تأثیر آسیب عضلانی ناشی از فعالیت برون‌گرا در زمان‌های مختلف بر مقادیر میتسوگمین53 و دیسفرلین در عضلۀ نعلی موش‌های نر صحرایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 .دانشجوی دکتری گروه علوم زیستی ورزش، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار گروه علوم زیستی ورزش، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 . استادیار گروه علوم زیستی ورزش، دانشکدۀ علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران،

4 دانشیار گروه فارماکولوژی، دانشکدۀ پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

انقباض برون‌گرا حین فعالیت‌های ورزشی موجب آسیب عضلانی و سارکولما می‌شود. میتسوگمین53 و دیسفرلین، عمده پروتئین‌های ترمیم سارکولما هستند. بنابراین هدف از تحقیق حاضر، بررسی اثر آسیب عضلانی ناشی از فعالیت برون‌گرا در زمان‌های مختلف بر میتسوگمین53 و دیسفرلین در عضلۀ اسکلتی است. 50 سر موش نر صحرایی بعد از آشناسازی با محیط و نوار گردان به پنج گروه کنترل و پنج گروه فعالیت برون‌گرا تقسیم شدند. عضلۀ نعلی حیوانات نیم، 24، 48، 72 و 168 ساعت (یک هفته) بعد از انجام فعالیت برون‌گرا (90 دقیقه دویدن تناوبی با سرعت 16 متر در دقیقه و شیب 16- درجه) در شرایط استریل‌شده خارج شد. برای اندازه‌گیری تعداد سلول‌های التهابی و استخراج پروتئین‌های میتسوگمین 53 و دیسفرلین از روش‌های رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین و وسترن بلات استفاده شد. از آزمون تحلیل واریانس دوطرفه و تی-مستقل برای مقایسه میانگین‌ها با سطح معناداری 05/0≥p استفاده شد. تعداد سلول‌های التهابی، پروتئین‌های میتسوگمین53 و دیسفرلین در زمان‌های نیم، 24، 48، 72 و 168 ساعت (یک هفته) بعد از فعالیت برون‌گرا در گروه فعالیت برون‌گرا به‌طور معناداری بیشتر از گروه کنترل بود (001/0>P). افزایش سلول‌های التهابی آسیب عضلانی ناشی از فعالیت ورزشی را نشان می‌دهد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که افزایش سلول‌های التهابی، آسیب عضلانی ناشی از فعالیت ورزشی را نشان می‌دهد. آسیب سارکولما موجب فعال شدن مکانیسم‌های ترمیم غشا می‌شود. افزایش پروتئین‌های میتسوگمین53 و دیسفرلین موجب افزایش ترمیم و ثبات سارکولما  می‌شود که متعاقب آن آسیب عضلانی و سلول‌های التهابی کاهش می‌یابد.    

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of eccentric exercise induced muscle damage at different times on Mitsogomin53 and Dysferlin levels in rat Soleus muscle

نویسندگان [English]

  • Tohid Hemmatzade Beddovli 1
  • Maryam Nourshahi 2
  • Raana Fayyaz Milani 3
  • Siavash Parvardeh 4
1 PhD Student, Department of Biological Sciences in Sport, Faculty of Sport Sciences and Health, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Biological Sciences in Sport, Faculty of Sport Sciences and Health, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Biological Sciences in Sport, Faculty of Sport Sciences and Health, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
4 . Associate Professor, Department of Pharmacology, Faculty of Medicine, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran
چکیده [English]

Eccentric contraction during exercise causes muscle and sarcolemma damage. Mitsogomin53 and Dysferlin are the major sarcolemma repair proteins. Therefore, the aim of the present study was to investigate the effect of eccentric exercise-induced muscle damage at different times on skeletal muscle Mitsogomin53 and Dysferlin. Fifty male Wistar rats, after familiarization with the environment and the treadmill were divided into five control groups and five eccentric exercise groups. Soleus muscle in sterile conditions disassociate half, 24, 48, 72 and 168 hours (one week) after eccentric exercise (90 min interval running with 16 meter/min and -16 degree slope). Hematoxylin-eosin and western blotting methods were used to measure the number of inflammatory cells and extract the proteins of Mitsogomin53 and Dysferlin. Two-way ANOVA and independent t-test were used to compare the means with the significance level of p≤0.05. The number of inflammatory cells, Mitsogomin53 and Dysferlin proteins at the half, 24, 48, 72 and 168 hours (one week) after eccentric exercise in the exercise group were significantly higher than the control group (p

کلیدواژه‌ها [English]

  • EIMD
  • Dysferlin
  • inflammatory cells
  • Eccentric Exercise
  • Mitsogomin53
1.   Murray A, Cardinale M. Cold applications for recovery in adolescent athletes: a systematic review and meta analysis. Extreme physiology & medicine. 2015;4(1):17.
2.   Mujika I. The influence of training characteristics and tapering on the adaptation in highly trained individuals: a review. International journal of sports medicine. 1998;19(07):439-46.
3.   Luttrell MJ, Halliwill JR. Recovery from exercise: vulnerable state, window of opportunity, or crystal ball? Frontiers in physiology. 2015;6:204.
4.   White GE, Wells GD. Cold-water immersion and other forms of cryotherapy: physiological changes potentially affecting recovery from high-intensity exercise. Extreme physiology & medicine. 2013;2(1):26.
5.   Leeder J, Gissane C, van Someren K, Gregson W, Howatson G. Cold water immersion and recovery from strenuous exercise: a meta-analysis. Br J Sports Med. 2012;46(4):233-40.
6.   Hyldahl RD, Hubal MJ. Lengthening our perspective: morphological, cellular, and molecular responses to eccentric exercise. Muscle & nerve. 2014;49(2):155-70.
7.   Evans W, Meredith C, Cannon JG, Dinarello C, Frontera W, Hughes V, et al. Metabolic changes following eccentric exercise in trained and untrained men. Journal of Applied Physiology. 1986;61(5):1864-8.
8.   Fielding RA, Meredith CN, O'Reilly KP, Frontera WR, Cannon JG, Evans WJ. Enhanced protein breakdown after eccentric exercise in young and older men. Journal of applied Physiology. 1991;71(2):674-9.
9.   Peake J, Nosaka KK, Suzuki K. Characterization of inflammatory responses to eccentric exercise in humans. 2005.
10. Banfi G, Colombini A, Lombardi G, Lubkowska A. Metabolic markers in sports medicine. Advances in clinical chemistry. 2012;56:2.
11. McNeil PL, Miyake K, Vogel SS. The endomembrane requirement for cell surface repair. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003;100(8):4592-7.
12. Bi G-Q, Alderton JM, Steinhardt RA. Calcium-regulated exocytosis is required for cell membrane resealing. The Journal of cell biology. 1995;131(6):1747-58.
13. Steinhardt RA, Bi G, Alderton JM. Cell membrane resealing by a vesicular mechanism similar to neurotransmitter release. Science. 1994;263(5145):390-3.
14. Rawat R, Cohen TV, Ampong B, Francia D, Henriques-Pons A, Hoffman EP, et al. Inflammasome up-regulation and activation in dysferlin-deficient skeletal muscle. The American journal of pathology. 2010;176(6):2891-900.
15. Wang X, Xie W, Zhang Y, Lin P, Han L, Han P, et al. Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair. Circulation research. 2010;107(1):76-83.
16. Cai C, Masumiya H, Weisleder N, Matsuda N, Nishi M, Hwang M, et al. MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery. Nature cell biology. 2009;11(1):56.
17. Südhof TC, Rizo J. Synaptotagmins: C2-domain proteins that regulate membrane traffic. Neuron. 1996;17(3):379-88.
18. Therrien C, Di Fulvio S, Pickles S, Sinnreich M. Characterization of lipid binding specificities of dysferlin C2 domains reveals novel interactions with phosphoinositides. Biochemistry. 2009;48(11):2377-84.
19. Lapointe BM FJ, Cote CH. Lengthening contraction-induced inflam-mation is linked to secondary damage but devoid of neutrophil invasion. J Appl Physiological research. 2002;92:1995-2004.
20. Han R. Muscle membrane repair and inflammatory attack in dysferlinopathy. Skeletal muscle. 2011;1(1):10.
21. Defour A, Medikayala S, Van der Meulen JH, Hogarth MW, Holdreith N, Malatras A, et al. Annexin A2 links poor myofiber repair with inflammation and adipogenic replacement of the injured muscle. Human molecular genetics. 2017;26(11):1979-91.
22. Cao C-M, Zhang Y, Weisleder N, Ferrante C, Wang X, Lv F, et al. MG53 constitutes a primary determinant of cardiac ischemic preconditioning. Circulation. 2010;121(23):2565.
23. Weisleder N, Takizawa N, Lin P, Wang X, Cao C, Zhang Y, et al. Recombinant MG53 protein modulates therapeutic cell membrane repair in treatment of muscular dystrophy. Science translational medicine. 2012;4(139):139ra85-ra85.
24. Alloush J, Roof SR, Beck EX, Ziolo MT, Weisleder N. Expression levels of sarcolemmal membrane repair proteins following prolonged exercise training in mice. Indian journal of biochemistry & biophysics. 2013;50(5):428.
25. Tsumiyama W, Oki S, Takamiya N, Umei N, Shimizu ME, Ono T, et al. Aerobic interval exercise with an eccentric contraction induces muscular hypertrophy and augmentation of muscular strength in rats. Journal of physical therapy science. 2015;27(4):1083-6.
26. Wang C, Yue F, Kuang S. Muscle histology characterization using H&E staining and muscle fiber type classification using immunofluorescence staining. Bio-protocol. 2017;7(10).
27. Gushchina LV, Bhattacharya S, McElhanon KE, Choi JH, Manring H, Beck EX, et al. Treatment with recombinant human MG53 protein increases membrane integrity in a mouse model of limb girdle muscular dystrophy 2B. Molecular Therapy. 2017;25(10):2360-71.
28. McElhanon KE, Bhattacharya S. Altered membrane integrity in the progression of muscle diseases. Life sciences. 2018;192:166-72.
29. Peake JM, Neubauer O, Della Gatta PA, Nosaka K. Muscle damage and inflammation during recovery from exercise. Journal of applied physiology. 2016;122(3):559-70.
30. Cooper ST, McNeil PL. Membrane repair: mechanisms and pathophysiology. Physiological reviews. 2015;95(4):1205-40.
31. Blazek AD, Paleo BJ, Weisleder N. Plasma membrane repair: a central process for maintaining cellular homeostasis. Physiology. 2015;30(6):438-48.
32. Zhou L, Middel V, Reischl M, Strähle U, Nienhaus GU. Distinct amino acid motifs carrying multiple positive charges regulate membrane targeting of dysferlin and MG53. PloS one. 2018;13(8):e0202052.
33. Mellgren RL, Miyake K, Kramerova I, Spencer MJ, Bourg N, Bartoli M, et al. Calcium-dependent plasma membrane repair requires m-or μ-calpain, but not calpain-3, the proteasome, or caspases. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research. 2009;1793(12):1886-93.
34. Lin P, Zhu H, Cai C, Wang X, Cao C, Xiao R, et al. Nonmuscle myosin IIA facilitates vesicle trafficking for MG53-mediated cell membrane repair. The FASEB Journal. 2012;26(5):1875-83.
35. Weisleder N, Takeshima H, Ma J. Mitsugumin 53 (MG53) facilitates vesicle trafficking in striated muscle to contribute to cell membrane repair. Communicative & integrative biology. 2009;2(3):225-6.
36. Weisleder N, Lin P, Zhao X, Orange M, Zhu H, Ma J. Visualization of MG53-mediated cell membrane repair using in vivo and in vitro systems. JoVE (Journal of Visualized Experiments). 2011(52):e2717.
37. Biondi O, Villemeur M, Marchand A, Chretien F, Bourg N, Gherardi RK, et al. Dual effects of exercise in dysferlinopathy. The American journal of pathology. 2013;182(6):2298-309.
38. Peake JM, Neubauer O, Della Gatta PA, Nosaka K. Muscle damage and inflammation during recovery from exercise. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2016.
39. Paulsen G, Ramer Mikkelsen U, Raastad T, Peake JM. Leucocytes, cytokines and satellite cells: what role do they play in muscle damage and regeneration following eccentric exercise? Exercise immunology review. 2012;18.
40. Nunes-Silva A, Bernardes PT, Rezende BM, Lopes F, Gomes EC, Marques PE, et al. Treadmill exercise induces neutrophil recruitment into muscle tissue in a reactive oxygen species-dependent manner. An intravital microscopy study. PLoS One. 2014;9(5).
41. Pizza F. Peterson JM, Baas JH, Koh TJ. Neutrophils contribute to muscle injury and impair its resolution after lengthening contractions in mice J Physiol. 2005;562:899-913.
42. Qun Zuo S-CW, Xin-Kai Yu, Wei-Wei Chao. Response of macrophages in rat skeletal muscle after eccentric exercise. Chinese Journal of Traumatology. 2018:1-8.