تاثیر تمرین هوازی به همراه مصرف ملاتونین بر بیان ژن کاسپاز-1، NLRP3 و IL-1β مرتبط با مسیر پیروپتوزیس در بافت کبد موش‌های سفید بزرگ آزمایشگاهی دیابتی نوع 1

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

2 گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد مسجد سلیمان، دانشگاه آزاد اسلامی، مسجد سلیمان، ایران

3 گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکدۀ علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی پیروپتوزیس توسط محرک‌های التهابی و مسیرهای سلولی متعددی تعدیل و تنظیم می‌شود. از طرفی بین دیابت به عنوان یک بیماری التهابی و مسیر پیروپتوزیس تعامل وجود دارد؛ بنابراین هدف از انجام تحقیق بررسی تاثیر هشت هفته تمرین هوازی به‌همراه مصرف مکمل ملاتونین بر مسیر سیگنالینگ پیروپتوزیس در بافت کبد موش‌های سفید بزرگ آزمایشگاهی دیابتی نوع 1 القا‌شده توسط استرپتوزتوسین می‌باشد.
مواد و روش ها: در این پژوهش تجربی، تعداد 30 سر موش سفید بزرگ آزمایشگاهی نر نژاد ویستار هشت هفته‌ای با وزن 20±180 گرم به‌صورت تصادفی انتخاب و 24 سر از آنها جهت القای دیابت نوع 1 با تزریق محلول استروپتوزوتوسین دیابتی شدند. موش‌های سفید بزرگ آزمایشگاهی دیابتی نوع 1 در 4 گروه شامل کنترل دیابتی (DC)، ملاتونین دیابتی (DMel)، تمرین هوازی دیابتی (DEx)، تمرین هوازی+ملاتونین (DEx+Mel) تقسیم شدند. یک گروه کنترل سالم (HC) نیز در نظر گرفته شد. برنامه تمرین هوازی شامل شش هفته،  پنج روز در هفته و هر جلسه به مدت 60 دقیقه بود. متغیرها از طریق روش آزمایشگاهی Real-Time PCR اندازه‌گیری شدند. داده‌ها از طریق آزمون‌های آماری تحلیل واریانس یک‌طرفه و تعقیبی‌توکی در نرم‌افزار SPSS نسخه 29 تجزیه‌و‌تحلیل شدند. سطح معناداری 05/0P≤ در نظر گرفته شد.
نتایج: کاهش معنی‌داری در مقادیر کاسپاز-1 و NLRP3 به دنبال شش هفته تمرین هوازی و مصرف ملاتونین مشاهده شد (001/0=P). همچنین مقادیر IL-1β کاهش معنی‌داری را نشان داد  (002/0=P).
نتیجه‌گیری: کاهش این عوامل می‌تواند یک راهبرد و رویکرد مهم برای تعدیل مسیر پیروپتوز از طریق کاهش التهاب در بافت کبد آزمودنی‌های دیابتی باشد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of aerobic training along with melatonin consumption on caspase-1, NLRP3, and IL-1β gene expression related to pyroptosis pathway in the liver tissue of type 1 diabetes male rats

نویسندگان [English]

  • Yousef Falamarzi, 1
  • Meysam Shabaaninia 1
  • Shirin Zilaei Bouri 2
  • Farhad Daryanoosh 3
1 Department of Physical Education and Sport Sciences, Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shoushtar,Iran
2 Department of Physical Education and Sport Sciences, Masjed-Soleiman Branch, Islamic Azad University, Masjed-Soleiman,Iran
3 Department of Sport Sciences, School of Education and Psychology, Shiraz university, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: The programmed cell death pyroptosis is modulated and regulated by inflammatory stimuli and multiple cellular pathways. On the other hand, there is an interaction between diabetes as an inflammatory disease and the pyroptosis pathway. Therefore, the purpose of the research was to investigate the effect of aerobic training along with melatonin consumption on the pyroptosis signaling pathway in the liver tissue of streptozotocin-induced type 1 diabetes rats.
Materials and Methods In this experimental study, 30 eight-week-old male Wistar rats weighing 180±20 grams were randomly selected and 24 of them were made diabetic by injecting streptozotocin solution to induce type 1 diabetes. Type 1 diabetes rats were divided into 4 groups including diabetes control (DC), diabetes melatonin (DMel), diabetes aerobic training (DEx), diabetes aerobic training+melatonin (DEx+Mel). A healthy control group (HC) was also considered. The aerobic exercise program lasted six weeks, five days a week, and each session lasted 60 minutes. Variables were measured through Real-Time PCR laboratory method. The data were analyzed through one-way analysis of variance and Tukey's post-hoc statistical tests in SPSS version 29 software. The significance level was considered P≤0.05.
Results: A significant decrease in caspase-1 and NLRP3 levels was observed following six weeks of aerobic training and melatonin administration (P=0.001). Also IL-1β levels showed a significant decrease (P=0.002).
Conclusion: Reducing these factors can be an important strategy and approach to modulate the pyroptosis pathway by reducing inflammation in the liver tissue of diabetic subjects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerobic Training
  • Caspase-1
  • Diabetes
  • Melatonin
  • NLRP3

مراجع

  1. Park J, Kwon H-J, Sohn W, Cho J-Y, Park SJ, Chang Y, et al. Risk of liver fibrosis in patients with prediabetes and diabetes mellitus. PLoS One 2022;17(6):e0269070.
  2. Sonnberger J, Kasper L, Lange T, Brunke S, Hube B. “We've got to get out”—Strategies of human pathogenic fungi to escape from phagocytes. Molecular Microbiology 2024;121(3):341-58.
  3. Bedoui S, Herold MJ, Strasser A. Emerging connectivity of programmed cell death pathways and its physiological implications. Nature Reviews Molecular cell Biology 2020;21(11):678-95.
  4. Lin L, Li H, Zheng Q, Hu J, Wu W. Research Progress on the Regulation of Autophagy and Apoptosis in Insects by Sterol Hormone 20-Hydroxyecdysone. Insects 2023;14(11):871.
  5. Zhu L, Tong H, Ren C, Chen K, Luo S, Wang Q, et al. Inflammation unleashed: The role of pyroptosis in chronic liver diseases. International Immunopharmacology 2024;141:113006.
  6. Mohseni A, Di Girolamo A, Cangiano R, Ascione M, di Marzo L, Mansour W. High-Grade Infection after Branched Endovascular Aortic Repair in Patient with Recent COVID-19 Hospitalization. Diagnostics 2024;14(2):205.
  7. Gaul S, Leszczynska A, Alegre F, Kaufmann B, Johnson CD, Adams LA, et al. Hepatocyte pyroptosis and release of inflammasome particles induce stellate cell activation and liver fibrosis. Journal of Hepatology 2021;74(1):156-67.
  8. Fu J, Wu H. Structural Mechanisms of NLRP3 Inflammasome Assembly and Activation. Annual Review of Immunology 2023;4:301-16.
  9. Su YQ, Lin Y, Huang SJ, Lin YT, Ran J, Yan FF, et al. Pyroptosis is involved in maternal nicotine exposure‐induced metabolic associated fatty liver disease progression in offspring mice. Molecular Reproduction and Development 2023; 91(8):e23719.
  10. Liu W, Peng J, Wu Y, Ye Z, Zong Z, Wu R, et al. Immune and inflammatory mechanisms and therapeutic targets of gout: An update. International Immunopharmacology 2023;121:110466.
  11. Tall AR, Bornfeldt KE. Inflammasomes and Atherosclerosis: a Mixed Picture. Circulation Research 2023;132(11):1505-20.
  12. Toldo S, Abbate A. The role of the NLRP3 inflammasome and pyroptosis in cardiovascular diseases. Nature Reviews Cardiology 2024;21(4):219-37.
  13. Wu C, Lu W, Zhang Y, Zhang G, Shi X, Hisada Y, et al. Inflammasome activation triggers blood clotting and host death through pyroptosis. Immunity 2019;50(6):1401-11.
  14. Kelley N, Jeltema D, Duan Y, He Y. The NLRP3 inflammasome: an overview of mechanisms of activation and regulation. International Journal of Molecular Sciences 2019;20(13):3328.
  15. Sun Y, Ding S. NLRP3 Inflammasome in Diabetic Cardiomyopathy and Exercise Intervention. International Journal of Molecular Sciences 2021;22(24):13228.
  16. Ding Y, Xu X. Effects of regular exercise on inflammasome activation-related inflammatory cytokine levels in older adults: a systematic review and meta-analysis. Journal of Sports Sciences 2021;39(20):2338-52.
  17. Liu Q, Sun Y, Zhu Y, Qiao S, Cai J, Zhang Z. Melatonin relieves liver fibrosis induced by Txnrd3 knockdown and nickel exposure via IRE1/NF-kB/NLRP3 and PERK/TGF-β1 axis activation. Life Sciences 2022;301:120622.
  18. Carrascal L, Nunez-Abades P, Ayala A, Cano M. Role of melatonin in the inflammatory process and its therapeutic potential. Current Pharmaceutical Design 2018;24(14):1563-88.
  19. Wen L, Wang M, Luo P, Meng X, Zhao M. Melatonin Exerts Cardioprotective Effects by Inhibiting NLRP3 Inflammasome-Induced Pyroptosis in Mice following Myocardial Infarction. Oxidative Medicine and Cellular Longevity 2021;2021(1):5387799.
  20. Arioz BI, Tarakcioglu E, Olcum M, Genc S. The Role of Melatonin on NLRP3 Inflammasome Activation in Diseases. Antioxidants (Basel). 2021;10(7).1020.
  21. Yan J-e, Yuan W, Lou X, Zhu T. Streptozotocin-induced diabetic hyperalgesia in rats is associated with upregulation of Toll-like receptor 4 expression. Neuroscience Letters 2012;526(1):54-8.
  22. Wei M, Ong L, Smith MT, Ross FB, Schmid K, Hoey AJ, et al. The streptozotocin-diabetic rat as a model of the chronic complications of human diabetes. Heart, Lung and Circulation. 2003;12(1):44-50.
  23. Garcia D, Shaw RJ. AMPK: mechanisms of cellular energy sensing and restoration of metabolic balance. Molecular Cell 2017;66(6):789-800.
  24. Chae C-H, Jung S-L, An S-H, Jung C-K, Nam S-N, Kim H-T. Treadmill exercise suppresses muscle cell apoptosis by increasing nerve growth factor levels and stimulating p-phosphatidylinositol 3-kinase activation in the soleus of diabetic rats. Journal of Physiology and Biochemistry 2011;67:235-41.
  25. Zangiabadi N, Sheibani V, Asadi-Shekaari M, Shabani M, Jafari M, Asadi AR, et al. Effects of melatonin in prevention of neuropathy in STZ-induced diabetic rats. American Journal of Pharmacology and Toxicology 2011;6(2):59-67.
  26. Hu S, Wan X, Li X, Wang X. Aerobic exercise alleviates pyroptosis-related diseases by regulating NLRP3 inflammasome. Frontiers in Physiology 2022;13:965366.
  27. Huang Y, Xu W, Zhou R. NLRP3 inflammasome activation and cell death. Cellular & Molecular Immunology 2021;18(9):2114-27.
  28. Yang YM, Kim SY, Seki E, editors. Inflammation and liver cancer: molecular mechanisms and therapeutic targets. Seminars in liver disease (Thieme Medical Publishers) 2019; 39(1): 26-42.
  29. Yang W, Liu L, Wei Y, Fang C, Liu S, Zhou F, et al. Exercise suppresses NLRP3 inflammasome activation in mice with diet-induced NASH: a plausible role of adropin. Laboratory Investigation 2021;101(3):369-80.
  30. Zhang T, Tian J, Fan J, Liu X, Wang R. Exercise training-attenuated insulin resistance and liver injury in elderly pre-diabetic patients correlates with NLRP3 inflammasome. Frontiers in Immunology 2023; 14:1082050.
  31. Yu Y, Chen D, Zhao Y, Zhu J, Dong X. Melatonin ameliorates hepatic steatosis by inhibiting NLRP3 inflammasome in db/db mice. International Journal of Immunopathology and Pharmacology. 2021;35:20587384211036819.
  32. Abou-Elnour ES, Hanna GS, Amer GS, Salem HR, Abdel-Razek HA, Ewida SF. Effect of exercise and melatonin on fructose-induced hepatic dysfunction in a metabolic syndrome rat model. Menoufia Medical Journal 2017;30(1):286-96.
دانشور پزشکی
دوره 32، شماره 6 - شماره پیاپی 175
بهمن و اسفند 1403
صفحه 14-28

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار