نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیولوژی ورزشی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران
2 مرکز تحقیقات فیزیولوژی ورزشی، پژوهشکده سبک زندگی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج) ، تهران ، ایران
3 گروه رفتارحرکتی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران
4 گروه علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه جهرم، جهرم، استان فارس، ایران
چکیده
تازه های تحقیق
Saeedeh Hajinajaf(PubMed)(Google Scholar)
کلیدواژهها
Introduction
Glioblastoma multiforme is the most malignant primary brain tumor that affects the central nervous system. This disease with an unpleasant prognosis and a high potential for growth, invasion, genetic heterogeneity, and resistance to standard treatments, such as surgery, radiotherapy, and chemotherapy has the ability to relapse and high mortality. There is a strong correlation between inflammation and the rate of cancer progression. A group of regulatory molecules, including interleukin -6, which is a strong inflammatory cytokine, and STAT3, which is a member of the family of signal transducers and transcription activators, play a role in angiogenesis, metastasis, and progression of cancer tumors. Increasing IL-6 expression with continuous STAT3 signaling causes tumor growth. On the other hand, curcumin, the active ingredient of turmeric and a polyphenol compound, has antioxidant, anti-inflammatory, and anti-cancer properties. Through disruption of signaling pathways, inhibition of transcription factors, and reduction of inflammation, along with exercise, it can regulate the expression of tumor suppressor genes and reduce angiogenesis, metastasis, and inflammation. But it should be kept in mind that the therapeutic use of this effective drug in cancer treatment is limited due to its low solubility, fast metabolism, and subsequently its poor bioavailability. For this reason, the use of curcumin nanoparticles due to their small size by crossing the blood-brain barrier can be a suitable method for the delivery of drugs in the treatment of brain tumors.
Methods
The present study is experimental with a control group, in which 35 healthy 8-week-old male Wistar rats with an average weight of 223 g were placed under laboratory conditions of 22 °C and 55% relative humidity and a 12-hour light-dark cycle. Then, the rats were randomly divided into seven groups of five rats, including the basic healthy control group (BC), 4-week healthy control group (4wC), basic cancer control group (BT), 4-week cancer control group (4wT), cancer+exercise group. TE), cancer group + nano curcumin (TN), and cancer group + exercise + nano curcumin (TEN). C6 cancer cells (10 µl) were injected into the control and intervention groups in the right frontal cortex. After one week of cancer induction and confirmation, the nanocurcumin supplement was gavaged for 28 days, five days a week, at a dose of 80 mg/kg for TEN and TN groups. At the same time, the TE and TEN groups were subjected to moderate-intensity continuous exercise on the treadmill for four weeks (intensity: 60-70% of VO2max with a speed of 18 m/min, three days a week, 25 minutes a day in the first week and 40 minutes until the fourth week and 48 hours after the last training session, the rats were sacrificed and the brain tissue was taken out for tissue processing and STAT3 gene analysis. Then, the data were analyzed with SPSS software, version 24 at a significance level of P≤0.05.
Results
According to the ANOVA results, there was a significant difference in tumor volume in the studied groups (P=0.001). The results of Tukey’s post hoc test for the tumor volume in the TNE group compared to the 4wT group showed a significant decrease (P=0.001). But in TE and TN groups, this reduction was not significant (P>0.05). Also, the tumor volume in the TEN group was significant compared to the TE group (P=0.01). According to the ANOVA results ANOVA for changes in the expression of the STAT3 gene, a significant difference was observed (P=0.001). The results of the post hoc test in the table below showed that there was a significant difference between the TEN group and the 4wT group (P=0.008). But there was no significant difference between the TE and TN groups (P<0.05). Also, no significant difference was observed between the TN group and the TE and TEN groups (P<0.05).
Discussion
The results of the present research showed that four weeks of continuous training with moderate intensity along with nanocurcumin supplementation reduced tumor volume and inhibition of the STAT3 gene in TE, TN, and TEN groups compared to the 4wT group. These results indicated the positive effects of aerobic exercises and nanocurcumin supplementation as a non-pharmacological method on the tumor tissue volume. Considering the limitations of conducting research on human and animal samples, it seems that four weeks of continuous training with moderate intensity along with nanocurcumin supplementation has different mechanisms, such as disruption of the IL-6/STAT3 signaling pathway. Inhibition of transcription factors and reduction of inflammatory cytokines and regulation of specific genes can play an effective role in reducing brain tumor growth through inhibition and reduction of STAT3 gene expression in rats with glioblastoma multiforme.
Therefore, it can be claimed that nanocurcumin supplementation and moderate-intensity aerobic exercise were effective in inhibiting the STAT3 oncogene. Probably, the combination of these two interventions together, due to their special characteristics, i.e. shorter duration and nanocurcumin supplement due to crossing the blood-brain barrier and the targeted transfer of the drug to the tumor site, to some extent can help to improve the quality of life of patients with glioblastoma as an effective adjuvant strategy along with other common treatment methods to suppress the STAT3 gene. But more research is needed for a definite result.
Ethical Considerations
Compliance with ethical guidelines
This study was approved by the ethics committee of Islamic Azad University, Borujerd Branch (Code: IR.IAU.B.REC.1400.031)
Funding
This study was extracted from the PhD thesis of Saeeda Haji Najaf, approved by Islamic Azad University, Borujerd Branch. This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-for-profit sectors
Authors contributions
Conceptualization, methodology, and investigation: Saeedeh Hajinajaf, Hossein Shirvani, Mehdi Roozbahani. Editing & review: Saeedeh Hajinajaf, Hossein Shirvani, Mehdi Roozbahani, Alireza Khademi.
Conflicts of interest
The authors declared no conflict of interest.
Acknowledgements
The authors would like to thank the Laboratory of Sports Science of Baqiyatallah University of Medical Sciences.
مقدمه
سرطان یکی از مهمترین عوامل مرگومیر در جهان است. برخی از سرطانها ازجمله گلیوبلاستوما مولتیفرم، بدخیمترین تومور اولیه مغزی در بزرگسالان است که سیستم عصبی مرکزی یعنی نخاع یا مغز را درگیر میکند [1]. گلیوبلاستوما مولتیفرم با پیشآگهی ناخوشایند و داشتن پتانسیل بالا برای رشد، تهاجم، ناهمگونی ژنتیکی، محافظت از سد خونی مغزی و مقاومت در برابر درمانهای استاندارد مانند جراحی، رادیوتراپی و شیمیدرمانی، دارای توانایی عود مجدد و مرگومیر بالایی است؛ بهطوریکه بقای کلی بیماران بیش از 15 ماه نیست [1، 2]. گلیو بلاستوما مولتی فرمها از سلولهایی که بیانگر اصل و نسب آستروسیتی، عصبی یا هر دو آستروسیتی و عصبی هستند، تشکیل شدهاند. گلیوبلاستوما میتواند از نو یا از آستروسیتومای درجه پایین نیز ایجاد شود [3].
STAT3 عضوی از خانواده فاکتورهای رونویسی STATs (مبدل سیگنال و فعالکننده رونویسی) و یک تنظیمکننده رونویسی مهم درگلیوبلاستوما و تومورزایی است؛ بهطوریکه مهار STAT3 با خاموشگرهای بیان ژنی shRNAهای خاص باعث توقف تکثیر و بقای سلولهای بنیادی گلیوبلاسـتوما GSCها میشود [3، 4]. مسـیر STAT3 در سلولهای بنیادی نرمال، یک تنظیمکننده مهم است [5]. شواهد نشان داده STAT3 نقش مهمی را در رگزایی تحت شرایط فیزیولوژیکی و پاتولوژیکی علاوهبر بقای سلول در تکثیر، تمایز و ژنهای سرطانی بازی میکند [6]. این مطالعات، نشاندهنده رابطه مستقیم بین فعالسازی STAT3 و توسعه سرطان است [7, 8]. گزارش شده است که STAT3 بهعنوان یک واسط چند منظوره مهم، بسیاری ازجنبههای آنژیوژنز در سطح نسخهبرداری را تنظیم میکند [9]. بهطوریکه بیان STAT3 و پیامرسانی مداوم آن در بیشتر موارد منجر به تنظیم افزایشی سیگنالهای پیش آنژیوژنیک و رشد تومور میشود [10]. یونگ و همکاران، وایزنبرگر و همکاران نشان دادند که بیماران مبتلابه گلیوبلاستومای پیشرفته، دارای مقادیر بالاتری از STAT3 فعال نسبت به مبتلایان به درجات، پایینتر تومورهای مغزی میباشند [11, 12]. نتایج مطالعه یوسفی و همکاران نشان داد باتوجهبه نقش STAT3 در تکثیر و بقای سلولی، هدفگیری STAT3 در درمان بیماران مقاوم میتواند مفید باشد [13].
کورکومین ماده موثره زردچوبه و یک ترکیب پلیفنولی با حلالیت آبی کم است [14]. مطالعات نشان دادهاند که کورکومین میتواند بر طیف وسیعی از سرطانها مانند سرطان خون، مغز و سینه مؤثر باشد.
القای آپوپتوز، مهار تکثیر چرخه سلولی، مکانیسم اصلی کورکومین در مرگ سلولهای سرطانی است کورکومین با مکانیسم عمل خود در مهار رگزایی و متاستاز و همچنین بهعنوان یک ترکیب آنتیاکسیدانی و ضدالتهابی قوی، اثرات درمانی خود را در مهار سرطان اعمال میکند [15]. بررسیهای انجام شده نشان میدهد که کورکومین مولکولی پلیوتروپیک است؛ بدینمعنیکه قادر است اهداف مختلفی در سلول را شناسایی کند. این ترکیب، عوامل مشترک زیادی در سرطانها را مورد هدف قرار می دهد و خواص ضد سرطانی خود را در بسیاری از سرطانها به اثبات رسانده است [16]. کورکومین مسیرهای متعددی را در انواع مختلف تومور، مورد هدف قرار میدهد [17]. در این راستا فونگ و همکاران سلولهای گلیومای C6 موش صحرایی را مطالعه کردند و نشان دادند که کورکومین ممکن است سلولهای بنیادی سرطانی را بالقوه مورد هدف قرار دهد [18]. ژوانگ و همکاران دریافتند که کورکومین باعث تمایز سلولهای شروعکننده گلیوم شده و رشد آنها را از طریق اتوفاژی مهار میکند [19].
از مزایای دیگر استفاده از کورکومین، علاوهبر نداشتن اثر سمیتی در دوزهای بالا برای سلولهای سالم، میتواند با کاهش بیان پروتئینهای دخیل در مقاومت دارویی چندگانه، نقش تعدیلکننده مقاومت دارویی را اجرا کند [20]. اما باید درنظر داشت که کاربرد درمانی این داروی مؤثر در درمان سرطان به علت حلالیت کم، متابولیسم سریع و متعاقباً زیست ماندگاری ضعیف آن محدود است. امروزه کاربرد نانوذرات در زمینه رسانش داروهای مختلف به سبب افزایش زیست ماندگاری دارو و هدفمندکردن آن، مورد توجه محققین قرار گرفته است. این ذرات میتواند انحلال آبی داروهای با خاصیت آبگریزی نظیر کورکومین را افزایش دهد. بنابراین انتقال دارویی بر پایة نانوذرات، ارائه بهتر مواد با خاصیت آبگریزی مانند کورکومین و رفع مشکل حلالیت کم آن را در پی خواهد داشت [21]. استفاده از نانوذرات حاوی کورکومین امکان بهکارگیری مفیدتر این ترکیب در افزایش دارورسانی به مغز توسط عبور از سد خونی-مغزی با رساندن موفق دارو به مغز، بدون تخریب سدخونی- مغزی میتواند روشی جدید، ایمن، هدفمند مؤثر، در درمان تومورهای مغزی بهویژه گیلومابلاستوما باشد [22].
برکات و همکاران در مطالعه خود نشان دادندکه نانوکورکومین میتواند مؤثرتر از کورکومین آزاد در سرکوب ردههای سلولی سرطان انسانی باشد [23].
سایر مطالعات نشان میدهد که نانوکورکومین میتواند باعث کاهش جمعیت سلولهای سرطانی بنیادی در سلولهای گلیوبلاستوما شود. گزارش شده که 10 میکرومولار نانوکورکومین کلونزایی ردههای سلولی تومور مغزی را تا بیش از 97 درصد سرکوب کرده است. این تأثیر تا حدی به دلیل کاهش فعالیت STAT میباشد که میتواند رشد تومور مهار کند [17]. در رابطه با نقش فعالیتهای ورزشی در مقابله با کارسینوژنها بیشتر مطالعات بهصورت همهگیرشناسی انجامشده در این راستا، مطالعات ورزشی و سرطان نشان میدهند که تمرینات ورزشی منظم میتواند سبب افزایش طول عمر بیماران سرطانی و کاهش مرگومیر ناشی از سرطانها شود [24]. تمرینات ورزشی هوازی یک ابزار غیردارویی مهم است که اثر ضدتوموری دارد و میتواند رشد تومور را کاهش دهد، بهعنوان یک سرکوبکننده تومور عمل کند و بیان ژنی را بهوسیله سازوکارهای متفاوتی مانند، خاموششدن بیان ژن تنظیم کند [25]. با این وجود، مکانیسمهای زیربنایی دقیق اثرات محافظتی فعالیت بدنی و ورزشی در پیشگیری از این بیماریها، هنوز بهخوبی شناخته نشده است [25].
اگرچه در زمینه تأثیر همزمان فعالیت ورزشی تداومی با شدت متوسط و القای تومور مغزی بر بیان ژن STAT3 مطالعهای انجام نشده اما نتایج پژوهش بتوف و همکاران در موشهای مبتلابه سرطان پستان نشان دادند، تمرین هوازی بهعنوان یک روش درمانی مناسب، میتواند رشد تومور را درگروههایی که تمرین هوازی انجام داده بودند نسبت به سایر گروهها تا دو برابر کاهش دهد [26]. زیلینسکی و همکاران نشان دادند فعالیت ورزشی بر رشد تومور با اثرگذاری بر ریز محیط تومور اثرگذار است، و منجر به تأخیر در رشد تومور میشود [27]. توجه به اینکه که مدلهای حیوانی ابزار مفیدی برای بررسی سازوکارهای بالقوه ورزش و سرطان میباشند. میتوان نوع و شدت ورزش و تداخلات دیگر را در ریزمحیط تومور بهصورت دقیق را کنترل کرد. همچنین، میتوان براساس نوع تومور در مدلهای حیوانی ورزش مناسب را برای طراحی برنامه ورزشی تعیین کرد [25]. اما سازوکارهای سلولی مولکولی و نحوه اثرات ورزش بر مسیرهای سیگنالی مؤثر بر رشد تومور در مدلهای حیوانی و انسانی هنوز بهطور کامل شناخته نشدهاند و مطالعات انجام شده در این مورد اندک است. از اینرو تحقیقی که تأثیر فعالیت ورزشی به همراه استفاده از مکمل نانوکورکومین بر مسیر پیامدهی STAT3 در تعدیل خطر بروز و عود تومورهای سرطانی بهویژه گلیوبلاستوما را بررسی کرده باشند، محدود است. لذا این پرسش مطرح است که آیا اثر همزمان تمرینات تداومی با شدت متوسط و مکمل نانوکورکومین میتواند باعث مهار آنکوژن STAT3 شود یا خیر؟
روش بررسی
پژوهش حاضر از نوع تجربی بوده و به شیوه میدانی و آزمایشگاهی انجام شده است. تعداد 35 سر موش نرسالم نژاد ویستار 8 هفتهای با میانگین وزنی 16/99±223 گرم از انیستیتو پاستور خریداری و به اتاق حیوانات دانشگاه منتقل شد. بهصورت جداگانه در قفسهای پلیکربنات شفاف (هر 5 رت در یک قفس) تحت شرایط آزمایشگاهی2±22 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 55 درصد و چرخه روشنایی-تاریکی 12 ساعته قرار گرفتند. غذای استاندارد پلت و آب بهصورت آزاد در اختیار رتها قرار داشت. پس از یک هفته آشناسازی با محیط آزمایشگاه و تمرین بر روی نوار گردان، موشها بهصورت تصادفی به 7 گروه 5 تایی شامل گروه کنترل سال، م پایه (BC)، گروه کنترل سالم 4 هفته (4wC)، گروه کنترل سرطان پایه (BT)، گروه کنترل سرطان 4 هفته (4wT)، گروه سرطان+تمرین (TE)،گروه سرطان+نانوکورکومین (TN)، گروه سرطان+تمرین+نانوکورکومین (TEN) تقسیم شدند.
سلولهای سرطانیC6 درگروهها BT ،4wT ،TN ،TE و TEN در قشر پیشانی راست به میزان10 میکرولیتر به موشها تزریق شد. گروه کنترل سالم 4 هفته (4wC) و گروه کنترل سرطان 4 هفته (4wT) که هرکدام شامل 5 سر موش بودند. هیچگونه فعالیتی تا زمان قربانیکردن حیوانات انجام نمیدادند. پس از گذشت یک هفته از القاء و تأیید سرطان درحیوانات، مکمل نانو کورکومین طبق مطالعه ویجایاکوروپ و همکاران آمادهسازی شد [28]، که برای مدت 28 روز، به مدت 5 روز در هفته، با دُز 80 میلیگرم /کیلوگرم مکمل نانوکورکومین برای گروههای TEN و TN گاواژ شد. همزمان پروتکل تمرینی براساس پروتکل ال-جاراح و همکاران طراحی و آغاز شد [29]. براساس این پروتکل، به منظورکاهش استرس و سازگاری با شرایط نوار گردان، رتها در طی یک هفته با سرعت10-5 متر بر دقیقه و به مدت 5 تا 10 دقیقه و 3 روز در هفته بر روی نوار گردان راه رفتند. گروههای TE وTEN مطابق جدول شماره 1 تمرینات هوازی تداومی را به مدت 4 هفته، 3 روز در هفته و با سرعت 18 متر بر دقیقه بر روی تردمیل انجام میدادند.
مدتزمان تمرین برای سازگاری در هفته اول 25 دقیقه در روز بود که با افزایش هفتگی 5 دقیقه، این مدت در هفته چهارم به40 دقیقه رسید که تا پایان هفته ادامه داشت.
گروههای BC وBT یک هفته پس از القای سرطان و بقیه موشها 48 ساعت پس از آخرین جلسه تمرین، پس از بیهوش شدن با محلول زایلازین و کتامین قربانی شدند. بافت مغز آنها بلافاصله در ازت مایع فریز شد و در دمای70- درجه سانتیگراد نگهداری شد. برای انجام ادامه مراحل استخراج اسید ریبونوکلئیک به آزمایشگاه فرستاده شد. ژن STAT3 پس از استخراج اسید ریبونوکلئیک و ساخت مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید با استفاده از روش Real-time PCR اندازهگیری شد.
کشت سلولهای گلیوما
سلولهای گلیوبلاستومای موشی رده C6 (مرکز ملی ذخایر ژنتیکی) تهیه شد. سلولهای C6 در فلاسک در محیط 300 میلیگرم/میلیلیتر RPMI پنیسیلین، 720 میلیگرم/ میلیلیتر استرپتومایسین (داروسازی جابربنحیان) و 2 گرم در لیتر سدیم بیکربنات 10 درصد کشت داده شد. محیط کشت سلولی به حجم نهایی 1000 میلیلیتر، pH آن بر روی 7/1 تنظیم شد. مایع رویی پس از شستوشو با بافر نمکی فسفات و محلول تریپسین-EDTA 25 درصد و با محیط FBS 10 درصد خنثیسازی شد. سپس محلول با 1200 دور در دقیقه به مدت 5 دقیقه سانتریفوژ و سلولها جداسازی شد. تراکم اولیه برای کشت سلول 100000 سلول/سانتیمتر مربع درنظر گرفته شد. درنهایت برای شمارش و بقای سلولی از 10 میکرولیتر رنگ تریپان بلو (0/4 درصد وزنیحجمی) و 90 میکرولیتر از سوسپانسیون سلولی و لام نئوبار استفاده شد. درصد سلولهای رنگ گرفته (آبی) بهعنوان درصد سلولهای مرده تعیین شد.
استخراج اسید ریبونوکلئیک و ساخت مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید
جهت استخراج RNA total به نسبت 1 به 10 در Isol RNA- reagent Lysis مطابق با دستور کار کیت (کیاژن، آلمان) هموژن شد. بهمنظور برداشتن اجزای پروتئینی محصول حاصل در C ْ4, 10 دقیقه با دور 12000سانتریفیوژ شد. سوپرناتانت برداشته و با نسبت 1 به 5 درصد با ایزول اولیه با کلروفورم مخلوط شد. محصول در C ْ4، 15دقیقه با دور 12000سانتریفیوژ و بخش معدنی و آبی از هم جدا شدند. بخش محتوای اسید ریبونوکلئیک برداشته و با نسبت 1به 5 درصد با ایزوپروپانل مخلوط و به مدت 10 دقیقه در دمای اتاق رها و سپس در C ْ4، 10دقیقه با دور 12000، سانتریفیوژ شد. پلیت حاوی اسید ریبونوکلئیک در µL20 آب Free-RNAs حل شد. غلظت اسید ریبونوکلئیک با استفاده از دستگاه نانو دراپ سنجیده و نسبت 260 به 280 بین 1/8 تا 2 بهعنوان تخلیص مطلوب تعریف شد. پس از استخراج اسید ریبونوکلئیک با خلوص و غلظت بالا از تمامی نمونههای مورد مطالعه، مراحل سنتز مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید طبق پروتکل شرکت سازنده (فرمنتس- آمریکا) انجام شد و سپس مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید سنتز شده جهت انجام واکنش رونویسی معکوس مورد استفاده قرار گرفت.
طراحی پرایمرها و بررسی بیان ژن STAT3 با PCR-TRq
برای آمادهسازی پرایمرها از آب مقطر حاوی پرایمر لیوفیلیزه10 میکرولیتر، پرایمر جلویی و پرایمر معکوس 0/5 میکرولیتر، مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید 1 و آب دپس 8 میکرولیتر استفاده شد. برای بیاژن به روش q RT-PCR با استفاده از محلول کیازول، اسید ریبونوکلئیک کل سلولها طبق پروتکل سیناژن استخراج شد. کیفیت اسید ریبونوکلئیکهای استخراج شده با دستگاه اسپکترفتومتری مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت تهیه مکمل دزوکسی ریبونوکلئیک اسید تکرشتهای از پرایمر Oligo dt و آنزیم نسخهبرداری معکوس براساس پروتکل مربوطه انجام شد. هر واکنش PCR در دستگاه ABI Step One طبق پروتکل شرکت سازنده انجام گرفت. چرخههای واکنشی Real-Time PCR برای ژن STAT3 با سه دمای 94، 60 و 72 درجه سانتیگراد انجام شد. نمودار ذوب (ملتینگ) جهت بررسی صحت واکنشهای PCR انجام شد. از GAPDH بهعنوان ژن مرجع STAT3 استفاده شد. میزان بیان ژنهای کنترل و تجربی بهصورت توأمان با هم اندازهگیری شد. پرایمرهای مورد استفاده در جدول شماره 2 آمده است.
تزریق سلولهای سرطانی و ایجاد تومور مغزی
قبل از شروع مطالعه، لازم بود موشها سرطانی شوند. بر همین اساس سلولهای کشت داده شده گیلومابلاستوما C6 پس از بیهوشکردن موشها با استفاده ازکتامین (80 میلیگرم/ کیلوگرم) وزیلازین (10 میلیگرم/ کیلوگرم) با ایجاد برش پوستی در ناحیه پشتی جمجمه و برداشتن پریوستوم براساس دستورالعمل سوانسون با استفاده از پمپ انفوزیون و دستگاه استریوتاکسی در ناحیه قشر پیشانی راست با عمق 2/5 میلیمتر، مغز موشها به حجم 10 میکرولیتر با غلظت با غلظت 105 در 5 سلول / 30 میکرولیتر تزریق شد. سایز تومور پس از قربانیکردن حیوانات توسط کولیس دیجیتال اندازهگیری شد. پس از پردازش بافتی و رنگآمیزی با هماتوکسیلین و ائوزین مورد بررسی و تأیید بافتشناسی قرار گرفت. درجهبندی تومور بهصورت 1 تا 4 درجهبندی شد. درجه 4 بالاترین درجه آسیب و درجه 1 کمترین میزان آسیب بافتی میباشد[30].
تهیه مکمل نانوکورکومین
برای آمادهسازی نانوکورکومین از 500 میلیگرم کیتوزان، 50 میلیلیتر محلول اسید استیک 2 درصد، کورکومین، اتانول (1 میلیلیتر / میلیگرم) و 15 میلیلیتر 1درصد وزنی-حجمی از محلول TPP استفاده شد. محلول تهیه شده به مدت 1 ساعت هم زده شد. در 10000 دور در دقیقه به مدت 30 دقیقه سانتریفیوژ شد و نانوذرات کیتوزان محصور در کورکومین بهدست آمد. از نانوکورکومین تجاری ساخته شده اکسیر نانو سینا (تهران، ایران) بهعنوان نمونه مقایسهای کیفیت محصول استفاده شد. درنهایت پس از تهیه محصول برای هر حیوان 80 میلیگرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن استفاده شد [28].
روش آماری
تمامی دادهها بهصورت میانگین و انحراف استاندارد توصیف شدهاند. بهمنظور تعیین طبیعی بودن دادهها از آزمون کولموگروف سمیرنوف استفاده شد. همچنین همگنی واریانسها با آزمون لون سنجیده شد. بهمنظور تعیین معنادار بودن تفاوت بین متغیرها در گروهها از آزمون آماری آنووا یکراهه و آزمون تعقیبی توکی استفاده شد. تجزیهوتحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار آماری SPSS نسخه 24 در سطح معناداری 05/P≤0 و نرمافزار گراف پد پریسم انجام شد.
یافتهها
در جدول شماره 3 یافتههای توصیفی تحقیق ارائه شده است.
جدول شماره 4 نشان میدهد که بین میانگین حجم تومور در گروههای مورد مطالعه تفاوت معنادار وجود دارد (0/01=P).
براساس نتایچ حاصل از گروهها نشان داد که حجم تومور در گروه 4wT نسبت به سایر گروهها بیشتر بود. همچنین نتایج آزمون تحلیل واریانس یکطرفه برای حجم تومور در گروههای مورد مطالعه تفاوت معناداری را نشان داد (0/001=P) (جدول شماره 4). باتوجهبه تصویر شماره 1 اندازه تومور در گروه TE ،TN در مقایسه با گروه 4wT کاهش یافته اما در گروه TEN در مقایسه با سایر گروهها کاهش چشمگیر داشت (0/01=P) (جدول شماره 5).
در بررسی نتایج بین گروهی برای تغییرات بیان ژن STAT3، تفاوت معناداری مشاهده شد. (0/001=P) (جدول شماره 6).
همچنین نتایج حاصل از آزمون تعقیبی در جدول شماره 7 نشان داد که گروه TEN با گروه 4wC و 4wT تفاوت معنادار است اما در گروههای TE ،TN تفاوت معناداری وجود ندارد (0/05>P).
گروه TE در مقایسه با دو گروه TN (1/000=P) و TEN (0/996=P) اختلاف معناداری مشاهده نشد (جدول شماره 7). مقایسه بین دو گروه TN و TEN نیز نشان داد که بین این دو گروه نیز تفاوت معنادار وجود ندارد (0/506=P). درحالیکه میزان بیان ژن STAT3 در گروه TEN با گروه 4wC (0/019=P) و گروه 4wT (0/002=P)کاهش معناداری مشاهده شده است (جدول شماره 7 و تصویر شماره 2).
بحث
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که 4 هفته تمرین تداومی با شدت متوسط به همراه مکمل نانوکورکومین موجب کاهش حجم تومور و مهار ژن STAT3 در گروههای TE ،TN و TEN در بافت تومور موشهای نر مبتلابه سرطان مغز شد. مقایسه بیان ژن STAT3 در گروه TEN که تمرینات هوازی و مکمل نانو کورکومین را بهطور همزمان مصرف میکردند کاهش معناداری نسبت به دو گروه TE وTN با گروه 4wT نشان داد؛ درحالیکه هیچ تفاوت معناداری بین گروههای تمرین، گروه نانوکورکومین و گروه تمرین+نانوکورمین مشاهده نشد (جدول شماره 7). این نتایج حاکی از اثرات مثبت تمرینات هوازی و مکمل نانو کورکومین در سطح بافت تومور است [31]. باتوجهبه افزایش بیان ژن STAT3 در گروه 4 هفته تومور (4wT) نسبت سایرگروههای مورد مطالعه میتوان ادعا کرد که مکمل نانوکورکومین و تمرین هوازی در مهار انکوژن STAT3 مؤثر بوده است.
در تحقیق کنونی، STAT3 در توالیهای مختلف سیگنالینگ درگیر در تومور مغزی دخیل بوده که با افزایش بیان آن سلول را به سمت سرطانیشدن پیش میبرد. فعالیت آن پس از مصرف نانوکورکومین و تمرین ورزشی حجم تومور و ژن مورد بررسی کاهش یافته و سرطان مهار شده است. مطالعات مختلف نشان میدهد که کورکومین با سرکوب پروتئین کینار (B K و STAT3 ازطریق سیگنالدهی پروتئین کیناز N ترمینال و مهار مسیر IL-6 JAK// STAT3 موجب اتوفاژی، توقف تکثیر و بقای سلولهای گلیومابلاستوما و کاهش تهاجم میشود [32-34]. STAT3 بهعنوان میانجی پیامدهای مهمی در بیماریهای بدخیم بوده که در 70 درصد از انواع سرطانها ازجمله گلیوبلاستوما بهطور ناخواسته افزایش یافته و بهعنوان یک آنکوپروتئین عمل میکند. پیامرسانی مدوام آن در بیشتر موارد منجر به تنظیم پیش آنژیوژنیک و التهابآور شده که درنهایت منجر به رشد تومور میشود [3]. در تحقیق موراکامی و همکاران ژن STAT3 را بهعنوان یکی از ژنهای کلیدی در رشد و تکامل، تکثیر و بقای سلولهای توموری میدانند [35]. در پاسخ به سایتوکاینهای التهابی نظیر STAT3 و اینترلوکین-6 فسفوریله میشود. لئو و همکاران نیز نشان دادهاند که اینترلوکین-6 بهطور مستقیم سبب فعالیت مبدل سیگنالینک و فاکتورهای فعالکنننده رونویسی STAT3 میشود که میتواند سبب نئوپلازی و تشکیل تومور شودد [34]. در مورد سازوکار اثر عامل التهابی اینترلوکین6 در مسیرهای التهابی، لیپولوز و همکاران در تحقیقی بیان کرددند که 6IL- ازطریق گیرندههای خود در سطح سلول، سبب فعالشدن انکوژن STAT3 میشود و مهار STAT3، تغییرات مورفولوژیک و کاهش شکلگیری تومور را به همراه دارد بنابراین فعالیت STAT3 در تغییر شکل سلولی مهم و حیاتی است [36]. اگرچه اندازهگیری سایتوکاین پیشالتهابی 6IL- بهعنوان محدودیتهای اصلی این تحقیق محسوب میشود، اما به استناد یافتههای فوق میتوان گفت فعالیت STAT3 میتواند ازطریق افزایش عامل پیشالتهابی 6IL- باشد. براساس یافتههای حاصل از تحقیق حاضر تمرینات تداومی با شدت متوسط باعث مهار فعالیت STAT3 و کاهش حجم تومور درگروه TE شد. فعالیتهای ورزشی میتواند ازطریق تعدیل سایتوکاینهای پیشالتهابی، اثر ضدالتهابی داشته باشد [37].
کاهش در بیان انکوژن STAT3 از طریق تمرینات ورزشی استقامتی، بهعنوان یکی از سازوکارهای مؤثر تمرینات ورزشی هوازی بهشمار میرود. لونز و همکاران در بررسی خود نشان دادند که تمرینات استقامتی تا حدودی میتواند سبب تغییر برخی از عوامل انکوژنی و مسیرهای پیامدهی شود [38]. اگرچه در زمینه انجام تمرینات تداومی در زمینه مهار تومورهای مغزی یافتهها اندک است ولی نشان داده شده که تمرینات استقامتی میتواند سبب کاهش مهار فعالیت STAT3 و کاهش حجم تومور موشهای مبتلابه سرطان سینه شود [31، 39]. درخصوص حفاظتی تمرین در مقابل تومورهای مغزی میتوان به دو عامل و یا سازکار احتمالی تأثیر فعالیت بدنی بهخصوص تمرینات استقامتی با شدت متوسط یعنی کاهش التهاب و بهبود سیستم ایمنی اشاره کرد [40]. اما سازوکار کاهش حجم تومور بهطور دقیق مشخص نشد و مسیر پیشنهاد شده در این پژوهش یک سازوکار احتمالی است.
نتایج پژوهش حاضر بهطور کلی حاکی از اثرات مفید ورزش در پیشگیری و کاهش سرعت رشد تومور در موشهای مبتلابه مغزی است. در این مطالعه، کاهش بیان ژن STAT3 و رشد تومور را ناشی از تأثیرگاواژ نانو کورکومین به تنهایی و همراه با فعالیت ورزشی در گروه TN ،TEN تأکیدی بر نقش ضدسرطانی کورکومین و تمرین تداومی با شدت متوسط در کندشدن رشد سرطان میباشند. احتمالاً ترکیب این دو مداخله با هم، اثر مهاریشان در رشد تومور مغزی را چشمگیرتر میکند و میتواند یک پتانسیل مؤثرتر برای مهار عوامل و مکانیزمهای التهابی ازجمله مسیر STAT3/JAK/IL-6 باشد که با مهار بیان ژنهای تومور ازجمله STAT3 سبب کاهش تکثیر سلولی، متاستاز و حجم تومور شود [6، 41]. سنفت و همکاران ردههای سلولی از گلیوبلاستوما مولتیفرم اولیه و عودکننده انسان را مورد مطالعه قرار داده و نشان دادند که کورکومین با مهار مسیر JAK/STAT3 باعث کاهش رشد سلولی، مهار مهاجرت و کاهش تهاجمی سلولهای گلیو بلاستوما میشود [42]. مشابه با تحقیق حاضر، زانوتو فیله و و همکاران نشان دادند که کاشت C6 در مدل گلیومای موش، کورکومین باعث کاهش حجم تومور مغزی میشود [43]. مشابه آن لیم و همکاران نیز نشان دادند که نانوکورکومین میتواند رشد تومور بدخیم گلیوبلاستوما را تا حدودی به دلیل کاهش فعالیت STAT3 مهارکند [17]. دلفان و رمزی گزارش کردندکه اثر همافزایی ترکیب تمرین استقامتی و مکمل یاری کورکومین ازطریق مهار مسیرهای التهابی منجر به کاهش رشد سلولهای سرطانی پستان در موشهای بالبسی میشود [44]. بهطورکلی، نتایج پژوهش حاضر، مزایای استفاده از تمرین هوازی تداومی به همراه مکمل یاری نانوکورکومین در نقش کمکی در درمان و کاهش سرعت رشد تومورهای مغزی بدخیم در مطالعات حیوانی را نشان میدهد؛ هرچند تا قطعی شدن این نتایج، انجام مطالعات آینده ضروری میباشد.
نتیجهگیری
باتوجهبه محدودیت انجام تحقیق در نمونههای انسانی و انجام تحقیق در حوزه مطالعات حیوانی، بهنظر میرسد تمرین تداومی با شدت متوسط، نانوکورکومین و همچنین ترکیبی از این دو مداخله میتواند نقش مؤثری در کاهش رشد تومور مغزی ازطریق مهار و کاهش بیان ژن STAT3 در موشهای مبتلابه گلیوبلاستومای مولتیفرم داشته باشد. و احتمالاً میتواند در افزایش چشمگیرتر تأثیرات مهاری در کندشدن و مهار رشد سرطان نقش داشته باشد. یافتههای این تحقیق میتواند تا حدودی جهت کمک به افراد مبتلابه گیلوبلاستوما که بهطور همزمان از ترکیب این دو مداخله استفاده میکنند بهعنوان یک راهکار کمکی در کنار سایر روشهای درمانی تأثیرگذار بر سرکوب ژن STAT3 قابل استفاده باشد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
در پژوهش حاضر کلیه اصول اخلاقی کار با حیوانات توسط کمیته اخلاق دانشگاه آزاد اسلامی واحد بروجرد با کد IR.IAU.B.REC.1400.031 بررسی و تأیید شد.
حامی مالی
این مقاله برگرفته از پایاننامه دکتری تخصصی خانم سعیده حاجینجف در رشته فیزیولوژی ورزشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد بروجرد با شماره 1124846797621871400162373688 است.
مشارکت نویسندگان
مفهومسازی، روششناسی، تحقیق و بررسی: سعیده حاجینجف، حسین شیروانی، مهدی روزبهانی؛ ویراستاری و نهاییسازی: همه نویسندگان.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
تشکر و قدردانی
از کلیه افرادی که در پژوهشکده و آزمایشگاه فیزیولوژی ورزشی دانشگاه علومپزشکی بقیهالله (عج) با این طرح همکاری کردند، قدردانی میشود.
References
References