Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 4, липень-серпень, c. 55-65
doi: doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.04.055
Експресія генів антиоксидантних ензимів у тканинах печінки та серця щурів за введення L-карнітину та високоінтенсивного інтервального тренування
B. Shahouzehi1,2, Y. Masoumi-Ardakani3, S. Aminizadeh3, H. Nasri2*
1Student Research Committee, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
2Cardiovascular Research Center, Institute of Basic and Clinical Physiology Sciences, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
3Physiology Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
*e-mail: dr_hrnasri@yahoo.com
Отримано: 29 вересня 2020; Затверджено: 07 липня 2021
Реактивні форми кисню та азоту, що виробляються в організмі як за нормальних, так і за патологічних процесів, можуть порушувати окисно-відновний статус та впливати на функціонування клітин. Фізичне тренування здатне модулювати окисно-відновний баланс. Метою дослідження було оцінити експресію генів антиоксидантних ензимів у печінці та серцевій тканині щурів, які зазнавали високоінтенсивних інтервальних тренувань (HIIT) та отримували L-карнітин (LCAR). Самців лінії Wistar (32 щура) випадковим чином розподілили на 4 групи (n = 8): 1 – контрольна група; 2 – група тварин, які отримували LCAR (200 мг/кг на добу, внутрішньочеревно); 3 – група тварин, які зазнавали НІІТ на біговій доріжці (5 днів на тиждень протягом 4 тижнів); 4 – група тварин, які отримувала LCAR та зазнавали HIIT. У кінці дослідження печінку та серцеву тканину видаляли та використовували для кількісної оцінки експресії генів глутатіонпероксидази (GPX), супероксиддисмутази (SOD), каталази (CAT) та NF-κB методом ПЛР у реальному часі. Виявлено, що як LCAR, так і HIIT істотно посилювали експресію генів GPX, SOD та NF-κB (P < 0,01) у тканинах серця та печінки порівняно з показниками в контрольній групі. Експресія SOD та NF-κB у печінці була значно збільшеною у LCAR-HIIT групі тварин порівняно з групою, що отримувала лише LCAR (P = 0,046). Показано, що добавки LCAR є корисними для поліпшення оксидативного балансу в серцевій та печінковій тканинах щурів під час тренувань.
Ключові слова: GPX, L-карнітин, NF-κB, SOD, високоінтенсивні інтервальні тренування
Посилання:
- Dröge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol Rev. 2002;82(1):47-95. PubMed, CrossRef
- Burdon RH, Rice-Evans C. Free radicals and the regulation of mammalian cell proliferation. Free Radic Res Commun. 1989;6(6):345-358. PubMed, CrossRef
- Gloire G, Legrand-Poels S, Piette J. NF-kappaB activation by reactive oxygen species: fifteen years later. Biochem Pharmacol. 2006;72(11):1493-1505. PubMed, CrossRef
- Bisbal C, Lambert K, Avignon A. Antioxidants and glucose metabolism disorders. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2010;13(4):439-446. PubMed, CrossRef
- Jones DP. Redefining oxidative stress. Antioxid Redox Signal. 2006;8(9-10):1865-1879. PubMed, CrossRef
- Morgan MJ, Liu ZG. Crosstalk of reactive oxygen species and NF-κB signaling. Cell Res. 2011;21(1):103-115. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Zwetsloot KA, John CS, Lawrence MM, Battista RA, Shanely RA. High-intensity interval training induces a modest systemic inflammatory response in active, young men. J Inflamm Res. 2014;7:9-17. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Coyle EF. Very intense exercise-training is extremely potent and time efficient: a reminder. J Appl Physiol. 2005;98(6):1983-1984. PubMed, CrossRef
- Costa KB, Magalhães SM, Aguiar PF, Ottone VO, Tossige-Gomes R, Magalhães FC, Amorim FT, Rocha-Vieira E. Modification of Blood Redox Homeostasis by High-Intensity Interval Training. Reactive Oxygen Species. 2018;5(13):56-67. CrossRef
- Ashton T, Rowlands CC, Jones E, Young IS, Jackson SK, Davies B, Peters JR. Electron spin resonance spectroscopic detection of oxygen-centred radicals in human serum following exhaustive. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1998;77(6):498-502. PubMed, CrossRef
- Tossige-Gomes R, Costa KB, Ottone Vde O, Magalhães Fde C, Amorim FT, Rocha-Vieira E. Lymphocyte Redox Imbalance and Reduced Proliferation after a Single Session of High Intensity Interval Exercise. PLoS One. 2016;11(4):e0153647. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Cleto LS, Oleto AF, Sousa LP, Barreto TO, Cruz JS, Penaforte CL, Magalhães JC, Sousa-Franco J, Pinto KMC, Campi-Azevedo AC, Rocha-Vieira E. Plasma cytokine response, lipid peroxidation and NF-kB activation in skeletal muscle following maximum progressive swimming. Braz J Med Biol Res. 2011;44(6):546-552. PubMed, CrossRef
- Hudson MB, Hosick PA, McCaulley GO, Schrieber L, Wrieden J, McAnulty SR, Triplett NT, McBride JM, Quindry JC. The effect of resistance exercise on humoral markers of oxidative stress. Med Sci Sports Exerc. 2008;40(3):542-548. PubMed, CrossRef
- Barreto TO, Cleto LS, Gioda CR, Silva RS, Campi-Azevedo AC, de Sousa-Franco J, de Magalhães JC, Penaforte CL, Pinto KMC, Cruz Jdos S, Rocha-Vieira E. Swim training does not protect mice from skeletal muscle oxidative damage following a maximum exercise test. Eur J Appl Physiol. 2012;112(7):2523-2530. PubMed, CrossRef
- Ugras AF. Effect of high intensity interval training on elite athletes’ antioxidant status. Sci Sport. 2013;28(5):253-259. CrossRef
- Emami AM, Homaei HM, Azarbayejani MA. Effects of High Intensity Interval Training and Curcumin Supplement on Glutathione Peroxidase (GPX) Activity and Malondialdehyde (MDA) Concentration of the Liver in STZ Induced Diabetic Rats. Iranian J Diab Obes. 2016;8(3):129-134.
- Ramos-Filho D, Chicaybam G, de-Souza-Ferreira E, Martinez CG, Kurtenbach E, Casimiro-Lopes G, Galina A. High Intensity Interval Training (HIIT) Induces Specific Changes in Respiration and Electron Leakage in the Mitochondria of Different Rat Skeletal Muscles. PLoS One. 2015;10(6):e0131766. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Cha YS. Effects of L-carnitine on obesity, diabetes, and as an ergogenic aid. Asia Pac J Clin Nutr. 2008;17(Suppl 1):306-308. PubMed
- Eskandari HG, Cimen MY, Tamer L, Kanik A, Atik U. Short term effects of L-carnitine on serum lipids in STZ-induced diabetic rats. Diabetes Res Clin Pract. 2004;66(2):129-132. PubMed, CrossRef
- Terruzzi I, Montesano A, Senesi P, Villa I, Ferraretto A, Bottani M, Vacante F, Spinello A, Bolamperti S, Luzi L, Rubinacci A. L-Carnitine Reduces Oxidative Stress and Promotes Cells Differentiation and Bone Matrix Proteins Expression in Human Osteoblast-Like Cells. Biomed Res Int. 2019;2019:5678548. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Vacante F, Senesi P, Montesano A, Frigerio A, Luzi L, Terruzzi I. L-Carnitine: An Antioxidant Remedy for the Survival of Cardiomyocytes under Hyperglycemic Condition. J Diabetes Res. 2018;2018:4028297. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Hussein SA, Abd El-Hamid OM, Hemdan HS. Protective Effect of L-carnitine on Metabolic Disorders, Oxidative Stress, Antioxidant Status and Inflammation in a Rat Model of Insulin Resistance. Int J Biol Chem. 2014;8(1):21-36. CrossRef
- Parandak K, Arazi H, Khoshkhahesh F, Nakhostin-Roohi B. The effect of two-week L-carnitine supplementation on exercise -induced oxidative stress and muscle damage. Asian J Sports Med. 2014;5(2):123-128. PubMed, PubMedCentral
- Lee JK, Lee JS, Park H, Cha YS, Yoon CS, Kim CK. Effect of L-carnitine supplementation and aerobic training on FABPc content and beta-HAD activity in human skeletal muscle. Eur J Appl Physiol. 2007;99(2):193-199. PubMed, CrossRef
- Masoumi-Ardakani Y, Aminizadeh S, Fallah H, Shahouzehi B. L-Carnitine different doses affect serum and pancreas tissue Antioxidative defense and histopathology in STZ-induced diabetic rats. Biologia. 2020;75(9):1415–1423. CrossRef
- Masoumi-Ardakani Y, Fallah H, Shahouzehi B. Carnitine effects on serum and pancreas inflammatory response in diabetic rats. Ukr Biochem J. 2019;91(6):59-66. CrossRef
- Sobhani V, Mirdar S, Arabzadeh E, Hamidian G, Mohammadi F. High-intensity interval training-induced inflammation and airway narrowing of the lung parenchyma in male maturing rats. Comp Clin Pathol. 2018;27(3):577-582. CrossRef
- Quijano C, Trujillo M , Castro L , Trostchansky A. Interplay between oxidant species and energy metabolism. Redox Biol. 2016;8:28-42. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Lingappan K. NF-κB in Oxidative Stress. Curr Opin Toxicol. 2018;7:81-86. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Poblete Aro CE, Russell Guzmán JA, Soto Muñoz ME, Villegas González BE. Effects of high intensity interval training versus moderate intensity continuous training on the reduction of oxidative stress in type 2 diabetic adult patients: CAT. Medwave. 2015;15(7):e6212. PubMed, CrossRef
- Bermejo FJ, Olcina O, Martínez I, Timón R. Effects of a HIIT protocol including functional exercises on performance and body composition. Arch Med Deporte. 2018;35(6):386-391.
- Groussard C, Maillard F, Vazeille E, Barnich N, Sirvent P, Otero YF, Combaret L, Madeuf E, Sourdrille A , Delcros G, Etienne M, Teixeira A, Sauvanet P, Pialoux V, Boisseau N. Tissue-Specific Oxidative Stress Modulation by Exercise: A Comparison between MICT and HIIT in an Obese Rat Model. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:1965364. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Vargas-Mendoza N, Morales-González Á, Madrigal-Santillán EO, Madrigal-Bujaidar E, Álvarez-González I, García-Melo LF, Anguiano-Robledo L, Fregoso-Aguilar T, Morales-Gonzalez JA. Antioxidant and Adaptative Response Mediated by Nrf2 during Physical Exercise. Antioxidants (Basel). 2019;8(6):196. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Tucker PS, Briskey DR, Scanlan AT, Coombes JS, Dalbo VJ. High intensity interval training favourably affects antioxidant and inflammation mRNA expression in early-stage chronic kidney disease. Free Radic Biol Med. 2015;89:466-472. PubMed, CrossRef
- Henríquez-Olguín C, Renani LB, Arab-Ceschia L, Raun SH, Bhatia A, Li Z, Knudsen JR, Holmdahl R, Jensen TE. Adaptations to high-intensity interval training in skeletal muscle require NADPH oxidase 2. Redox Biol. 2019;24:101188. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Ishikawa H, Takaki A, Tsuzaki R, Yasunaka T, Koike K, Shimomura Y, Seki H, Matsushita H, Miyake Y, Ikeda F, Shiraha H, Nouso K, Yamamoto K. L-carnitine prevents progression of non-alcoholic steatohepatitis in a mouse model with upregulation of mitochondrial pathway. PLoS One. 2014;9(7):e100627. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Nurani Pilehrud M, Nameni F, Ebadi Ghahremani M. Serum anti-oxidation enzymes response to L-carnitine supplementation females basketball players. Int J Bio-Inorg Hybr Nanomater. 2016;5(3):213-221.
- Luedde T, Schwabe RF. NF-κB in the liver–linking injury, fibrosis and hepatocellular carcinoma. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2011;8(2):108-118. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Pourheydar B, Biabanghard A, Azari R, Khalaji N, Chodari L. Exercise improves aging-related decreased angiogenesis through modulating VEGF-A, TSP-1 and p-NF-Ƙb protein levels in myocardiocytes. J Cardiovasc Thorac Res. 2020;12(2):129-135. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Shahedi V, Soori R. The Effect of Endurance Training and Purslane Seed Consumption on NF-kB and CRP in the Heart Tissue of Rats Exposed to Oxidative Damage Induced by H2O2. J Arch Mil Med. 2019; 7(1-2):e90524. CrossRef
- Liu HW, Chang SJ. Moderate Exercise Suppresses NF-κB Signaling and Activates the SIRT1-AMPK-PGC1α Axis to Attenuate Muscle Loss in Diabetic db/db Mice. Front Physiol. 2018;9:636. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Ji LL, Gomez-Cabrera MC, Steinhafel N, Vina J.Acute exercise activates nuclear factor (NF)-kappaB signaling pathway in rat skeletal muscle. FASEB J. 2004;18(13):1499-1506. PubMed, CrossRef
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.







