STRESZCZENIE

mgr Anna Gilbert-Matuszak
Wpływ wysiłku fizycznego na ekspresję genu i ilość białka elastyny oraz
ekspresję genów i aktywności elastazy, katepsyny K i plazminy w mięśniu
płaszczkowatym, mięśniu sercowym i w aorcie u szczurów
STRESZCZENIE
Uzasadnienie i cel pracy:
Aktywność ruchowa jest jedną z najbardziej naturalnych form ludzkiej aktywności, a jej
podejmowanie jest podstawowym elementem zdrowego stylu życia. Celem pracy było
zbadanie mechanizmu, w jakim aktywność fizyczna wpływa na macierz pozakomórkową
w mięśniu płaszczkowatym, mięśniu sercowym i w aorcie. Tkanki te są istotne dla zmian
adaptacyjnych ustroju do wysiłku fizycznego. Badano ekspresję genu tropoelastyny
i stężenie białka elastyny oraz ekspresję genów i aktywności elastazy, katepsyny K
i plazminy w wyżej wymienionych tkankach u 60 szczurów, które odbyły trening
o umiarkowanym nasileniu oraz wytrenowanych i niewytrenowanych szczurów, które
odbyły pojedynczą sesję intensywnych ćwiczeń.
Materiał i metody:
Protokół badań został zaakceptowany przez Lokalną Komisję Etyczną
ds. Doświadczeń na Zwierzętach w Białymstoku, nr 23/2011 z dnia 27. 04. 2011 r.
Wszystkie procedury zostały wykonane zgodnie z regulacjami Unii Europejskiej
dotyczącymi etycznego traktowania zwierząt laboratoryjnych.
Badaniu poddano trzy rodzaje tkanek: mięsień płaszczkowaty, mięsień sercowy
i aortę 60 szczurów Wistar. Szczury zostały wcześniej losowo przydzielone do dwóch
różnych grup: nietrenujące (UT, n=30) oraz trenujące (T, n=30). Szczury rozpoczynające
badania miały 5-6 tygodni.
Szczury
przydzielone
do
grupy
(T)
podejmowały
przewlekły
trening
o umiarkowanym natężeniu (bieg na bieżni 5 razy w tygodniu przez 6 tygodni). Grupa
(UT) nie trenowała przez ten sam okres czasu. 24 godziny po ostatniej sesji treningowej
wszystkie szczury zostały losowo podzielone na 3 grupy. Grupy UTpre, n=10 i Tpre,
n=10 – 10 zwierząt z grupy nietrenujących i 10 zwierząt z grupy trenujących zostało
uśpionych bez podejmowania dalszej aktywności fizycznej. Grupy UT0h, n=10 i T0h,
n=10 - 10 zwierząt nietrenujących i 10 zwierząt trenujących podjęło jednorazowy
wysiłek fizyczny i zaraz po zakończeniu zostało uśpionych. Grupy UT3h, n=10 i T3h,
n=10 - zwierzęta zostały uśpione 3 godziny po podjęciu jednorazowego wysiłku.
Ocena ekspresji genów została wykonana za pomocą metody qRT-PCR w mięśniu
płaszczkowatym i sercowym. Metoda ta umożliwia ocenę ekspresji genu dla elastyny
względem genu kontrolnego.
W celu zbadania stężenia białka elastyny oraz aktywności enzymów, tkanki
zostały poddane homogenizacji. Poziom całkowitego białka został zmierzony przy
użyciu testu BCA.
Oznaczenie elastyny wykonane zostało przy użyciu metody ELISA.
Aktywność enzymów była badana fluorymetrycznie.
Wyniki:
6-tygodniowy trening
Mięsień płaszczkowaty
6-tygodniowy trening fizyczny nie spowodował zmiany ekspresji genów
w mięśniu płaszczkowatym.
Stężenie elastyny było wyższe u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. UTpre,
p=0,0014).
Aktywności elastazy, katepsyny K i plazminy były wyższe u szczurów
wytrenowanych w porównaniu ze szczurami niewytrenowanymi (Tpre vs. UTpre,
odpowiednio: p=0,0434, p=0,0343, i p=0,000046).
Mięsień sercowy
6-tygodniowy trening fizyczny nie spowodował w mięśniu sercowym istotnych
statystycznie zmian ekspresji genów dla tropoelastyny i elastazy (Tpre vs. UTpre). Ilość
mRNA dla katepsyny K i plazminogenu w mięśniu sercowym była natomiast wyższa
u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. UTpre, odpowiednio: p=0,0288 i p=0,0005).
Stężenie elastyny było wyższe w mięśniu sercowym u szczurów wytrenowanych
(Tpre vs. UTpre, p=0,000022).
Nie obserwowano istotnych statystycznie różnic między szczurami (Tpre vs.
UTpre) w aktywności elastazy, katepsyny K i plazminy.
Aorta
Nie mierzono ilości mRNA w aorcie ze względu na małą ilość materiału
tkankowego aorty. Po treningu fizycznym w aorcie nie obserwowano istotnych
statystycznie zmian w stężeniu elastyny i aktywności enzymów proteolitycznych (Tpre
vs. UTpre).
Jednorazowy wysiłek fizyczny
Mięsień płaszczkowaty
Po sesji jednorazowego wysiłku fizycznego w mięśniu szkieletowym nie
obserwowano istotnych statystycznie różnic dotyczących ilości mRNA dla tropoelastyny,
elastazy, katepsyny K i plazminogenu od razu i 3 godziny po sesji ćwiczeń zarówno
u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. T0h i Tpre vs. T3h) jak i u szczurów
niewytrenowanych (UTpre vs. UT0h i UTpre vs. UT3h).
Nie obserwowano istotnych statystycznie różnic w aktywności enzymatycznej
u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. T0h i Tpre vs. T3h).
U szczurów niewytrenowanych (UTpre vs. UT0h i UTpre vs. UT3h) nie
obserwowano istotnych statystycznie zmian w aktywności elastazy. Obserwowano
natomiast zmiany w aktywności katepsyny K i plazminy. Aktywność katepsyny K była
zwiększona zaraz po wysiłku (UTpre vs. UT0h, p=0,003611). Aktywność plazminy
wzrosła tuż po (UTpre vs. UT0h, p=0,000246) i utrzymywała się 3 godziny po wysiłku
(UTpre vs. UT3h, p=0,001008) u szczurów niewytrenowanych.
Mięsień sercowy
Po sesji jednorazowego wysiłku fizycznego w mięśniu sercowym nie
obserwowano istotnych statystycznie różnic dotyczących ilości mRNA dla tropoelastyny,
elastazy, katepsyny K i plazminogenu od razu i 3 godziny po sesji ćwiczeń zarówno
u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. T0h i Tpre vs. T3h) jak i u szczurów
niewytrenowanych (UTpre vs. UT0h i UTpre vs. UT3h).
U szczurów wytrenowanych wzrost aktywności elastazy, katepsyny K i plazminy
był obserwowany zaraz po zakończeniu sesji ćwiczeń (Tpre vs. T0h, odpowiednio:
p=0,000769; p=0,002497; p=0,007285) i utrzymywał się w 3 h po zakończeniu ćwiczeń
(Tpre vs. T3h, odpowiednio dla elastazy, katepsyny K i plazminy: p=0,000246;
p=0,001706; p=0,002202).
Nie obserwowano istotnych statystycznie różnic w aktywności enzymatycznej
w mięśniu sercowym u szczurów niewytrenowanych (UTpre vs. UT0h i UTpre vs. UT3h).
Aorta
Nie mierzono ilości mRNA w aorcie ze względu na zbyt małą ilość dostępnego
materiału tkankowego.
Po sesji jednorazowego wysiłku fizycznego w aorcie nie obserwowano istotnych
statystycznie zmian w aktywności elastazy, katepsyny K i plazminy od razu i 3 godziny
po sesji ćwiczeń zarówno u szczurów wytrenowanych (Tpre vs. T0h i Tpre vs. T3h) jak
i u szczurów niewytrenowanych (UTpre vs. UT0h i UTpre vs. UT3h).
Wnioski:
Trening fizyczny powoduje wzrost stężenia elastyny w mięśniu szkieletowym
i sercu, czemu nie towarzyszy zmiana ekspresji genów.
Zmiany aktywności enzymów proteolitycznych w mięśniu szkieletowym i sercu
po treningu i jednorazowej sesji wysiłku wskazują na ich udział w adaptacji do wysiłku.
Zmianie aktywności proteolitycznej nie towarzyszy odpowiednia zmiana ekspresji
genów.
W aorcie nie obserwuje się wpływu treningu ani pojedynczej sesji wysiłku
fizycznego
na
stężenie
elastyny
(po
treningu)
oraz
aktywności
enzymów
proteolitycznych.
Odziaływanie wysiłku fizycznego na ekspresję genów, stężenie elastyny
i aktywność proteolityczną zależy od rodzaju tkanki i stopnia wytrenowania.