تاثير تمرين هوازي و مكمل پروبيوتيك بر سطوح گلوكز خون و بيان ژن كاسپاز- 3 در عضله اسكلتي رت‌‌هاي ديابتي شده با استرپتوزوتوسين

The effect of aerobic training and probiotic supplementation on blood glucose levels and caspase-3 gene expression in skeletal muscle of streptozotocin-induced diabetic rats

زمينه و هدف: افزايش قند خون در شرايط ديابتي مي‌‌تواند باعث آپوپتوزيس، از طريق مسير ميتوكندري و با افزايش بيان پروتئين مرگ سلولي شود. پروبيوتيك‌‌ها ميكروارگانيسم‌‌هاي زنده‌‌اي هستند كه مزاياي سلامتي را به ميزبان اعطا مي‌‌كنند و داراي اثرات ضد ديابت و آنتي اكسيدان هستند. همچنين، برخي شواهد نشان مي‌‌دهد كه ورزش مي تواند بر مسيرهاي سيگنالينگ آپوپتوزيس عضله اسكلتي تأثير بگذارد. هدف اين مطالعه بررسي تاثير تمرين هوازي و مكمل پروبيوتيك بر سطوح گلوكز خون و بيان ژن كاسپاز-3 در عضله نعلي رت‌‌هاي ديابتي شده با استرپتوزوتوسين بود. روش تحقيق: تعداد40 سر رت صحرايي نر نژاد ويستار (وزن: 270-250 گرم؛ سن: هشت هفته) به‌‌طور تصادفي به پنج گروه كنترل سالم (N)، كنترل ديابتي (CD)، ديابتي + مكمل پروبيوتيك (SCD)، ديابتي + تمرين (TD) و ديابتي + تمرين + مكمل پروبيوتيك (STD) تقسيم شدند. القاي ديابت با تزريق درون صفاقي استرپتوزوتوسين (45 ميلي گرم/كيلوگرم وزن بدن) انجام شد. برنامه تمرين هوازي شامل 30 دقيقه دويدن روي نوارگردان با شدت 60 تا 65 درصد سرعت بيشينه، پنج روز در هفته و به مدت پنج هفته بود. هر رت دو گرم پروبيوتيك به صورت محلول در آب آشاميدني دريافت كرد. 48 ساعت پس از آخرين جلسه تمرين، رت‌‌ها تشريح و عضله نعلي براي ارزيابي بيان ژن كاسپاز-3 (با روش Real Time PCR) و نمونه گيري خون براي ارزيابي گلوكز پلاسما (با روش گلوكز اكسيداز) جمع آوري انجام شد. تجزيه و تحليل آماري با آزمون t مستقل، آزمون تحليل واريانس يك راهه و آزمون تعقيبي شفه در سطح معني‌‌داري p≤0/05 انجام شد. يافته‌‌ها: سطوح گلوكز خون در گروه ديابتي + تمرين + مكمل نسبت به ساير گروه‌‌ها، كاهش معني‌‌داري داشت (008/0=p) از طرف ديگر، بيان ژن كاسپاز-3 در گروه ديابتي + تمرين، و گروه ديابتي + تمرين + مكمل كاهش معني‌‌داري پيدا كرد (01/0=p). نتيجه‌‌گيري: تمرين هوازي به همراه مصرف مكمل پروبيوتيك، احتمالا با تنظيم و كاهش قند خون، از آپوپتوزيس عضله اسكلتي در شرايط ديابت جلوگيري مي‌‌نمايد.

Background and Aim: Hyperglycemia occurring in the diabetic condition can cause apoptosis via the mitochondrial pathway with higher cell death protein expression. Probiotics are viable microorganisms which confer health benefits to the host and have anti-diabetic and antioxidant effects. Also, there are some evidences that exercise may affect the signaling pathways of skeletal muscle apoptosis. The aim of this study was to examine the aerobic exercise training and probiotic supplementation effects on blood glucose levels and caspase-3 gene expression of the soleus muscle in diabetic rats-induced by streptozotocin. Materials and Methods: 40male Wistar rats (weight: 250-270 gr; age: eight weeks) were selected and divided into five groups: control+normal (N), control+diabetic (CD), diabetic+probiotics (SCD), diabetic+aerobic training (TD), and TD+probiotics (STD). Rats were made diabetic using streptozotocin (45 mg/kg). The rats in the training groups aerobically exercised using a treadmill at intensity of 60-65% of maximum speed for five weeks and five days per week and received probiotics (2 gr) in drinking tap water (supplemented groups). 48 hours after the last training session, the animals were sacrificed, then the soleus muscle was dissected to evaluate the gene expression of caspase-3 (using the Real Time PCR) and plasma glucose (by the glucose oxidase method). T-test, one-way ANOVA and Scheffe’s post hoc tests were applied for statistical analysis at significance level of p≤0.05. Results: The results indicated that fasting blood sugar was significantly lower in the TD+probiotics group compared to the other groups (p=0.008). On the other hand, gene expression of caspase-3 was a significantly decreased in diabetic+aerobic training and TD+probiotics (p=0.01) groups. Conclusion: It appears that aerobic exercise training with the use of probiotics prevents apoptosis in the muscle with the down-regulation of blood glucose.