Investigating the effect of swimming exercise and vitamin D consumption on B-catenin/TCF signaling pathway in endometriosis model rats
Subject Areas : Role of Genes in Health
Shahrbano jaafari
1
,
hajar abbaszadeh
2
,
parvin farzanegi
3
,
Leila zameni
4
1 - Ph.D Candidate, Department of Physical Education and Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2 - Associate Professor, Department of Physical Education and Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
3 - Associate Professor, Department of Physical Education and Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
4 - Assistant Professor, Department of Physical Education and Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
Keywords: Swimming, vitamin D, β-catenin, Endometriosis, TCF,
Abstract :
The aim of the present study was to investigate the effect of swimming exercise and vitamin D consumption on β-catenin /TCF signaling pathway in endometriosis model rats. In this way, the number of 30 8-week-old female rats with an average weight of 202.85±15.62 grams after induction of the model by transplanting the tissue around the endometrial region randomly into 6 groups; healthy control(n=5), Sham (normal saline solution to control the effect of eating the gavage)(n=5), endometriosis(n=5), endometriosis+vitamin D(n=5), endometriosis+swimming(n=5), endometriosis+swimming+ vitamin D(n=5). The amount of vitamin D consumption was 200 mg/kg per body weight of each rat, and the swimming training program was for 8 weeks, five days a week, and every day for 30 minutes. One-way analysis of variance was used to analyze the data. The findings showed that the expression level of β-catenin and TCF genes was significantly higher in the endometriosis group than in the healthy control group (p=0/007, 0/035).Swimming, vitamin D and a combination of swimming +D were associated with a decrease in β-catenin and TCF gene expression.In general, the results of this research indicate that the regulation of β-catenin and TCF gene expression in a normal state in the process of endometriosis can improve the level of this disease, and possibly swimming exercises and taking at the same timevitamin D will be effective in the normal state of the β-catenin/TCF pathway.
_||_
Journal of Physiology of Movement & Health. Spring 2023; 3(1)
بررسی تاثیر تمرین شنا و مصرف ویتامین Dبر مسیر سیگنالینگ β-catenin/TCF در رت های مدل اندومتریوز
شهربانو جعفری1، هاجر عباس زاده 1*2، پروین فرزانگی3 ، لیلا ضامنی4
1. دانشجوی دکتری، گروه تربیت بدنی و علوم وزشی، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران
2. دانشیار، گروه تربیت بدنی و علوم وزشی، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران
3. دانشیار، گروه تربیت بدنی و علوم وزشی، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران
4. استادیار، گروه تربیت بدنی و علوم وزشی، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران
تاریخ دریافت: 0۷/02 /۱۴۰2 ، تاریخ پذیرش: 15/03/۱۴۰۳، تاریخ چاپ: 31/ 03/ ۱۴۰2
هدف مطالعه حاضر بررسی تاثیر تمرین شنا و مصرف ویتامین Dبر مسیر سیگنالینگ β-catenin/TCF در رتهای مدل اندومتریوز بود. بدین منطور تعداد 30 سر موش صحرایی ماده 8 هفتهای با میانگین وزنی 62/15±85/202 گرم پس از القا مدل به روش پیوند زدن بافت اطراف ناحیه اندومتر بهصورت تصادفی به گروه های 6گانه کنترل-سالم(5=n)، شم(محلول نرمال سالین برای کنترل اثر خوراندن گاواژ) (5=n)، اندومتریوز(5=n)، اندومتریوز+ویتامینD(5=n)، اندومتریوز+شنا(5=n)، اندومتریوز+شنا+ویتامین D(5=n)تقسیم شدند. میزان مصرف ویتامینD، mg/kg200 به ازای وزن بدن هر رت بوده و نیز برنامه تمرین شنا به مدت 8 هفته و هر هفته پنج روز و هر روز به مدت 30 دقیقه بود. جهت تجزیه و تحلیل دادهها از آنالیز واریانس یکطرفه استفاده گردید. یافتهها نشان داد که میزان بیان ژن های β-catenin و TCFدر گروه اندومتریوز نسبت به گروه کنترل-سالم به طور معناداری بیشتر بود(035/0 ،007/0=p). شنا، ویتامینD و ترکیبی از شنا+D با کاهش در بیان ژن β-catenin و TCF همراه بود. بهطور کلی نتایج تحقیق حاضر بیانگرآن است که تنظیم بیان ژن β-catenin و TCF در وضعیت طبیعی در فرایند اندومتریوز میتواند باعث بهبود سطح این بیماری گردد و احتمالا انجام تمرینات شنا و نیز مصرف همزمان ویتامین D در وضعیت طبیعی مسیرβ-catenin/TCF موثر خواهد بود.
کلمات کلیدی: شنا، ویتامین D،β-catenin ،TCF، اندومتریوز.
Investigating the effect of swimming exercise and vitamin D consumption on β-catenin /TCF signaling pathway in endometriosis model rats
Shahrbanoo Jaafari 1, Hajar Abbaszadeh 2*2 , Parvin Farzanegi 3, Leila Zameni 4
1.Ph. D Candidate, Department of Physical Education & Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2.Associate Professor, Department of Physical Education & Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
3. Associate Professor, Department of Physical Education & Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
4. Assistant Professor, Department of Physical Education & Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
Received: 28 May 2023, Accepted: 15 June 2023, Published: 21 June 2023
Abstract
The aim of the present study was to investigate the effect of swimming exercise and vitamin D consumption on β-catenin /TCF signaling pathway in endometriosis model rats. In this way, the number of 30 8-week-old female rats with an average weight of 202.85±15.62 grams after induction of the model by transplanting the tissue around the endometrial region randomly into 6 groups; healthy control(n=5), Sham (normal saline solution to control the effect of eating the gavage)(n=5), endometriosis(n=5), endometriosis+vitamin D(n=5), endometriosis+swimming(n=5), endometriosis+swimming+ vitamin D(n=5). The amount of vitamin D consumption was 200 mg/kg per body weight of each rat, and the swimming training program was for 8 weeks, five days a week, and every day for 30 minutes. One-way analysis of variance was used to analyze the data. The findings showed that the expression level of β-catenin and TCF genes was significantly higher in the endometriosis group than in the healthy control group (p=0/007, 0/035).Swimming, vitamin D and a combination of swimming+D were associated with a decrease in β-catenin and TCF gene expression.In general, the results of this research indicate that the regulation of β-catenin and TCF gene expression in a normal state in the process of endometriosis can improve the level of this disease, and possibly swimming exercises and taking at the same timevitamin D will be effective in the normal state of the β-catenin/TCF pathway.
Keywords: Swimming, Vitamin D, β-catenin, TCF, Endometriosis.
مقدمه
اندومتریوز3 یکی از شایع ترین بیماری های زنان در سن باروری است که آثار منفی زیادی بر کیفیت زندگی آنان دارد و علاوه بر به خطر انداختن سلامت فرد و خانواده، تحمل هزینه های درمان و محدود کردن حضور اجتماعی مبتلایان را به دنبال دارد (1). اندومتریوزیک فرآیند خوش خیم است، اما پتانسیل رفتارهای بدخیم را دارد. به نظر می رسد که مهاجرت و تهاجم بافت آندومتر به خارج از حفره رحم برای ایجاد اندومتریوز نیاز باشد، اما دانش ما در مورد رویدادهای بعدی محدود است(2). رشد و توسعه سلولهای اندومتریوز در محل‌های نابجا میتواند از طریق مسیرهای متعددی از جمله MAPK/MEK/ERK، PI3K/Akt/mTOR، NF-κB، Rho/ROCK، استرس اکسیداتیو واکنشی، فاکتور نکروز تومور، فاکتور رشد، Catenin-β، Wnt/β، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی، استروژن و سیتوکین ها ارتقا یابد(3). مطالعات نشان می دهد که فعالیت فرا-تنظیمیβ-Catenin، که بهعنوان یک فعال‌کننده فاکتورهای رونویسیTCF/LEF عمل می‌کند و در نتیجه رونویسی ژنهای تقویت‌کننده تکثیر سلولی، مخالفت با آپوپتوز و کمک به مهاجرت سلولی را ترویج می‌کند، به عنوان یک محرک کلیدی در القای بیماریها شناخته شده است(4). تجزیه و تحلیل مسیرهای مولکولی مؤثر بر فعال‌سازی β-catenin نشان می‌دهد که سبک زندگی، اقدامات دارویی و تغذیه‌ای که در مطالعات اپیدمیولوژی و جوندگان با کاهش خطر ابتلا به این بدخیمی مرتبط است، تا حدی به دلیل تأثیر کاهش‌دهنده بر فعالیت β-cateninمی باشد. این اقدامات شامل رژیم‌های گیاهی سرشار از فیبر کامل، مصرف سبزیجات، تمرینات ورزشی هوازی، آسپرین روزانه با دوز پایین، درمان با متفورمین و افزایش مصرف ویتامینD، کلسیم و ایزوفلاون‌های سویا است(4). همچنین، نشان داده شده که بیتحرکی میتواند بهبود بیماریها را کاهش دهد، در مقابل، فعالیت ورزشی منظم، بهعنوان بخشی از کارهای روزمره فرد ممکن است به مدیریت شرایط پاتولوژیک کمک کند(5). برخی از شواهد و مدارک حاکی از آن است فعالیتهای ورزشی و فشارهای مکانیکی وارده به عضله احتمالا با افزایش فعالیت مسیرWnt/β catenin/TCF-4 همراه باشد(6، 7). اغلب این مطالعات روی تأثیر تمرینات مقاومتی و قدرتی بر مسیر پیامرسانی Wnt و فعال شدن ژنهای درگیر در هایپرتروفی عضله متمرکز شدهاند. بهطوری که لیال و همکاران (2011) گزارش دادند که 8 هفته تمرینات قدرتی با شدت بین RM10 تا RM4 و تمرینات توانی با شدت های متفاوت از 30 تا 60 درصد از RM1 که با بیشترین سرعت ممکن انجام می شد، موجب افزایش فعالیت مسیر Wnt و بیان β-catenin در عضله آزمودنیهای انسانی شد(6). با این حال، مطالعات بسیار اندکی در مورد تأثیر تمرینات هوازی و استقامتی بر مسیر پیامرسانی Wnt و پروتئینهای آن مانند β-catenin وجود دارد. از سوی دیگر، نشان داده شده که کمبود ویتامین D در سنین باروری شایع است و کمبود آن موجب اختلال در عملکرد تولید مثلی و باروری می شود و در بروز اندومتریوز و فیبروم رحمی نقش دارد (8، 9). در رابطه با نقش ویتامین Dدر پاتوژنز اندومتریوز، نتایج ضد ونقیض وجود دارد. مطالعات غلظت های بالا و پایین این ویتامین را در ایجاد اندومتریوز دخیل می دانند(10). در مطالعه پالدیریم و همکاران (2014) بر روی موشهای صحرایی مشخص شد که یک الفا 25 هیدروکسی ویتامین D3 بوسیله مهار رگ زایی مجدد و تغییر متالوپروتئیناز ماتریکس باعث پسرفت و کاهش بافت اندومتریوتیک در این حیوانات می شود. این مطالعه مسیر جدیدی را درباره ی اندومتریوز و ویتامینD ایجاد کرد(9). مطالعه سامیگلیانا و همکاران (2007) که با هدف بررسی اثر ویتامین Dبر اندومتریوز انجام شد، نشان داد که غلظت غیر طبیعی ویتامینD باعث نقص سلولهای اندومتری عبور کننده به حفره صفاقی از طریق رفلاکس تخمدانی می شود (10). نتایج این دو تحقیق متضاد هم هستند. سطح افزایش یافته کلسیفرول خطر وقوع اندومتریوز را افزایش می دهد، اما در کیست های از قبل موجود، یک مهار کننده قدرتمند رگ زایی مجدد است (11). برخی از مطالعات نشان دادند که 1,25(OH)2D3 انتقال β-catenin را از هسته به غشای پلاسمایی تسریع می کند، فعالیت رونویسیβ catenin-TCF-4 را سرکوب می کند و رونویسی ژن DICKKOPF-1 را فعال می کند که مهارکننده Wnt خارج سلولی است. هوانگ و همکاران نشان دادند که مکمل ویتامینD مقاومت راه هوایی را به دنبال چالش متاکولین با کاهش بیان β-cateninکاهش می دهد(12). مطالعات آزمایشگاهی، در لیومیوم رحم نیز، نشان می دهد که ویتامین D باعث کاهش تکثیر سلولی و همچنین کاهش اندازه لیومیوم در مدل‌های حیوانی با استفاده از موشهای صحرایی و سلولهای مشتق شده از لیومیوم رحمی آن ها می‌شود. علاوه بر این، گزارش شده است که مهار مسیر Wnt/β-catenin در شرایط آزمایشگاهی منجر به کاهش تکثیر سلولی لیومیوم می شود (13) که این مسیر را به عنوان هدفی برای درمان های بالینی جدید پیشنهاد می کنند. با این حال، هیچ مطالعه‌ای برای توصیف مکانیسم‌های مولکولی که از طریق آن ویتامین Dاثر ضد تکثیری خود را در سلولهای لیومیوم رحم اعمال می‌کند، وجود ندارد. به طور کلی، اندومتریوز یک بیماری چند عاملی است که پاتوفیزیولوژی پیچیدهای دارد و بیشتر جزییات این بیماری هنوز ناشناخته است؛ بنابراین نیاز به تحقیقات وسیع برای بدست آوردن اطلاعات برای پاتوفیزیولوژی این بیماری ضروری است. از طرفی تمرین هوازی شنا با شدت پایین از جمله تمریناتی است که در شرایط مختلف فیزیولوژیک، ایمن می باشد و به دلیل عدم تحمل وزن در آب نسبت به ورزشهای غیر آبی در اکثر مطالعات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی و واکنش های مولکولی به کار رود(14). لذا، با توجه به بررسیهای انجام شده، تحقیقی در زمینه نقش فعالیت بدنی و مصرف ویتامین D بر مسیرβ-catenin/TCF رت های اندومتریوز شده یافت نشده، ازاین‌رو در پژوهش حاضر محقق به دنبال پاسخ به این سوال است که آیا تمرین شنا و مصرف ویتامین Dبرمسیر سیگنالینگ β-catenin/TCF در رتهای مدل اندومتریوز تاثیر دارد؟
روش شناسی
در مطالعه تجربی حاضر تعداد 30 سر موش صحرایی ماده 8 هفتهای با میانگین وزنی 62/15±85/202 گرم از انستیتو پاستور خریداری شدند. حیوانات در محیطی با میانگین دمای 4/1± 22 درجه سانتیگراد، رطوبت 55 درصد و چرخه روشنایی تاریکی 12:12 ساعت در قفسهای مخصوص از جنس پلیکربنات نگهداری شدند. موشها بهصورت تصادفی به 6 گروه تقسیم شدند که شامل این گروه ها بودند؛ 1)گروه کنترل-سالم(موش های سالم بدون مداخله ی ویتامین D و شنا)، 2) اندومتریوز(به منظور ایجاد مدل اندومتریوزیز، ابتدا رتهای بالغ با استفاده از کتامین و زایلازین بیهوش شدند. پس از آن، ناحیه شکمی در طرف راست با بتادین تمیز شد. سپس با استفاده از تیغ بیستوری شکافی در پوست ناحیه پهلو در بخش لگنی داده شد. پس از باز کردن عضله شکمی و ناحیه صفاق، ابتدا، بافت تخمدانی به همراه بخشی از بافت لوله رحمی برداشته شد. سپس هر بافت به یک قطعه یک در یک در یک میلیمتر بریده شد. قطعات بافتی که برای هر موش 4 قطعه بود به ناحیه دیواره عضلانی لگنی سمت راست، در صفاق شکمی، قسمت عضله قدامی دیواره شکمی و چربی اطراف تخمدان پیوند زده شدند. سپس ناحیه جراحی شده بخیه شدند و موشها به قفس مربوطه انتقال داده شدند(11))، 3)شم(اندومتریوز شده به همراه محلول نرمال سالین برای کنترل اثر خوراندن ویتامینD و آب با گاواژ)، 4)اندومتریوز+ویتامینD (علاوه بر ایجاد مدل دو هفته بعد از ایجاد مدل شروع به دریافت مکمل به صورت روزانه و به شکل گاواژ به میزان mg/kg 200 وزن بدن رت تا پایان مطالعه به مدت 8 هفته)، 5) اندومتریوز+شنا(علاوه بر ایجاد مدل دو هفته بعد از ایجاد مدل شروع به تمرینات شنا کردند. به این صورت که قبل از شروع پروتکل اصلی، به مدت یک هفته (5 روز ) هر بار به مدت 20 دقیقه به منظور آشنایی با آب و کاهش استرس شنا و سازگاری با شرایط تمرینی، در داخل استخر آب قرار میگرفتند. سپس 5 روز در هفته تا پایان دوره تحقیق در يك مخزن آب به ابعاد 50×50×100 سانتیمتری با درجه حرارت 30-32 درجه سانتیگراد در طی 8 هفته به شنا پرداختند. مدت زمان تمرین در آب، روزانه 30 دقیقه تا پایان مدت تمرین بود(14))، 6)اندومتریوز+شنا+ویتامین D (علاوه بر ایجاد مدل دو هفته بعد از ایجاد مدل شروع به دریافت مکمل و انجام شنا نمودند). جهت حذف اثر حاد تمرین شنا و مصرف ویتامین D، نمونهبردای از حیوانات 48 ساعت بعد از آخرین برنامه تمرینی شنا و مصرف ویتامین D انجام گرفت. برای نمونه برداری، ابتدا حیوانات بیهوش و سپس کشته شدند و پس از کشته شدن، بافتهای پیوند شده مربوط به ناحیه اندومتر جهت بررسی بافتشناسی و مطالعات ژنی مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای این منظور نمونههای بافتی به فرمالین 10 درصد و نمونههای مربوط به بررسی بیان ژن به تانک ازت منتقل شدند. برای بررسی بیان ژنهای TCF و β-catenin در هر گروه بررسی بافتها با تکنیک PCR Real Time استفاده شد. ابتدا طراحی پرایمر انجام شد (جدول 1) و سپس RNAکل از بافتها استخراج گردید و به cDNAتبدیل گردید. سپس cDNAبه روشPCR تکثیر شده و از تکنیکRT-qPCR جهت تایید بیان ژنهای مورد مطالعه به صورت کمی استفاده شد.
جدول 1. توالی پرایمرهای استفاده شده متغیرهای پژوهش
توالی | پرایمرها | نام ژن |
50 - TGGCTTGGAATGAGACTGCTG-30 50 - GCCACCCATCTCATGTTCCAT-30 | Forward Reverse | β-catenin |
50 - GATGAATTGGATGAACTCCC-30 50 - GACACACTTCGGATCAACCT-30 | Forward Reverse | Tcf |
50 -GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-30 50 -GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-30 | Forward Reverse | GAPDH |
بعد از تحليل آزمايشگاهي نمونههاي بافتی، برای توصیف کمی دادهها از شاخص های آمار توصیفی شامل میانگین و انحراف استاندارد استفاده شد. در بخش آمار استنباطی، با توجه به طبیعی بودن توزیع دادهها از آزمون پارامتریک شامل آزمون تحليل واريانس يكطرفه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معناداري 05/0≥P برای بررسی تغییرات بیان ژن TCF و β-catenin استفاده شد. کلیه عملیات آماری با استفاده از نرم افزار SPSS23 انجام شد. پژوهش حاضر که از دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری دریافت شد و دارای شناسه اخلاق IR.IAU.SARI.REC.1401.221 می باشد
نتایج
میانگین، انحراف استاندارد β-catenin mRNA و mRNATCF در گروههای مختلف پژوهش در جدول2 ارائه شده است.تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که بین گروه های مختلف پژوهش در سطوح بیان ژن های TCFو β-catenin تفاوت معناداری به لحاظ آماری وجود دارد (035/0، 044/0=p)(جدول 2). نتایج آزمون تعقیبی نیز نشان داد که میزان بیان ژن های TCFو β-catenin در گروه اندومتریوز نسبت به گروه کنترل-سالم به طور معناداری بیشتر بود(007/0، 035/0=p). شنا، ویتامینD و ترکیبی از شنا+ویتامینD با کاهش در بیان ژن TCFو β-catenin همراه بود که در برخی گروه ها معنادار بود(05/0≥p)(جدول 3 و نمودار 1 و 2).
جدول 2: میانگین و انحراف معیار بیان ژن های TCFو β-catenin برحسب تغییرات GAPDH در گروههای پژوهش
متغیر/ گروه | کنترل-سالم | اندومتریوز | شم | اندومتریوز+ ویتامینD | اندومتریوز+شنا | اندومتریوز+ شنا+ ویتامینD |
TCF (Relative expression) | ± 000261/0 0000741/0 | ± 00232/0 000325/0 | ± 00234/0 000112/0 | ± 00183/0 000113/0 | 00158/0 000398/0± | 00142/0 000411/0± |
(526/2=F ،035/0=p) | ||||||
β-catenin (Relative expression) | 034/0±2/0 | 055/0±64/0 | 02/0±635/0 | 033/0±574/0 | 043/0±518/0 | 041/0±501/0 |
(387/2=F ،044/0=p) | ||||||
اختلاف معنی دار در سطح 05/0≥p.
جدول 3: نتایج آزمون تعقیبی برای بیان ژن های TCF وβ-catenin در بین گروههای مختلف پژوهش
| کنترل-سالم | اندومتریوز | شم | اندومتریوز+ویتامینD | اندومتریوز+شنا |
اندومتریوز: TCF β-catenin | 007/0 035/0 | - | - | - | - |
شم: TCF β-catenin | 011/0 009/0 | 230/0 563/0 | - | - | - |
اندومتریوز+ویتامینD: TCF β-catenin | 031/0 188/0 | 048/0 401/0 | 042/0 161/0 | - | - |
اندومتریوز+شنا: TCF β-catenin | 733/0 170/0 | 017/0 433/0 | 004/0 178/0 | 065/0 954/0 | - |
اندومتریوز+شنا+ویتامین:D TCF β-catenin | 975/0 955/0 | 008/0 040/0 | 018/0 010/0 | 033/0 207/0 | 757/0 188/0 |
اختلاف معنی دار در سطح 05/0≥p.
نمودار1: بیان ژن TCF برحسب تغییرات GAPDH در گروههای مختلف پژوهش.
*: تغییرات معنادار نسبت به گروه کنترل-سالم، &: تغییرات معنادار نسبت به گروه اندومتریوز، #: تغییرات معنادار نسبت به گروه اندومتریوز+شنا+ویتامینD. اختلاف معنی دار در سطح 05/0≥p.
نمودار2: بیان ژن β-catenin برحسب تغییرات GAPDH در گروههای مختلف پژوهش.
*: تغییرات معنادار نسبت به گروه کنترل-سالم، &: تغییرات معنادار نسبت به گروه اندومتریوز، #: تغییرات معنادار نسبت به گروه اندومتریوز+شنا+ویتامینD. اختلاف معنی دار در سطح 05/0≥p.
بحث
در این پژوهش تاثیر تمرین شنا و مصرف ویتامین Dبرمسیر سیگنالینگ β-catenin/TCF در رتهای مدل آندومتریوز بررسی شد. از نتایج مهم تحقیق حاضر افزایش غیرطبیعی بیان ژن هایTCFو β-catenin در رتهای مدل اندومتریوز نسبت به گروه سالم بود که با مداخله شنا، ویتامین Dو ترکیبی از شنا و ویتامین Dسطح آن ها نسبت به گروه اندومتریوز کاهش داشته است. β-cateninبه عنوان یک فاکتور رونویسی کلیدی در مسیر سیگنال دهی اولیهWnt/β-catenin عمل می کند. مطالعات قبلی نشان می‌دهد که تکثیر، مهاجرت و تهاجم سلولهای اپیتلیال و استرومال آندومتر و اندومتریوز با سرکوب سیگنالWnt/β-catenin مهار می‌شود.فعال‌سازی نابجای مسیر Wnt/β-catenin نیز ممکن است در میانجی‌گری فیبروژنز در اندومتریوز نقش داشته باشد. علاوه بر این، طبق مطالعات، بیان سطح β-catenin تام و پروتئین دفسفریله شده β-catenin در بیماران نابارور مبتلا به اندومتریوز به طور معنی داری در مقایسه با گروه کنترل بارور سالم بالاتر بود(2). β-catenin یک پروتئین چند منظوره با هر دو نقش ساختاری و سیگنالی است. این یک زیر واحد از کمپلکس پروتئین کادرین سطح سلول است و می تواند به عنوان یک مبدل سیگنال بین سلولی در مسیر سیگنالینگ Wnt عمل کند. اتصال لیگاندهای Wnt به گیرنده‌های گذرنده فریزلد و گیرنده‌هایLRP آنها منجر به غیرفعال شدن GSK-3b و تجمع β-catenin در سیتوپلاسم می‌شود. سپس، β-cateninسیتوزولی بالا میتواند به هسته منتقل شود، جایی که با فاکتورهای رونویسیTCF/LEF تعامل می‌کند و منجر به فعال‌سازی رونویسی ژنهای پاسخ‌دهنده به Wnt می‌شود(15). علاوه بر این، مسیر Wnt/ β-catenin تکثیر، بقا، مهاجرت و تمایز بسیاری از انواع سلولی سرطان را تنظیم می کند. این مسیر سطوح داخل سلولی β-catenin را کنترل می کند، زیرا سیگنال های Wnt باعث تجمع مولکول β-catenin در سیتوپلاسم می شود که برخی از آنها وارد هسته می شوند و به عنوان یک فعال کننده فاکتورهای رونویسی LEF/TCF عمل می کنند. ژن های هدف β-catenin/LEF/TCF پروتئین ها را رمزگذاری می کنند که در اکثر فرآیندهای سلولی، از جمله تکثیر، تنظیم چرخه سلولی، متابولیسم، مهاجرت، و تمایز نقش دارند. جالب توجه است که در پاتولوژی‌های زنان مانند سرطان تخمدان و همچنین لیومیوم‌های رحم انسان، به دنبال کمبود ویتامینD جهش‌هایی را در مسیر Wnt/β-catenin نشان می‌دهد. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که ویتامینD با القای تعامل VDR/β-catenin، مسیرWnt/β-catenin را در سلولهای سرطانی انسان مهار می‌کند و میزان β-cateninمتصل به TCF را کاهش می‌دهد. در نتیجه، ویتامینD بیان چندین ژن هدف β-catenin /TCF مانند c-MYC، TCF1، LEF1، AXIN2 و PPARd را در سلول های سرطانی مهار می کند(13). در مقابل نشان داده شده که در زنانی که مکمل های کافی از کلسیم و ویتامینD دریافت نمودند، خطر ابتلا به بیماریها کاهش یافته بود. ویتامینD نه تنها یک ویتامین، بلکه یک پروهورمون چند منظوره و پیش ساز کلسیتریول [1،25-دی هیدروکسی-ویتامینD3 (1،25(OH)2D3)] است که یک هورمون استروئیدی قوی است. علت سرطان های ناشی از کمبود ویتامینD با تغییر در مسیر سیگنالینگ انکوژنیک Wnt/β-cateninیا مسیر سرکوبگر تومور APC/β-catenin/TCF مشخص می شود(16). تحقیقات نشان دادند که 1,25(OH)2D3، مسیر سیگنالینگWnt/β-catenin را در سلول های بیمار کنترل می کند. مکانیسمی که تا حدودی اثرات محافظتی ویتامینD3 مشاهده شده در مطالعات حیوانی و اپیدمیولوژیک را توضیح می دهد. اثرات ویتامینD3 در ابتدا به این شکل است که، VDR هسته ای فعال شده با لیگاند، β-cateninمتصل را جدا می کند و از اتصال آن به فاکتورهای رونویسیLEF/TCF جلوگیری می کند و بنابراین رونویسی با واسطه β-catenin/TCF ژن های هدف Wnt را مسدود می کند(17). همچنین تحقیقات تغییراتی را در مولکول‌های Wnt در حال گردش به دلیل مداخله بالینی یا سبک زندگی نشان می‌دهد. نشان داده شده که تمرین ورزشی باعث کاهش سطح سرمیDKK1، که تنظیم کننده منفی سیگنالینگ Wnt22 است، می شود. در واقع، بیان DKK1 میتواند مستقیماً توسط فعال‌سازی β-catenin/TCF ناشی از Wnt تنظیم شود، اما مسیر سیگنالینگ Wnt را مهار می‌کند و در نتیجه یک حلقه بازخورد منفی را تشکیل می‌دهد(18). آدریانا و همکاران(2019) در مطالعه خود به بررسی روشهای درمانی اندومتریوز پرداختند. این محققان ازجمله روشهای درمانی در زنان مبتلا به اندومتریوز را درمان دارویی و جراحی و فعالیت ورزشی و مصرف آنتی اکسیدانها نامیده اند. فعالیت های ورزشی هوازی را در درمان اندومتریوز بیشتر مناسب دانسته اند(19). همسو با نتایج تحقیق حاضر، مونتنگرو و همکاران(2019) در مطالعه خود به بررسی تأثیر فعالیت بدنی بر اندومتریوز در موش صحرایی پرداختند. هفتاد موش ماده نژاد ویستار به 7 گروه 10 تایی تقسیم شدند. حیوانات قبل از القاء اندومتریوز، ورزش سبک (شنا یکبار در هفته) ، ورزش متوسط (شنا 3 بار در هفته) و ورزش شدید (شنا 5 باردرهفته، 1 ساعت) انجام دادند. در پایان پروتکل تجربی، کاهش در اندازه ضایعات اندومتریوتیک بدون در نظرگرفتن فراوانی آن، و کاهش بیشتر آن در گروههایی که فعالیت متوسط و شدید داشتند، مشاهده شد(14). نتایج پژوهش بشیری و همکاران(2017) نیز، همسو با نتایج تحقیق حاضر، نشان دادند میزان بیان ژن β-catenin در گروه تمرین هوازی بهطور غیرمعنیداری و حدود 30% کمتر از گروه کنترل بود(20). در مقابل نتایج تحقیق حاضر، آمین و همکاران(2014) اشاره داشتند که تغییر معنیداری در میزان بیان پروتئین β-catenin متعاقب فعالیت ورزشی در موش های صحرایی مشاهده نشد(21). ویسینگ و همکاران(2013) نیز عنوان داشتند که 10 هفته تمرین استفامتی تغییر معنیداری در سطوح پایه پروتئین های پیامرسان مانند β-catenin ایجاد نکرد(22). لیال و همکاران(2011) گزارش دادند که هشت هفته تمرینات قدرتی-توانی موجب فعالیت مسیر Wnt و بیان پروتئین β-catenin در عضله اسکلتی شد(6). همچنین، برخلاف نتیجه تحقیق ما، فوجیماکی و همکاران (2014) اشاره داشتند که چهار هفته دویدن اختیاری و با شدت آرام روی چرخ گردان موجب بیشتنظیمی مسیر Wnt و افزایش β-catenin در گروه تمرین شد(23). به نظر میرسد دلیل اصلی تناض مطالعه حاضر با پژوهش های دیگر، نوع، شدت و مدت پروتکل تمرینی مورد استفاده در مطالعه حاضر باشد(7). زیرا این احتمال وجود دارد که تمرینات هوازی شدید و طولانی مدت، با توجه به استرس بالای مکانیکی-متابولیکی میزان بیان و فعالیت گلیکوژن سنتازکیناز 3-بتا عضله اسکلتی را افزایش دهد و از این طریق مانع تجمع هسته ای β-catenin شود(24). از طرفی،تمرینات منظم بدنی توانایی سیستم‌‌های ضداکسایشی بدن را افزایش داده و بدن را در مقابل خاصیت تخریب‌کنندگی رادیکال‌‌های آزاد که در اثر ورزش افزایش می‌یابند، محافظت می‌کند(25).
نتیجهگیری
بهطور کلی نتایج تحقیق حاضر بیانگر آن است که تنظیم بیان ژن β-catenin و Tcf در وضعیت طبیعی در فرایند اندومتریوز میتواند باعث بهبود سطح این بیماری گردد و انجام تمرینات شنا و نیز مصرف ویتامین D در وضعیت طبیعی مسیرβ-catenin/ Tcf موثر خواهد بود.
تشکر و قدردانی:
این مقاله برگرفته از رساله دوره دکتری فیزیولوژی ورزشی میباشد. بدینوسیله نویسندگان تشکر خود را از تمامی کسانی که در پیشبرد اهداف رساله یاری نمودهاند، اعلام میدارند.
حامی مالی:
این مقاله مستخرج از رساله دکتری و با هزینه شخصی می باشد.
تعارض منافع:
هیچ گونه تعارض منافع توسط نویسندگان بیان نشده است.
منابع
1- Viganò P, Parazzini F, Somigliana E, Vercellini P. Endometriosis: epidemiology and aetiological factors. Best practice & research Clinical obstetrics & gynaecology. 2004 Apr 1; 18(2):177-200.
2- Xiong W, Zhang L, Xiong Y, Liu H, Liu Y. Hypoxia promotes invasion of endometrial stromal cells via hypoxia-inducible factor 1α upregulation-mediated β-catenin activation in endometriosis. Reproductive Sciences. 2016 Apr; 23(4):531-41.
3- Hung SW, Zhang R, Tan Z, Chung JP, Zhang T, Wang CC. Pharmaceuticals targeting signaling pathways of endometriosis as potential new medical treatment: A review. Medicinal research reviews. 2021 Jul; 41(4):2489-564.
4- Assanga SB. A Lifestyle/Nutraceutical Program for Minimizing Colorectal Cancer Risk by opposing β-Catenin Activity in Colonic Epithelium. Advances in Preventive Medicine and Health Care. 2021 Jan 20; 4(1023):1-0.
5- Ravalli S, Castrogiovanni P, Musumeci G. Exercise as medicine to be prescribed in osteoarthritis. World journal of orthopedics. 2019 Jul 7; 10(7):262.
6- Leal ML, Lamas L, Aoki MS, Ugrinowitsch C, Ramos MS, Tricoli V, Moriscot AS. Effect of different resistance-training regimens on the WNT-signaling pathway. European journal of applied physiology. 2011 Oct; 111:2535-45.
7- Spillane M, Schwarz N, Willoughby DS. Upper-body resistance exercise augments vastus lateralis androgen receptor–DNA binding and canonical Wnt/β-catenin signaling compared to lower-body resistance exercise in resistance-trained men without an acute increase in serum testosterone. Steroids. 2015 Jun 1; 98:63-71.
8- Hahn S, Haselhorst U, Tan S, Quadbeck B, Schmidt M, Roesler S, Kimmig R, Mann K, Janssen OE. Low serum 25-hydroxyvitamin D concentrations are associated with insulin resistance and obesity in women with polycystic ovary syndrome. Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes. 2006 Nov; 114(10):577-83.
9- Bossé Y, Maghni K, Hudson TJ. 1α, 25-Dihydroxy-vitamin D3 stimulation of bronchial smooth muscle cells induces autocrine, contractility, and remodeling processes. Physiological genomics. 2007 Apr; 29(2):161-8.
10- Somigliana E, Panina-Bordignon P, Murone S, Di Lucia P, Vercellini P, Vigano P. Vitamin D reserve is higher in women with endometriosis. Human Reproduction. 2007 Aug 1; 22(8):2273-8.
11- Kiani K, Movahedin M, Malekafzali H, Mirfasihi F, Sadati SN, Moini A, Ostad S, Aflatoonian R. Effect of the estrus cycle stage on the establishment of murine endometriosis lesions. International Journal of Reproductive BioMedicine. 2018 May; 16(5):305.
12- Huang Y, Wang L, Jia XX, Lin XX, Zhang WX. Vitamin D alleviates airway remodeling in asthma by down-regulating the activity of Wnt/β-catenin signaling pathway. International immunopharmacology. 2019 Mar 1; 68:88-94.
13- Corachán A, Ferrero H, Aguilar A, Garcia N, Monleon J, Faus A, Cervelló I, Pellicer A. Inhibition of tumor cell proliferation in human uterine leiomyomas by vitamin D via Wnt/β-catenin pathway. Fertility and sterility. 2019 Feb 1; 111(2):397-407.
14- Montenegro ML, Bonocher CM, Meola J, Portella RL, Ribeiro-Silva A, Brunaldi MO, Ferriani RA, Rosa-e-Silva JC. Effect of physical exercise on endometriosis experimentally induced in rats. Reproductive Sciences. 2019 Jun; 26(6):785-93.
15- Zhang L, Xiong W, Xiong Y, Liu H, Li N, Du Y, Liu Y. Intracellular Wnt/beta-catenin signaling underlying 17beta-estradiol-induced matrix metalloproteinase 9 expression in human endometriosis. Biology of reproduction. 2016 Mar 1; 94(3):70-1.
16- Zheng W, Duan B, Zhang Q, Ouyang L, Peng W, Qian F, Wang Y, Huang S. Vitamin D-induced vitamin D receptor expression induces tamoxifen sensitivity in MCF-7 stem cells via suppression of Wnt/β-catenin signaling. Bioscience Reports. 2018 Dec 21; 38(6).
17- González-Sancho JM, Larriba MJ, Muñoz A. Wnt and vitamin D at the crossroads in solid cancer. Cancers. 2020 Nov 19; 12(11):3434.
18- Chang JS, Kim TH, Kong ID. Exercise intervention lowers aberrant serum WISP-1 levels with insulin resistance in breast cancer survivors: A randomized controlled trial. Scientific reports. 2020 Jul 2; 10(1):1-9.
19- Krupa A, Padała O, Putowski M, Konopelko M, Piasek E. Available treatment methods for endometriosis. Journal of Education, Health and Sport. 2019 Jul 3; 9(7):178-84.
20- Bashiri J, NourAzar A, Purrazi H. Effect of three months aerobic training on Wnt-signaling pathway in skeletal muscle of male rats. Razi Journal of Medical Sciences. 2017 Oct 10; 24(160):7-16.
21- Amin H, Vachris J, Hamilton A, Steuerwald N, Howden R, Arthur ST. GSK3β inhibition and LEF1 upregulation in skeletal muscle following a bout of downhill running. The journal of physiological sciences. 2014 Jan; 64:1-1.
22- Vissing K, McGee SL, Farup J, Kjølhede T, Vendelbo MH, Jessen N. Differentiated mTOR but not AMPK signaling after strength vs endurance exercise in training‐accustomed individuals. Scandinavian journal of medicine & science in sports. 2013 Jun; 23(3):355-66.
23- Fujimaki S, Hidaka R, Asashima M, Takemasa T, Kuwabara T. Wnt protein-mediated satellite cell conversion in adult and aged mice following voluntary wheel running. Journal of biological chemistry. 2014 Mar 14; 289(11):7399-412.
24- Zamani M, Peeri M. Comparing the effect of 8-weeks resistance training with different patterns of movement on the levels of adiponectin, leptin, testosterone and cortisol in sedentary men.
25- Pingitore A, Lima GP, Mastorci F, Quinones A, Iervasi G, Vassalle C. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition. 2015 Jul 1; 31(7-8):916-22.
[1] . نویسنده مسوول
هاجر عباس زاده
آدرس: گروه تربیت بدنی و علوم وزشی، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران ORCID: 0000-0002-5159-5310
تلفن: 09112163511
ایمیل: h.abaszade61@gmail.com
[2] . Corresponding author
Hajar Abbaszadeh
Address: Department of Physical Education & Sports Science, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran ORCID: 0000-0002-5159-5310
Tel: 09112163511
Email: h.abaszade61@gmail.com
[3] . endometriosis
