مطالعه اثر 12 هفته الگوهای تمرینی شنا، مقاومتی و ترکیبی (مقاومتی+شنا) بر استحکام مکانیکی بافت استخوان رت‌های ماده ویستار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم ورزشی، دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: پوکی‌استخوان یک بیماری متابولیکی است که باعث افزایش خطر شکستگی استخوان می‌گردد. هدف از پژوهش، بررسی تأثیر الگوهای تمرینی شنا، مقاومتی و ترکیبی بر استحکام مکانیکی بافت استخوان استئوپروتیک رت‌های ماده ویستار بود.
مواد و روش ها: در این پژوهش تجربی، 36 سر رت ماده نژاد ویستار سالم ( 6 هفته‌ای) با میانگین وزن g170-190، مورد مطالعه قرار گرفتند. جهت تأیید القای استئوپروسیس، 12 رت به‌صورت تصادفی، به دو گروه سالم و تزریق الکل تقسیم شدند. 24 سر رت باقی مانده، پس از القای پوکی استخوان به‌صورت تصادفی به 4 گروه ( هر گروه 6 سر رت)، (1.تمرین مقاومتی، 2.تمرین شنا، 3.تمرین ترکیبی و 4.کنترل) تقسیم شدند. القای استئوپروسیس با  تزریق 3 هفته‌ای صفاقی محلول 20% الکل اتانول و سالین با دوز 3 گرم به ازای 1 کیلوگرم وزن بدن، 1 نوبت در روز و  4 روز در هفته صورت گرفت. پروتکل تمرینی شنا (12 هفته، 90 دقیقه در روز، 5 روز در هفته) و پروتکل مقاومتی (12 هفته، 5 روز در هفته و هر جلسه شامل 8 ست با 8 تا 12 تکرار بالارفتن از نردبان) انجام گرفت. گروه ترکیبی، تمرین مقاومتی را در 4 ست با 8 تا 12 تکرار و تمرین شنا را با نصف مدت زمان گروه شنا، انجام دادند. پس از پایان 12 هفته، برداشت نمونه‌های استخوانی مهره L5 و استخوان تیبیا جهت مطالعه شاخص‌های مقاومت مکانیکی، انجام شد. برای ارزیابی اســتحکام اســتخوان از دســتگاه تــست خــواص مکــانیکی، مــدل zwick ساخت کـشور آلمان انجام شد. داده‌ها با استفاده از آزمون‌‌های تی‌وابسته، تحلیل واریانس یک‌راهه و توکی در سطح معنی‌داری کمتر از 05/0 با SPSS-25 تحلیل شدند (p<0/05).
نتایج: در مقایسه درون گروهی، تمرین شنا، مقاومتی و تمرین ترکیبی باعث افزایش معنی‌داری در استحکام مکانیکی کششی تیبیا شدند (03/0=p، 004/0=, p 000/0=p). استحکام مکانیکی فشاری مهره L5 گروه مقاومتی و تمرین ترکیبی در مرحله پس‌آزمون افزایش معنی‌داری را نسبت به پیش‌آزمون نشان دادند (001/0=p، 009/0=p). در مقایسه بین گروهی، استحکام کششی تیبیا گروه ترکیبی افزایش معنی‌داری را در مقایسه با گروه‌های تمرین مقاومتی، شنا و گروه کنترل نشان داد (004/0=p، 000/0=, p 000/0=p). گروه‌های تمرین مقاومتی و شنا در مقایسه با گروه کنترل، افزایش معنی‌داری در این مؤلفه داشتند (001/0=p، 000/0=p). استحکام مکانیکی فشاری مهره L5 در گروه ترکیبی و مقاومتی (03/0=p، 02/0=p) افزایش معنی‌داری را در مقایسه با گروه‌های تمرین شنا و گروه کنترل (003/0=p، 002/0=p) نشان داد.
نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد مداخله‌ی تمرین شنا و مقاومتی در الگوی ترکیبی، ممکن است یک اثر هم‌افزایی بر افزایش استحکام مکانیکی استخوان در رت‌های ماده استئوپروتیک داشته باشد؛ این الگو، احتمال دارد استحکام مکانیکی استخوان را بهتر از اجرای محض تمرین شنا یا مقاومتی افزایش داده و مراقبت بهینه‌تری در برابر استئوپروسیس فراهم نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of the effect of 12 weeks of swimming, resistance and combined (resistance+ swimming) training patterns on the mechanical strength of bone tissue in female Wistar rats

نویسندگان [English]

  • Sadegh Rigi
  • Maryam Banparvari
  • Mohammad Reza Rezaipour
  • Omid Mohammaddoost
Department of Exercise Physiology, Faculty of Education and Psychology, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: Osteoporosis is a disease that is spreading as a threat to world health. This study aimed to compare the effect of resistance training, swimming, and combination training patterns on the on mechanical strength of osteoporotic bone tissue of female Wistar rats.
Materials and Methods: The current type of research was experimental and 36 healthy female Wistar rats (6 weeks old) with an average initial weight of 170-190 grams were studied. In order to confirm the induction of osteoporosis in the initial study, 12 were randomly divided into two groups: healthy and alcohol injection. In the main study, the remaining 24 rats were randomly divided into 4 groups (6 rats in each group) after induction of osteoporosis (resistance exercise, swimming exercise, combined exercise and control). Osteoporosis was induced by intraperitoneal injection of 20% ethanol solution and saline at a dose of 3 grams per kilogram of rat body weight, once a day and 4 days a week. Swimming training protocol (12 weeks, 90 minutes per day, 5 days per week) and resistance protocol (12 weeks, 5 days per week and each session including 8 sets with 8 to 12 repetitions of climbing the ladder) were performed. The combined group performed resistance training with progressive overload in 4 sets with 8 to 12 repetitions and swimming training with half the time of the swimming group. After the end of 12 weeks, femur bone samples were taken for densitometry and L5 vertebra and tibia bone to study mechanical resistance indicators. To assess bone strength, a mechanical properties testing machine, the Zwick model, made in Germany, was used. Data were analyzed using SPSS-25 using independent t-tests, one-way analysis of variance and Tukey's at a significance level of less than 0.05 (P<0.05).
Results: The tibia tensile maximum load in swimming, resistance and concurrent training groups was significantly greater than pretest (p=0.000, p=0.004, p=0.03). The L5 maximum load  of resistance and concurrent training groups was significantly greater than pretest (p=0.009 , p=0.001).  the tibia tensile maximum load in concurrent groups was significantly greater than swimming, resistance and control groups (p=0.000, p=0.000, p=0.004 ). The L5 maximum load in concurrent training (p=0.02 , p=0.03) and  resistance group  (p=0.003 , p=0.002) was significantly greater than swimming  and control groups.
Conclusion: It seems that the intervention of swimming and resistance training in a combined model may have a synergistic effect on increasing the mechanical strength of bone in osteoporotic female rats. This model is likely to increase the mechanical strength of bone better than the implementation of swimming or resistance training alone and provide more optimal care against osteoporosis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Swimming training
  • Resistance training
  • Concurrent training
  • Mechanical strength of bone

مراجع

  1. Parkinson IH, Fazzalari NL. Characterisation of Trabecular Bone Structure. Studies in Mechanobiology Tissue Engineering and 2013;31–51.
  2. Boonen S, Wahl DA, Nauroy L, Brandi ML, Bouxsein ML, Goldhahn J, et al. Balloon kyphoplasty and vertebroplasty in the management of vertebral compression fractures. Osteoporosis International With other Metabolic Bone Diseases. 2011;22(12):2915-34.
  3. Puisto V, Heliövaara M, Impivaara O, Jalanko T, Kröger H, Knekt P, et al. Severity of vertebral fracture and risk of hip fracture: a nested case–control study. Osteoporosis International With other Metabolic Bone Diseases. 2011;22(1):63-8.
  4. Hernlund E , Svedbom A, Ivergård M, Compston J, Cooper C, Stenmark J, et all. Osteoporosis in the European Union: medical management, epidemiology and economic burden. A report prepared in collaboration with the International Osteoporosis Foundation (IOF) and the European Federation of Pharmaceutical Industry Associations (EFPIA). Archives of Osteoporosis. 2013;8(2):136.
  5. Fonseca H , Moreira- Goncalves D , Appell coriolano HJ, Duarte J A. Bone Quality: The Determinants of Bone Strength and Fragility. Sports Medicine. 2013;10:1007-1013.
  6. Diaz-Curiel M. Effects of Exercise on Osteoporosis. Journal of Osteoporosis and Physical Activity Open Access. 2013;1:1-2.
  7. Aguiar AF, Agati LB, Muller SS, Pereira OC,et al. Effects of physical training on the mechanical resistance of rat femur proximal thirds. Acta Trtopica. 2010;18(5):245-9.
  8. Joo Y-I, Sone T, Fukunaga M, Lim S-G, Onodera S. Effects of endurance exercise on three-dimensional trabecular bone microarchitecture in young growing rats. Bone. 2020;33(4):485-93.
  9. Iwamoto J, Yeh J, Aloia J. Differential effect of treadmill exercise on three cancellous bone sites in the young growing rat. Bone. 2009;24(3):163-9.
  10. Dobidi Roshan va, Hemti Safarshahi I, Nuraldini H. The interactive effect of 8 weeks of endurance training and turmeric extract on the mineral density of different areas of the femur. Journal Ofoghedanesh. 2012;18(2):56-62. [Persion].
  11. Maurel DB, Boisseau N, Pallu S, Rochefort GY, Benhamou CL, Jaffre C. Regular exercise limits alcohol effects on trabecular, cortical thickness and porosity, and osteocyte apoptosis in the rat. Joint Bone Spine. 2018;80(5):492-8.
  12. Chang TK, Huang CH, Huang CH, Chen HC, Cheng CK. The influence of long-term treadmill exercise on bone mass and articular cartilage in ovariectomized rats. BMC Musculoskeletal Disorders. 2013;20(11):185-192.
  13. Renno AC, Silveira Gomes AR, Nascimento RB, Salvini T, Parizoto N. Effects of a progressive loading exercise program on the bone and skeletal muscle properties of female osteopenic rats. Experimental Gerontology. 2007;42(6):517-22.
  14. Bolam KA, van Uffelen JG, Taaffe DR.The effect of physical exercise on bone density in middle-aged and older men: A systematic review. Osteoporosis International With other Metabolic Bone Diseases. 2013;24(1):2749–62.
  15. Hagihara Y, Nakajima A, Fukuda S, Goto S, Iida H, Yamazaki M. Running exercise for short duration increases bone mineral density of loaded long bones in young growing rats.Tohoku Journal of Experimental Medicine. 2009;219(2):139-43.
  16. El-Shenawy, Siham MA, Nemat AZ Yassin, Osama A. Badary, Mostafa Abd El-Moneem, and Hanan M. Al-Shafeiy. "Study of the effect of Allium porrum on osteoporosis induced in rats." 2013:188-198.
  17. Wang Y, Owoc JS, Boyd SK, Videman T, Battié MC.Regional variations in trabecular architecture of the lumbar vertebra: associations with age, disc degeneration and disc space narrowing. Bone. 2013;56(2):249-54.
  18. Callaci JJ, Juknelis D, Patwardhan A, Sartori M, Frost N, Wezeman FH. The effects of binge alcohol exposure on bone resorption and biomechanical and structural properties are offset by concurrent bisphosphonate treatment. Alcoholism: Clinical and Experimental Dental Research. 2004;28(1):182-91.
  19. Hossini M, Piri M, Hajs S. Effect of endurance, resistance and concurrent traaining on the heart structure of the femal university students. Olympic Journal. 2009;44(4):82-95.[Persion]
  20. Pinnell SR. Regulation of collagen biosynthesis by ascorbic acid: a review. Yale Journal of Biology and Medicine. 1985;58(6):553–9.
  21. Zhang Y, Li Y, Gao Q, Shao B, Xiao J, Zhou H, et al. The variation of cancellous bones at lumbar vertebra, femoral neck, mandibular angle and rib in ovariectomized sheep. Archives of Oral Biology. 2014;59:663-9.
  22. Martyn-St JM, Carroll S. Meta-analysis of walking for preservation of bone mineral density in postmenopausal women. Bone. 2008;43(3):521-31.
  23. Silva MJ, Brodt MD, Wopenka B, et al. Decreased collagen organization and content are associated with reduced strength of demineralized and intact bone in the SAMP6 mouse. Bone and Mineral Research. 2006;21(1):78–88.
  24. Isaksson H, Tolvanen V, Finnila MA, et al. Physical exercise improves properties of bone and its collagen network in growing and maturing mice. Calcified Tissue International and Musculoskeletal Research. 2009;85(3):247–56.
  25. Armas LA, Recker RR. Pathophysiology of osteoporosis: new mechanistic insights. Endocrinology and Metabolism Clinics of North America. 2012;41:475-86.
  26. Cassilhas RC, Reis IT, Venâncio D, Fernandes J, Tufik S, Mello MT. Animal model for progressive resistance exercise: a detailed description of model and its implications for basic research in exercise. Motriz: Revista de Educação Física. 2013;19:178-84.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار