نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیولوژی ورزشی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
2 گروه پزشکی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
چکیده
هدف: هدف از این پژوهش بررسی میزان آسیب بافت ریه موشهای صحرایی تمرین کرده، ناشی از دریافت دوز بالای نانوذره بیولوژیک نقره است.
مواد و روش‌ها: 30 سر موش صحرایی نر در 6 گروه کنترل سالم، نانونقره، تمرین هوازی، تمرین بیهوازی، نانونقره + تمرین هوازی، نانونقره+ تمرین بیهوازی بهصورت تصادفی ساده تقسیم شدند. ابتدا گروههای تمرین بهمدت 10 هفته با پروتکل هوازی و بیهوازی به تمرین پرداختند. سپس تزریق درون صفاقی نانوذرات نقره تولید شده توسط قارچ فوزاریوم، بهازای10 درصد وزن بدن هر رت در 5 نوبت انجام گرفت و پس از 48 ساعت از آخرین تزریق، رتها بی‌هوش شده و نمونه‌گیری صورت پذیرفت. نمونه‌ها با رنگآمیزی هماتوکسیلین- ائوزین و توسط میکروسکوپ نوری عکسبرداری و مورد مطالعه قرار گرفتند.
نتایج: نتایج نشان داد تمرین بیهوازی درکاهش وزن رتها بهصورت معنیداری موثر بود (045/0=p). همچنین اکسیژن مصرفی در تمامی گروهها بهجز گروه دریافت کننده نانونقره، نسبت به گروه کنترل افزایش داشت (000/0=p). همچنین تزریق نانونقره بیولوژیک موجب التهاب و پرخونی در بافت ریه رتهای بدون تمرین شد. اما در گروه تمرین بیهوازی التهاب و پرخونی نسبت به گروه هوازی کمتر بود.
نتیجهگیری: بهنظر میرسد تزریق نانوذره نقره تولید شده بهروش زیستی موجب عارضههای ساختاری بافت ریه رتهای نر ویستار شود. همچنین نتایج پژوهش حاضر نشان داد پیش آمادگی بدنی بیهوازی نسبت به هوازی در کاهش این اثرات سودمندتر است.
تازه های تحقیق
-
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Morphological changes in lung tissue following the uptake of silver nanoparticles produced by biosynthesis in trained male Wistar rats
نویسندگان [English]
- F Pourmand 1
- SJ Ziaolhagh 1
- S Molzemi 2
1 Department of Exercise Physiology, Faculty of Basic Sciences, Shahrood Branch, Islamic Azad University, Shahrood, Iran
2 Department of Laboratory Sciences, School of Medical Science, Shahroud Branch, Islamic Azad University, Shahroud, Iran.
چکیده [English]
Aim: Therefore, this study aimed to investigate the amount of lung tissue damage in trained rats due to biological silver nanoparticles.
Material and Methods: 30 male rats were divided into 6 groups of healthy control, nano-silver, aerobic training, anaerobic training, nano-silver + aerobic training, nano-silver + anaerobic training. First, the training groups trained with the aerobic and anaerobic protocol for 10 weeks. Then, intraperitoneal injection of silver nanoparticles was injected 5 times per 10% of the bodyweight of each rat, and 48 hours after the last injection, the rats were anesthetized and sampled. The samples were photographed and studied by hematoxylin-eosin staining with a light microscope.
Results: The results showed that anaerobic exercise was significantly effective in weight loss in rats (p = 0.045). Also, oxygen consumption increased in all groups except the group receiving nano-silver compared to the control group (p = 0.000). Injection of biological nano-silver also caused inflammation and hyperemia in the lung tissue of untrained rats. However, in the anaerobic training group, inflammation and hyperemia were less than in the aerobic group.
Conclusion: It seems that injection of biologically produced silver nanoparticles causes structural complications in the lung tissue of male Wistar rats. Also, the results of the present study showed that anaerobic pre-conditioning is more beneficial than aerobic in reducing these effects.
کلیدواژه‌ها [English]
- Aerobic training protocols
- Anaerobic training protocols
- Silver biologic nanoparticles
مقدمه
اگر چه انسان‌ها در مراحل تکاملی خود همیشه در معرض مواجهه با نانوذرات موجود در هوا بوده‌اند اما در طی چند قرن اخیر این مواجهه به‌طرز چشمگیری بهدلیل افزایش منابع انسان‌زاد، فزونی یافته است. سرعت بالای توسعه فناوری نانو سبب شده تا نانومواد مهندسی‌شده نیز بهیکی دیگر از منابع مواجهه با نانومواد تبدیل شوند. پژوهش‌های انجام‌شده، ارتباط بین مواجهه با ذرات موجود در هوای محیط و عوارض سو بر سلامتی، افزایش ناتوانی‌‌ها و مرگ‌و‌میر را بهاثبات رسانیده‌اند. اگرچه این ذرات بسیار در توسعه مصارف پزشکی و درمانی بهکار گرفته میشوند اما سو مصرف ساختارهای نانو بهاحتمال زیاد سمی‌تر از مواد مشابه همان ماده در اندازه معمولی بوده و می‌توانند بهبدن آسیب وارد کنند. بیان شده است اندازه بسیار کوچک نانوذرات و سطح دریافت آن احتمالا نقش مهمی در سمیت نانوذرات ایفا می‌کند. بعضی گزارشات در زمینههای پزشکی و بیولوژیکی ثابت کردهاند که بسیاری از وسایل پزشکی نقرهدار، یونهای نقره آزاد میکنند که وارد خون و در کبد، کلیه، ریه و مغز انباشته شده و باعث سمی شدن آنها و درنهایت منجر به مرگ میشود (1). بنابراین نانو ذرات نقره ممکن است اثرات سمی داشته باشند که مکانیسم سمیت آنها روشن نیست (2) و نگرانیهای زیادی را در ارتباط با استفاده در طبیعت برای سلامتی انسان‌ها بهوجود آورده است (3). نتایج مختلفی نشان داد که نانوذرات دارای اثرات منفی برروی دستگاه تنفس، دستگاه تولید مثلی مردان و سیستم عصبی هستند (6-4). رودا و همکاران (7) نشان دادند یکی از اثرپذیرترین بافتها نسبت به نانوذرات نقره، پارانشیم ریوی است و حتی در دوزهای کم نیز آسیبهای متعددی در پونوموسیتها ایجاد میشود. همچنین اندرسون و همکاران (8) بیان کردند نانوذرات نقره در غشا پایه ریه رتهای نر رسوب می‌کند. ازطرف دیگر تولید نانوذرات فلزی بهسه روش شیمیایی و فیزیکی و بیولوژیکی امکانپذیر است که روش بیولوژیکی بهدلیل عدم تولید مواد سمی در محیط بهعنوان روش سبز خوانده میشود. بنابراین خصوصیات منحصر بهفرد نانوذرات امکان استفاده بیولوژیکی آنها را در تشخیص و درمان بیماریها فراهم نموده است (9). اما نباید تولید زیستی نانوذرات موجب سومصرف این ذرات شود و نیاز بهبررسی دوزهای ایمن این نانوذرات بیولوژیک بیش از پیش احساس میشود.
همچنین امروزه مشخص شده است تمرینات ورزشی با شدتهای مختلف تاثیرات متفاوتی را بر اندامها و بافتهای مختلف بدن می‌گذارد. اگر فعالیت بدنی با شدت ملایم و طولانی مدت انجام شود، حالت پایدار بدن و شرایط فیزیولوژیک بدن کاملا ارتقا پیدا کرده و فرد شرایط جدیدی را تجربه می‌کند. این استرس مقطعی با تحریک و حتی تخریب اولیه موجب افزایش مقاومت محیطی و سازگاریهای مختلف میشود که بهصورت علمی بهعنوان پیش آمادگی بدنی (Pre-conditioning) مطرح میشود (10). بهنظر میرسد تمرینات ورزشی می‌تواند بهعنوان یک عامل ضدالتهابی در تعدیل عوامل التهابی ناشی از ریزذرات آلایندههای مختلف در سیستم تنفس نقش داشته باشد. برای مثال فعالیتهای بدنی نه تنها باعث بهبود علایم ریوی بیماران مبتلا به آسم نظیر بهبود فعالیت ریهها در وضعیت استراحت، بهبود نمرات تنگی نفس و کاهش برونکواسپاسم ناشی از ورزش میشود، بلکه آمادگی فیزیکی آنها را افز ایش میدهد (11). حتی فعالیت بدنی مداوم پارامترهای استرس اکسیداتیو و بافتی را در موشهای در معرض دود سیگار را نیز بهبود بخشید (12). همچنین فعالیت بدنی فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانتی (13) را افزایش داده و بیان ژنهای مربوط به مسیرهای انرژی و مسیرهای متابولیسم چربی را تنظیم می‌کند (14،15). علاوهبراین، فعالیتهای بدنی باعث کاهش تکثیر اپیتلیال و بیان موسین شده و مانع از اختلال عمل انقباض عروق وابسته به اندوتلیوم ناشی از آلایندههای مختلف هوا در ریهها میشود (16،17). نکته بسیار مهم دراین زمینه تفاوت انواع پروتکلهای تمرینی بر افزایش مقاومت سلولی و بافتی میباشد که می‌بایست در انتخاب نوع پروتکل تمرین دقت بسیار شود. در این راستا فیشر و همکاران (18) نشان دادند تمرین تناوبی شدید، تشدید استرس اکسیداتیو سلول را در پی دارد. رادیکالهای آزاد اکسیژن ناشی از استرس اکسیداتیو می‌توانند بهساختار سلولی DNA آسیب بزنند. آسیب DNA در بسیاری از ارگانها از جمله ریه منجر به بروز رخداد آپوپتوزیسمی‌شود. در مقابل وییرا و همکاران (19) نشان دادند تمرین هوازی با شدت کم، التهاب مجاری تنفسی و تغییر ساختار سلولهای ریوی را کاهش میدهد. کالج پزشکی ورزشی آمریکا (The American College of Sports Medicine) فعالیت هوازی را بهعنوان هر فعالیتی که از گروههای بزرگ عضلانی استفاده کرده و می‌تواند بهطور مداوم حفظ شود و ماهیت آن ریتمیک باشد، تعریف می‌کند (20). گروههای عضلانی فعال شده توسط این نوع تمرینات متکی به متابولیسم هوازی هستند تا انرژی خود را بهشکل آدنوزین تریفسفات (ATP) از اسیدهای آمینه، کربوهیدراتها و اسیدهای چرب استخراج کنند. ازطرف دیگر فعالیت بیهوازی بهعنوان فعالیت بدنی شدید با مدت زمان بسیار کوتاه تعریف شده است، که توسط منابع انرژی موجود در عضلات منقبض شده و مستقل از استفاده از اکسیژن استنشاق بهعنوان منبع انرژی تامین میشود (21). مشابه ورزش هوازی، ورزشهای بیهوازی ممکن است تاثیر بالقوه مفیدی بر روی سیستم تنفسی داشته باشند. تمرینات هوازی بهمدت 5 هفته ممکن است با کاهش سیتوکینهای التهابی و مارکرهای استرس اکسیداتیو از طریق تولید اینترلوکین 10، التهاب ریوی را مهار کند (22). همچنین برخی محققان نشان دادند اثرات فعالیتهای بیهوازی با عضوی از خانواده پپتیدهای ناتریورتیک، معروف به پپتید نوع C منجر شود (23).
باتوجه به اینکه بسیاری از مطالعات بر تاثیر نانوذرات شیمیایی متمرکز شده اند و تحقیقات محدودی در مورد اثر بخشی نانوذرات بیولوژیک انجام گرفته است و اینکه ممکن است تولید زیستی این مواد، موجب بروز سواستفادهها بهدلیل توهم کمخطر بودن ایجاد کند، همچنین وجود پروتکلهای هوازی و بیهوازی و اثرگذاری متفاوت آنها در افزایش مقاومت سلولهای ریوی، مطالعه حاضر با هدف بررسی تاثیرات ناشی از تزریق درون صفاقی نانوذرات نقره بیولوژیک همراه با ده هفته پیش آمادهسازی تمرین هوازی و بیهوازی بر بافت ریه موشهای صحرایی نر نژاد ویستار میباشد.
مواد و روش‌ها
در این مطالعه تجربی 30 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار با دامنه با سنی (12 هفته) و میانگین وزنی مشابه (180 تا220 گرم) از دانشگاه علوم پزشکی شاهرود خریداری و حیوانات بهمدت یک هفته بدون انجام هیجگونه مداخلهای جهت سازگار شدن با محیط آزمایشگاه در شرایط استاندارد (سیکل روشنایی/تاریکی 12 ساعته، دسترسی آزاد بهغذای حیوانات و آب شهری سالم و دمای 2±22 درجه سانتی گراد، رطوبت 40 تا60 درصد) در قفس‌های مخصوص حیوانات از جنس پلیاتیلن که کف آن از خاک چوب نرم پوشیده شده بود نگهداری شدند. در طی آزمایش از خوراک مخصوص و فشرده جوندگان و آب سالم شهری برای تغذیه رتها طبق ضوابط قانون نگهداری از حیوانات آزمایشگاهی بهطور یکسان استفاده شد. نمونههای آماری این تحقیق بهروش نمونه‌گیری انتخابی هدفدار و با توجه به شرایط وزنی و سنی انجام شد پس از گذشت یک هفته حیوانات بهطور تصادفی در 6 گروه مساوی با 5 سر موش در هر گروه شامل گروههای (کنترل سالم، نانوذرات بیولوژیک نقره، تمرین هوازی، تمرین بیهوازی، نانوذرات بیولوژیک نقره+تمرین هوازی، نانوذرات بیولوژیک نقره+ تمرین بیهوازی) تقسیم شدند. این رتها پس از 10 هفته تمرین هوازی و بیهوازی (24) (جدول 1، 2)، بهاندازه 10 درصد از وزن بدن هر رت، بهصورت تزریق درون صفاقی در 5 نوبت، نانوذرات نقره دریافت کردند (25). نانوذرات نقره بیولوژیک توسط عصاره قارچ فوزاریوم اکسیسپوروم با استفاده از محلول نیترات نقره در مرکز تحقیقات نانوذرات بیولوژیک در پزشکی واحد شاهرود سنتز و توسط آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری، اسپکتوفوتومتری و روش پراش اشعه ایکس مورد تایید قرار گرفت (26). همچنین برای نمونه‌گیری بافتی پس از طی 48 ساعت پس از آخرین تزریق، رتها توسط تزریق درون صفاقی کتامین و زایلازین، بی‌هوش و کالبد شکافی صورت گرفت و بلافاصله بافت ریه خارج و در محلول فرمالین 10 درصد قرار داده شد و پس از آن برای بافت شناسی آماده شد. پس از 24 ساعت اندام مورد نظر در داخل فرمالین جدید ثابت و بعد از فیکساسیون، آبگیری و شفافسازی بهوسیله پارافین قالبگیری شد و سپس بعد از این مراحل، توسط دستگاه میکروتوم مقاطع با ضخامت 5 میکرون بهصورت نمونه‌گیری تصادفی و با فواصل منظم و یکنواخت تهیه شدند. مقاطع میکروسکوپیک انتخاب شده، توسط رنگآمیزی هماتوکسیلین و ائوزین رنگ و سپس توسط میکروسکوپ نوری با بزرگنمایی100 و 400 برابر مطالعه و عکسهای گرفته شده برای ارزیابیهای هیستوپاتولوژیک بافت ریه به پاتولوژیست واگذار شد.
جهت اثبات دادههای کمی در گروهها بعد از تعیین نرمال بودن جامعه دادههای جمعآوری شده با استفاده از نرمافزار spss و آزمون کلوموگروف-اسمیرنوف (K-S) و همچنین آزمون برابری واریانسها (لوین) از آزمون تحلیل واریانس یکطرفه (one-way ANOVA)، و آزمون تعقیبی بونفرونی جهت تعیین اختلاف بین گروهها تجزیه و تحلیل شدند.
همچنین سطح معنیداری در این پژوهش 5 درصد 05/0p< درنظر گرفته شد.
جدول 1: پروتکل هوازی
|
هفته |
مدت تمرین (دقیقه) |
سرعت تمرین (متر/دقیقه) |
|
1 |
15 |
15 |
|
2 |
15 |
15 |
|
3 |
20 |
20 |
|
4 |
25 |
20 |
|
5 |
30 |
25 |
|
6 |
40 |
25 |
|
7 |
50 |
30 |
|
8 |
60 |
30 |
|
9 |
60 |
30 |
|
10 |
60 |
30 |
جدول 2: پروتکل بی هوازی
|
هفته |
تعداد تکرارها (ثانیه) |
تعداد ست ها |
شیب تردمیل (درجه) |
سرعت تمرین (متر/دقیقه) |
|
1 |
40 |
3 |
5 |
35 |
|
2 |
40 |
4 |
5 |
40 |
|
3 |
40 |
5 |
5 |
45 |
|
4 |
40 |
6 |
5 |
50 |
|
5 |
40 |
6 |
5 |
55 |
|
6 |
40 |
6 |
10 |
55 |
|
7 |
40 |
7 |
10 |
55 |
|
8 |
40 |
8 |
10 |
60 |
|
9 |
40 |
8 |
15 |
60 |
|
10 |
40 |
8 |
15 |
60 |
جدول 3: تغییرات وزن و مسافت طی شده بعد از 10 تمرین هوازی و بیهوازی
|
گروه |
وزن(گرم) |
مسافت (متر) |
|
کنترل |
315.25 |
925 |
|
نانو ذرات نقره بیولوژیک |
247.75 |
117 |
|
پروتکل تمرین هوازی |
243 |
4539 |
|
پروتکل تمرین بی هوازی |
233 |
4782 |
|
نانوذرات نقره+ پروتکل هوازی |
252 |
2079 |
|
نانوذرات نقره+ پروتکل بی هوازی |
236.25 |
3291 |
نتایج
در این مطالعه با توجه به هدف اصلی این تحقیق مبنی بر مقایسه اثرگذاری نانوذرات نقره بر بافت ریه رتهای تمرین کرده و بدون تمرین و همچنین مطالعه سازگاریهای ناشی از این تمرینات، براساس دو متغیر وزن رتها و همچنین میزان مسافت طی شده در آزمون دویدن برروی تردمیل جوندگان (استقامت پیشرونده) (جدول 3)، بعد از 10 هفته مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که براساس آزمون ANOVA یکطرفه و آزمون تعقیبی بونفرونی، وزن رتها در گروههای تمرین بهصورت معنیداری نسبت به گروه کنترل کمتر بود (045/0=p) ( جدول 4) (شکل 1). بهعلاوه میزان مسافت طی شده در آزمون دویدن استقامتی پیشرونده برروی تردمیل جوندگان، در گروههای تمرین بهصورت معنیداری بیشتر بود (000/0=p) (جدول 5) (شکل 2).
جدول 4: نتایج تحلیل واریانس یکطرفه در متغیر وزن رتها
|
وزن |
مجموع مربعات |
درجات آزادیdf |
میانگبن مربعات |
ارزش f |
sig |
|
بین گروهی |
20002.853 |
8 |
2500.357 |
2.338 |
045/. |
|
درون گروهی |
31014.200 |
29 |
1069.455 |
|
|
|
جمع کل |
51017.053 |
37 |
|
|
|
جدول 5: نتایج تحلیل واریانس یکطرفه در متغیر مسافت طی شده در آزمون پیشرونده استقامتی رتها
|
مسافت |
مجموع مربعات |
درجات آزادیdf |
میانگین مربعات |
ارزش f |
sig |
|
بین گروهی |
4558450.431 |
8 |
569806.304 |
26.766 |
000/. |
|
درون گروهی |
638648.800 |
30 |
21288.293 |
|
|
|
جمع کل |
5197099.231 |
38 |
|
|
|
شکل 1: تغییرات وزن در گروههای مختلف ( p<0.05)
شکل2: اختلاف میان گروهها در متغیر مسافت طی شده در آزمون پیشرونده استقامتی ( p<0.05)
نتایج هیستوپاتولوژیک:
در رابطه با نتایج هیستوپاتولوژیک، میزان آسیب های بافت ریه از قبیل پرخونی و التهاب در گروه دریافت کننده نانوذرات نقره بدون تمرین از همه گروه ها بیشتر بود. بعلاوه گروه های تمرینی آسیب به نسبت کمتری نسبت به گروههای دیگر تجربه کردند. تغییرات ساختاری گروه ها با بزرگ نمائی 001 و 004 برابر در شکل 3 نشان داده شده است.
در نمونههای گروه کنترل، شکل(A)، بافت ریه دارای ویژگیهای نرمال به لحاظ بافت شناسی بوده و نظم و انسجام در کل بافت قابل رویت است. برونشیولهای ریوی دارای دیواره مشخص با اپیتلیوم کاملا طبیعی و سالم بوده و تغییر خاصی در دیواره آنها پدیدار نیست. اندازه و تعداد آلوئولها و نیز دیواره بین آلوئولی (فلش سفید) بهلحاظ تعداد سلولی مناسب است. سلول پونوموسیت نوع 1 و 2 (فلش آبی) کاملا مشخص و به لحاظ ویژگیهای سلولی از قبیل شکل هسته و سیتوپلاسم و نیز تعداد سلولها نرمال گزارش میشود.
در نمونههای گروه نانو ذرات بیولوژیک نقره، شکل (B)، در نمونه های گروه بیولوژیک بافت ریه دارای فضای داخلی مشهود و منظم و قابل تفکیک می باشد. برونشیولهای ریوی مشخص و اندازه طبیعی همراه با بافت پوششی یکنواخت دارند. در دیواره آلوئولها اندک تجمع خون دیده شده (فلش قرمز) اما افزایش التهاب موجود نیست. سلولهای پونوموسیت شکل و ظاهر طبیعی دارند (فلش آبی) و تغییر خاصی در دیواره آلوئولی دیده نمیشود.
در نمونههای گروه هوازی شکل (C) بافت ریه در مقایسه با گروه کنترل تغییر خاصی را نشان نمی دهد. اندازه برونشیولها (فلش سبز) و نیز تعداد و اندازه آلوئولهای ریوی در مقاطع مختلف مناسب و طبیعی میباشد. سلولهای دیواره آلوئولی و انواع پونوموسیتها (فلش آبی) نیز ویژگی نرمال دارند.
در نمونههای گروه بی هوازی شکل (D) مشخصات بافتی همانند گروه کنترل دارای نظم و انسجام بوده و هیچگونه تغییر خاصی در بافت دیده نمیشود. سلولهای دیواره آلوئولی شکل منسجم و تعداد و اندازه نرمال دارند. تنها میزان اندکی پرخونی (فلش قرمز) در برخی وریدچه ها قابل رویت است که محسوس نمیباشد.
در نمونههای گروه نانو ذرات بیولوژیک نقره + تمرین هوازی شکل (E) در نمونههای گروه هوازی بیولوژیک نظم و انسجام در بافت دیده میشود. تعداد و اندازه راههای هوایی و آلوئولها طبیعی و مناسب بوده و تجمع خون یا سلولهای التهابی دیده بافت دیده نمی شود. اندازه و تعداد سلولهای نوموسیت (فلش آبی) طبیعی میباشد.
در نمونههای گروه نانو ذرات بیولوژیک نقره + تمرین بیهوازی شکل (F) در نمونههای گروه بیهوازی بیولوژیک هیچگونه تغییر خاصی در بافت ریه و دیواره ساختارها از قبیل آلوئولها و دیواره بین آلوئولی و برونشیولها وجود ندارد. تعداد اندکی سلول خونی در برخی نواحی رویت میشود که محسوس و غیر طبیعی نیست. بافت دارای فضای منظم و اندازه و انسجام طبیعی میباشد.
شکل3: فتومیکروگراف ریه موشهای صحرائی در گروه های مختلف با بزرگ نمائی 001 (بالا) و 004 (پایین)
بحث
هدف از این پژوهش، بررسی میزان مقاومت سلولی ایجاد شده توسط دو نوع فعالیت بدنی هوازی و بیهوازی در سلولهای ریوی در مواجهه با نانوذرات تولید شده با روش زیستی در رتهای نر ویستار بود. نتایج اولیه این پژوهش ثابت کرد رتها نر طی 10 هفته تمرین هوازی و بیهوازی نسبت به تمرینات سازگار شدهاند. مقدار مسافت طی شده در آزمون استقامتی پیشرونده بر روی تردمیل جوندگان در گروههای تمرینی بهطور معنیداری افزایش چشمگیری داشت که بیانگر افزایش سازگاریهای مختلف فیزیولوژیک نظیر سازگاریهای قلبی-تنفسی، هورمونی و عصبی- عضلانی است (شکل 1). بهعلاوه وزن این حیوانات در گروههای تمرینی بهطور معنیداری نسبت به گروه کنترل کمتر بود که نشاندهنده تغییرات متابولیکی در موشهای صحرایی است (شکل 2). همچنین نتایج نشان داد تزریق درون صفاقی نانوذرات نقره موجب بروز نارساییهای ساختاری مثل پرخونی و التهاب در گروه نانوذرات نقره بیولوژیک شده است. در مقایسه دو نوع پروتکل تمرینی نتایج نشان داد در کاهش آسیبهای پونوموسیت تمرینات بیهوازی در کاهش اثرات جانبی نانوذرات نقره در برونشیولها و آلوئولها اثر بخشتر بوده است و نسبت به تمرینات هوازی در کاهش التهاب بافت ریه تاثیرات بهتری اعمال کرده است (شکل 3).
در رابطه با اثر یک دوره نانونقره بر ساختار بافت ریه تحقیقات اندکی انجام شده است. بیان شده است تزریق درون صفاقی نانوذره نقره سبب نکروز شدن، دژنرانسیون و ارتشاح سلولهای ریوی رتها میشود که با نتایج هیستوپاتالوژی ما مطابقت دارد (27). همچنین گزارش شده است نانوذراتی مثل نقره، اکسید تیتانیوم، اکسید آلومینیوم و کربن سیاه، شاخص‌های التهابی تنفسی را افزایش میدهند (28). لیمباج و همکاران (29)، نشان دادند فیبروبلاستها می‌توانند نانوذرات را جذب کنند. این نتایج نشان میدهد اگر ذرات در مقیاس نانو قرار گیرند از لحاظ بیولوژیکی فعال میشوند. در توجیه این سازوکار میتوان بیان کرد نانوذرات نقره بعد از چسبیدن به سطح غشا سلولی، سیستم تنفسی را بهصورت برهمکنش آنزیم با زنجیره تنفسی باکتری با نقره تخریب میکنند. همچنین نقره با گروههای تیولی آنزیمهای حیاتی واکنش داده و آنها را غیرفعال می‌کند. نانوذرات نقره با اندازه 11 نانومتر سمیت سلولی را در سلولهای ریه ایجاد میکنند که به سطح پوشاننده آنها بستگی ندارد (30). نانو ذرات نقره پتانسیل غشایی پلاسما را ناپایدار میکنند که نتیجه آن کاهش سطح ATP درون سلول میباشد این عمل با هدف قرار دادن غشا سلول باکتری انجام میشود و باعث مرگ باکتری میشد. همچنین نانوذرات نقره موجب از هم گسستن اجزای ممانعت کننده (حفاظ) موجود در غشا خارجی باکتری میشود که باعث آزاد شدن تصاعدی مولکولهایی نظیر لیپوپلیساکارید 1 و پورینها از غشا سیتوپلاسمی میشود (31). اتصال نقره به گروههای عاملی پروتئینها و ایجاد پیوند با آنها، باعث از بین رفتن خواص اصلی پروتئینها میشود. نانونقره فقط به سطح غشا سلولی نمیچسبد بلکه به درون سلولها هم نفوذ می‌کند. نانونقره پس از نفوذ بهداخل سلول باکتری آنزیمهای آن را غیر فعال کرده و با تولید هیدروژن پراکسید باعث مرگ باکتری میشود (32).
مطالعات متعددی ارتباط بین سطح فعالیت بدنی و عملکرد تنفسی را توصیف می‌کند (33). ظرفیت حیاتی اجباری (Forced vital capacity) و حجم بازدم مجبور در 1 ثانیه (Forced expiratory volume 1 second)، شاخص‌های قوی عملکرد ریه هستند، که بهدلیل سبک زندگی بیتحرک کاهش مییابند (34، 35). تحقیقات نشان میدهد مردانی که در طول پیگیری (19 ماه) در سبک زندگی فعال باقی مانده بودند ، 50 میلیلیتر در FEV1 و 70 میلیلیتر در FVC خود بهبود داشتند، در حالی که افرادی که در سبک زندگی کمتحرک بودند 30 و 20 میلیلیتر در کاهش بهترتیب FEV1 و FVC (36). مطالعات مقطعی گزارش کردهاند که فعالیت بدنی منظم و آمادگی جسمانی مناسب با عملکرد بهتر ریوی مرتبط بوده است (37، 38). مشابه فعالیتهای هوازی، فعالیتهای بیهوازی نیز ممکن است تاثیر بالقوه مفیدی برروی سیستم تنفسی داشته باشند. برخی محققان نشان دادند اثرات فعالیتهای بیهوازی با عضوی از خانواده پپتیدهای ناتریورتیک، معروف به پپتید نوع C (Natriuretic peptide precursor C) ارزیابی شد. CNP توسط اندوتلیوم سنتز میشود و از طریق تاثیرات آن بر انقباض عروق خونی و همچنین اعمال خواص ضدفیبروتیک و ضدتکثیری، یک اثر محافظتی ایجاد می‌کند. این ماده باعث ایجاد تاثیر بیش از حد قطبی بر روی لایه عضلانی صاف رگهای خونی میشود که باعث اتساع عروق میشود (23، 39). همچنین گزارش شده است که CNP برای جلوگیری از پیری قلب از طریق فیبروز دیواره بطن چپ از طریق مسیر حلقوی گوانوزین منوفسفات (cGMP)، اثرات غیرتکثیر خود را برروی فیبروبلاستهای قلبی اعمال می‌کند (40). بهنظر میرسد پیش آمادگی بدنی موجب افزایش مقاومت سلولهای ریوی در مواجهه با سمیت نانوذرات نقره بیولوژیک میشود. در اثبات این مطلب وییراو همکاران (19) نشان دادند التهاب مجاری هوایی، تغییر شکل و بیان سایتوکاینهای پیش التهابی در نتیجه تمرین هوازی با شدت کم و متوسط، کاهش مییابد. بهنظر میرسد در تحقیق حاضر اثر بخشی پیش آمادگی بیهوازی بهدلیل شدت تمرین رتها در گروههای تمرین باشد و میتوان بیان کرد تمرینات ورزشی می‌تواند بهعنوان یک عامل ضدالتهابی در تعدیل عوامل التهابی ناشی از ریزذرات آلایندههای مختلف نقش داشته باشد. بهنظر میرسد تمرینات ورزشی کم شدت تا متوسط از طریق کاهش کاتوکولامینها، کورتیزول، رادیکالهای آزاد و تنش اپیتلیالی، بیان فاکتورهای رونویسی هستهای چون (Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) را کاهش داده و این فاکتورها در ادامه، بیان اینترلوکینهای پیش التهابی مختلفی همچون اینترلوکینهای (Interleukin) 1، 8 و 13 را تقلیل دهند که سلسله این رخدادها، فراخوانی سلولهای ایمنی در منطقه را کاهش داده و از تغییر ساختار سلولهای ریوی جلوگیری می‌کند مخصوصا زمانی که محرکی موجب افزایش این التهابها در منطقه شود (41). بهنظر میرسد پیش آمادگی بدنی بتواند ازطریق سازکارهای فوق، مقاومت سلولهای ریوی را نسبت به سمیت نانو افزایش دهد.
نتیجهگیری
تزریق درون صفاقی نانوذرات نقره تولید شده بهروش زیستی نیز موجب تخریب، پرخونی و التهاب بافت ریه میشود. همچنین بهنظر میرسد پیش آمادگی بدنی بیهوازی در کاهش این اثرات موثرتر باشد.
تشکر و قدردانی
ایــن تحقیــق مســتخرج از پایاننامه کارشناسیارشد مــیباشــد کــه بــا هزینه شخصی نفر اول پژوهش انجــام شــده اســت. بدیــن وســیله از آزمایشگاه فیزیولوژی ورزشی حیوانات دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود نهایت تقدیر و تشکر را داریم.
تاییدیــه اخلاقی
این پژوهش زیر نظر کمیته اخلاق دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود بهشماره IR.IAU.SHAHROOD.REC.1396.41 در مرکز تحقیقات نانوذرات بیولوژیک در پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود انجام شد.
)