بررسی بیان پروتئین شوک گرمایی (HSPA2) A2 در موش‌های صحرایی نر دیابتی پس از تمرین ورزشی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه اراک، دانشکده علوم ورزشی، گروه فیزیولوژی ورزش، اراک، ایران

2 دانشگاه اراک، دانشکده علوم پزشکی، گروه تشریح، اراک، ایران

چکیده

هدف: هدف از این مطالعه بررسی تاثیر ورزش هوازی بر بیان HSPA2 در بیضه و پارامترهای اسپرم در موش‏های صحرایی دیابتی بود.
مواد و روش‏ها: موش‏های صحرایی نر نژاد ویستار 2 ماهه، به‏طور تصادفی به سه گروه (هر گروه 10 سر): تقسیم شدند: کنترل (C)، دیابتی (D) و تمرین دیابتی (DT). دیابت از طریق یک نوبت تزریق داخل صفاقی استرپتوزوتوسین القا شد. موش‏های گروه DT به‏مدت 8 هفته بر روی تردمیل تمرین استقامتی انجام دادند. 48 ساعت بعد از آخرین جلسه تمرین، بیضه‌ها از موش‌ها برداشته شدند و تحت آزمایش بافت شناسی قرار گرفتند. مایع منی تجزیه و تحلیل شد و RNA کل از بیضه‌ها برای اندازه‏گیری بیان HSPA2 mRNA با روش RT-qPCR جدا شد. برای تحلیل داده‌ها ازآزمون تحلیل واریانس استفاده شد (05/0>p).
نتایج: یافته‏ها نشان داد در گروه D تعداد (001/0p=) و تحرک اسپرم (01/0p=) کم وهمچنین مورفولوژی غیرطبیعی اسپرم (001/0p=) بالا بود. علاوه‏براین، در گروه D، بیانHSPA2  در بافت بیضه (01/0p=) به‏طور معنی‌دارکاهش یافته بود. برخلاف گروه D، در گروه DT، تعداد (04/0p=) و زنده مانی (02/0p=) و همچنین بیان  HSPA2(03/0p=) افزایش یافته بود.
نتیجه‏گیری: در بیضه‌های موش صحرایی، دیابت بیانHSPA2  را دچار تنظیم کاهشی می‌کند که در مجموع برای پارامترهای اسپرم زیان‏بار است. ورزش به‏طور موثر در برابر این اثرات مضر نقش حفاظتی دارد.
 

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها


مقدمه

دیابت شیرین یک اختلال متابولیکی پیچیده است که به‏صورت هایپرگلیسمی درازمدت مشخص می‌شود و از نقص در ترشح انسولین از سلول‏های بتا پانکراس یا عدم حساسیت بافت‏های هدف به انسولین ناشی می‌گردد. نشان داده شده است دیابت کارکرد تولید مثلی مردان را در چندین سطح از جمله کنترل هورمونی (محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-گنادال) و اسپرماتو‍ژنز تحت تاثیر قرار می‌دهد (1). در موش‌های دیابتی گزارش شده است سطوح سرمی تستوسترون، هورمون لوتئینی و محرک فولیکولار و تعداد سلول‏های لیدیگ کاهش می‌یابد (2). به‏علاوه، شیریلاتا و همکاران دریافتند دیابتی کردن موش‏ها با استرپتوزوتوسین با آسیب به DNA اسپرم و کاهش تعداد اسپرم همراه است (3). ناوارو و همکاران نیز گزارش کردند که در موش‏های دیابتی تحرک پذیری اسپرم، وزن بیضه و اپیدیدیمال کاهش می‌یابد (4). روی‏هم‏رفته نتایج مطالعات انسانی و حیوانی حاکی از اثرات منفی دیابت بر باروری مردان می‌باشد (1، 4). جالب این‏که مطالعات همه‌گیرشناسی نیز بیانگر افزایش دیابت و کاهش همزمان ناباروری مردان در دنیا می‌باشد (5). علی‏رغم معرفی چندین سازوکار فیزیولوژیک برای اثرات مخرب دیابت بر باروری، از جمله گونه‏های فعال اکسیژنی و واکنش‌های التهابی (6)، اما ساز وکار این تعامل به‏خوبی روشن نیست و مستلزم مطالعات بیشتر در این زمینه است.

پروتئین‌های شوک حرارتی (HSPs)، ملکول‌های تکاملی حفاظت شده‌ای هستند که در ارگانیسم‌های یوکاریوتی وجود دارند و نقش مهمی در حفاظت ساختار سلولی دارند. آن‏ها در سیتوپلاسم و ساختارهای درون سلولی قرار دارند، جایی‏که به‏صورت پروتئین‌های چاپرون عمل می‌کنند. بیان این پروتئین‏ها در پاسخ به بالارفتن دما، استرس اکسیداتیو و تاخوردگی پروتئین، افزایش می‌یابد (7). HSPs بر اساس وزن ملکولی به‏دو دسته طبقه‏بندی می‌شوند: HSP40، HSP60، HSP70، HSP90، HSP100 و پروتئین‌های شوک حرارتی کوچک. پروتئین شوک حرارتی A2 (HSPA2) یک عضو از خانواده HSP70 است که به‏طور ویژه در بیضه بیان می‌شود. بیان این ملکول چاپرونی در تمام مراحل اسپرماتوژنز از جمله تقسیم میوز و اسپرمیوژنز به‏ویژه در سطح غشای پلاسمایی، بالا است (8). HSPA2 نقش مهمی در تنظیم بلوغ، مورفولوژی، تحرک، زنده‏مانی و باروری اسپرم دارد. کاهش یا عدم بیان HSPA2 در مرحله میوزی به الیگواسپرمیا و آزواسپرمیا منجر می‌شود. همچنین هرگونه تغییر در بیان HSPA2 در مرحله اسپرمیوژنز با تخریب و آسیب DNA اسپرم، آپوپتوسیس و اختلال در جایگزینی هیستون-پروتامین همراه است (9). در این ارتباط افیانی و همکاران گزارش کردند که در بیماران واریکوسلی بیان HSPA2 کاهش می‌یابد و افزایش بیان این پروتئین موجب پیچش صحیح پروتئین‌های درگیر دراسپرماتوژنز (هیستون-پروتامین)، کاهش آسیب به DNA و بهبود مورفولوژی و تحرک اسپرم می‌شود (10). در مجموع شواهد پیشنهاد می‌کنند که کاهش بیان HSPA2 در پاتوژنز ناباروری مردان درگیر است و این‏که این پروتئین یک نشان‏گر معتبر برای عملکرد اسپرم و ناباروری مردان می‌باشد (11).

ارتقای سلامت از طریق ورزش و فعالیت بدنی، به‏عنوان یک عامل مهم در رویه زندگی، به‏خوبی در به‏تاخیر انداختن برخی شرایط پاتولوژیک مثل حمله‌های قلبی و مغزی، آنفارکتوس میوکارد، سرطان و دیابت، روشن شده است (12). در چندین مطالعه اثرات ورزش بر دستگاه تولید مثلی بررسی گردیده است و پیشنهاد بر این است که ورزش با شدت متوسط اثرات مفیدی بر ظرفیت باروری مردان دارد (13)، در حالی که ورزش شدید مثل دوچرخه سواری حرفه‌ای اثرات منفی و مخربی بر قوای جنسی دارد (14). در این ارتباط الهاشم و همکاران (15) دریافتند ورزش می‌تواند فیزیولوژی اسپرم‌های معیوب را در موش‌های چاق بهبود بخشد. همچنین پرستش و همکاران (16) نشان دادند در موش‌های دیابتی 8 هفته تمرین با بهبود شاخص‌های اسپرمی همراه است. به‏هرحال، به‏رغم اهمیت و نقش مهم HSPA2 در سلامت باروری مردان، در مورد پاسخ این پروتئین به دیابت و ورزش بر اساس بررسی محققان مطالعه‌ای وجود ندارد. بنابراین با توجه به افزایش روزافزون دیابت و اهمیت HSPA2 در بیماری‏زایی ناباروری، به‏نظر می‌رسد مطالعات بیشتری در مورد نقش فعالیت ورزشی بر پیشگیری و بهبود ناباروری‌های مرتبط با دیابت و سازوکار اثرات آن (هدف گزینی HSPA2) نیاز باشد. بنابراین سوال پژوهش حاضر این است که آیا 10 هفته تمرین هوازی بر شاخص‌های اسپرمی و بیان  HSPA2 در بیضه موش‌های دیابتی اثر دارد؟.

 

مواد و روش‌ها

نمونه‏ها: روش پژوهش از نوع تجربی بود. در تعیین حجم نمونه، با توجه به فرمول حجم نمونه برای نمره‌های پیوسته، درصورتی‏که تفاوت‌های مورد انتظار برابر با 5/1 باشد، با توان آزمون 80 درصد در سطح معنی‌داری 05/0=α، تعداد آزمودنی‌های هر گروه برابر ده سر می‌باشد. در این تحقیق از 30 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار بالغ با دامنه وزنی 200 تا 250 گرم و سن 10 هفته‌ای که از مرکز علوم حیوانات آزمایشگاهی تهیه گردیده بودند، استفاده شد. موش‎ها در محیطی با دمای 2 ± 22 درجه سانتی‏گراد، چرخه روشنایی و تاریکی 12:12 ساعت و در قفس‎های پلی‏کربنات (5 موش در هر قفس) نگهداری شدند. جهت ایجاد دیابت نوع 2 بعد از 12 ساعت ناشتا بودن موش‎های صحرایی مورد نظر از محلول نیکوتین آمید (ساخت شرکت سیگما، آمریکا) محلول شده در نرمال سالین با دوز 120 میلی‏گرم بر کیلو گرم و بعد از 15 دقیقه از محلول استرپتوزوتوسین (ساخت شرکت سیگما، آمریکا) محلول در بافر سیترات 1/0 مولار با دوز 65 میلی‏گرم بر کیلو گرم به‏صورت تزریق درون صفاقی استفاده شد. یک هفته پس از تزریق جهت اطمینان از دیابتی شدن، موش‎های صحرایی که میزان قند خون آنها بیشتر از 250 میلی‏گرم بر دسی‏لیتر بود به عنوان دیابتی در نظر گرفته شد (17). سطوح قند خون در موش‎های صحرایی توسط گلوکومتر (بیورر مدل GL42، ساخت کشور آلمان) در هر مرتبه بعد از 12 ساعت ناشتا بودن، اندازه‏گیری ‎شد. در ادامه موش‎های صحرایی دیابتی شده به‏طور تصادفی در دو گروه: گروه دیابتی تمرین استقامتی (10 سر) و گروه کنترل دیابتی (10 سر) تقسیم شدند. به‏علاوه یک گروه دیگر از موش‎های صحرایی که قند خون طبیعی داشتند نیز به‏عنوان گروه کنترل سالم (10 سر) در نظر گرفته شدند. در این پژوهش کلیه موازین اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شده است.

برنامه تمرین استقامتی:برنامه تمرین استقامتی روی تردمیل 5 کاناله به‏دلیل کنترل آسان‎تر سرعت و مدت زمان دویدن اجرا شد. ﻣﻮشﻫﺎ در ﮔﺮوه ﺗﻤﺮﯾﻦ ﺑﻪﻣﺪت 10 ﻫﻔﺘﻪ، ﻫﺮﻫﻔﺘﻪ 5 روز ﺗﻤﺮﯾﻦ ﮐﺮدﻧﺪ. ﮐﻞ دوره ﺗﻤﺮﯾﻦ ﺑﻪ 3 ﻣﺮﺣﻠـﻪ آﺷﻨﺎﯾﯽ، اﺿﺎﻓﻪﺑﺎر، ﺣﻔﻆ و ﺗﺜﺒﯿﺖ ﺷﺪتﮐﺎر ﺗﻘﺴﯿﻢ ﺷﺪ. در ﻣﺮﺣﻠﻪ آﺷﻨﺎﯾﯽ (ﻫﻔﺘﻪاول) ﻣﻮشﻫـﺎ ﻫـﺮروز ﺑﻪﻣﺪت 15 -10 دﻗﯿﻘﻪ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ 8 ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺑﺮروی ﻧﻮار ﮔﺮدان راه رﻓﺘﻨﺪ. در ﻣﺮﺣﻠـﻪ اﺿـﺎﻓﻪﺑﺎر (ﻫﻔﺘﻪ دو متاچهارم) ﻣﻮشﻫﺎ اﺑﺘﺪا ﺑﻪﻣﺪت 20 دﻗﯿﻘﻪ و ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ 27 ﻣﺘﺮ در دﻗﯿﻘﻪ روی ﻧﻮارﮔﺮدان دویدند و ﺑﻪﺗﺪرﯾﺞ در ﻃﻮل ﻣﺪت 3 ﻫﻔﺘﻪ، ﻣﺪت ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽﯾﺎﻓﺖ (هر جلسه 2 دقیقه) ﺗﺎﺑﻪﻣﯿﺰان ﻧﻬـﺎﯾﯽ، 60  دﻗﯿﻘﻪ رﺳﯿﺪ. در نهایت در مرحله ﺣﻔﻆ و ﺗﺜﺒﯿﺖ، ﺷﺪتﮐﺎر به‏مدت 3 هفته تمرین استقامتی به‏مدت 60 دﻗﯿﻘﻪ و ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ 27 ﻣﺘﺮ در دﻗﯿﻘﻪ رسید. در ضمن در ﻫﺮ ﺟﻠﺴﻪ ﺗﻤﺮﯾﻨﯽ موش‏ها ابتدا 5 دﻗﯿﻘـﻪ ﮔـﺮم می‌ﮐﺮدند (با ﺷﺪت 16ﻣﺘﺮ در دﻗﯿﻘﻪ) و در انتها 5 دﻗﯿﻘـﻪ ﺑﺮای ﺳﺮد ﮐﺮدن (‎ﺷﺪت 16ﻣﺘﺮ در دﻗﯿﻘﻪ و ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﺗﺪرﯾﺠﯽ ﺷﺪت ﺑﻪﮐﻢﺗﺮﯾﻦ ﻣﻘﺪار) اختصاص داده می‌شد (18).

اندازه‏گیری بیوشیمیایی: تمامی موش‎ها، 24 ساعت پس از آخرین جلسه­ی تمرین، با کلروفرم بی‏هوش، تشریح و نمونه‏گیری انجام شد. نمونه‎های خونی بعد از خون‏گیری (5 سی‏سی) و لخته شدن در سانتریفیوژ قرار گرفتند و با دور 3500 به‏مدت 10 دقیقه سرم آنها استخراج و جهت اندازه‎گیری‎ در دمای 70- درجه‎ سانتی‏گراد نگهداری شدند.

شمارش اسپرم: بلافاصله بعد از تشریح حیوان و وزن نمودن بیضه چپ آن، انتهای اپیدیدیم خارج و در 5 سی‏سی محیط کشت (DMEM-F12) (Dulbecco's Modification of Eagle's Medium) انتقال یافت و به‏منظور خروج اسپرم به‏درون محیط کشت به قطعات کوچکی بریده و به‏مدت 01 دقیقه در دمای 27 درجه سانتی‎گراد آنکوبه شد، بعد از این مرحله 1 میلی لیتر از مخلوط محیط کشت و اسپرم به 9 میلی‏لیتر از محیط کشت اضافه رقیق و فیکس شد. شمارش سرهای اسپرم با استفاده از لام نئوبار انجام گرفت و سپس تعداد اسپرم‎‎ها در میلی‏لیتر محاسبه شد. شمارش اسپرم‎ها بر اساس دستورالعمل ارائه شده از طرف سازمان بهداشت جهانی (OHW) انجام شد (91).

قابلیت تحرک اسپرم: به‏منظور بررسی قابلیت حیات اسپرم‎های هر گروه بر اساس دستورالعمل سازمان بهداشت جهانی (WHO) (19) به‏روش رنگ آمیزی ائوزین– نیگروزین انجام شد. به‏طور خلاصه ائوزین (1 درصد، مرک، آلمان) و نیگروزین (10 درصد، مرک، آلمان) در آب مقطر آماده شد. ابتدا یک حجم مخلوط محیط کشت و اسپرم با دو حجم ائوزین مخلوط و پس از گذشت 30 ثانیه حجم مساوی نیگروزین به مخلوط ساخته شده اضافه شد. سپس گسترش‎های نازکی از مخلوط تهیه و پس از خشک شدن در دمای آزمایشگاه توسط میکروسکوپ نوری با بزرگنمایی 1000 تعداد 100 اسپرم شمارش و نسبت درصد اسپرم‎های زنده در گروه‎های مختلف محاسبه شد. در این روش سر اسپرم‎های زنده به رنگ سفید، در حالیکه سر اسپرم‎های مرده به‏رنگ قرمز متمایل به بنفش ظاهر می‎شوند.

مورفولوژی اسپرم: قبل از بررسی مورفولوژیک اسپرم‎های هر گروه ابتدا گسترش‎های تهیه شده از مخلوط اسپرم و محیط کشت به‏روش پاپانیکولائو رنگ‏آمیزی و پس از خشک شدن براساس دستور العمل سازمان بهداشت جهانی (WHO) مورد استفاده قرار گرفتند. برای هر نمونه 100 اسپرم با بزرگنمایی 1000 میکروسکوپ نوری بررسی و ناهنجاری موجود به‏صورت درصد بیان شد (18).

همچنین بافت بیضه بلافاصله پس از جداسازی و شست و شو با سالین فورا در تیوب‌های حاوی RNA later  جهت جلوگیری از تخریب RNA  قرار داده شده و به نیتروژن مایع منتقل و سپس در یخچال در دمای 80- درجه سانتی‌گراد تا زمان اندازه‌گیری نگهداری شد. برای جلوگیری از تاثیر آهنگ شبانه روزی، نمونه‌گیری از ساعت 8 آغاز و 03:11 به اتمام رسید. برای بررسی بیان    2APSH در هر گروه از تکنیکemiT laeR  RCP استفاده شد. ابتدا طراحی پرایمر انجام شد و سپس ANR کل از بافت‌ها استخراج شد و به ANDc تبدیل شد. سپس ANDc بهروش RCP تکثیر شده و از نظر بیان ژن‌های ذکر شده مورد بررسی قرار گرفت.

 

 آنالیز آماری

نتایج به‏صورت میانگین± انحراف استاندارد برای نمونه‎های موجود در هر گروه بیان شده است. جهت آنالیز آماری پس از اطمینان از نرمال بودن داده‎ها با استفاده از آزمون برآورد نرمالی شاپیرو-ویلیک و برای بررسی فرض برابری واریانس‎ها از آزمون لون استفاده شد. پس از مشخص شدن طبیعی بودن توزیع داده‎ها و برقراری فرض برابری واریانس‎ها، به‏منظور تجزیه و تحلیل آماری داده‎ها و مقایسه بین گروه‎ها از آزمون تحلیل واریانس یک‏طرفه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معنی‏داری 05/0p≤ استفاده شد. تمام محاسبات آماری با استفاده از نرم افزار آماری SPSS16 صورت گرفت.

 

 

 

نتایج

میانگین داده‌های مربوط به وزن بدن موش‏ها بعد از 8 هفته اعمال متغیر مستقل بین هیچ‏یک از گروه‌ها اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد (09/0=p) (جدول 1). میانگین داده‎های مربوط به‏وزن بیضه چپ، تنها اختلاف معنی‌داری بین گروه کنترل با گروه دیابتی تمرین (03/0‎p=)  و گروه دیابتی (01/0p=) مشاهده شد (جدول‎1).

 

 

جدول 1: وزن بدن و وزن بیضه چپ حیوانات در گروه‌های مورد مطالعه (بر حسب گرم)

گروه

زمان

کنترل

دیابتی

دیابت تمرینی

وزن بیضه چپ

 

*22/0±55/1

21/0±29/1

18/0±37/1

وزن قبل از تمرین

2/17±5/245

5/19±5/238

3/22±3/239

وزن بعد از تمرین

5/19±1/258

2/20±7/236

2/23±1/234

*بیانگر اختلاف معنی‌دار (05/0>p) بین گروه‌ کنترل با دیابتی و دیابت تمرینی.

 

 

نتایج در مورد مقایسه تعداد اسپرم گروه‌ها نشان داد اختلاف معنی‌داری بین گروه‌ها وجود دارد (001/0‎p=2/11=F). نتایج آزمون توکی نشان داد تعداد اسپرم به‏طور معنی‌دار در گروه دیابتی کمتر از گروه کنترل (01/0p=) و گروه دیابتی تمرین (04/0p=) است. به‏علاوه تعداد اسپرم در گروه کنترل به‏طور معنی‌دار بیشتر از گروه دیابتی تمرین بود (03/0p=) (جدول 2).

همچنین بررسی قابلیت تحرک اسپرم نشان داد که قابلیت تحرک اسپرم در بین گروه­های مختلف اختلاف معنی‌داری دارد (01/0‎, p=3/10=F). نتایج آزمون توکی نشان داد تحرک اسپرم در گروه کنترل به‏طور معنی‏دار بیشتر از گروه دیابتی (001/0P=) و گروه دیابتی تمرین (001/0p=) است. اما اختلاف معنی‌داری بین گروه‌های دیابتی تمرین و دیابتی وجود نداشت(23/0p=) (جدول 2).

بررسی درصد اسپرم‌های زنده نشان دادکه بین گروه­های مختلف اختلاف معنی‌داری وجود دارد (001/0‎, p= 6/12=F). نتایج آزمون توکی نشان داد قابلیت حیات اسپرم به‏طور معنی‌دار در گروه دیابتی کمتر از گروه کنترل (002/0p=) و گروه دیابتی تمرین (002/0p=) است. به‏علاوه قابلیت حیات اسپرم در گروه دیابتی تمرین به‏طور معنی‌دار بیشتر از گروه دیابتی بود (02/0p=) (جدول 2).

نتایج مورفولوژی اسپرم نشان دادکه بین گروه­های مختلف اختلاف معنی‌داری وجود دارد (03/0‎, p=65/3=F). نتایج آزمون توکی نشان داد میانگین درصد مورفولوژی‌های طبیعی اسپرم به‏طور معنی‌دار در گروه بیشتر از گروه دیابتی (001/0p=) و گروه دیابتی تمرین (03/0p=) است. اما اختلاف معنی‌داری بین گروه‌های دیابتی تمرین و دیابتی مشاهده نشد (36/0p=) (جدول 2).

 

جدول 2: مقایسه پارامترهای اسپرمی در گروه‌های مورد مطالعه بعد از مداخله

                 گروه

متغیر

کنترل

دیابتی

دیابت تمرینی

تعداد اسپرم(106)

*1/14±4/38

1/6±6/19

#3/9±1/27

زنده مانی اسپرم(%)

*2/5±4/62

7/6±1/30

#5/4±7/39

تحرک پذیری اسپرم(%)

*2/8±7/69

1/6±2/32

2/6±5/34

مورفولوژی اسپرم(%)

*3/4±1/96

2/5±8/84

7/5±1/89

*بیانگر اختلاف معنی‌دار (05/0>p) بین گروه‌ کنترل با دیابتی و دیابت تمرینی.

#بیانگر اختلاف معنی‌دار (05/0>p) بین گروه‌ دیابتی و دیابت تمرینی.

 

مقایسه شاخص مقاومت به انسولین در گروه‎های مختلف نشان داد که بین گروه­های مورد مطالعه اختلاف معنی‌داری وجود دارد (01/0‎, p= 45/6=F). به‏طوری‏که بین گروه کنترل با گروه دیابتی (01/0p=) و بین گروه دیابتی تمرین و گروه دیابتی (003/0p=) اختلاف معنی‌داری مشاهده شد، اما بین گروه کنترل و گروه دیابتی تمرین (43/0p=) اختلاف معنی‏داری ملاحظه نشد. در بررسی بیان HSPA2 در بافت بیضه بین گروه­های مورد مطالعه اختلاف معنی‌داری مشاهده شد (02/0‎, p=41/3=F). نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد بین گروه دیابتی با کنترل (01/0p=)  و دیابتی تمرین (03/0p=) اختلاف معنی‌داری وجود دارد. از سویی، بین گروه کنترل و گروه دیابتی تمرین (34/0p=) اختلاف معنی‏داری مشاهده نشد (نمودار1).

 

 

 

نمودار 1: مقایسه بیان HSPA2 در بافت بیضه بین گروه­های مورد مطالعه. *بیانگر اختلاف معنی‌دار (05/0>p) بین گروه‌ دیابتی و دیابت تمرینی. **بیانگر اختلاف معنی‌دار (05/0>p) بین گروه‌ کنترل با دیابتی.

 


بحث

یافته اصلی مطالعه حاضر این است که دیابتی کردن موش‏ها با کاهش شاخص‌های اسپرمی و بیان HSPA2 در بافت بیضه همراه است و یک دوره مداخله برنامه ورزشی استقامتی منجر به بهبود شاخص‌های اسپرمی و همزمان افزایش بیان HSPA2 می‌شود.

سلامت تولید مثلی به‏طور قوی به‏وسیله شرایط پاتولوژیکی مثل چاقی و دیابت تحت تاثیر قرار می‌گیرد. هر چند سازوکار دقیق فیزیولو‍ژیک اثرات مخرب دیابت بر باروری مردان به‏خوبی مشخص نیست، اما عواملی چون استرس اکسیداتیو، آپوپتوزیس و جایگزینی پروتامین-هیستون پیشنهاد شده است (19). چندین محقق اثرات دیابت بر شاخص‌های کارکرد تولید مثلی جنس نر را مورد بررسی قرار داده‌اند. برای مثال اومولوی و همکاران (20) دریافتند که دیابتی کردن موش‏ها با STZ منجر به کاهش وزن بیضه و فقدان مراحل II و III اسپرماتوژنز می‌شود. همچنین مقدمی و همکاران (21) و ناوارو و همکاران (22) نشان دادند وزن بیضه در موش‏های دیابتی کاهش می‌یابد. همسو با این مطالعات در پژوهش حاضر نیز مشاهده شد وزن بیضه موش‏های دیابتی شده نسبت به موش‏های سالم به‏طور معنی‌دار کمتر است. از طرفی به‏نظر می‌رسد اثرات منفی دیابت از طریقSTZ  بر بافت بیضه به شکل وابسته به دوز باشد و هر چه شدت دیابت بیشتر باشد، اثرات مخرب آن بیشتر است (4).

در مورد اثرات دیابت بر پارامترهای اسپرمی، نتایج مطالعه حاضر نشان داد پس از دیابتی کردن موش‏ها تحرک‏پذیری، تعداد، زنده مانی و مورفولوژی اسپرم دچار اختلال می‌شود. در واقع، یافته ما موافق با تحقیقاتی است که نشان می‌دهند دیابتی کردن موشها با دوز 40 میلی گرم/کیلوگرم STZ موجب کاهش شاخص‌های باروری اسپرم می‌شود (20،23). در این ارتباط اومولوی و همکاران (20) نشان دادند در موش‏های دیابتی مرحله تقسیم میوز و اسپرمیوژنز از مراحل اسپرماتوژنز دچار اختلال می‌شود که پیامد آن کاهش تعداد اسپرم‌های بالغ و مورفولوژی معیوب است. در این مطالعات چندین سازوکار فیزیولوژیک برای اثرات منفی دیابت بر باروری مردان معرفی گردیده است، از جمله تغییرات هورمونی، اختلال در وضعیت آنتی اکسیدانتی و نوروپاتی که همگی منتج از هایپرگلیسمی هستند (23). HSPA2 به‏عنوان یک عضو از خانواده HSPA2، چاپرونی مولکولی است که به‏طور عمده در بیضه بیان می‌شود و در مراحل مختلف اسپرماتوژنز درگیر است (8). از این‏رو در پژوهش‌های متعدد گزارش شده است که کاهش بیان HSPA2 با پاتوژنز ناباروری مردان مرتبط است. برای مثال سدنو و همکاران (24) دریافتند بیان HSPA2 در مردان نابارور الیگواسپرمی نسبت به مردان بارور به‏طور قابل توجهی کمتر است. به‏طور مشابه، ارگور و همکاران (25) گزارش کردند که در اسپرماتوزوا نابالغ انسان، که نمی‌توانند اسپرماتوژنز طبیعی را طی کنند، بیان پروتئین HSPA2 پایین است و به‏علاوه کاهش این پروتئین با کم شدن شانس باروری در شرایط in vitro همراه است. در تحقیق حاضر نیز برای اولین‏بار مشاهده شد بیان HSPA2 در موش‏های دیابتی کمتر از موش‏های سالم است و به‏نظر می‌رسد کاهش بیان HSPA2 در بیضه موش‏های دیابتی یکی از علل فیزیولوژیک کاهش باروری آن‏ها می‌باشد.

از سویی، شواهد اخیر بر اهمیت ورزش و فعالیت بدنی در حفظ غلظت و تحرک پذیری اسپرم که از اجزای ضروری برای باروری هستند، تاکید دارند. در این ارتباط، روزتی و همکاران  (26) گزارش کردند که یک دوره مداخله ورزش هوازی با بهبود کیفیت اسپرم در افراد چاق و بی‏تحرک همراه است. همچنین پرستش و همکاران (16) دریافتند تمرین ورزشی موجب افزایش تعداد، تحرک و زنده مانی موشهای دیابتی می‌شود. همسو با این مطالعات، در تحقیق حاضر نیز مشاهده شد پس از ده هفته دویدن روی تردمیل شاخص‌های اسپرمی چون تحرک، مورفولوژی و زنده‏مانی موش‏های دیابتی شده بهبود می‌یابد. روی هم‏رفته، مطالعات اخیر پیشنهاد می‌کنند که تمرین ورزشی با شدت متوسط اثرات مفیدی بر باروری افراد با اختلالات تولید مثلی (از جمله افراد چاق، واریکوسلی و دیابتی) دارد (72). برای اثرات مثبت ورزش بر باروری چندین سازوکار معرفی شده است، از جمله بهبود دفاع آنتی اکسیدانتی و وضعیت هورمون‌های جنسی (51، 61، 62، 72). به‏هرحال، در مورد مکانیزم‌های اثر ورزش در بهبود شاخص‌های اسپرمی و باروری تناقضات زیادی وجود دارد که مستلزم مطالعات بیشتر در این زمینه است. در تحقیق حاضر برای اولین‏بار ملاحظه شد که در گروه دیابتی تمرین سطح HSPA2 به‏طور معنی‌دار در بافت بیضه افزایش می‌یابد. با توجه به نقش حفاظتی HSPA2 در سلامت اسپرماتوژنز و باروری مردان (7، 9) به‏نظر می‌رسد یکی از سازوکارهای اثر مثبت ورزش بر قابلیت باروری افراد دیابتی از طریق این مسیر اعمال می‌گردد. در واقع این یافته ما همسو با مطالعاتی است که نشان می‌دهد حذف ژن 2APSH با اختلال در میوسیس، آپوپتوزیس اسپرماتوسیت‌ها و ناباروری در موش همراه است (8) درحالی‏که افزایش بیان 2APSH به بهبود شاخص‌های اسپرمی منجر می‌شود (28). در مجموع، 2APSH برای اسپرماتوژنز ضروری است و همسو با مطالعه حاضر بیان کم آن با ناباروری جنس نر مرتبط است و به‏نظر می‌رسد ورزش استقامتی از طریق افزایش بیان این پروتئین در بیضه افراد با اختلال باروری به‏سلامت تولید مثل و ارتقای شاخص‌های اسپرمی کمک می‌کند. هر چند ساز و کار اثرات ورزش در افزایش بیان 2APSH در بافت بیضه روشن نیست که ضرورت پژوهش بیشتر در این زمینه را نشان می‌دهد.

 

نتیجه­گیری

­این یافته­ها شواهد متقاعد کننده­ای را فراهم می­کند که تمرین هوازی با شدت متوسط ممکن است همزمان با افزایش بیان HSPA2، پارامترهای اسپرم و قابلیت باروری را در موش های دیابتی شده با STZ بهبود بخشد.

 

تشکر و قدردانی

این مقاله حاصل پایان نامه کارشناسی ارشد فیزیولوژی ورزش در دانشگاه اراک می‌باشد. نویسندگان از همکاری تمامی افرادی که در تحقیق حاضر شرکت داشتند، تشکر و قدردانی می­نمایند.

3. Shrilatha BMuralidhara N. Early oxidative stress in testis and epidymal sperm in streptozotocin-induced diabetic mice: its progression and genotoxic consequences. ReprodToxicol. 2007; 23(4): 578-87.

4. Navarro-Casado L, Juncos-Tobarra MA, Chafer-Rudilla M. Effect of experimental diabetes and STZ on male fertility capacity. Study in rats. J. Androl. 2010; 31 (6): 584–592.

5. Lutz W. Fertility rates and future population trends: will Europe’s birth rate recover or continue to decline? Int J Androl. 2006; 29(1): 25–33.

6. Choy JTEisenberg ML. Male infertility as a window to health.FertilSteril. 2018; 110(5): 810-814.

8. Nixon BBromfield EGCui JDe Iuliis GN. Heat shock protein A2 (HSPA2): regulatory roles in germ cell development and sperm function. Adv Anat Embryol Cell Biol. 2017; 222:67-93.

9. Motiei M, Tavalaee M, Rabiei F, Hajihosseini R, et al. Evaluation of HSPA2 in fertile and infertile individuals.Andrologia. 2013; 45(1): 66-72.

10. Afiyani AA, Deemeh MR, Tavalaee M, Razi M. Evaluation of heat-shock protein A2 (HSPA2) in male rats before and after varicocele induction.MolReprod Dev. 2014; 81(8): 766-76.

12. Gibala M, Little J. Physiological adaptations to low-volume and high-intensity interval training in healthy and disease. The Journal of Physiology. 2012; 590(5): 1077-84.

16. Parastesh M, Saremi A, Ahmadi A, Kaviani M.  The effect of aerobic training

 

17. Masiello P, Broca C, Gross R, Roye M, et al. Development of a new model of type 2 diabetes in adult rats administered with streptozotocin and nicotinamide. Diabetes. 1998; 47(2): 224-9.

18. Afzalpour ME, Chadorneshin HT, Foadoddini M, Eivari HA. Comparing interval and continuous exercise training regimens on neurotrophic factors in rat brain. PhysiolBehav. 2015; 147: 78-83.

19. Wang Y, Yang J, Jia Y, Xiong C, et al. Variability in the morphologic assessment of human sperm: use of the strict criteria recommended by the World Health Organization in 2010. Fertility and sterility. 2014; 101(4): 945-9.

21. Mogaddami Z, Sheikhzadeh F, Hatami H, Khojasteh SMB. Effects of short- and long-term regular exercise on reproductive tissue in streptozotocin-induced diabetic male Wistar rats. Endocr Regul. 2018; 52(4):167-175.

23. Jangir RNJain GC. Diabetes mellitus induced impairment of male reproductive functions: a review. Curr Diabetes Rev. 2014; 10(3): 147-57.

24. Cedenho AP, Lima SB, Cenedeze MA, Spaine DM, et al. Oligozoospermia and heat‑shock protein expression in ejaculated spermatozoa. Hum Reprod. 2006; 21(7): 1791–4.

25. Ergur AR, Dokras A, Giraldo JL, Habana A, et al. Sperm maturity and treatment choice of in vitro fertilization (IVF) or intracytoplasmic sperm injection: diminished sperm HspA2 chaperone levels predict IVF failure. FertilSteril. 2002; 77(5): 910–8.

28. Zi-Liang J, Yong-Gang D, Li-Sha M. Association of heat shock proteins, heat shock factors and male infertility. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2012; 1(1): 76-84.