزمي تهران داوطلب شركت در پژوهش شدند. 48 ساعت قبل از شروع پژوهش، جلسة آشنايي با پروتكل تمرين و توضيحات اوليه در خصوص نحوة اجراي آن و خطرهاي احتمالي آزمون تشكيل شد. همچنين آزمودنيهاپرسشنامة سلامتي و رضايت نامه را تكميل كردند. سپس آزمودنيها براساس توان حداكثري كه قبل از شروع پروتكل از طريق چرخ كارسنج مونارك E939 از آنها گرفته شد، به سه گروه ركاب زدن همراه با انسداد عروق پا (8 نفر)، ركاب زدن بدون انسداد (8 نفر) و كنترل (8 نفر) تقسيم شدند. به اين ترتيب كه آزمودنيها پس از گرم كردن با توان50 وات و با سرعت60 دور در دقيقه شروع به ركاب زدن كردند و هر يك دقيقه 25 وات به توان اضافه شد. اين افزايش وات تا زمانيكه سرعت دوچرخه از 60 دور در دقيقه كمتر نشده بود، ادامه يافت و هنگامي كه سرعت از اين مقدار پايين آمد، آزمون قطع شد و عدد به دست آمده بهعنوان توان حداكثر آزمودني در نظر گرفته شد (1). آزمودني هايگروه تمرين با انسداد و تمرين بدون انسداد به مدت 3 هفته، هر هفته 3 جلسه و در مجموع 9 جلسهتمرين كردند. با توجه به اينكه برخي پژوهشها نشان ميدهد حداقل سازگاري حاصلشده ناشي ازتمرينات انسدادي بر ميزان عوامل رشدي همچون IGF-1 و همچنين سطح مقطع عضلاني با 3 هفته تمرين حاصل شده است (4)، ازاين رو در پژوهش حاضر به منظور حصول سازگاري اثر اين نوع تمرين بر ميزان عوامل رشد عصبي، 3 هفته فعاليت مدنظر قرار گرفت. هر جلسة تمرين شامل 3 وهلة سهدقيقه اي ركاب زدن با شدت50 درصد Wmax بود كه بين هر وهله 45 -30 ثانيه استراحت وجود داشت (ميزان فشار روي ران در گروه انسداد،170-140 ميلي متر جيوه بود). مجموع زمان تمرين30/10دقيقه بود. هر جلسه10 ميلي متر جيوه به فشار ران بندها اضافه شد تا جلسة چهارم كه فشار به170 ميليمتر جيوه رسيد. فشار ران بند به طور تدريجي افزايش يافت تا زماني كه شركت كننده ها نسبت به محرك انسداد در طول فاز اولية تمرين سازگار شدند. فشار ران بند تا پايان پروتكل تمرين بر روي ران حفظ شد. پس از 3 نوبت تلاش فشار ران بند به يكباره برداشته شد. با توجه به اينكه ايسكمي و كاهش جريان خون در موضع ميتواند محرك ترشح BDNF باشد (40،6) و اينكه محدوديت جريان خون با فشار بالا ميتواند التهاب زيادي را توليد كند (18)، ازاينرو در پژوهش حاضر اين ميزان فشار انسداد در نظر گرفته شد. براي انجام ريكاوري فعال نيز آزمودنيها 10 – 5 دقيقه با شدت30%Wmax ولي بدون محدوديت جريان خون ركاب زدند. گروه بدون انسداد نيز همين پروتكل را انجام داد، با اين تفاوت كه در اين گروه هيچ محدوديت جريان خوني وجود نداشت.گروه كنترل نيز طي سه هفته فعاليت خاصي انجام نداده بودند.
جداول 1 و 2 مشخصات آنتروپومتريك آزمودنيهاي شركت كننده در پژوهش را نشان ميدهد.

جدول 1. توصيف متغيرهاي آنتروپومتريك گروههاي انسداد و بدون انسداد
شاخص تودة بدن وزن (كيلوگرم) قد (سانتي متر) سن(سال) گروه
23/43±2/9 71/62±10/92 174/81±5/91 23/5±2/32 انسداد (8 نفر)
22/5 ±2/27 68±7/19 174/06±4/9 23/87±2/94 بدون انسداد (8 نفر)

جدول 2. توصيف متغيرهاي آنتروپومتريك آزمودنيهاي گروه كنترل
شاخص تودة بدن وزن (كيلوگرم) قد (سانتي متر) سن(سال) گروه
22/80±2/6 70±8/2 175/4±6 24±3 كنترل (8 نفر)

پيش از شروع پروتكل و پس از 12 تا 14ساعت ناشتايي از سياهرگ دست راست هر آزمودني در وضعيت نشسته و در حالت استراحتي 5 سي سي خون گرفته شد تا با استفاده از روش الايزا ميزان BDNF و TNFα اولية آنها مشخص شود. بلافاصله پس از جلسة اول تمرين، براي تعيين پاسخ به يك جلسة تمريني خون گيري از همان محل و به همان مقدار انجام گرفت. پس از 9 جلسه تمرين خون گيري مشابه در شرايط استراحتي بهمنظور بررسي تغييرات BDNF و TNF-α(سازگاري) و نسبت آنها به چند جلسة تمرين با محدوديت جريان خون و بدون محدوديت جريان خون انجام گرفت. از گروه كنترل نيز در وضعيت ناشتا، به ترتيب پيش از شروع پروتكل و همچنين پس از 9 جلسه تمرين، خون گيري مشابه با خون گيري گرفته شده از گروههاي تجربي بهعمل آمد. نمونة خوني گرفته شده به منظور جداسازي سرم و اندازه گيري عوامل رشد عصبي و التهابي به آزمايشگاه علوم زيستي (مركز تكثير حيوانات آزمايشگاهي) دانشگاه خوارزمي انتقال داده شد. خون گرفته شده در دماي 80 – درجة سانتي گراد نگهداري شد. براي سانتريفيوژ خون از دستگاه اپندورف به مدت 10 دقيقه و با سرعت 2000 دور در دقيقه در دماي 4 درجة سانتي گراد استفاده شد. پس از رقيق كردن سوپر ناثانت با بافر نمونه، چاهكها به مدت 30 دقيقه در دستگاه انكوباتور انكوبه شدند. جذب در طول موج 450 نانومتر خوانده شد. منحني استاندارد در دامنهاي بين 0 تا 2000 پيكوگرم در ميليليتر براي BDNF و 0 تا 1000 پيكوگرم در ميليليتر براي TNF-α رسم شد. براي تجزيهوتحليل داده هاي BDNF وTNF-α، از كيت الايزا ساخت شركت باستر آمريكا استفاده شد. ضريب تغييرات 31.2pg/ml – 2000pg/ml:BDNF و ميزان حساسيت < 2 pg/ml :BDNF همچنين ضريب تغييرات 7.8 pg/ml – 500 pg/ml :TNFα و ميزان حساسيت < 1 pg/ml :TNFα است. با توجه به اصول قواعد هلسينكي، آزمودنيها در طول پژوهش هيچ گونه ناراحتي را گزارش نكردند و در ضمن هيچ گونه كبودي در محل بستن باند كاآتسو در گروه تمرين انسدادي مشاهده نشد.
براي تجزيهوتحليل دادهها بهمنظور بررسي همگني واريانس گروه ها از آزمون لون و براينرمال سازي توزيع دادهها از آزمون كولموگروف اسميرنوف استفاده شد. از طرفي براي مطالعة اثر درون وبين گروهي يك جلسه فعاليت با محدوديت جريان خون و بدون آن در دو گروه تمرين انسداد و بدونانسداد به ترتيب از آزمون T وابسته و آزمون T مستقل و براي مطالعة اثر سه هفته تمرين در سه گروه انسداد، بدون انسداد و كنترل از آزمون آناليز واريانس يكطرفه در سطح معناداري (05/0P<) استفاده شد. تحليل داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS نسخة21 انجام گرفت.
يافته ها
در مطالعة حاضر مشاهده شد كه در پاسخ و سازگاري بين گروهاي انسداد، بدون انسداد و كنترل در مقدار TNF-α،BDNF و نسبت آنها به لحاظ آماري تفاوت معناداري وجود ندارد (05/0 P>). ولي به لحاظ تغييرات درون گروهي مقدار BDNF در گروه انسدادي به هنگام پاسخ و سازگاري در مقايسه با پيش آزمون افزايش معناداري داشت (05/0P<) (جداول 3 و4).
جدول3. نتايج مربوط به پاسخ TNF-α،BDNFو نسبت BDNF به TNF-α (درون گروهي و بين گروهي)
265827-68033

گروه انسداد گروه بدون انسداد گتفاوت روهي بين
P

P

P

P

آزمون

پس

آزمون

پس



قیمت: تومان


پاسخ دهید