تأثیر تیمار مزمن با کافئین بر پاسخ شاخص‌های قندی و حساسیت انسولینی موش‌های صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوسین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 مرکز تحقیقات علوم اعصاب، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: برخی مطالعات عنوان کرده‌اند که مصرف حاد کافئین در افراد سالم موجب کاهش در حساسیت انسولینی و تغییر در هومئوستاز قندی به سمت هیپرگلایسمی ‌می‌گردد. لذا، هدف از این پژوهش بررسی تیمار مزمن کافئین بر پاسخ شاخص‌های قندی و حساسیت به انسولینی در سرم موش‌های دیابتی نوع دو بود.
مواد و روش ها: در طرحی نیمه‌تجربی، 30 سر موش صحرایی نر بالغ ویستار با دامنۀ سنی 3-2 ماه و وزنی 300-250 گرم به‌طور تصادفی در 3 گروه همگن 10 سری شامل: کنترل سالم (C)، کنترل دیابتی (D: رژیم غذایی پُرچرب در ترکیب با تزریق درون صفاقی تک دوز استرپتوزوسین به میزان 35 mg.kg-1) و دیابتی با مکمل (D+CA: تزریق درون صفاقی کافئین خالص به میزان 70 mg.kg-1 در 5 روز هفته بمدت 8 هفته) تقسیم شدند. 48 ساعت پس از آخرین وهلۀ تجویز کافئین میزان سرمی گلوکز و انسولین ناشتا و شاخص HOMA-IR و QUICKI اندازه‌گیری شد. از تجزیه و تحلیل واریانس یک طرفه برای بررسی تفاوت‌های آماری استفاده گردید.
نتایج: نتایج حاکی است که القاء دیابت نوع دو موجب افزایش معنی‌دار در سطوح گلوکز و انسولین ناشتای سرم می‌گردد (001/0=P). در حالیکه، تجویز کافئین باعث تشدید در میزان شاخص‌های قندی سرم افزایش یافته در مقایسه با دیگر گروه‌ها شد (001/0=P). همچنین، شاخص HOMA-IR و QUICKI به‌ ترتیب در گروه‌های دیابتی شده به‌ترتیب افزایش و کاهش معنی‌داری پیدا نمود (001/0=P).
نتیجه‌گیری: بر اساس یافته های این مطالعه می‌توان نتیجه گرفت، احتمالاً تیمار مزمن کافئین دارای اثرات مخرب بر هومئوستاز قندی و شاخص حساسیت انسولینی ناشی از دیابت نوع دو می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of chronic treatment with caffeine on glycemic indices and insulin sensitivity responses in streptozotocin-induced diabetic rats

نویسندگان [English]

  • Afshar Jafari 1
  • Ali Zarghami khameneh 1
  • Saeed Nikookheslat 1
  • Pouran Karimi 2
1 Department of Exercise Physiology, School of Physical Education and Sport Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Neurosciences Research Center, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: Some studies have demonstrated that acute caffeine ingestion induces reduces insulin sensitivity in healthy subjects and shift glycemic homeostasis toward hyperglycemia. So, this study aimed to investigate the caffeine treatments on some of glycemic index and insulin sensitivity responses in the serum of type 2 diabetic rats.
Materials and Methods:: In experimental design, thirty male wistar rats with an age range of 3-2 months and weight range 300-250 g were randomly divided into 3 groups of homogeneous 10 rats in each group: Healthy control (C), Diabetic control (D): high-fat diet combined with a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ) at a low dose 35 mg/kg-1 i.p and Diabetic with supplement (D+CA): intraperitoneal injection of pure caffeine at 70 mg/kg-1 5 days/week for 8 weeks. The 48-hours after last caffeine administration bout, fasting serum glucose and insulin levels and HOMA-IR and QUICKI were measured. Data were analyzed by one-way ANOVA for any statistical significant differences between the study groups.
Results: The results showed that the induction of type 2 diabetes causes a significantly increase in fasting serum glucose and insulin levels (P=0.001). Whereas, caffeine administration caused exacerbated in increased serum glycemic index levels in compared to other groups (P=0.001). Also, insulin resistance and sensitivity index in diabetic groups increased and decreased, respectively (P=0.001).
Conclusion: Based on the results of this study, chronic caffeine treatment have deleterious  effect on glycemic homeostasis and insulin sensitivity index in type two diabetes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Caffeine
  • Insulin
  • Type Two Diabetes
  • High fat diet
  • Streptozotocin
  1. Julia H. Goedecke,  Edward O. Ojuka. Diabetes and Physical Activity. 1st ed. Karger USA: 2014; 200-250.
  2. Garabadu D, Krishnamurthy S. Metformin attenuates hepatic insulin resistance in type-2 diabetic rats through PI3K/Akt/GLUT-4 signalling independent to bicuculline-sensitive GABAA receptor stimulation. Pharmaceutical Biology 2017;55(1):722-728. doi: 10.1080/13880209.2016.1268635.
  3. Wedick NM, Brennan AM, Sun Q, Hu FB, Mantzoros CS, Van Dam RM. Effects of caffeinated and decaffeinated coffee on biological risk factors for type 2 diabetes: a randomized controlled trial. Nutrition Journal 2011; 13(10):93-104. doi: 10.1186/1475-2891-10-93..
  4. Zarghami-Khameneh A, Jafari A. The effect of different doses of caffeine and a single bout of resistant-exhaustive exercise on muscle damage indices in male volleyball players. FEYZ: Journal of Kashan University of Medical Scienes 2014; 18(3): 220-228.
  5. James DLane. Caffeine, glucose metabolism, and type 2 diabetes. Journal of Caffeine Research 2011; 1(1): 23-28. https://doi.org/10.1089/jcr.2010.0007
  6. Kim AR, Yoon BK, Park H, et al. Caffeine inhibits adipogenesis through modulation of mitotic clonal expansion and the AKT/GSK3 pathway in 3T3-L1 adipocytes. BMB Reports 2016;49(2):111-5. doi: 10.5483/bmbrep.2016.49.2.128.
  7. Kolnes AJ, Ingvaldsen A, Bolling A. Caffeine and theophylline block insulin-stimulated glucose uptake and PKB phosphorylation in rat skeletal muscles. Acta physiologica 2010;200(1):65-74. doi: 10.1111/j.1748-1716.2010.02103.x.
  8. Coelho JC,  Melo BF,  Rodrigues T, Matafome P, Sacramento JF, Guarino MP, et al.  Caffeine restores insulin sensitivity and glucose tolerance in high-sucrose diet rats: effects on adipose tissue. The Journal of Cardiovascular Diseases 2016: 440-449.
  9. Gerben Keijzers, Bastiaan de Galan, Cees J Tack, Paul Smits. Caffeine can decrease insulin sensitivity in humans. Diabetes Care 2002; 25(2):364-9. doi: 10.2337/diacare.25.2.364.
  10. Battram Danielle S, Terry E Graham, Erik A Richter, Flemming Dela. The effect of caffeine on glucose kinetics in humans – influence of adrenaline. The Journal of Physiology 2005; 15;569(Pt1):347-55. doi: 10.1113/jphysiol.2005.097444
  11. Satoshi Tsuda, Tatsuro Egawa, Kazuto Kitani. Caffeine and contraction synergistically stimulate 5′-AMP-activated protein kinase and insulin-independent glucose transport in rat skeletal muscle. Physiological Reports 2015; 3(10): e12592. doi: 10.14814/phy2.12592.
  12. Johnston-Cox H, Koupenova M, Yang D, et al. The A2b adenosine receptor modulates glucose homeostasis and obesity. PLoS One 2012;7(7):e40584. doi: 10.1371/journal.pone.0040584.
  13. Suja Rani Sasidharan, Joshua Allan Joseph, Senthilkumar Anandakumar, Vijayabalaji Venkatesan, Chandrasekharan Nair Ariyattu Madhavan, Amit Agarwal. An experimental approach for selecting appropriate rodent diets for research studies on metabolic disorders. BioMed Research International 2013: ID 752870; 1-9. https://doi.org/10.1155/2013/752870.
  14. Sinha RA, Farah BL, Singh BK, Siddique MM, Li Y, Wu Y, et al. Caffeine stimulates hepatic lipid metabolism by the autophagy-lysosomal pathway in mice. The Hepatology 2014;59(4):1366-80. doi: 10.1002/hep.26667.
  15. Egawa T, Tsuda S, Ma X, et al. Caffeine modulates phosphorylation of insulin receptor substrate-1 and impairs insulin signal transduction in rat skeletal muscle. The Journal of Applied Physiology 2011;111(6):1629-36. doi: 10.1152/japplphysiol.00249.2011.
  16. Akiba T, Yaguchi K, Tsutsumi K, et al. Inhibitory mechanism of caffeine on insulin-stimulated glucose uptake in adipose cells. Biochemical Pharmacology 2004; 15 (10):1929-37. doi: 10.1016/j.bcp.2004.07.036.
  17. Sacramento JF, Ribeiro MJ, Yubero S. Disclosing caffeine action on insulin sensitivity: effects on rat skeletal muscle. European Journal of Pharmaceutical Sciences 2015; 5(70):107-16. doi: 10.1016/j.ejps.2015.01.011.
  18. da Silva LA, de Freitas L, Medeiros TE, et al. Caffeine modifies blood glucose availability during prolonged low-intensity exercise in individuals with type-2 diabetes. Colombia Medical Journal 2014; 45 (2):72-6. doi: https://doi.org/10.25100/cm.v45i2.1477.
  19. Beaudoin MS, Allen B, Mazzetti G, et al. Caffeine ingestion impairs insulin sensitivity in a dose-dependent manner in both men and women. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism 2013;38(2):140-7. doi: 10.1139/apnm-2012-0201.
  20. Petrie HJ, Chown SE, Belfie LM. Caffeine ingestion increases the insulin response to an oral-glucose-tolerance test in obese men before and after weight loss. The American Journal of Clinical Nutrition 2004;80(1):22-8. doi: 10.1093/ajcn/80.1.22.
  21. Jensen TE1, Rose AJ, Hellsten Y, Wojtaszewski JF, Richter EA. Caffeine-induced Ca (2+) release increases AMPK-dependent glucose uptake in rodent soleus muscle. The American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 2007;293(1):E286-92. doi: 10.1152/ajpendo.00693.2006.
  22. Zaharieva DP, Riddell MC. Caffeine and glucose homeostasis during rest and exercise in diabetes mellitus. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism 2013; 38(8):813-22. doi: 10.1139/apnm-2012-0471..
  23. Conde SV, Nunes da Silva T, Gonzalez C. Chronic caffeine intake decreases circulating catecholamines and prevents diet-induced insulin resistance and hypertension in rats. British Journal of Nutrition 2012;107(1):86-95. doi: 10.1017/S0007114511002406.