the effect of 8 weeks high-intensity interval training on...

1

Arak Medical University Journal (AMUJ) Original Article 2018; 21(130): 1-10

The Effect of 8 Weeks High-intensity Interval Training on Myostatin and Follistatin Gene Expression in Gastrocnemius Muscle of the Rats

Soheil Biglari1*, Abbas Ali Gaeini2, Mohammad Reza Kordi3, Alireza Ghardashi Afousi4

1. M.S Student, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran 2. Professor, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran 3. Associate Professor, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran 4. PhD Student, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran.

Received: 4 Dec 2017, Accepted: 17 Feb 2018 Abstract

Background: The purpose of the present study is to investigate the effect of 8 weeks High-intensity Interval Training (HIIT) on the expression of two muscle growth regulating genes (myostatin and follistatin) in gastrocnemius muscle of healthy male rats.

Materials and Methods: 16 male Wistar rats were randomly divided into two groups in the same number: control and HIIT. HIIT program was underwent 40 min each session, three sessions in a week for eight weeks. Each exercise training session consisted of 5 min warm-up and cool-down at 40-50 % VO2max, 30 min interval running including 4 min high-intensity (85-90% VO2max) and 2 min active recovery (at 50-60% VO2max). Rats in control group did not do any exercise training program. 48 h after the last training session, rats ̀gastrocnemius muscle was extracted and the expression of myostatin and follistatin genes was determined by Real Time-PCR. For statistical data analysis, independent t-test was used.

Results: The expression of myostatin was significantly reduced 68% in HIIT group in comparison with the control group (p<0.05). However, there was no significant difference in follistatin expression in HIIT group compared to the control group (p>0.05). Gastrocnemius muscle weight was significantly increased 23% in the HIIT group compared to the control group (p<0.05).

Conclusion: Results indicated that HIIT lead to significant reduction in the expression of myostatin gene and increase in the weight of gastrocnemius muscle in rats.

Keywords: Follistatin, HIIT, Hypertrophy, Myostatin, Real Time-PCR

*Corresponding Author: Address: Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran. Email: [email protected]

1

2

مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اراك مقاله پژوهشی 1- 10، 1397)، فروردین130(شماره پیاپی 1، شماره 21سال

عضله فولیستاتین و بیان ژن هاي میوستاتین بر شدید تناوبی خیلی تمرین هفته 8 تأثیر

هاي صحراییدوقلوي موش

4، علیرضا قارداشی افوسی3، محمدرضا کردي2، عباسعلی گائینی*1سهیل بیگلري

بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران، تهران، ایران . دانشجوي کارشناسی ارشد، گروه فیزیولوژي ورزشی، دانشکده تربیت1

بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران، تهران، ایران . استاد، گروه فیزیولوژي ورزشی، دانشکده تربیت2

ی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران، تهران، ایرانبدن . دانشیار، گروه فیزیولوژي ورزشی، دانشکده تربیت3 بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران، تهران، ایران . دانشجوي دکتري، گروه فیزیولوژي ورزشی، دانشکده تربیت4

28/11/96تاریخ پذیرش: ، 13/9/96تاریخ دریافت:

چکیده نظیم کنندهدو ژن ت بیان بر) HIIT( شدید خیلی تناوبی تمرین هفته 8 تأثیر بررسی حاضر، پژوهش از هدف :هدف و زمینه

هاي نر سالم است.موش يدوقلو عضله فولیستاتین ) در و رشد عضالنی ( میوستاتینتقسیم HIITو کنترل گروه دو به به صورت تصادفی و مساوينر نژاد ویستار موش صحراییسر 16 :ها روش و مواد بود. هرجلسه تمرینی دقیقه 40به مدت جلسه و هر سه روز در هفته ،هشت هفته مدت به HIITگروه . برنامه تمرینی شدند

دقیقه دویدن VO2max(، 30درصد حداکثر اکسیژن مصرفی ( 50تا 40با شدت و سرد کردن دقیقه گرم کردن 5شامل درصد 60تا 50(با شدت دقیقه بازیافت فعال 2) و VO2maxدرصد 90تا 85( شدیددقیقه دویدن خیلی 4تناوبی شامل VO2max ( .دوقلوي عضله تمرین، جلسه آخرین از پس ساعت 48بود. گروه کنترل در هیچ برنامه تمرینی شرکت نکردند

ژن میوستاتین و فولیستاتین بیان میزان RNAهاي صحرایی جدا و پس از استخراج موش .شد انجام مستقل تی آزمون از طریق آماري هايداده تحلیل و تجزیه. شد سنجیده Real time-PCR روش به هانمونهبا وجود ).>05/0p( داشت درصدي و معناداري 68کنترل، کاهش گروه با مقایسه در HIIT گروه میوستاتین بیان :هایافته

دوقلو عضله وزن. )<05/0pکنترل مشاهده نشد ( گروه با مقایسه در HIIT گروه این، اختالف معناداري در بیان فولیستاتین ).>05/0p( داشت معناداري درصدي و 23افزایش گروه کنترل، با مقایسه در HIIT گروه در

شد. هاو افزایش وزن عضله دوقلوي موشباعث کاهش بیان ژن میوستاتین HIITکه نتایج نشان داد :گیري نتیجه Real time-PCRفولیستاتین، میوستاتین، هیپرتروفی، ، HIIT :واژگان کلیدي

ورزش يژفیزیولو گروه دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، تهران، دانشگاه ، تهرانایران، مسئول: نویسنده*

Email: [email protected]

و همکاران سهیل بیگلري …،بیان ژن هاي میوستاتین بر تناوبی خیلی شدیدهفته تمرین 8تاثیر

3 1397فروردین ،1 شماره ،بیست و یکم سال اراك، پزشکی علوم دانشگاه پژوهشی علمی مجله

مقدمه حفظ وضعیت بدن،در اسکلتی نقش مهمی هعضل

هاي حرکت و نیاز کردن، تنفس، تأمین حرکت، صحبت اسکلتی هعضل هافزایش تود و حفظرو، این از. دارد متابولیکی

از منظر فیزیولوژي، .)1(براي تمامی افراد ضروري است کات یتحردر پاسخ به است که دینامیک یبافت، اسکلتی هعضل

و مدت ورزش کوتاه فعالیت گوناگون مانند اییفیزیولوژیظرفیت ها،سازگاري این شود. به دنبالسازگار می بلندمدت

.)2(شود می بهتری افراد انعملکردي و عملکرد جسمهاي فیزیولوژیایی، رشد سازگاري ترین مهم یکی از

است که با افزایش سنتز پروتئین اسکلتی عضلهو هیپرتروفی - در تارهاي عضالنی و به دنبال آن افزایش حجم یا توده تار

حال، سازوکارهاي شود. با ایننی، مشخص میهاي عضالها را زیادي وجود دارد که سنتز پروتئین و رشد میوفیبریل

هاي انتقال پیامترین مسیرکند. یکی از مهمکنترل میاسکلتی، مسیر سنتز پروتئین در تارهاي عضله کننده تنظیم

باشد که توسط دو عامل می Smad-رسانی میوستاتین پیام . )3( شودن و فولیستاتین تنظیم میمیوستاتی

تمایزي/رشدي عامل یا پروتئین میوستاتین8(GDF8) بتا رشدي شکل تغییر عامل خانواده از عضوي )βTGF- ( هي ترشح کنند بزرگترین خانوادهاست ـ

کند. ا مهار میاسکلتی ر ـ که رشد عضله فاکتورهاي رشدس از سنتز در شود؛ پاسکلتی تولید می میوستاتین در عضله

) درIIb اش (اکتیوینشود و به گیرندهعضله، وارد خون میسازي مسیر خورد و به فعالهاي عضالنی پیوند میتار و رشد عضله شودمنجر می smad-رسانی میوستاتین پیام

یکی دیگر از سازوکارهاي مهار .)4(کند اسکلتی را مهار میاز میوستاتین با رشد، حفظ و بازسازي عضله اسکلتی ناشی

. )5(دهد اي رخ میهاي ماهوارهمهار فعال شدن و تکثیر سلول در میوستاتین کامل ناك اوت دهند کهها نشان میپژوهش

همراه اسکلتیعضله توده برابري سه تا دو افزایش با هاموش- به وقوع می هامیوفیبریل نتیجه افزایش اندازه در که است

ن، مشخص شده است که اعمال . با وجود ای)6(پیوندد تواند تحت تأثیر عوامل تعاملی دیگري همانند میوستاتین می

.)7(فولیستاتین قرار گیرد یک پروتئین پیوندي ترشحی منومریک فولیستاتین

فولیستاتین تقریباً .است بتا رشدي شکل تغییر از خانواده عاملترین عامل عنوان قوي شود و بههاي بدن ترشح میاز تمام بافت

تواند با پیوند به گیرنده میوستاتین آنتاگونیست میوستاتین می ژن . حذف)7()، فعالیت میوستاتین را مهار کند IIb(اکتیوین در شود، می عضالنی تودة کاهش باعث عضله در فولیستاتین

حد از خارج رشد باعث آن ژن حد از بیش بیان که حالیتین با بیان بیش از حد ترکیب حذف میوستا شود. می عضله

فولیستاتین باعث افزایش توده عضالنی به میزان چهار برابر میوستاتین و پروتئین . با این وجود، بیان ژن)6(شود می

و فیزیولوژیکی گوناگون شرایط فولیستاتین تحت تأثیرو وزنیبی قلبی، سکته عضالنی، آتروفی جمله از پاتولوژیکی

.)8(گیرد قرار می فعالیت ورزشی

مطالعات گوناگون، تأثیر انواع فعالیت ورزشی بر ها . پژوهش)8-12(اند میوستاتین و فولیستاتین را بررسی کرده

هاي گوناگون از اند، میوستاتین در پاسخ به اعمال بارنشان داده زدن رکاب ،)8( شنا مدت کوتاه تمرین دوره جمله یک

و) 13( تردمیل روي دویدن دوار، چرخ روي مدت طوالنی بار حذف از ناشی آتروفی از بعد ایزومتریکی مقاومتی تمرین

ها یابد. با وجود این، برخی از پژوهشمی کاهش) 12( اندامگزارش کرده اند. براي تغییر و یا افزایش میوستاتین راعدم

دهدمی نشان) 2010( همکارانش و جنسکی مثال، پژوهش و پا یک با شدید رايگبرون مقاومتی تمرین جلسه هفت

تأثیري زانو، ایزوکنیتیک بازکننده حرکات صورت به درونگرا مقابل، . در)9( است نداشته جوان زنان میوستاتین mRNAبر

در سنگین مقاومتی تمرین که دهدمی نشان) 2004( ویلوگبی و mRNA بیان افزایش با هفته دوازده مدت به سالم افراد

همراه آن سرمی میزان افزایش نتیجه در و میوستاتین پروتئین تغییرات کمی هايپژوهش فولیستاتین، درباره ).11( است بوده



این، وجود با. اندکرده بررسی را آن ورزشی فعالیت از ناشی فولیستاتین گزارش کردند ترشح) 2011( همکارانش و هنسن

خم ،سواري دوچرخه مثل ورزشی يهافعالیت در پالسمادر حالی ).10( یابدمی افزایش شنا ساعت یک و زانو کردن

هايتمرین ) نشان دادند که2010سکی و همکارنش (که، جن mRNAبر تأثیري درونگراي شدید، و برونگرا مقاومتی

این رسد. به نظر می)9(است نداشته زنان جوان فولیستاتینهاي ناهمسو ریشه در تفاوت نوع و شدت تمرین، زمان یافته

هاي مورد نظر داشته گیري پروتئینگیري و نحوه اندازهنمونه تمرینی هايروش تأثیر در زمینه همطالع این، باشد. با وجود

.است محدود بسیار فولیستاتین و میوستاتین بر HIIT مانندیک مدل )HIIT( شدید خیلی تناوبی تمرین

هاي فعالیت تناوب منحصر به فرد تمرینی است که شــامل کم شدت با فعال استراحتی هايو تناوب ا شدت باالب ورزشی

تغییرات در ایجاد توانمند یک راهبرد HIIT باشد.میو تغییراتی مشابه است اسکلتی در عضله عملکردي و ساختاري

. با وجود این، )14( را به همراه دارد استقامتی سنتی با تمریناتهاي برخالف تمرین HIIT اندمطالعات اخیر گزارش کرده

، 15(شود باعث هیپرتروفی عضله اسکلتی می استقامتی سنتیسنتز HIIT. نشان داده شده است اجراي طوالنی مدت )16

. با وجود )16، 15(دهد هاي عضالنی را افزایش میپروتئینباعث هیپرتروفی HIITاین، مکانیسمی که به موجب آن

- نظر می شناخته نشده است. به شود، به طور کاملعضالنی می

- می HIITکوتاه مدت و کار شدید هاي تکرار دوره رسد

تأثیرعضالت را تحت ، رشدتحریک بیان عوامل رشد با تواندسازوکار دانیم تاکنونجایی که می. تا )18، 17( د.قرار ده

بررسی HIITسلولی موثر در هیپرتروفی ناشی از تمرینات هیپرتروفی که یکی از سازوکارهاي مفروض استنشده است.

اشاره دارد. HIITبه تنظیم بیان میوستاتین و فولستاتین بعد از HIITدر این مطالعه تأثیر هشت هفته ،ید این فرضیهیبراي تا

هاي دوقلوي موش در عضله بیان ژن میوستاتین و فولیستاتین بر صحرایی نر سالم را بررسی کردیم.

هاروش و موادیادي بود که به روش نوع تحقیق بن از حاضر پژوهشاین پژوهش، همسو با خطوط راهنما و .تجربی انجام شد

دستورالعمل مراقبت و استفاده از حیوانات آزمایشگاهی انجام با کد توسط کمیته اخالق دانشگاه تهرانشد و

IR.ut.Rec.1395012مطالعه این در .به تصویب رسید 250تا 200 با میانگین وزنیویستار نر سالم نژاد هايموش

در حیوانات. گرفتند قرار استفاده موردهفته 10گرم و سن -روشنایی ساعت 12 چرخه( جوندگان استاندارد آزمایشگاه

با) سلسیوس درجه 22 ± 2 حرارت درجه میانگین و تاریکی بیمارستان تحقیقات مرکز در غذا و آب به آزادانه دسترسی

16 مطالعه این در .دشدن دارينگه رجایی شهید عروق و قلب) و HIIT )8=nگروه دو به تصادفی سر موش صحرایی نر

.شدند تقسیم) n=8کنترل ( تمرین ورزشی و آزمون ورزشی

هفته با تردمیل 1هاي صحرایی به مدت ابتدا موشدقیقه 5متر در دقیقه، به مدت 5توسط راه رفتن آرام با سرعت

در ن ظرفیت ورزشیآزمو. سپس، )19(جلسه آشنا شدند 5در ، دو روز قبل از شروع برنامه تمرینی و دو هاي صحراییموش

روز بعد از انتهاي آخرین جلسه تمرینی در پایان هفته هشتم ، هر ششد. بر اساس مطالعه هویدال و همکاران اجرا تمرینی

متر در 10دقیقه با شدت 10ابتدا به مدت موش صحرایی،فزاینده اسپس آزمون .کردري دقیقه مرحله گرم کردن را سپ

متر در 03/0 هر دو دقیقه سرعت تریدمیل و شدورزشی آغاز هاي موشیافت تا زمانی که خودکار افزایش به طور ثانیه

فاصله دویده صحرایی قادر به ادامه فعالیت ورزشی نبودند.شده توسط هر موش صحرایی به عنوان شاخص ظرفیت

و س از برآورد ظرفیت ورزشی پ شد.در نظر گرفته ورزشی y = 162 x – 1 )y, representsبا توجه به فرمول

VO2 (ml/kg 0.75 per min) and x, running speed (m/s) مقادیر حداکثر اکسیژن مصرفی (



)VO2max محاسبه شد و شدت تمرینی بر این اساس تنظیم ( .)20، 19(شد

خیلـی هفته تمرین تناوبی 8شامل تمرینیپروتکل ود. برنامه تمرینی روي تردمیل طراحی شده ویژه شـدید ـب

)، Danesh Salar Iranian, Tehran, Iranحیوانات (

دقیقه بود که جزئیات آن در 40 روز در هفته به مدت سه به مرور زمان طبقارائه شده است. شدت تمرین 1جدول

VO2maxباط بین سرعت دویدن و ارتمطالعات گذشته و متر در ثانیه 02/0تمرین در هر هفته، شدت بنابراین .شد تنظیم

.)19،21(یافتمیافزایش

شدید خیلی تناوبی تمرین پروتکل طرح. 1 جدول دقیقه 5 دقیقه 2 دقیقه 4 دقیقه 5 (دقیقه)زمان تمرین

درصد 50تا 40 درصد60تا 50 درصد 90تا 85 درصد 60تا VO2max 50)درصدي از ( شدت تمرین

گروه کنترله جـز شرایط زیستی حیوانات در گروه کنتـرل ـب

مثل گروه تمرین بود هاي روزانه در سایر اوقاتانجـام تمرینزمانی هیه سازي بیشتر گروه کنترل در بازو حتی براي شب

دقیقـه، 15به مـدت جلسهدر هفته و هر جلسهتمـرین، سه قرار دقیقه در روي دسـتگاه نوار گردان با سرعت دو متر

).22گرفتند ( استخراج بافت

هاي ساعت پس از آخرین جلسه تمرین، موش 48گرم بر میلی 90صحرایی توسط تزریق درون صفاقی کتامین (

هوش و گرم بر کیلوگرم) بیمیلی 10) و زایالزین (کیلوگرمها استخراج شد. بعد از استخراج دوقلو سمت چپ آن عضله

شستشو داده شد و بالفاصله PBSمحلول بافت با استفاده ازهاي بعدي در دماي در ازت مایع منجمد و تا زمان سنجش

به RNAها به منظور استخراج فریز شد. سپس بافت -80 آزمایشگاه انتقال داده شدند.

RNAاستخراج میلی 1از بافت هموژن شده، RNAبراي استخراج

) به Invitrogen, CN 15596018, USA( لیتر ترایزولگرم بافت اضافه و پس از مخلوط کردن کامل به میلی 100

لیتر میکرو 400دماي اتاق انکوبه شد. دقیقه در 15مدت ,Merek, CAS 67-66-3 102445کلروفرم سرد (

Germany ثانیه مخلوط شدند. 15) به نمونه اضافه و به مدت

دور 12000با سرعت گراد ودرجه سانتی 4محلول در دماي Andreasدقیقه سانتریفیوژ شد ( 15به مدت در دقیقه

Hettich GmbH & CO. EBA 208, Germany .(به میکروتیوب دیگري انتقال داده شد، RNAمایع حاوي

Merek, CAS 64-17-5میکرو لیتر اتانول ( 500سپس

107017, Germanyبه محلول (RNA اضافه شد و به 24ي شد. پس از نگهدار -20ساعت در دماي 24مدت

درجه سانتی 4دقیقه (دماي 15ساعت این محلول نیز به مدت د. مایع رویی با دقت ) سانتریفیوژ شدور در دقیقه 12000گراد، میلی لیتر اتانول خالص سرد به رسوب 1و گردید خارج

RNA درجه 4دقیقه (در دماي 5اضافه شد و سپس به مدت وژ شد. دور در دقیقه) سانتریفی 7500با

در ادامه مایع رویی به دقت خارج شد و رسوب RNA میکرولیتر ایلوشن بافر ( 100باSigma Aldrich,

H5413, Germany غلظت و ،. در پایانگردید) رقیقها با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر نسبت جذبی نمونه

Germany) ،Eppendorf که نسبت جذبی ) ارزیابی شدنمونه بود. 8/1تا 6/1ها بین ام نمونهبراي تمنانومتر 280/260

هاي گراد براي آزمایشدرجه سانتی 80ها در دماي منفی بعدي ذخیره شدند. cDNAساخت

با خلوص و غلظت باال، RNAپس از استخراج مطابق پروتکل شرکت سازنده cDNAمراحل سنتز



)Fermentas, K1622, USA انجام شد. ابتدا (RNA ،دقیقه در 5و آب با هم ترکیب شدند و محلول به مدت پرایمر گراد انکوبه شد، سپس محلول به مدت درجه سانتی 65دماي

و enzyme mxدقیقه روي یخ قرار گرفت. پس از آن، 2reaction mix مرحله 3به محلول اضافه شدند. محلول در

25دقیقه در دماي 10به مدت ،متوالی انکوبه شد: مرحله اول 42قیقه در دماي د 30به مدت ،رجه سانتی گراد؛ مرحله دومد

85ثانیه در دماي 5به مدت ،و مرحله سوم درجه سانتی گرادسنتز cDNAدرجه سانتی گراد انجام گردید و در نهایت،

جه سانتی گراد ذخیره شد.در -80شده در دماي

Real time – PCR از روش mRNAجهت اندازه گیري سطوح بیان

با PCRاستفاده شد. هر واکنش Real time-PCRمی ک

SYBER Green PCR master mixاستفاده از

(Life technology, CN 4309155, USA) در ,Real time-PCR (Applied Biosystemsدستگاه

USA) .سیکل 40طبق پروتکل شرکت سازنده انجام گرفت در نظر گرفته شد و Real-Time PCRبراي هر چرخه

ثانیه، 20گراد براي درجه سانتی 94دماهاي هر سیکل شامل درجه 72ثانیه و 30گراد براي درجه سانتی 60تا 58

Meltingثانیه تنظیم شدند. نمودار 30گراد براي سانتیانجام شده و به PCRهاي جهت بررسی صحت واکنش

صورت اختصاصی براي هر ژن و در هر بار از واکنش به ودار کنترل منفی جهت بررسی وجود آلودگی در هر همراه نم

پرایمرهاي مورد استفاده در واکنش مورد ارزیابی قرار گرفت. ارائه شده است. 2این پژوهش در جدول

هاي میوستاتین و فولیستاتیننژهاي توالی پرایمر .2جدول

Primer sequence NCBI (Reference Sequence) Host Gene 5 -́ CTACCACGGAAACAATCATTA-3 ́Forward NM_019151.1 Rat Myostatin 5´- AGCAACATTTGGGCTTTCCAT-3 ́Reserve

5´- GCTCTCTCCCAGGTCACATT-3´ Forward NM_012561.2 Rat follistatin 5´- GACTCATCCAGTAGACCACA-3 ́Reserve

کمی سازي مقادیر بیان ژن هدف موردنظر از فرمولبراي کمی سازي مقادیر بیان ژن

ΔΔCT = ΔCT(a target sample)−ΔCT(a reference sample)

= (CTD − CTB)−(CTC − CTA). ct∆∆2- )2 Excel, pfaffl() استفاده شد ∆∆ctبتوان منفی

formula). (. تحلیل آماري

مورد 19نسخه SPSSافزاراطالعات حاصل با نرم يویلک برا از آزمون شاپیروآماري قرار گرفت. تحلیل

مستقل براي مقایسه تی ها و از آزمونبررسی طبیعی بودن دادهداري استفاده شد. سطح معنی هاي بین گروهی پژوهشداده

در نظر گرفته شد. ≥05/0α هاي آماريبراي همه آزمون

هایافته

3هاي صحرایی در جدول تغییرات وزن موشهاي مطالعه هاي صحرایی در انتگزارش شده است. وزن موش

ها در ابتداي مطالعه افزایش داشت. در در مقایسه با وزن آنهاي تمرین و کنترل هیچ تغییر معناداري که بین گروه حالی

.)<05/0pمشاهده نشد (به افزایش HIIT تمرین که دهدنتایج نشان می

شده است دار وزن عضله دوقلو در گروه تمرینی منجرمعنا)05/0p<دوقلو گروه ه). وزن عضلHIIT در مقایسه با گروه

).3درصد بیشتر بود (جدول 23کنترل



انحراف معیار) ±(میانگین دوقلو زن بدن و عضلهبر و HIITهفته هشت. تأثیر 3جدول کنترل (n = 8) HIIT (n = 8) p

NS 6/228±4/2 6/229±8/3 وزن ابتداي بدن (گرم) NS 0/287±4/3 6/287±4/2 وزن نهایی بدن (گرم)

>01/0p 83/1±09/0* 1.48±05/0 وزن عضلۀ دوقلو (گرم) عدم تغییر معنادار 05/0p≤ ،NS*نشانۀ معناداري آماري

در HIITمیوستاتین گروه mRNAبین مقادیر

مقایسه با گروه کنترل اختالف معناداري وجود دارد )05/0p< بیان .(mRNA میوستاتین در گروهHIIT در

کاهش داشت. با وجود این، درصد 68با گروه کنترل مقایسهفولیستاتین گروه mRNAهیچ تفاوت معناداري در بیان

HIIT ) 05/0در مقایسه با گروه کنترل وجود نداشتp> ( ).1(نمودار

بیان ژن میوستاتین و بر HIITتأثیر هشت هفته : 1نمودار

فولیستاتین )≥05/0p(دار با گروه کنترل * اختالف معنی

بحث

منجر به HIITهفته 8دهد، حاضر نشان می مطالعهمیوستاتین شده است. با وجود mRNAکاهش معنادار بیان

فولیستاتین دیده نشد. mRNAاین، تفاوت معناداري در بیان دوقلو به صورت نین، پس از تمرین ورزشی، وزن عضلهچهم

پس نشان داد پژوهش حاضر معناداري افزایش پیدا کرده بود.درصدي 68ژن میوستاتین کاهش ، بیانHIITاز هشت هفته

هفته 6نشان دادند )2017ته است. الیوت و همکارانش (داش

HIIT تأثیري بر مقادیر سرم میوستاتین سالمندان نداشته است ،باعث HIIT دهدحاضر نشان میپژوهش در حالی که. )23(

هاي ر موشمیوستاتین عضالنی د mRNAکاهش بیان رسد یکی از عوامل موثر در شود. به نظر میصحرایی جوان می

ها باشد.تاثیرپذیري ناشی از برنامه تمرینی سن آزمودنیاي نشان داده شده است که میزان در مطالعه

بسیار HIITها به تأثیرپذیري سالمندان در مقایسه با جوانجود دارد که بنابراین، این احتمال و .)24(تر بوده است کم

کاهش بیان میوستاتین در مطالعه حاضر ریشه در جوان بودن دهند.زودتر پاسخ می HIITآزمودنی ها دارد که نسبت به

مشخص شده است که شدت تمرینی ازجمله عوامل مهم در رسد، رود. به نظر میافزایش سنتز پروتئین عضالنی به شمار می

انی که نیروي کششی زم بیان میوستاتین آستانه دارد و تاتاثیرپذیري ،مکانیکی در عضله اسکلتی به آستانه نرسد

. )24(میوستاتین به ناشی از تمرین ورزشی ممکن نخواهد بود به .شدت تمرین در مطالعه حاضر در مقایسه با الیوت بیشتر بود

تاثیر مناسبی HIITتوان گفت شدت پایین احتمال زیاد می . )25(ندارد

) نشان دادند هشت 1395مکارانش (روستایی و هنادار بیان ژن با حجم باال باعث کاهش مع HIITهفته

. )26(هاي صحرایی شد تند انقباض موش میوستاتین در عضلهاول در مهار رشد عضله اسکلتی در درجه سازوکار میوستاتین

کند و باعث تنظیم عمل می Smadاز راه عوامل رونویسی بر اثر Smad3فعال شدن .شودمی PKB/Aktکاهشی

mTORو مهار PKB/Aktمیوستاتین، باعث مهار پیوند به .)27(شود می–



، HIITمطالعه حاضر نشان داد پس از هشت هفته الیوت و . مشاهده نشد تغییر معناداري در بیان فولیستاتین

افراد فولیستاتین سرمی مقادیر کردند ) گزارش2017همکاران( افزایش HIIT شش هفته از پس ورزشکار غیر سالمند

محل اصلی دهندمطالعات نشان می. )23( داشته است معناداريدر حالی که افزایش ). 28، 10(فولیستاتین، کبد است تولید

فولیستاتین عضله نیز در برخی مطالعات گزارش شده است جایی که فولیستاتین تقریباً از تمام ، با این وجود، از آن)29(

رسد به نظر می شود،دن خصوصاً کبد ترشح میهاي ببافتبر فولیستاتین، HIITدر آینده براي بررسی تأثیر که بهتر است

. )28، 10(آن سنجیده شود مقادیر سرمیدر مطالعه حاضر فولیستاتین در عضله اسکلتی

در حالی که الیوت و همکاران سطوح ،سنجیده شده استمتفاوت بودن از دالیل سرمی را سنجیده اند. احتماال یکی

.استگیري روش اندازه نتایج، گوناگونیسطح مقطع HIITدهند مطالعات اخیر نشان می

. در پژوهش )16، 15(دهد هاي عضالنی را افزایش میتاررود توجه به کاهش معنادار میوستاتین انتظار می حاضر نیز با

ژوهش پس از تمرین هیپرتروفی رخ داده باشد. در این پدوقلو گروه تمرین در مقایسه با گروه ورزشی، وزن عضله

بین وزندرصد بیشتر بود، این در حالی است که 23کنترل بدن نهایی دو گروه تفاوتی وجود نداشت.

رسد این نتایج ریشه در تغییر ترکیب بدنی به نظر میهاي گروه تمرین داشته موش ـ افزایش عضله و کاهش چربی ـ

را به عنوان یکی از HIITبرخی از مقاالت، . در )30(باشد . )15(اند هاي تمرین هوازي مطرح کردهمدل

سلولی تمرین هوازي باعث مهار میوستاتین درونرا AKT-mTORشده است و درنتیجه، فعالیت مسیر

دهد که نتیجه آن سنتز پروتئین انقباضی است. به افزایش میتمرین هوازي بیان هاي عضالنی متوالی در عالوه، انقباض

PGC-1a دهد که این به نوبه خود از طریق را افزایش می باعث کاهش تجزیه پروتئین عضالنی FOXO3aمهار

ناشی از PGC-1aبنابراین مهار میوستاتین و افزایش شود؛میشود تمرینات هوازي به تعادل مثبت پروتئین عضله منجر می

ژوهش حاضر ابعاد در پ جایی کهاز آن، . با این حال)15(لحـاظ مورفولوژي سنجیده نشده است، بههاي عضالنی سلولا قاطعیت گفت هیپرتروفی اتفاق افتاده است.نمـی تـوان ـب

مطالعه حاضر چندین محدودیت داشت که هاي انسانی بود.ترین محدودیت آن عدم دسترسی به نمونهمهم

دلیل هاي این پژوهش ـ به از دیگر محدودیتتوان به عدم استفاده از روش وسترن بالت می ود بودجه ـکمب

متغیرهاي موردنظر به mRNAتبدیل براي اطمینان ازهاي بیشتر در ارتباط با ، عدم سنجش عوامل و فاکتورپروتئین

،IGF-I، MGF، FoxOاسکلتی مانند رشد عضلهSmads و GASPs و عدم بررسی ترکیب بدنی و سطح

عضالنی ـ براي اطمینان از بروز ) تارCSAمقطع عرضی (مل و فاکتورهاي مجموع سنجش عوا اشاره کرد. هیپرتروفی ـ

،IGF-I، MGFاسکلتی مانند متعدد مرتبط با رشد عضلهFoxO، Smads، GASPs و بررسی ترکیب بدنی و سطح

) کمک بسیاري در زمینه CSAمقطع عرضی تار عضالنی ( فراهم می آورد.اسکلتی را بر رشد عضله HIITتأثیر

اسکلتی بر رشد عضله HIITبراي اطمینان از تأثیر هاي شود در پژوهشمی و شناخت بهتر مکانیسم آن پیشنهاد

هاي انسانی استفاده شود و ثانیاً از آتی در درجه اول از نمونههاي اندازه گیري که در پژوهش حاضر به عنوان روش

محدودیت نام برده شد به کار گرفته شود.

گیري نتیجهن ژن باعث کاهش معنادار بیا HIITتمرینات

هاي صحرایی نر دوقلو موش میوستاتین و افزایش وزن عضله منجر شد.

اتین با این حال، تغییر معناداري در بیان ژن فولیستممکن HIITدوقلو پس از مشاهده نشد. افزایش وزن عضله

است ناشی از هیپرتروفی عضالنی باشد.



قدردانیتشکر و نامه کارشناسی ارشد پژوهش حاضر برگرفته از پایان

وسیله رشته فیزیولوژي ورزشی در دانشگاه تهران است. بدیناز سرکار خانم فرنوش مافی که در نوشتن مقاله ما را یاري

.کردند، کمال تشکر و قدردانی را داریم منابع

1. Robergs RA, Roberts S. Fundamental principles of exercise physiology: for fitness, performance, and health: McGraw-Hill College; 2000. 2. Schiaffino S, Reggiani C. Molecular diversity of myofibrillar proteins: gene regulation and functional significance. Physiological reviews. 1996; 76(2):371-423. 3. Schiaffino S, Dyar KA, Ciciliot S, Blaauw B, Sandri M. Mechanisms regulating skeletal muscle growth and atrophy. The FEBS journal. 2013; 280(17):4294-314. 4. McPherron AC, Lawler AM, Lee S-J. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. nature. 1997; 387(6628):83. 5. McCroskery S, Thomas M, Maxwell L, Sharma M, Kambadur R. Myostatin negatively regulates satellite cell activation and self-renewal. The Journal of cell biology. 2003; 162(6):1135-47. 6. Lee S-J. Quadrupling muscle mass in mice by targeting TGF-ß signaling pathways. PloS one. 2007; 2(8):e789. 7. Hansen JS, Plomgaard P. Circulating follistatin in relation to energy metabolism. Molecular and cellular endocrinology. 2016; 433:87-93. 8. Matsakas A, Bozzo C, Cacciani N, Caliaro F, Reggiani C, Mascarello F, et al. Effect of swimming on myostatin expression in white and red gastrocnemius muscle and in cardiac muscle of rats. Experimental physiology. 2006; 91(6):983-94. 9. Jensky NE, Sims JK, Dieli-Conwright CM, Sattler FR, Rice JC, Schroeder ET. Exercise does not influence myostatin and follistatin mRNA expression in young women. Journal of strength

and conditioning research/National Strength & Conditioning Association. 2010; 24(2):522. 10. Hansen J, Brandt C, Nielsen AR, Hojman P, Whitham M, Febbraio MA, et al. Exercise induces a marked increase in plasma follistatin: evidence that follistatin is a contraction-induced hepatokine. Endocrinology. 2011; 152(1):164-71. 11. Willoughby DS. Effects of heavy resistance training on myostatin mRNA and protein expression. Medicine and science in sports and exercise. 2004; 36(4):574-82. 12. Haddad F, Adams G, Bodell P, Baldwin K. Isometric resistance exercise fails to counteract skeletal muscle atrophy processes during the initial stages of unloading. Journal of Applied Physiology. 2006; 100(2):433-41. 13. Wehling M, Cai B, Tidball JG. Modulation of myostatin expression during modified muscle use. The FASEB Journal. 2000; 14(1):103-10. 14. Gibala MJ, McGee SL. Metabolic adaptations to short-term high-intensity interval training: a little pain for a lot of gain? Exercise and sport sciences reviews. 2008; 36(2):58-63. 15. ESTES RR, MALINOWSKI A, PIACENTINI M, THRUSH D, Salley E, Losey C, et al. The Effect of High Intensity Interval Run Training on Cross-sectional Area of the Vastus Lateralis in Untrained College Students. International Journal of Exercise Science. 2017;10(1):137. 16. Robinson MM, Dasari S, Konopka AR, Johnson ML, Manjunatha S, Esponda RR, et al. Enhanced protein translation underlies improved metabolic and physical adaptations to different exercise training modes in young and old humans. Cell Metabolism. 2017;25(3):581-92. 17. Coffey VG, Hawley JA. The molecular bases of training adaptation. Sports medicine. 2007;37(9):737-63. 18. Baar K. Training for endurance and strength: lessons from cell signaling. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2006;38(11):1939-44. 19. Høydal MA, Wisløff U, Kemi OJ, Ellingsen Ø. Running speed and maximal oxygen uptake in rats and mice: practical implications for exercise



training. European Journal of Cardiovascular Prevention & Rehabilitation. 2007;14(6):753-60. 20. Lu K, Wang L, Wang C, Yang Y, Hu D, Ding R. Effects of high-intensity interval versus continuous moderate‑intensity aerobic exercise on apoptosis, oxidative stress and metabolism of the infarcted myocardium in a rat model. Molecular medicine reports. 2015;12(2):2374-82. 21. Kraljevic J, Marinovic J, Pravdic D, Zubin P, Dujic Z, Wisloff U, et al. Aerobic interval training attenuates remodelling and mitochondrial dysfunction in the post-infarction failing rat heart. Cardiovascular research. 2013:cvt080. 22. Wisløff U, Loennechen JP, Falck G, Beisvag V, Currie S, Smith G, et al. Increased contractility and calcium sensitivity in cardiac myocytes isolated from endurance trained rats. Cardiovascular research. 2001;50(3):495-508. 23. Elliott BT, Herbert P, Sculthorpe N, Grace FM, Stratton D, Hayes LD. Lifelong exercise, but not short term high intensity interval training, ‐ ‐increases GDF11, a marker of successful aging: a preliminary investigation. Physiological Reports. 2017;5(13):e13343. 24. Kumar V, Selby A, Rankin D, Patel R, Atherton P, Hildebrandt W, et al. Age related ‐differences in the dose–response relationship of muscle protein synthesis to resistance exercise in young and old men. The Journal of physiology. 2009;587(1):211-7. 25. Hofmann M, Schober-Halper B, Oesen S, Franzke B, Tschan H, Bachl N, et al. Effects of elastic band resistance training and nutritional supplementation on muscle quality and

circulating muscle growth and degradation factors of institutionalized elderly women: the Vienna Active Ageing Study (VAAS). European journal of applied physiology. 2016;116(5):885-97. 26. Roostaei M, gaeine A, Kordi MR. The difference of myostatin gene expression in fast and slow twitch healthy male rat after eight weeks of high intensity interval training. Physiology of Exercise and Physical Activity. 2016;9(1):10. [In persian]. 27. Winbanks CE, Weeks KL, Thomson RE, Sepulveda PV, Beyer C, Qian H, et al. Follistatin-mediated skeletal muscle hypertrophy is regulated by Smad3 and mTOR independently of myostatin. J Cell Biol. 2012:jcb. 201109091. 28. Hansen JS, Rutti S, Arous C, Clemmesen JO, Secher NH, Drescher A, et al. Circulating follistatin is liver-derived and regulated by the glucagon-to-insulin ratio. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2016;101(2):550-60. 29. Kawao N, Morita H, Obata K, Tatsumi K, Kaji H. Role of follistatin in muscle and bone alterations induced by gravity change in mice. Journal of Cellular Physiology. 2017. 30. Martins C, Kazakova I, Ludviksen M, Mehus I, Wisloff U, Kulseng B, et al. High-intensity interval training and isocaloric moderate-intensity continuous training result in similar improvements in body composition and fitness in obese individuals. International journal of sport nutrition and exercise metabolism. 2016; 26(3):197-204.

the effect of 8 weeks high-intensity interval training on...

Documents