فصل اول- مقدمه و طرح پژوهش

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………….. 1

1-2- بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………. 3

1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………. 6

1-4- اهداف پژوهش……………………………………………………………………………………………. 8

1-5- فرضیه‌های پژوهش………………………………………………………………………………………… 9

1-6- محدودیت‌های پژوهش…………………………………………………………………………………… 9

1-7- تعریف واژه‌ها و اصطلاحات پژوهش……………………………………………………………………… 10

فصل دوم- مبانی نظری و پیشینه پژوهش   

2-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………….. 11

2-2- مبانی نظری………………………………………………………………………………………………… 12

2-2-1- دیابت…………………………………………………………………………………………………. 12

2-2-1-1- آسیب‌شناسی و همه‌گیرشناسی …………………………………………………………………….. 12

2-2-1- 2- عوامل موثر بر شیوع دیابت نوع 2………………………………………………………………….. 15

2-2-1- 3- نقش تمرین در پیشگیری و درمان دیابت نوع 2 ……………………………………………………. 15

2-2-2- بافت چرب ……………………………………………………………………………………………. 17

2-2-3- انواع بافت چرب ……………………………………………………………………………………… 17

2-2-4- کارکرد ترشحی و اندوکرین ………………………………………………………………………….. 18

2-2- 5- تغییرات بافت چرب در چاقی و ارتباط آن با دیابت نوع 2…………………………………………….. 20

2-2-6- آدیپوکین‌ها و دیابت نوع 2…………………………………………………………………………….. 21

2-2-7- ویسفاتین……………………………………………………………………………………………….. 21

2-2-7-1- مکانیسم عمل ویسفاتین……………………………………………………………………………… 23

2-2-7-2- ویسفاتین و دیابت…………………………………………………………………………………… 26

2-2-7-3- ویسفاتین و مقاومت انسولینی……………………………………………………………………….. 27

2-2-7-4- ویسفاتین و سندرم متابولیک………………………………………………………………………… 28

2-2-7-5- نقش ویسفاتین در التهاب……………………………………………………………………………. 30

2-2-7-6- نقش ویسفاتین در متابولیسم…………………………………………………………………………. 30

2-3- اثرفعالیت‌های ورزشی بر غلظت ویسفاتین………………………………………………………………….

31

2-3-1- فعالیت ورزشی کوتاه‌مدت…………………………………………………………………………….. 31

2-3-3- فعالیت ورزشی طولانی‌مدت…………………………………………………………………………… 32

2-4- جمع‌بندی…………………………………………………………………………………………………. 34

فصل سوم- روش­شناسی پژوهش

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………….. 35

3-2- طرح پژوهش……………………………………………………………………………………………… 36

3-3- نمونه آماری ……………………………………………………………………………………………… 36

3-4- نحوه نگهداری و تغذیه آزمودنی‌ها……………………………………………………….. 36

3-5- نحوه دیابتی‌کردن آزمودنی­ها و تزریق استرپتوزوتوسین…………………………………. 37

3-6- برنامه تمرین آزمودنی­ها………………………………………………………………………. 37

3-7- روش گردآوری اطلاعات و وسایل اندازه‌گیری………………………………………………….. 38

3-7-1- وسایل اندازه‌گیری……………………………………………………………………………………… 38

3-7-2- اندازه‌گیری وزن آزمودنی‌ها…………………………………………………………………………… 39

3-8- متغیرهای تحقیق…………………………………………………………………………………………… 39

3-8-1- متغیرهای مستقل……………………………………………………………………………………….. 39

3-8-2- متغیر وابسته…………………………………………………………………………………………….. 39

3-8-3- متغیر کنترل…………………………………………………………………………………………….. 40

3-9- روش بیهوش‌کردن آزمودنی­ها، جمع‌آوری و نگهداری بافت­ها و پلاسما……………………….. 40

3-10- هموژن‌کردن بافت‌ها…………………………………………………………………………………….. 40

3-11- روش­های آزمایشگاهی اندازه­گیری متغیر­ها…………………………………………………………….. 41

3-11-1- روش تعیین بیان ژن ویسفاتین…………………………………………………………………………. 41

3-11-1-1- مراحل استخراج RNA و سنتز cDNA تک‌رشته‌ای…………………………………………….. 41

3-11-1-2- مراحل انجام PCR………………………………………………………………………………..

3-11-2- نحوه آماده‌سازی بافت‌ها……………………………………………………………………………… 44

3-11-3- روش‌های تعیین غلظت متغیرهای تحقیق………………………………………………………………. 44

3-12- روش تجزیه و تحلیل آماری داده­ها……………………………………………………………………… 45

فصل چهارم- تجزیه و تحلیل یافته های پژوهش

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………….. 46

4-2- تجزیه و تحلیل توصیفی داده‌ها……………………………………………………………………………. 46

4-2-1- بیان ژن ویسفاتین بافت چرب در گروه‌های مختلف……………………………………………………. 46

4-2-2- توصیف سایر متغیرهای پژوهش………………………………………………………………………… 48

4-3- تجزیه و تحلیل استنباطی یافته‌های پژوهش…………………………………………………………………. 49

4-3-1- آزمون فرضیه‌های پژوهش…………………………………………………………………………….. 50

4-3-1-1- فرضیه اول………………………………………………………………………………………….. 50

4-3-1-2- فرضیه دوم………………………………………………………………………………………….. 51

4-3-1-3- فرضیه سوم………………………………………………………………………………………….. 53

فصل پنجم- بحث و نتیجه گیری

5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………….. 56

5-2- خلاصه پژوهش…………………………………………………………………………………………… 56

5-3- بحث و بررسی…………………………………………………………………………………………….. 58

5-4- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………… 66

5-5- پیشنهادهای تحقیق………………………………………………………………………………………… 67

منابع……………………………………………………………………………………………………………… 68

پیوست‌ها

پیوست1- نتایج آزمون کولموگراف اسمیرنف………………………………………………………………….. 68

چکیده:

مقدمه و هدف: دیابت یک اختلال متابولیک است که به دنبال کاهش در ترشح انسولین و یا مقاومت به عمل انسولین ایجاد می‌گردد. ویسفاتین پروتئینی است که در بافت چرب احشایی بیان شده و ترشح می­شود که حساسیت انسولینی را بهبود می­بخشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر یک جلسه تمرین هوازی بر بیان ژن ویسفاتین در بافت چرب احشایی موش‌های صحرایی نر دیابتی بود. مواد و روش­ها: در این مطالعه تجربی دیابت به‌وسیله تزریق تک دوز استرپتوزوتوسین (mg/kg 50) در موش‌ها ایجاد گردید. 20 سر موش صحرایی نر از نژاد ویستار با میانگین وزن 5±165 گرم به‌طور تصادفی به 3 گروه تمرینی و 1 گروه کنترل تقسیم شدند. گروه­های تمرین برای یک نوبت با سرعت 20 متر در دقیقه به مدت 50 دقیقه روی نوارگردان دویدند. حیوانات در گروه­های مجزا به ترتیب بلافاصله، 4 و 24 ساعت پس از فعالیت ورزشی بیهوش و نمونه‌برداری از آن­ها انجام شد. در نهایت برای تعیین سطوح نسبی بیان ژن، روش نیمه كمی RT-PCR انجام گردید. یافته­ها: نتایج تحقیق بیانگر افزایش معنی‌دار(05/0 P<) بیان ویسفاتین در گروه­های 4 ساعت و 24 ساعت پس از تمرین در مقایسه با گروه کنترل بود. نتیجه­گیری: به طور خلاصه، تمرین باعث بهبود سطوح mRNA ویسفاتین در بافت چرب احشایی می‌شود. افزایش بیان mRNA ویسفاتین بافت چرب احشایی، نشان می‌دهد ویسفاتین بافت چرب احشایی احتمالا می‌تواند به‌صورت پاراکرین عمل کند و نقش مهمی در متابولیسم گلوکز و لیپیدها ایفا نماید.

فصل اول: مقدمه و طرح پژوهش

1-1- مقدمه

در قرن حاضر، دیابت در سراسر دنیا شیوع یافته و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2030 بالغ بر 360 میلیون نفر در دنیا به دیابت مبتلا شوند[1]. مقاومت انسولین و چاقی با دیابت نوع 2 ارتباط‌ تنگاتنگی دارند و جزء عوامل خطرزایی هستند که باعث پیشرفت این بیماری می‌شوند. چاقی، بیماری با رشد روزافزون در کشورهای صنعتی است که با افزایش بیش از حد بافت چربی مشخص می‌شود. در واقع چاقی، منجر به هایپرپلازی[1] (افزایش در تعداد) و هایپرتروفی[2] (افزایش حجم) سلول‌های چربی می‌گردد[2]. عوارض ناشی از بیماری دیابت، از عوامل عمده مرگ و میر در جهان به شمار می‌رود. بسیاری از افراد مبتلا به دیابت با اختلالات قلبی عروقی[3]، نارسایی كلیوی[4]، نابینایی، قطع عضو ناشی از نوروپاتی[5] و اختلال‌های رفتاری مواجه هستند[3]. همچنین بیماری دیابت عامل خطرزای مهمی برای بروز ناتوانی‌های جنسی به شمار می‌رود[4].

بافت چربی سفید[6] علاوه بر ذخیره­سازی و آزادكردن تری­گلیسرید می­تواند آنزیم­ها و پروتئین­های مختلفی تحت عنوان آدیپوسایتوکین­ها[7] را ترشح کند كه این پروتئین­ها در متابولیسم كلسترول، اعمال سیستم ایمنی، تنظیم هزینه انرژی، عمل انسولین و تغذیه نقش دارند[5]. بنابراین امروزه بافت چربی به‌عنوان یک ارگان اندوکرین بسیار فعال در نظر گرفته می‌شود که با ترشح هورمون‌های متعدد در تنظیم متابولیسم بدن نقش دارد. همچنین مشاهده شده است که در سندرم متابولیک، سطح آدیپوکین‌های موافق التهاب مثل اینترلوکین-6[8] و TNF-α[9] افزایش می‌یابد[5].

ویسفاتین یکی از مهمترین آدیپوسایتوکین‌های مترشحه از این بافت تلقی می‌شود که فعالیت‌های بیولوژیکی متعددی را تنظیم می‌نماید و نقش مهمی در بیماری‌زایی مقاومت انسولین و بیماری قلبی عروقی ایفا می‌کند. فوکوهارا و همکاران[10] (2005) ویسفاتین را به‌عنوان یک آدیپوکین جدید، جدا کردند که تحمل گلوکز را بهبود بخشیده و می‌تواند در توسعه مقاومت انسولین مرتبط با چاقی و دیابت نوع 2 نقش داشته باشد[6]. ویسفاتین از طریق پیوند با گیرنده‌های انسولین در محل‌هایی غیر از ناحیه اتصال انسولین، تاثیرات انسولین را تقلید می‌کند. در همین مطالعه نشان داده شد که ویسفاتین، بیشتر توسط بافت چربی احشایی بیان می‌شود تا چربی زیرپوستی[7]. مزایای فعالیت بدنی در جلوگیری و کنترل دیابت نوع 2 شناخته شده است که از طریق بهبود حاد و مزمن عمل انسولین صورت می‌گیرد[8]. کاهش گلوکز خون به مدت، شدت و وضعیت تمرینی وابسته است[9]. تمرین نقش مهمی در کاهش مقاومت انسولین و عوارض مرتبط با دیابت ایفا می‌کند. تمرین مقاومتی و هوازی، عمل انسولین را بهبود می‌بخشند و می‌توانند به کنترل سطوح گلوکز خون کمک کنند. اما تمرین باید به صورت منظم انجام شود تا اثربخش باشد. اکثر افراد مبتلا به دیابت می‌توانند با در نظرگرفتن اقدامات احتیاطی، به تمرین بپردازند.

بنابراین محققان علوم ورزشی علاقمند هستند تا دریابند که بهبود مقاومت انسولین ناشی از فعالیت بدنی تا چه اندازه توسط این هورمون میانجی‌گری می‌شود. لذا تلاش برای شناخت مکانیسم‌های مولکولی عمل این هورمون به شکل روزافزون در حال گسترش است.

 1-2- بیان مسأله

شیوع دیابت به علت افزایش اپیدمیک[11] چاقی و سایر عوامل خطرزای متابولیک در حال افزایش است. چاقی از مهم­ترین مشکلات سلامتی به شمار می­رود که به‌واسطه توسعه شهرنشینی، تغییر در شیوه زندگی و الگوهای مصرف غذایی و کاهش فعالیت ­بدنی پدیدار گشته است[10] که با افزایش خطر ابتلا به مقاومت انسولین و دیابت نوع 2 همراه است[11].

چاقی را می‌توان با افزایش چربی بدن معادل دانست. ارتباط بین تجمع بافت چربی احشایی و افزایش خطر ابتلا به دیابت نوع 2 به خوبی شناخته شده است[12]. از جمله ویژگی‌های مهم متابولیکی بیماران دیابتی، چاقی شکمی است[13].

آدیپوکین‌ها واسطه‌های شیمیایی هستند که توسط آدیپوسیت‌ها ترشح می‌شوند و به نظر می‌رسد در تنظیم عملکرد انسولینی نقش دارند[14]. به تازگی آدیپوکین جدیدی به نام ویسفاتین[12] شناخته شده كه به‌طور عمده در بافت چربی احشایی بیان می­شود و نقش مهمی در حساسیت انسولین، چاقی و گلوكز ایفا می‌كند[15]. این مولکول اولین بار درسال 2005 توسط فوکوهارا شناخته شد که در گذشته با عنوان عامل افزاینده پیش‌سلول بتا[13] یا نیكوتین‌آمید فسفوریبوزیل ترانسفراز[14] شناخته می­شد[16]. ویسفاتین پلی‌پپتیدی با وزن مولکولی 52 کیلودالتون بوده كه از491 اسید آمینه تشكیل شده است. ژن ویسفاتین با وسعت kb7/34 از 11 اگزون و 10 اینترون تشكیل شده است كه روی بازوی بلند كروموزوم 2/22q7 واقع شده است[6]. اثرهای متابولیكی ویسفاتین با اتصال و فعال‌كردن گیرنده­های انسولین صورت می‌گیرد[16]. ویسفاتین در بازسازی و ساخت نیكوتین‌آمید آدنین دی‌نوكلئوتید[15] نقش مهمی دارد كه منجر به افزایش ترشح انسولین از جزایر لوزالمعده می­شود[17].

نقش فعالیت بدنی در كاهش شیوع و گسترش دیابت نوع دوم شاید به واسطه اثرات دوگانه فعالیت بدنی قابل توجیه باشد. اولاً فعالیت بدنی منظم از اضافه‌وزن جلوگیری به عمل می‌آورد و این در حالی است كه چاقی و مقاومت انسولینی با یكدیگر ارتباط دارند و دیابت نیز باعث گسترش چاقی می‌شود. نشان داده شده است كه رژیم‌های غذایی چرب در موش­ها باعث ایجاد مقاومت انسولینی می‌شود[18]. در حالی‌كه كاهش وزن در انسان­ها از طریق رژیم‌های كم‌كالری، حساسیت نسبت به انسولین را بهبود می‌بخشد[19]. این موارد همگی نشان می‌دهند که بین عمل انسولین و درصد چربی بدن ارتباطی روشن و شفاف وجود دارد. ثانیاًً، مستقل از درصد چربی بدن، فعالیت بدنی حساسیت نسبت به انسولین را در عضلات اسكلتی بهبود می‌بخشد. در مطالعات مقطعی، افرادی كه به لحاظ بدنی فعال‌تر بودند، نسبت به افراد بی‌تحرك، حساسیت انسولینی بیشتری داشته‌اند[20]. نشان داده شده است تمرینات استقامتی (به مدت 1 تا 12 هفته و به میزان 30 تا 60 دقیقه در روز) حساسیت انسولینی را در انسان بهبود می‌بخشد[21, 22]؛ حتی مشاهده شده است که یك وهله فعالیت ورزشی، بهبود حساسیت انسولینی را در انسان به اندازه كافی تحریك خواهد نمود و انجام یك هفته‌ تمرین استقامتی جهت بهبود تحمل گلوكز در افراد مبتلا به دیابت خفیف نوع دوم، مناسب است[23]. این موضوع در جوندگان نیز صدق می‌كند[24]. بنابراین شواهد قابل ملاحظه‌ای وجود دارد كه نشان می‌دهد فعالیت بدنی و به‌طور ویژه، تمرینات استقامتی اثر قدرتمندی بر فعالیت انسولین در عضلات اسكلتی دارد. البته هنوز كاملاً مشخص نیست كه چگونه انقباض­های منظم عضلانی قادرند چنین اثر ژرف و عمیقی را بر عملكرد درون‌سلولی انسولین اعمال نمایند و موجب افزایش حساسیت انسولینی شوند. در هر حال شناخت مكانیسم­ها و عواملی كه موجب بهبود حساسیت و كاهش مقاومت انسولینی می­شود، می­تواند ما را در كنترل و مهم­تر از آن پیشگیری از دیابت نوع دوم یاری رساند.

همچنین بررسی­ها نشان می­دهد كه سطوح پلاسمایی و بافتی ویسفاتین می­تواند تحت تاثیر عواملی همچون چاقی، افزایش وزن[25, 26]، محدودسازی كالری[27, 28]، دیابت[29, 30]، سطح پلاسمایی فاکتور نکروزدهنده تومورآلفا (TNF-α)[31]، گلوكز و انسولین[32]، كاهش وزن[33]، سطح چربی خون و سیری مجدد[34, 35] و غذای غنی از چربی[36] قرار گیرد. پژوهش­هایی در زمینه اثر فعالیت بدنی و تمرین بر سطوح ویسفاتین پلاسما در نمونه­های انسانی و حیوانی انجام شده است و نتایج ضد و نقیضی گزارش کرده‌اند، به گونه‌ای که تعدادی بر كاهش، برخی عدم تغییر و تعدادی نیز افزایش سطوح ویسفاتین را اعلام داشتند[37-42].

اگرچه گزارش شده است که ویسفاتین دارای ویژگی‌های شبه‌انسولینی است، اطلاعاتی وجود ندارد که نشان دهد غلظت پلاسمایی آن به صورت حاد یا در هر صورت با تغذیه و به‌ویژه رژیم غذایی سرشار از گلوکز تغییر می‌کند[43]. شواهد ارتباط مستقیم بین ژنوتیپ ویسفاتین و دیابت نوع 2 هنوز ضعیف هستند و مطالعات مولکولی، فیزیولوژیکی و بالینی بیشتر مورد نیاز است تا نقش ویسفاتین را در آسیب‌شناسی و علت‌شناسی دیابت نوع 2 مشخص نماید. درک دقیق اعمال فیزیولوژیکی و مولکولی ویسفاتین منجر به کشف مداخلات درمانی موثر می‌شود. دستکاری‌های جدید که پیام‌رسانی و عملکرد ویسفاتین را بهبود می‌بخشند، می‌توانند وعده‌ راهکارهایی جهت کاهش مسیر التهابی در سلول‌های بتا و درنهایت کاهش پیشرفت مقاومت انسولین مرتبط با چاقی را بدهند.

با توجه به این تفاسیر و با توجه به پژوهش‌های متعدد می­توان چنین انتظار داشت كه فعالیت بدنی و ورزش در تغییرات متابولیکی، هموستاز و تغییرات سطح انرژی بدن[44] نقش مهمی دارند. در مجموع از مطالعات چنین بر می­آید که تاکنون پژوهشی در زمینه تأثیر فعالیت ورزشی حاد روی بیان ژن ویسفاتین در بافت چرب احشایی انجام نشده است.

در نتیجه این پژوهش درصدد است به این پرسش­ پاسخ دهد که: