تاثیر تمرین تناوبی خیلی شدید بر عوامل هورمونی موثر بر متابولیسم استخوان

Transcript

1 مجله علوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394 مقاله پژوهشی تاثیر تمرین تناوبی خیلی شدید بر عوامل هورمونی موثر بر متابولیسم استخوان * علیرضا قارداشی افوسی: دانشجوي دکتري فیزیولوژي ورزشی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه تهران ایران (*نویسنده مسي ول). Ghardashi.a@ut.ac.ir دکتر پاتریشیا خشایار: دبیر مرکز استي وپروز بیمارستان شریع ی ت تهران ایران. Patric.Kh@gmail.com دکتر عباسعلی گاي ینی: استاد و دکتري فیزیولوژي ورزشی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه تهران تهران ایران. Aagaeini@ut.ac.ir دکتر سیروس چوبینه: استاد و دکتري فیزیولوژي ورزشی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه تهران تهران. ایران. Choobineh@ut.ac.ir دکتر ع یل اصغر فلاحی: استادیار و دکتري فیزیولوژي ورزشی دانشکده روان شناسی و علوم تربیتی دانشگاه شیراز شیراز ایران Ali.fallahi62@gmail.com محسن جاویدي: دانشجوي دکتري فیزیولوژي ورزشی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی شهید بهشتی تهران ایران. Javidi68@yahoo.com چکیده تاریخ دریافت: 92/11/28 زمینه و هدف: تمرین تناوبی خیلی شدید به لحاظ ماهیت تناوبی باعث بروز تغییراتی در سوخت و ساز استخوان می شود. هدف از پژوهش حاضر بررسی تا ثیر تمرینات تناوبی خیلی شدید Training-HIIT) (High Intensity Interval بر عوامل بیوشیمیایی- هورمونی موش هاي نر نژاد ویستار بالغ بود. روشکار: روش تحقیق حاضر نیمه تجربی بود. بدین منظور تعداد 16 سر موش با محدوده وزنی 250±20 گرم و سن 8 هفته به دو گروه تجربی (8=n) و کنترل (8=n) تقسیم شدند. پس از یک هفته آشنایی با پروتکل تمرینی برنامهي تمرینی HIIT فزآینده به مدت هشت هفته دنبال شد. 24 ساعت پس از آخرین جلسهي تمرینی بعد ازبیهوشی وکشتن حیوان نمونه هاي خون مستقیما از قلب حیوان گرفته شد. پاراتورمون به روش رادیوایمونواسی و کیت ایمونوتوپیک CA الکالین فسفاتاز به روش کینتیک و کیت پارس آزمون کلسیم به روش آرسنازو و فسفات به روش فسفومولیدیت انجام گرفت. براي تجزیه و تحلیل دادههاي آماري از آزمون t مستقل استفاده شد. یافتهها: نتایج نشان داد مقادیر PTH و ALP در گروه تجربی نسبت به گروه کنترل افزایش معنی داري داشت (به ترتیب 0/000=p و 0/041=p) در حالی که کلسیم و فسفات در گروه تجربی افزایش معنی داري نداشت (به ترتیب 0/736=p و 0/859=p). نتیجهگیري: به نظر می رسد تمرینات تناوبی خیلی شدید احتمالا با افزایش پاراتورمون و عوامل پروتي ینی کنترل کننده حجم و تراکم استخوانی بر سوخت و ساز استخوان اثر گذار باشد. کلیدواژهها: تمرین تناوبی خیلی شدید پاراتورمون آلکالین فسفاتاز تراکم استخوانی کلسیم تاریخ پذیرش: 93/2/17 مقدمه پوکی استخوان بیماریی اسکلتی است که با کاهش تدریجی تراکم استخوانی و تحلیل ساختار ریز استخوان مشخص میشود. تحلیل در ساختار ریز استخوان و کاهش تراکم استخوان منجر به از بین رفتن مقاومت مکانیکی شکنندگی استخوان و در نتیجه باعث شکستگیهاي استخوان میشود (که حتی در بارگذاري کم نیز رخ میدهند). این بیماري هم اکنون یکی از مشکلات بهداشت عمومی در دنیا محسوب میشود تا حدي که نرخ شکستگی استخوان در اثر کاهش تراکم استخوان بیش از مجموعه رخدادهاي سرطان سکته مغزي و حملات قلبی است (1-4). چند عامل بر حداکثر تراکم استخوانی تاثیر دارند که از آن جمله میتوان به عوامل ژنتیکی و عوامل محیطی اشاره کرد. عوامل ژنتیکی (مانند: جنس سن اندازه بدن و قومیت) را نمی توان تغییر داد اما این احتمال وجود دارد دگرگون کردن متغیرهایی مانند شیوه زندگی و فعالیت بدنی در تحریک بیشتر تراکم استخوانی موثر باشد (4). این که فعالیت بدنی از چه راه هایی بر متابولیسم استخوان تاثیر می گذارد هنوز به طور کامل شناخته نشده است. اما به نظر می رسد فعالیت بدنی از راه سه سازوکار بر ساختار استخوان تاثیر می گذارد: سازوکار اول تا ثیر مستقیمی است که بر استخوان دارد بدین ترتیب انتقال سیگنال هاي بیولوژیکی از راه گیرندههاي مکانیکی انجام می شود سازوکار دوم تا ثیر

2 30 علیرضا قارداشی افوسی و همکاران غیرمستقیم توده عضلانی است که به شکل ثانویه بر گیرندههاي مکانیکی تا ثیر میگذارند و آخرین سازوکار تا ثیر غیرمستقیم تغیرات هورمونی است (5). ساز و کار سوم آثار هورمون ها را بررسی میکند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به پاراتورمون اشاره کرد. براي سال ها پاراتورمون عامل درگیر در تنظیم کلسیم از راه تحریک بازجذب استخوان شناخته می شد اما به تازگی نشان داده شده است مقدار تناوبی (افزایش و کاهش دوره اي) پاراتورمون تاثیر استي وژنی قویی دارد. پاراتورمون از راه اتصال به گیرنده وابسته به پپتید PTHR-1 - در سلول استي وبلاست بیان می شود - مسیر سیگنالینگ PKC-PLC-βوPKA-GAMP3,5 IP3 و آبشار G را از راه سازوکار پروتي ین AMPK MEK-ERK فعال می کند. این آبشار سلولی فعال شده از طریق گیرنده وابسته به پپتید- 1 پاراتورمون در استي وبلاست ها با تغییر فعالیت میانجی هاي درون سلولی مانند بتا کاتنین و گیرنده آلفا استروژن اثرات استي وژنی اعمال می کند ) 6). به تازگی گزارش ها نشان داده اند که فعالیت ورزشی از راه تاثیر تناوبی بر غلظت پاراتورمون باعث فعال شدن دو مسیر وینگلس (wnt3a) و AKT می شود (7). مسیر wnt3a حجم استخوان را تنظیم می کند. در این مسیر دو گیرنده Lrp5/frizzled وجود دارد که از راه پروتي ین هایی که wnt3a ترشح می کند مسیرهاي پیام رسانی مجازي (Canonical) (مسیري که باعث انباشت بتا کاتنین در سیتوپلاسم و انتقال به هسته شده و عوامل رونویسی را فعال می کند) و غیر مجازي (Non- ( canonicalرا فعال می کند. مهم ترین ویژگی سیگنالینگ وینگلس مجازي انتقال پیک ثانویه پروتي ین بتا کاتنین β) - catenin به هسته است که عامل کلیدي تنظیم کننده حجم و تراکم استخوان به شمار می رود (8). پروتي ین اسکلرواستین (Sclerostin) نیز تحت تاثیر پاراتورمون است. این پروتي ین روي گیرنده Lrp5/frizzled قرار می گیرد و فعالیت پروتي ین هاي رها شده از مسیر wnt3a را سرکوب می کند و مانع از افزایش حجم استخوان می شود (9). همچنین پاراتورمون در تنظیم کلسیم درون و برون سلولی نیز درگیر میشود. کلسیم ماده اصلی حفظ استحکام و انسجام بخش استخوان به شمار می رود. در مایع برون سلولی به حفظ فرآیند هاي سلولی از جمله انقباض و به عنوان پیک ثانویه براي تغییر فعالیت هورمون ها از راه فعال کردن پروتي ین کیناز هاي منحصر به فرد عمل می کند (10). آلکالین فسفاتاز آنزیمی مشتق از استخوان و کبد می باشد که فعالیت سلول هاي استي وبلاست و تشکیل استخوان را نشان می دهد (11). استي وبلاست ها منشا عظیمی از آلکالین فسفاتاز در استخوان به شمار میروند و میزان آن در سلول توانایی استخوان سازي استي وبلاست ها را نشان می دهد. این آنزیم در مایع خارج سلولی ریخته میشود و افزایش میزان سرمی آن با میزان استخوان سازي ارتباط مستقیم دارد. فعالیت بدنی موجب میشود آلکالین فسفاتاز اثر مثبتی بر سوخت و ساز استخوان داشته باشد (12). فعالیت ورزشی منظم عامل مهمی در تنظیم ساز و کار هاي درگیر در متابولیسم استخوان به شمار می آید. از جمله فواید فعالیت ورزشی آثار وابسته به بار گذاري مکانیکی ناشی از فعالیت ورزشی می باشد که به مسي لهاي بالینی و تحقیقات پایه تبدیل شده است. شیوه هاي گوناگون تمرینی از جمله دویدن روي تردمیل پریدن و تمرینات مقاومتی ساز وکار هاي گوناگونی در فعال سازي سلول هاي استخوان ساز دارند. برخی مطالعات فعالیت پویا را بهترین فعالیت ورزشی براي نوجوانان و جوانان به دلیل آثارش بر جایگاه هاي انباشت مواد معدنی استخوان درنظر گرفته اند. در میان پژوهش هایی که به این حوزه ورود کردهاند جاناتان و همکارانش نشان دادند تمرینات کوتاه مدت و درمانده ساز دویدن روي تردمیل مقادیر پاراتورمون را در حد معنا داري افزایش می دهد در حالی که مقادیر آن 1 تا 2 ساعت پس از تمرین به مقادیر پایه کاهش مییابد (13). مایمون و همکارانش نشان دادند تمرین شدید ترشح پاراتورمون را افزایش می دهد در حالی که تمرین کم شدت بر پاراتورمون تاثیري نداشته مجلهعلوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

3 تاثیر تمرین تناوبی خیلی شدید بر عوامل هورمونی موثر بر متابولیسم استخوان 31 است (14). ترتیبیان و همکارانش نشان دادند 9 هفته تمرین هوازي سبب افزایش معنا دار غلظت هاي پاراتورمون و آلکالین فسفاتازمی شود ) 15) در حالی که وینیانپا و همکارانش گزارش کردهاند که تمرین شدید موجب کاهش مقادیر پایه پاراتورمون در پایان 6 و 12 ماه تمرین در گروه تمرین شده است (10). نتایج تحقیق رودبرگ و همکارانش نشان می دهد 20 دقیقه دویدن با شدت متوسط به مدت دقیقه موجب افزایش 4/5 درصدي کلسیم یونیزه شده است (12). آثار فعالیت ورزشی بر غلظت کلسیم مورد مطالعه قرار گرفته است اما نتایج حاصل از آن ها متناقض است. برخی نویسندگان کاهش کلسیم تام و یونیزه را مشاهده کرده اند ) 16 و 17 ) در حالی که دیگران عدم تغییر ( 18 و 19 ) یا افزایش همزمان با افزایش پاراتورمون ( 16 و 19 ) را مشاهده کردهاند. لستر و همکارانش با بررسی اثر 8 هفته تمرین هوازي مقاومتی و ترکیبی افزایش معنا دار آلکالین فسفاتاز را در گروه هاي تمرین ترکیبی و مقاومتی در مقایسه با گروه کنترل گزارش کردند در حالی که در گروه تمرین هوازي افزایش معنا داري مشاهده نشد (20). وویتج و همکارانشتاثیر 8 هفته فعالیت هوازي و غیر هوازي را بر مقادیر آلکالین فسفاتاز پلاسمایی 20 مردان جوان ) ساله) بررسی کردند. در پایان هفته 4 تمرین هوازي مقادیر پلاسمایی کاهش یافت اما در پایان هفته 8 به مقادیر پایه بازگشت در تمرینات بی هوازي هم این گونه بود با این تفاوت که در پایان تمرینات بی هواز ي میزان افزایش الکالین فسفاتاز بیشتر بود (21). تمرینات تناوبی خیلی شدید (High intensity training-hiit) interval به دورههایی از فعالیت ورزشی گفته میشود که با نوساناتی در شدت فعالیت ورزشی در زمان معینی مشخص میشود. نوعا HIIT شامل تکرار دورههایی از فعالیت خیلی شدید (نزدیک به بیشینه یا فوق بیشینه) است که با فعالیت ورزشی کم شدت یا با شدت متوسط یا در برخی مواقع با عدم فعالیت کامل (یعنی استراحت مطلق) جدا میشود. از این رو تکرار زیاد الگوي افزایش شدت و بازیافت مجدد ملاك اصلی اثربخشی این برنامه هاست. البته این نیمرخ فعالیت ویژگی الگوهاي فعالیت ورزشی برخی از مشهورترین ورزشهاي دنیا مثل بسکتبال فوتبال فوتبال آمریکایی راگبی تنیس مشتزنی هاکی و غیره به شمار می رود (22). آثار مفید تمرینات تناوبی خیلی شدید بر بیماران قلبی عروقی رگ زایی بیوژنز میتوکندریایی و سایر عوامل مشخص شده است. این شیوه تمرینی احتمالا به دلیل وجود تناوب ها آثار متفاوتی نسبت به سایر تمرینات دارند. از سویی برنامه هاي HIIT نیازهاي متابولیکی عضلات بدن را تا حد فوق العاده اي افزایش می دهد افزایش مقادیر Pi کلسیم و هورمون هاي استرسی و سایر هورمون ها بعد از برنامه هاي ورزشی خیلی شدید گزارش شده است (23). مطالعات انجام شده بر عوامل نوسازي و متابولیسم استخوان وجود تناقض هایی را در نتایج نشان میدهد. از آن جایی که فعالیت هاي گوناگون بر عوامل نوسازي و متابولیسم استخوان بررسی شدهاند بهترین نوع فعالیت ورزشی براي بهینه سازي استخوان مشخص نشده است. فعالیت هاي کم شدت آثار کمی بر استخوان سازي دارند. تمرینات با ضریب نفوذ و شدت زیاد آثار مطلوبی دارند و از طرفی فواصل استراحتی باعث بهینه سازي عملکرد عوامل نوسازي می شود. فعالیت تناوبی خیلی شدید به دلیل شدت زیاد و وجود تناوب هایی با شدت کم آثار مطلوبی دارد و امروزه به عنوان تمرین نوین مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به این که تمرینات تناوبی خیلی شدید بر عوامل نوسازي و متابولیسم استخوانی بررسی نشده است پژوهش حاضر با این هدف طرح ریزي شده است که آیا تمرینات تناوبی خیلی شدید می تواند بر هورمون پاراتورمون و آنزیم الکالین فسفاتاز استخوان موش هاي نر نژاد ویستار تاثیر گذارد و نوسازي استخوان را تغیر دهد مجله علوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

4 32 علیرضا قارداشی افوسی و همکاران مراحل تمرین مو لفه تمرین زمان (دقیقه) شدت معادل با سرعت نوارگردان به شیب نوارگردان (درجه) روش کار آزمودنیها: روش تحقیق حاضر نیمه تجربی بود. تعداد 16 سر موش نر ویستار با محدوده وزنی 250±20 گرم و سن 8 هفته از مو سسه پاستور ایران خریداري شد. سپس مطابق با خط مشی انجمن ایرانیان حمایت از حیوانات آزمایشگاهی مورد استفاده براي اهداف علمی و آزمایشگاهی در حیوان خانه دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه تهران در 16 قفس نگهداري شدند. موش ها در چرخه روشنایی تاریکی (12 ساعت نور 12 ساعت تاریکی) و رطوبت %50~ و درجه حرارت 22±3 درجه سانتیگراد نگهداري شدند و به آب و غذا دسترسی آزاد داشتند. ارزیابی توان هوازي موش ها: با توجه به عدم دسترسی به ابزار مستقیم مانند دستگاه تجزیه و تحلیل گازهاي تنفسی با توجه به پژوهشهاي انجام شده اخیر (هویدال و همکارانش) پروتکل غیرمستقیم ولی با دقت زیاد به شرح زیر مورد استفاده قرار گرفت (پایلوت ها انجامشده است): بعد از دقیقه گرم کردن سرعت نوار گردان هر 2 دقیقه یک بار به میزان 0/03 متر بر ثانیه (1/8 تا 2 متر/دقیقه) افزایش می یافت تا حیوانات دیگر قادر به دویدن نبودند. ملاك رسیدن به VO 2 max عدم افزایش VO 2 max با وجود افزایش سرعت بود. سرعت VO 2 max ثبتشده سرعتی است که در آن VO 2 به فلات برسد. رسیدن به فلات با غلظت لاکتات بالاتر از 6 میلی مول در لیتر و نسبت تنفسی VCO 2 /VO 2 1/05 معادل است. پژوهشها نشان میدهند ارتباط قویی بین سرعت نوار گردان و VO 2 max موشها وجود دارد ) 0,94-0,98=r 0,0005>p). از این رو با استفاده از سرعت جدول 1- برنامه تمرینی گروه تجربی بدنه اصلی تمرین (7 تناوب) گرم کردن تناوب بازیافت تناوب شدید 3 دقیقه 4 دقیقه 6 دقیقه 50 تا % تا %95 50 تا % متر بر دقیقه متر بر دقیقه متر بر دقیقه 5 تا 20 درجه صفر سرد کردن 5 دقیقه 50 تا % متر بر دقیقه صفر VO 2max دویدن میزان VO 2 max به دست آمد.( 24 ) برنامه فعالیت ورزشی: موش ها در 2 گروه کلی 8 هفته فعالیت ورزشی کوتاه مدت تناوبی خیلی شدید (HIIT) و گروه کنترل- با توجه به طرح پژوهش - قرار گرفتند. براي آشنایی با فعالیت ورزشی HIIT گروه هاي تمرینی در هفته اول 5 روز به تمرین پرداختند. البته در همین زمان براي عملیاتی کردن پروتکل برنامه به صورت پایلوت اجرا شد. برنامه پروتکل ورزشی با توجه به پژوهش هاي هارمن و همکارانش (25) و هویدال و همکارانش (24) طراحی شد. هر جلسه برنامه پروتکل HIIT شامل 1 ساعت فعالیت ورزشی بود که مراحل آن عبارت بودند از: روش سنجش: 24 ساعت پس از آخرین جلسه تمرین موشها پس از ناشتایی شبانه نمونهبرداري شدند. براي جمعآوري نمونهها ابتدا حیوان با ترکیبی از داروي زایلازین (10 میلیگرم/کیلوگرم) و کتامین (75 میلیگرم/کیلوگرم) به صورت تزریق درون صفاقی بیهوش شدند. سپس قفسه سینه حیوان شکافته میشد و براي اطمینان از کمترین آزار حیوان نمونههاي خون به طور مستقیم از قلب حیوان گرفته میشد (5 سیسی). نمونه هاي خونی به مدت 15 دقیقه و با سرعت 3500 دور در دقیقه سانتریفیوژ شده و سرم جدا سازي شده در چند میکروتیوب ریخته شد و بلافاصله در ازت مایع منجمد شد. سپس نمونه هاي سرمی به آزمایشگاه جهت سنجش عوامل بیوشیمیایی انتقال داده شد. پاراتورمون به روش ایمونورادیومتریک و کیت ایمونوتوپیک CA (ساخت کشور آمریکا با حساسیت 1 پیکو گرم/میلی لیتر) الکالین فسفاتاز به روش کینتیک و کیت پارس آزمون (ساخت کشور ایران باحساسیت IU/ml 3 ) کلسیم به روش آرسنازو مجلهعلوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

5 تاثیر تمرین تناوبی خیلی شدید بر عوامل هورمونی موثر بر متابولیسم استخوان 33 گروه کنترل تمرین جدول 2- میانگین وزن موش ها (گرم) قبل و بعد از تمرین و تغییرات وزن اضافه شده پس آزمون پیش آزمون 81±16 330±21 257±13 63±12 304±19 247±13 متغیر (pg/ml) PTH (IU/dl) ALP (mg/dl) Ca 2+ (mg/dl) P جدول 3 - مقادیر پلاسمایی گروه کنترل 28/52±2/33 262/38±27/12 9/71±0/44 7/20±0/88 فسفات به روش فسفومولیدیت سنجیده شد. براي بررسی طبیعی بودن داده ها از آزمون K-S و همچنین همگنی واریانس گروه ها بر اساس وزن موش ها و آزمون لونز صورت گرفت. براي مقایسه بین گروهی از آزمون آماري تی مستقل استفاده شد. همچنین سطح معنا داري براي کلیه آزمون هاي آماري 0/05 α در نظر گرفته شد. تجزیه و تحلیل هاي آماري با استفاده از نرم افزار SPSS16 استفاده شد. یافته ها جدول 2 وزن موش ها در مرحله قبل و بعد از اجراي برنامه تمرینی در دو گروه کنترل و تمرین را نشان می دهد. تغییرات وزن (وزن اضافه شده) در گروه کنترل نسبت به گروه تمرین بیشتر است. نتایج اطلاعات آماري در جدول 3 اراي ه گردید. با توجه به یافته هاي پژوهش مطابق با جدول 2 میزان PTH و ALP افزایش معنا داري داشت (به ترتیب 0/000=p و 0/041=p). در حالی که نتایج سنجش کلسیم و فسفات تغیر معنا داري نداشت (به ترتیب 0/736 =p و 0/859=p). بحث و نتیجه گیري نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد تمرینات تناوبی خیلی شدید موجب افزایش معنا دار مقادیر سرمی پاراتورمون و الکالین فسفاتاز شد اما افزایش معنا داري در کلسیم و فسفات مشاهده نشد. سالویسن و همکارانش بیان کردهاند پاسخ PTH به فعالیت ورزشی ممکن است با سایر عوامل نظیر ویژگی هاي تمرین و آمادگی جرح و تعدیل شاخص ه يا فیزیولوژیکی گروه تجربی 49/42±2/29 279/50±34/69 9/80±0/56 7/28±1/04 مقدار احتمال 0/000 0/041 0/736 0/859 شود (26). مایمون وهمکارانش با بررسی شدت فعالیت بر غلظت PTH با دو شدت %15 بالا تر و پایین تر از آستانه تهویهاي افزایش غلظت PTH در گروه تمرینی با شدت زیاد را گزارش کردهاند. آن ها اشاره کردند فعالیت ورزشی براي افزایش PTH یک آستانه تحریک استخوانی دارد (19). بوسیدا و همکارانش در مطالعهاي تا ثیر دو نوع فعالیت ورزشی (تناوبی و تداومی) با شدت زیاد (%75-85) را بر غلظت PTH بررسی و گزارش کردهاند شدت زیاد میتواند یکی از عوامل موثر در افزایش مقادیر PTH باشد (27). اما برخلاف نتایج پژوهش حاضر ایواموتو وهمکارانش کاهش مقادیر PTH را گزارش کردهاند و علت کاهش PTH را به کمتر بودن شدت فعالیت ورزشی نسبت دادهاند. شدت فعالیت کمتر از آستانه رهایش PTH به کاهش مقادیر PTH منجر می شود (28). رهایش هورمون PTH به لحاظ زمانی یک آستانه دارد. بوسیدا و همکارانش به این نتیجه رسیدهاند مدت فعالیت ورزشی بیشتر از 50 دقیقه میتواند باعث افزایش غلظت PTH شود. اگر مدت زمان فعالیت ورزشی کمتر از 50 دقیقه باشد PTH به آستانه رهایش نمیرسد مگر این که شدت فعالیت ورزشی زیاد باشد (29). مایمون و سلطان گزارش کردهاند فعالیت شدید و کوتاه مدت نمی تواند به تغییر PTH منجر شود. آن ها علت وجود این رابطه را به مدت فعالیت ورزشی نسبت داده اند ) 31). نتایج پژوهش هاي متناقض با پژوهش حاضر را می توان به مدت و شدت مختلف برنامه تمرینی نسبت داد. سن آمادگی بدنی و میزان تمرین عواملی اند که بر رهایش PTH موثرند. زریس و همکارانش مجله علوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

6 34 علیرضا قارداشی افوسی و همکاران نشان دادند آزمودنی هاي جوان و بالغ پاسخ PTH متفاوتی به فعالیت ورزشی دارند ) 30) آزمودنی هاي جوان در پاسخ به فعالیت ورزشی تغییرات PTH کمتري نسبت به افراد بالغ دارند. در پژوهشی ایواموتو و همکارنش گزارش کردند مقادیر PTH موش هاي جوان در هفته هاي آغازین فعالیت کمتر بود در حالی که مقادیر PTH موش هاي یازده هفته تمرین کرده نسبت به موش هاي هفت هفته تمرین کرده زیادتر بودهاست (28). بوسیدا وهمکارانش بیان کردند نوع فعالیت بر مقادیر PTH تاثیر دارد. نتایج آن ها نشان داد فعالیت هاي تناوبی در مقایسه با فعالیت هاي تداومی پاسخ متفاوتی به مقادیر PTH دارد. از طرفی نوع فعالیت می تواند مستقل از عوامل مانند مقادیر کلسیم بر مقادیر PTH موثر باشد (27). از میان عوامل مستقل از کلسیمی که بر رهایش PTH حتی در حضور هیپرکلسمی تاثیر دارد می توان به اسیدوز و کاتکولامین ها اشاره کرد ( 19 و 27 ). احتمالا می توان گفت یکی از عوامل موثر بر افزایش مقادیر PTH در پژوهش حاضر نوع فعالیت ورزشی بوده که به دلیل شدت زیاد توانسته است باعث افزایش اسیدوز و کاتکولامین شود. یکی از عوامل فیزیولوژیک موثر بر رهایش PTH مقادیر پلاسمایی کلسیم میباشد سازوکارهاي پیشنهادي براي کاهش مقادیر کلسیم یونیزه سرم و به طور متقابل افزایش پاراتورمون ناشی از فعالیت ورزشی افزایش دفع کلسیم از راه تعریق افزایش غلظت فسفات رهاشده ناشی از هیدرولیز آدنوزین تري فسفات و کراتین فسفات عضله می باشد که به کلسیم یونیزه متصل میشود (18). همچنین افزایش مقادیر اسیدهاي چرب آزاد ناشی از فعالیت ورزشی و اتصال آنها با یون آزاد کلسیم می باشد ) 32). لمان و همکارانش گزارش کردهاند هیپرکلسی اوریا -کاهش بازجذب کلسیم کلیوي - با اسیدوز متابولیک ناشی از فعالیت ورزشی ارتباط دارد (33). یافتههاي پژوهش حاضر نشان داد مقادیر الکالین فسفاتاز افزایش معناداري داشته است. هوانگ و همکارانش نشان دادند نوع تمرین بر مقادیر ALP تاثیر دارد. علت تناقض یافته هاي هوانگ با پژوهش حاضر را می توان در تفاوت برنامه تمرینی و سن آزمودنی یافت. از آن جایی که تمرین هاي متحمل وزن به دلیل فشار و کشش وارده بر دستگاه عضلانی اسکلتی می تواند مقادیر ALP را افزایش دهد ولی برنامه تمرینی هوانگ و همکارانش تمرین شنا با دو شدت کم و زیاد بوده است (34). مارتا و همکارانش اشاره کردند مقادیر آلکالین فسفاتاز (ALP) در پاسخ به دو ساعت دوچرخهسواري با شدت %80 max Vo 2 افزایش داشته است (35). ترتیبان و همکارانش نشان دادهاند شدت زیاد (HRmax%70-80) میتواند مقادیر ALP را افزایش دهد (15). آشیزوا و همکارانش با بررسی تمرین هاي مقاومتی بر مقادیر ALP گزارش کردند تمرینهاي خیلی شدید به افزایش مقادیر ALP می انجامد در حالی که تمرین کم شدت تاثیري بر مقادیر ALP ندارد (36). وویتج و همکارانش با بررسی دو نوع فعالیت هوازي و بیهوازي نشان دادند فعالیت بیهوازي (با شدت max% (Vo 2 منجر به افزایش مقادیر ALP شده و به نظر میرسد شدت تمرین با مقادیر ALP همبستگی داشته باشد (21). به نظر میرسد یکی از علل افزایش ALP شدت فعالیت ورزشی باشد. پژوهش ها نشان می دهند شدت تحریک مکانیکی نسبت به تکرار فشارهاي تمرینی براي سازگاري ساختاري استخوان اهمیت بالاتري دارد. افزایش ALP سرمی به کشش و فشارهاي وارده به دستگاه عضلانی وابسته است که موجب انتقال فشارهاي مکانیکی و تبدیل آن به سیگنال هاي بیوشیمیایی میشود و معدنی سازي مواد استخوانی را افزایش میدهد (37). وویتج و همکارانش نشان دادند یکی دیگر از عوامل موثر بر مقادیر ALP مدت دوره تمرینی میباشد. آنها گزارش کردهاند که ALP در گروه تمرینی هوازي در هفته چهارم کاهش یافت اما در پایان هفته هشتم مقادیر ALP افزایشیافته بود. تمرینات هوازي در مرحله اول از تحلیل استخوان جلوگیري میکنند یعنی در این مرحله شاخصهاي باز جذب استخوان کاهش می یابند و در مرحله بعد تشکیل استخوان شروع میشود. ALP نقشی دو مرحله اي دارد: مرحله مجلهعلوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

7 تاثیر تمرین تناوبی خیلی شدید بر عوامل هورمونی موثر بر متابولیسم استخوان 35 Gooi JH, Weber PB, et al. Osteocyte Wnt/β-catenin signaling is required for normal bone homeostasis. Mol Cell Bio. 2010;30: Kramer I, Loots GG, Studer A, Keller M, Kneissel M, et al. Parathyroid hormone (PTH) - induced bone gain is blunted in SOST overexpressing and deficient mice. J Bone Miner Res. 2010;25: Vainionpaa A, Korpelainen R, Vaananen HK, Haapalahti J, Jamsa T, Leppaluoto J. Effect of impact exercise on bone metabolism. Osteoporos Int. 2009;20: Maimoun L, Sultan C. Effects of physical activity on bone remodeling. Metabol. 2011; 60(3): Rudberg A, Magnusson P, Larsson L, Joborn H. Serum isoforms of bone alkaline phosphatase increase during physical exercise in women. Calcif Tissue Int. 2000;66(5): Scott JP, Sale C, Greeves JP, Casey A, Dutton J, Fraser WD. The effect of training status on the metabolic response of bone to an acute bout of exhaustive treadmill running. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95(8): Maimoun L, Sultan C. Effect of physical activity on calcium homeostasis and calciotropic hormones: A review. Calcif Tissue Int. 2009;85: Tartibian B, Moutab Saei N. Effects of 9- weeks high intensity aerobic exercises on parathyroid hormone and marker of metabolism of bone formation in young women. Olympic. 2009;16(4): Maimoun L, Simar D, Malatesta D, Caillaud C, Peruchon E, Couret I, et al. Response of bone metabolism related hormones to a single session of strenuous exercise in active elderly subjects. Br J Sports Med. 2005;39: Maimoun L, Simar D, Caillaud C, Coste O, Barbotte E, Peruchon E, et al. Response of calciotropic hormones and bone turnover to brisk walking according to age and fitness level. J Sci Med Sport. 2009; 12: Guillemant J, Accarie C, Peres G, Guillemant S. Acute effects of an oral calcium load on markers of bone metabolism during endurance cycling exercise in male athletes. Calcif Tissue Int. 2004; 74: Maimoun L, Manetta J, Couret I, Dupuy AM, Mariano-Goulart D, Micallef JP, et al. The intensity level of physical exercise and the bone metabolism response. Int J Sports Med. 2006;27: Lester ME, Urso ML, Evans RK, Pierce JR, Spiering BA, Maresh CM, et al. Influence of exercise mode and osteogenic index on bone biomarker responses during shorttermphysical training. Bone. 2009;45(4): Woitge HW, Friedmann B, Suttner S, Farahmand I, Muller M, Schmidt-Gayk H, et al. اول آن تبدیل کلسیم و فسفات به هیدروکسی آپاتیت و در مرحله بعد معدنی سازي استخوان را افزایش میدهد (21). تمرینات تناوبی خیلی شدید به دلیل برخورداري از شدت خیلی زیاد احتمالا از راه افزایش پاراتورمون و عوامل پروتي ینی کنترل کننده حجم و تراکم استخوان بر سوخت و ساز استخوان تاثیر داشته باشد. برنامه تمرینی پژوهش حاضر موید این است که تمرینات با شدت بالا و طولانی مدت تاثیر بسیاري بر نوسازي استخوان از راه عوامل هورمونی دارد. باتوجه به این که تمرینات تناوبی خیلی شدید با افزایش پاراتورمون کلسیم و فسفات همراه است. پیشنهاد می شود عوامل پروتي ینی و هورمونی وابسته به PTH (اسکلرواستین مسیر هاي پیام رسانی مجاز و غیر مجاز) بررسی شود. مجله علوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394 منابع 1. Strepnick LS. The frequency of bone disease. In Bone health and osteoporosis. A report of the surgeon general. Mc Gowan JA, Raisz LG, Noonan AS, Elderkin AL (eds) (Washington, DC.Office of the US Surgeon General). 2004; Hart KJ, Shaw JM, Vajda E, Hegsted M, Miller SC. Swim-trained rats have greater bone mass, density, strength, and dynamics. J Appl Physiol. 2001;91: Slemenda CW, Siuhui M, Zhou L, Johnston CC. Reduced rates of skeletal remodeling are associated with increased bone mineral density during the development of peak skeletal mass. J Bone Miner Res. 1997;12: Guadalupe-Grau A, Fuentes T, Guerra B, Calbet JAL. Exercise and bone mass in adults. review article. Sports Med. 2009;39(6): Bonnet N, Ferrari SL. Exercise and the skeleton: How it works and what it really does. IBMS Bone KEy. 2010;7(7): Datta NS, Abou-Samra AB. PTH and PTHrP signaling in osteoblasts. Cell Signal. 2009;21: Weinstein RS, Jilka RL, Almeida M, Roberson PK, Manolagas SC. et al. Intermittent parathyroid hormone administration counteracts the adverse effects of glucocorticoids on osteoblast and osteocyte viability, bone formation, and strength in mice. Endocrinology. 2010;151: Kramer I, Halleux C, Keller H, Pegurri M,

8 36 علیرضا قارداشی افوسی و همکاران calcium excretion. Kidney Int. 1986;29: Tsang-Hai H, Feng-Ling C, Sandy S, Hsieh, Shang-Chih L, Shing-Hwa L, Rong-Sen Y. Swimming Training Increases the Post-Yield Energy of Bone in Young Male Rats. Calcif Tissue Int. 2010; 86: Martha SM. The association between serum thyroid-stimulating hormone in its refrence range and bone statue in postmenopausal American women. Bone. 2007;40(4): Ashizawa N, Ouchi G, Fujimura R, Yoshida Y, Tokuyama K, Suzuki M. Effects of a single bout of resistance exercise on calcium and bone metabolism in untrained young males. Calcif Tissue Int. 1998; 62(2): Thorsen K, Kristoffersson A, Hultdin J, Lorentzon R. Effects of moderate endurance exercise on calcium, parathyroid hormone and markers of bone metabolism in young women. Calcif Tissue Int. 1997; 60(1): Qin L, Raggatt LJ, Partridge NC. Parathyroid hormone: a double-edged sword for bone metabolism. Trends Endocrinol Metab. 2004; 15:60-5. Changes in bone turnover induced by aerobic and anaerobic exercise in young males, J Bone Mine res. 1998;13: Maclaren D, Morton J. High-intensity intermittent exercise. In: Maclaren D, Morton J. Biochemistry for Sport and Exercise Metabolism, First ed. City: Chichester, John Wiley & Sons; Ltd: p Barry DW, Kohrt WM. BMD decreases over the course of a year in competitive male cyclists. J Bone Miner Res. 2008;23(4): Høydal MA, Wisløff U, Kemi OJ, Ellingsen O. Running speed and maximal oxygen uptake in rats and mice: practical implications for exercise training. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2007; 14(6): Haram PM, Kemi OJ, Lee SJ, Bendheim MØ, Al-Share QY, Waldum HL, et al. Aerobic interval training and continuous moderate exercise in the metabolic syndrome of rats artificially selected for low aerobic capacity. Cardiovasc Res. 2009; 81(4): Salvesen H, Johansson AG, Foxdal P, Wide L, Piehl-Aulin K, Ljunghall S. Intact serum parathyroid hormone levels increase during running exercise in well-trained men. Calcif Tissue Int. 1994;54: Bouassida A, Zalleg D, Zaouali Ajina M, Gharbi N, Duclos M, Richalet JP, et al. Parathyroid hormone concentrations during and after two periods of high intensity exercise with and without an intervening recovery period. Eur J Appl Physiol. 2003;88(4-5): Iwamoto J, Shimamura C, Takeda T, Abe H, Ichimura S, Sato Y, et al. Effects of treadmill exercise on bone mass, bone metabolism, and calciotropic hormones in young growing rats. J Bone Miner Metab. 2004;22: Bouassida A, Zalleg D, Bouassida S, Zaouali M, Feki Y, Zbidi A, et al. Leptin, its implication in physical exercise and training: a short review. Sports Science and Medicine JSSM. 2006;5: Zerath E, Holy X, Douce P, Guezennec CY, Chatard JC. Effect of endurance training on post exercise parathyroid hormone levels in elderly men. Med Sci Sports Exerc. 1997;29: Maimoun L, Sultan C. Effect of physical activity on calcium homeostasis and calciotropic hormones: A review. Calcif Tissue Int. 2009; 85(4): Ljunghall S, Joborn H, Roxin LE, Skarfors ET, Wide LE, Lithell HO. Increase in serum parathyroid hormone levels after prolonged physical exercise. Med Sci Sports Exerc. 1988;20: Lemann JJ, Gray RW, Maierhofer WJ, Cheung HS. The importance of renal net acid excretion as a determinant of fasting urinary مجلهعلوم پزشکی رازي دوره 22 شماره 130 فروردین 1394

9 Original Article Effect of high intensity interval training on hormonal factor affecting bone metabolism *Alireza Ghardashi Afousi, PhD student, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran. ( *Corresponding author) Ghardashi.a@ut.ac.ir Patrishia Khashayar, MD. Secretary of Osteoporosis, Shariati Hospital, Tehran, Iran. Patric.kh@gmail.com Abas Ali Gaeni, PhD. Professor in Sport Physiology, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran. Aagaeini@ut.ac.ir Siross Choobineh, PhD. Assistance Professor in Sport Physiology, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran. Choobineh@ut.ac.ir Ali Asghar Fallahi, PhD. Assistance Professor in Sport Physiology, Department of Sport Physiology, Faculty of sychology and Education, University of Shiraz, Shiraz, Iran. Ali.Fallahi62@gmail.com Mohsen Javidi, PhD student, Department of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran. Javidi68@yahoo.com Abstract Background: High interval training changes the bone metabolism. The present study was aimed at investigating the effect of High Intensity Interval Training (HIIT) on biochemical factor of adult male Wistar rat. Methods: In this semi-experimentral studu sixteen male Wistar rats aged 6 weeks old with weight of 250±20 g were divided into control (n=8) and experim ental groups (n=8). After a week of orientation training protocol, eight weeks of incremental HIIT training program was followed. 24 hours after the last training session, anesthesia and sacrificed blood samples were taken directly from the animal's heart. Serum PTH and ALP were determined with RAI (Imonotopic CA kit), kinetic (Pars azmon kit), Ca and P were determined with Arsenazo, Phosphomolydate and independent t-test was used for statistical analysis. Results: The result indicated that the level of PTH and ALP increased significantly whereas calcium and phosphate of experimental group did not show significant rise. Conclusion: High intense interval training, possibly through increased PTH and protein factors, control bone mass density and volume and thus effecting bone metabolism. Keywords: High interval intensity training, Parathormone, Alkaline phosphatase, Bone mass density, Calcium Razi Journal of Medical Sciences Vol. 22, No. 130, Mar-Apr