Tác động của bài tập thể dục nhịp điệu vừa phải, liệu pháp laser mức thấp, hoặc sự kết hợp của chúng đối với bệnh lý cơ, stress ôxy hóa và mức độ irisin trong mô hình chuột mdx của bệnh loạn dưỡng cơ Duchenne

Lasers in Medical Science - Tập 37 - Trang 2925-2936 - 2022
Sılasu Arıkan1, Nuray Alaca2, Dilek Özbeyli3, Merve Açıkel Elmas4, Serap Arbak4, Guldal Suyen5
1Department of Physiology, Institute of Health Sciences, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Istanbul, Turkey
2Department of Physiotherapy and Rehabilitation, Faculty of Health Sciences, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Atasehir, Istanbul, Turkey
3Department of Medical Pathology Techniques, Vocational School of Health Services, Marmara University, Istanbul, Turkey
4Department of Histology and Embryology, Faculty of Medicine, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Istanbul, Turkey
5Department of Physiology, Faculty of Medicine, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Istanbul, Turkey

Tóm tắt

Nghiên cứu này nhằm mục đích điều tra cách thức sử dụng kết hợp liệu pháp laser mức thấp (LLLT) và bài tập thể dục nhằm giảm thiểu các tác dụng phụ có thể xảy ra và/hoặc tăng cường lợi ích của bài tập, ảnh hưởng đến stress ôxy hóa, utrophin, peptide irisin, và bệnh lý của cơ xương, cơ hoành và cơ tim. Trong nghiên cứu của chúng tôi, 20 con chuột mdx được phân chia thành bốn nhóm. Các nhóm bao gồm: nhóm tĩnh tại và giả dược LLLT (SC), nhóm tĩnh tại và LLLT (SL), nhóm tập bơi 30 phút (Ex), và nhóm tập bơi 30 phút kết hợp với LLLT (ExL). Sau 8 tuần tập thể dục bơi, các bài kiểm tra cơ bắp, về mặt sinh hóa; chỉ số stress ôxy hóa (OSI), nồng độ utrophin và irisin đã được đo. Điểm số bệnh lý mô học của cơ xương, cơ hoành và cơ tim, cũng như đường kính tế bào cơ xương và cơ tim đã được xác định dưới kính hiển vi quang học và điện tử. Trong khi chỉ có nồng độ irisin tăng lên ở nhóm SL so với SC, đã được xác định rằng OSI, điểm số bệnh lý mô học của cơ tim giảm và nồng độ irisin tăng lên ở cả hai nhóm tập luyện (p < 0,05). Thêm vào đó, trong nhóm ExL, sự gia tăng ở mức rotarod và nồng độ utrophin, cũng như sự giảm sút ở điểm số bệnh lý mô học của cơ bắp và cơ hoành đã được quan sát (p < 0,05). Việc áp dụng bài tập bơi trong mô hình chuột mdx đã làm tăng mức độ irisin trong cơ xương, đồng thời giảm OSI, sự thoái hóa ở cơ tim, và tình trạng viêm và bệnh tim mạch. Khi có sự áp dụng LLLT ngoài bài tập, sức mạnh cơ bắp, nồng độ utrophin trong cơ xương đã tăng lên, và sự thoái hóa và viêm ở cơ xương và cơ hoành đã giảm. Ngoài ra, đã được xác định rằng chỉ có việc áp dụng LLLT mới làm tăng mức độ irisin trong cơ xương.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Zelikovich AS, Quattrocelli M, Salamone IM, Kuntz NL, McNally EM (2019) Moderate exercise improves function and increases adiponectin in the mdx mouse model of muscular dystrophy. Sci Rep 9:5770. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42203-z Satman İ, Güdük Ö, Ertürk MYN, Nadir Hastalıklar Raporu NH. 2019. https://www.tuseb.gov.tr/tuhke/uploads/genel/files/haberler/nadir_hastaliklar_raporu.pdf. Accessed 22 Mar 2020 (In Turkish) Aartsma-Rus A, van Putten M (2014) Assessing functional performance in the mdx mouse model. J Vis Exp 85:51303. https://doi.org/10.3791/51303 Hyzewicz J, Ruegg UT, Takeda S (2015) Comparison of experimental protocols of physical exercise for mdx mice and Duchenne muscular dystrophy patients. J Neuromuscul Dis 2:325–342. https://doi.org/10.3233/JND-150106 Leal-Junior EC, de Almeida P, Tomazoni SS et al (2014) Superpulsed low-level laser therapy protects skeletal muscle of mdx mice against damage, inflammation and morphological changes delaying dystrophy progression. PLoS ONE 9:e89453. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089453 Chow RT, Johnson MI, Lopes-Martins RA, Bjordal JM (2009) Efficacy of low-level laser therapy in the management of neck pain: a systematic review and meta-analysis of randomised placebo or active-treatment controlled trials. Lancet 374(9705):1897–1908. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(09)61522-1 Oron A, Oron U, Sadeh M (2014) Low-level laser therapy during postnatal development modulates degeneration and enhances regeneration processes in the hindlimb muscles of dystrophic mice. Photomed Laser Surg 32:606–611. https://doi.org/10.1089/pho.2014.3757 Macedo AB, Moraes LH, Mizobuti DS et al (2015) Low-level laser therapy (LLLT) in dystrophin-deficient muscle cells: effects on regeneration capacity, inflammation response and oxidative stress. PLoS ONE 10:e0128567. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0128567 da Silva MM, Albertini R, Leal-Junior EC et al (2015) Effects of exercise training and photobiomodulation therapy (EXTRAPHOTO) on pain in women with fibromyalgia and temporomandibular disorder: study protocol for a randomized controlled trial. Trials 16:252. https://doi.org/10.1186/s13063-015-0765-3 Boström P, Wu J, Jedrychowski MP et al (2012) A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature 481(7382):463–468. https://doi.org/10.1038/nature10777 Reza MM, Sim CM, Subramaniyam N et al (2017) Irisin treatment improves healing of dystrophic skeletal muscle. Oncotarget 8:98553–98566. https://doi.org/10.18632/oncotarget.21636 Benthem L, Bolhuis JW, van der Leest J, Steffens AB, Zock JP, Zijlstra WG (1994) Methods for measurement of energy expenditure and substrate concentrations in swimming rats. Physiol Behav 56:151–159. https://doi.org/10.1016/0031-9384(94)90273-9 Alaca N, Uslu S, Gulec Suyen G, Ince U, Serteser M (2018) Kurtel H (2018) Effects of different aerobic exercise frequencies on streptozotocin–nicotinamide-induced type 2 diabetic rats: continuous versus short bouts and weekend warrior exercises. J Diabetes 10(1):73–84. https://doi.org/10.1111/1753-0407.12561 Harma M, Harma M, Erel O (2003) Increased oxidative stress in patients with hydatidiform mole. Swiss Med Wkly 133(41–42):563-566.n Erkanli K, Erkanli Senturk GE, Aydin U et al (2013) Oxytocin protects rat skeletal muscle against ischemia/reperfusion injury. Ann Vasc Surg 27:662–670 Wasala NB, Lai Y, Shin JH, Zhao J, Yue Y, Duan D (2006) Genomic removal of a therapeutic mini-dystrophin gene from adult mice elicits a Duchenne muscular dystrophy-like phenotype. Hum Mol Genet 25:2633–2644 Hammers DW, Hart CC, Matheny MK et al (2020) The D2. mdx mouse as a preclinical model of the skeletal muscle pathology associated with Duchenne muscular dystrophy. Sci Rep 10:14070 Passarella S, Ostuni A, Atlante A, Quagliariello E (1988) Increase in the ADP/ATP exchange in rat liver mitochondria irradiated in vitro by helium–neon laser. Biochem Biophys Res Commun 156:978–986 Karu TI (2010) Multiple roles of cytochrome c oxidase in mammalian cells under action of red and IR-A radiation. IUBMB Life 62:607–610 Huang YY, Chen AC, Carroll JD, Hamblin MR (2009) Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response 7:358–383. https://doi.org/10.2203/dose-response.09-027.Hamblin Manteifel V, Bakeeva L, Karu TI (1996) Ultrastructural changes in chondriome of human lymphocytes after irradiation with HeNe laser: appearance of giant mitochondria. In: Effects of Low-Power Light on Biological Systems II; vol 2929. International Society for Optics and Photonics Ferraresi C, de Brito OT, de Oliveira ZL et al (2011) Effects of low level laser therapy (808 nm) on physical strength training in humans. Lasers Med Sci 26:349–358 Silveira PC, da Silva LA, Fraga DB, Freitas TP, Streck EL, Pinho R (2009) Evaluation of mitochondrial respiratory chain activity in muscle healing by low-level laser therapy. J Photochem Photobiol B Biol 95:89–92 Ferraresi C, Hamblin MR, Parizotto NA (2012) Low-level laser (light) therapy (LLLT) on muscle tissue: performance, fatigue and repair benefited by the power of light. Photonics Lasers Med 1:267–286 Wineinger MA, Abresch RT, Walsh SA, Carter GT (1998) Effects of aging and voluntary exercise on the function of dystrophic muscle from mdx mice. Am J Phys Med Rehabil 77:20–27 Hayes A, Lynch GS, Williams DA (1993) The effects of endurance exercise on dystrophic mdx mice. I. Contractile and histochemical properties of intact muscles. Proc Biol Sci 253:19–25 Hayes A, Williams DA (1998) Contractile function and low-intensity exercise effects of old dystrophic (mdx) mice. Am J Physiol 274:C1138–C1144 Kaczor JJ, Hall JE, Payne E, Tarnopolsky MA (2007) Low intensity training decreases markers of oxidative stress in skeletal muscle of mdx mice. Free Radic Biol Med 43:145–154 Vieira WHB, Goes R, Costa FC et al (2006) Adaptation of LDH enzyme in rats undergoing aerobic treadmill training and low intensity laser therapy. Braz J Phys Ther 10:205–211 Hayworth CR, Rojas JC, Padilla E, Holmes GM, Sheridan EC, Gonzalez-Lima, (2010) In vivo low-level light therapy increases cytochrome oxidase in skeletal muscle. Photochem Photobiol 86:673–680 Kang C, Chung E, Diffee G, Ji LL (2013) Exercise training attenuates aging-associated mitochondrial dysfunction in rat skeletal muscle: role of PGC-1α. Exp Gerontol 48:1343–1350. https://doi.org/10.1016/j.exger.2013.08.004 De Marchi T, Leal Junior EC, Bortoli C, Tomazoni SS, Lopes-Martins RA, Salvador M (2012) Low-level laser therapy (LLLT) in human progressive-intensity running: effects on exercise performance, skeletal muscle status, and oxidative stress. Lasers Med Sci 27:231–236. https://doi.org/10.1007/s10103-011-0955-5 Baroni BM, Leal Junior ECPL, De Marchi T, Lopes AL, Salvador M, Vaz MA (2010) Low level laser therapy before eccentric exercise reduces muscle damage markers in humans. Eur J Appl Physiol 110:789–796 Lamb GD, Westerblad H (2011) Acute effects of reactive oxygen and nitrogen species on the contractile function of skeletal muscle. J Physiol 589:2119–2127 Barbin ICC, Pereira JA, Bersan Rovere M, de Oliveira MD, Marques MJ, Santo Neto H (2016) Diaphragm degeneration and cardiac structure in mdx mouse: potential clinical implications for Duchenne muscular dystrophy. J Anat 228:784–791 Humbertclaude V, Hamroun D, Bezzou K et al (2012) Motor and respiratory heterogeneity in Duchenne patients: implication for clinical trials. Eur J Paediatr Neurol 16:149–160 Mosqueira M, Zeiger U, Förderer M, Brinkmeier H, Fink RH (2013) Cardiac and respiratory dysfunction in Duchenne muscular dystrophy and the role of second messengers. Med Res Rev 33:1174–1213 Spurney CF (2011) Cardiomyopathy of Duchenne muscular dystrophy: current understanding and future directions. Muscle Nerve 44:8–19 Nakamura A, Yoshida K, Takeda S, Dohi N, Ikeda S (2002) Progression of dystrophic features and activation of mitogen-activated protein kinases and calcineurin by physical exercise, in hearts of mdx mice. FEBS Lett 520:18–24. https://doi.org/10.1016/s0014-5793(02)02739-4 Betts CA, Saleh AF, Carr CA et al (2015) Prevention of exercised induced cardiomyopathy following Pip-PMO treatment in dystrophic mdx mice. Sci Rep 5:8986 Zhou X, Xu M, Bryant JL, Ma J, Xu X (2019) Exercise-induced myokine FNDC5/irisin functions in cardiovascular protection and intracerebral retrieval of synaptic plasticity. Cell Biosci 9:32 Nguyen LMD, Malamo AG, Larkin-Kaiser KA, Borsa PA, Adhihetty PJ (2014) Effect of near-infrared light exposure on mitochondrial signaling in C2C12 muscle cells. Mitochondrion 14:42–48 Lee P, Linderman JD, Smith S et al (2014) Irisin and FGF21 are cold-induced endocrine activators of brown fat function in humans. Cell Metab 19:302–309 Park TH, Lee HJ, Lee JB (2021) Effect of heat stimulation on circulating irisin in humans. Front Physiol 12:675377