تاثیر تمرینات اینتروال بر هایپرتروفی، نارسایی و کلسیفیکاسیون عروقی و شاخص های ایجادکننده آن (فاکتور رشدی فیبروبلاستی 23 و پروتئین Klotho ) در رت های نر مبتلا به CKD

Title : Effect of interval training on Hypertrophy, Failure and Arterial Calcification and its indicators (fibroblastic growth factor 23 and klotho) in CKD rats

این طرح در رنک سوم 1401 پژوهشیار دانشگاه علوم پزشکی مصوب گردید

وضعیت:در حال اجرا

مجری: دکتر شهرام ربانی

مقدمه و بیان مسئله:

مبتلایان به بیماری کلیوی همزمان با خود بیماری از فرایندهای پاتولوژیکی متعددی رنج می برند که بسیاری از این بیماری ها به هم مرتبط هستند. عوارض قلبی عروقی به عنوان یکی از مهمترین عوامل مرگ و میر در بیماران مبتلا به - نارسایی کلیه شناخته شده است] ۱ , ۲ .] مرگ و میر در بیماران کلیوی بیشتر از آنکه حاصل روند نارسایی کلیه باشد، برگرفته از بیماری های قلبی عروقی وابسته به آن است. در نارسایی کلیوی به دلیل اختلال در تنظیم مواد معدنی و التهاب مزمن، بروز بیماری های قلبی عروقی همچون تغییر اندازه قلبی و هایپرتروفی پاتولوژیک بطن چپ، انفارکتوس قلبی ، تغییرات بافت اندوتلیال و کلسیفیکاسیون، فشار خون و فیبریلاسیون دهلیزی بسیار شایع است] ۲ - ۳ .] در واقع عوارض قلبی عروقی علت اصلی مرگ و میر در بیماران مبتلا به نارسایی انتهایی کلیوی (End Stage Renal Disease) می باشد. هایپرتروفی بطن چپ (Left Ventricular Hypertrophy) ، کلسیفیکاسیون شریان ها و فیبریلاسیون دهلیزی ) Atrial Fibrilation ( شایعترین عارضه قلبی در بیماران کلیوی است که با پیش آگهی بیماران رابطه مستقیم دارد] ۴ .] فیبریلاسیون دهلیزی یکی از شایع ترین عوارض ثانویه در بیماران همودیالیزی می باشد. متابولیسم غیرطبیعی مواد به علت نقص عملکرد کلیه و اتلاف مواد معدنی از استخوانها، افزایش فاکتور رشدی فیبروبلاستی ۲۳ را به دنبال دارد که خود به عنوان یک آغازگر در ایجاد روند پاتولوژیک فیبریلاسیون دهلیزی در بیماران کلیوی قلمداد می گردد] ۵ .] فیبریلاسیون دهلیزی شایعترین نوع آریتمی قلبی است که تحریک الکتریکی مسیر مشخصی را در قلب طی نمیکند. فیبریلاسیون دهلیزی معمولا در اثر عواملی چون فشار خون بالا ، بیماری عروق کرونر، بیماری دریچه قلبی، دیابت قندی و بیماری مزمن کلیه رخ میدهد] ۶ [. در بیماران کلیوی افزایش ترشح فاکتور رشدی فیبروبلاستی ۲۳ با تاثیر بر مسیر های مختلفی چون هایپرتروفی عضله قلب و تغییر در اندازه دهلیز، افزایش کلسیفیکاسیون عروق و تغییر در سطح پروتئین klotho ، باعث ایجاد فیبریلاسیون دهلیزی میگردد] ۷ .] به طور کلی آنچه در توسعه عملکرد غیرطبیبعی بیماران کلیوی مشارکت می کند و به طور مستقیم و غیرمستقیم در
فرایند کلسیفیکاسیون و آترواسکلروز، هایپرتروفی بطن چپ و فیبریلاسیون دهلیزی دخالت دارد، فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ ( FGF۲۳ ( می باشد] ۶ [. در بیماران مزمن کلیوی, فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ یک بیومارکر حساس برای اختلال در تنظیم کلیوی فسفات محسوب می شود. فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ ( FGF۲۳ ( با مرگ و میر افرادی که در مراحل آخر بیماری نارسایی کلیوی به سر می برند در ارتباط است و با میزان فیلتراسیون گلومرولی رابطه عکس دارد. به طوری که سطوح آن در مراحل اولیه اختلال عملکرد کلیه افزایش می یابد، تا به فیلتراسیون گلومرولی در بیماران کمک کرده و دفع فسفات از ادرار را زیاد کند] ۸ .] ۴ این هورمون در تنظیم متابولیسم فسفر و فرم فعال ویتامین D دخیل است و نقش خود را بطور عمده بر روی کلیه ها از طریق القاء نمودن دفع ادراری فسفر و نیز سرکوب کردن سنتز ۱ و ۲۵ دی هیدروکسی ویتامین D ( ۱،۲۵)DD(۲D۳ ) اعمال می نماید] ۹ .] FGF۲۳ عملکرد های بیولوژیک خود را از راه اتصال به گیرنده شناخته شده خود یعنی FGFR۱ در حضور klotho که یک پروتئین غشایی نوع I و هومولوگ بتا گلیکوزیداز می باشد اعمال می نماید] - ۱۰ [. در مطالعه ای تاثیرمصرف Klotho را در پیشگیری و درمان CKD و بیماری قلبی عروقی پس از آسیب حاد کلیه را مورد بررسی  قرار دادند. klotho بصورت گسترده در کلیه بیان می شود و به خارج سلول و داخل گردش خون آزاد می شود. نارسایی klotho باعث می شود که اثرات منفی چندگانه بر اندام های متعدد ازجمله سیستم قلبی عروقی می گذارد. نتایج این مطالعه نشان داد که مصرف klotho قلب را از ریمدلینگ شدن بعد از آسیب حاد کلیه محافظت کرد و باعث بازسازی قلب بعد از CKD شد] ۱۱ [. در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده شده است که تمایل اتصالی کمپلکس FGFR۱ - klotho به FGF۲۳ بیش از تمایل FGFR۱ و یا klotho به تنهایی است و این بیانگر آن است که klotho ، FGFR۱ را که یک گیرنده غیر اختصاصی برای انواع مختلف FGF می باشد به یک گیرنده اختصاصی برای FGF۲۳ تبدیل می نماید] ۱۲ [. عوامل سیستمیک متعددی در تنظیم ترشح FGF۲۳ نقش دارند. با توجه به این واقعیت که FGF۲۳ سبب دفع کلیوی فسفر می گردد، لذا ترشح آن می باید توسط سطح سرمی فسفات تنظیم گردد] ۱۳ .] FGF۲۳ از راه سرکوب کردن پروتئینهای هم انتقالی Na/p نوع ۲D و ۲D در حاشیه مسواکی سلولهای توبولی پروگزیمال کلیه سبب دفع ادراری فسفر میگردد، و همچنین از راه مهار آنزیم α-۱ هیدروکسیلاز کلیوی که ۲۵ هیدروکسی ویتامین D را به ۱ و ۲۵ دی هیدروکسی ویتامین D تبدیل می نماید و نیز از راه تحریک ۲۴ هیدروکسیلاز -
که سبب تولید متابولیت های غیر فعال ویتامین D در توبول پروگزیمال کلیه می گردد، نقش خود را در سرکوب نمودن ویتامین D فعال ایفا می نماید] ۱۴،۱۵ [. بر اساس این یافته ها موتاسیون هایی که سبب افزایش فعالیت FGF۲۳ می گردند منجر به افزایش دفع ادراری فسفر و سطح نامناسب پایینی از فرم فعال ویتامین D می شوند و لذا ایجاد استئومالاسی می نمایند. در مقابل، حذف ژن FGF۲۳ سبب هیپرفسفاتمی و افزایش فرم فعال ویتامین D ولذا کلسیفیکاسیون نسج نرم خواهد شد] ۱۶ .] FGF۲۳ همچنین می تواند بطور مستقیم بر غده پاراتیروئید اثر گذاشته و سبب کاهش سنتز و ترشح هورمون پاراتیروئید گردد. اطلاعات موجود اثبات می کند FGF۲۳ دارای نقش تنظیمی منفی بر عملکرد پاراتیروئید در فیزیولوژی نرمال است. در بیماران دچار نارسایی مزمن کلیه، سطح در گردش FGF۲۳ به طور پیشروندهای افزایش می یابد تا احتباس پایدار فسفر را جبران نماید، امّا همین امر سبب کاهش تولید کلیوی فرم فعال ویتامین D شده و در نتیجه افزایش ترشح هورمون پاراتیروئید را به همراه خواهد داشت] ۱۷ [. در بیماران تحت دیالیز مزمن، سطح FGF۲۳ در پاسخ به هیپرفسفاتمی و تجویز فرم فعال ویتامین D افزایش شدیدی پیدا میکند، امّا در ۵ سرکوب کردن ترشح هورمون پاراتیروئید ناتوان است، که این امر احتمالاً در اثر کاهش بیان کمپلکس گیرنده FGF۲۳ با klotho- FGFR۱ می باشد. در ای بیماران FGF۲۳ می تواند به عنوان عامل پیش بینی کننده وقوع هیپرپاراتیروئیدسیم مقاوم به درمان در آینده به کار رود] ۱۸،۱۷ [. مجموع یافته ها بیانگر آن است که تاثیر سیستمیک FGF۲۳ بر پاراتیروئید در شرایط مختلف میتواند متفاوت باشد. به علاوه مطالعات اخیر بیانگر نقش FGF۲۳ به عنوان یک عامل مستقل پیش بینی کننده مرگ و میر بیماران دیالیزی می باشند که این مطلب خود موید تاثیر بالقوه آن به عنوان یک نشانگر حساس در اختلالات متابولیسم فسفر است] ۱۸،۱۷ [. ارتباط معنی دار فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ و کلسیفیکاسیون عروقی قبلا مشخص شده است. تحقیقات نشان دادن که فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ بیشتر با کلسیفیکاسیون لایه انتمیا آترواسکلروتیک مرتبط است و با کلسیفیکاسیون مدیا کمتر در ارتباط است. البته هنوز چگونگی اثر سمی و مهلک FGF۲۳ بر بافت های نرم عروقی به درستی مشخص نیست ] ۳ [. اما نقش افزایش سرمی آن در اثر افزایش فسفر دریافتی و یا هایپر فسفاتمیا در بیماران کلیوی واضح است. مطالعات مختلف تجربی و کلینیکی از این نظریه حمایت میکند که ویتامین D و هورمونهایی مانند FGF۲۳ که در متابولیسم مواد معدنی نقش دارند از طریق مکانیسم های مختلفی در فیزیولوژی قلبی نیز نقش محوری و اساسی دارند] ۱۵ [. حذف ژنهای گیرنده ویتامین D مخصوص میوسیت های قلبی باعث هایپرتروفی قلبی میشود واین در حالی است که FGF۲۳ مترشحه از استخوان باعث مهار تولید ۱ و ۲۵ دی هیدروکسی ویتامین D می گردد] ۱۶ .] FGF۲۳ همچنین باعث ایجاد تغییراتی در انقباضات قلبی و از طریق گیرنده های بخصوصی باعث هیپرتروفی ۶ پاتولوژیکال می گردد. موش فاقد گیرنده ویتامین D )که به طور فعال در سلولهای قلبی عروقی بیان می شود( و یا دارای تغذیه عاری از ویتامین D باعث افزایش تولید رنین آنژیوتانسین دو، افزایش فشارخون وهایپرتروفی قلبی می گردد. بنابراین چندین سال است که FGF۲۳ و ویتامین D جزء فاکتورهای خطر در بیماری های قلبی عروقی وکلیوی مورد بررسی قرار می گیرند. علاوه بر اینکه FGF۲۳ باعث تنظیم هموستازی فسفات و مهار تولید کلیوی کلسی تریول ( ۱ و ۲۵ دی هیدروکسی ویتامین D ( میگردد، کلسی تریول نیز باعث تنظیم سنتز FGF۲۳ میشود و سنتز و ترشح FGF۲۳ را از سلولهای استخوانی تحریک می کند] ۱۷،۱۴ .] کلسی تریول از طریق اعمال هستهای خود و به موجب عملکرد سلولی در روده، کلیه و استخوانها باعث افزایش سطوح کلسیم و فسفرنیز می گردد . در یک مطالعه بر روی موشها با تزریق فرم فعال ویتامین D باعث افزایش بیان mRNA فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ گردید که این افزایش فقط در سلول های استخوانی دیده شد ومیزان افزایش فاکتور رشد فیبروبلاستی ۲۳ در سایر بافتهایی که در آن ها نیز FGF۲۳ تولید میشود برابر باگروه کنترل بود و این نشان دهنده این است که استخوان مهمترین مکان ترشح FGF۲۳ می باشد] ۱۹ [ . تحقیقات مختلف نشان داده اند که افزایش سطح fgf۲۳ در بیماران نارسایی کلیه علاوه بر تغییر متابولیسم ویتامین D و تنظیم مواد معدنی که منجر به کلسیفیکاسیون عروق، بیماری های عروقی محیطی و انفارکتوس قلبی می شود، خود رابطه مستقیمی با میزان فیبریلاسیون دهلیزی دارد] ۱۹ [. فیبریلاسیون دهلیزی شایعترین نوع آریتمی قلبی است که تحریک الکتریکی مسیر مشخصی را در قلب طی نمیکند. فیبریلاسیون دهلیزی که معمولا در اثر عواملی چون فشار خون بالا ، بیماری عروق کرونر، بیماری دریچه قلبی، دیابت قندی و بیماری مزمن کلیه رخ میدهد باعث آن می شود که در دهلیزها موج الکتریکی تحریک جهت مشخصی نداشته باشد یعنی سلولهای عضلانی دهلیز به صورت نامنظم تحریک و درنتیجه منقبض میشوند] ۲۰ [. در نتیجه انقباض منظم دهلیز وجود ندارد پس دهلیزها نمیتوانند خون را به صورت کامل به بطنها پمپ کنند، و نیز ضربانهای بطن از دهلیز پیروی نکرده و بطن بدون نظم طبیعی و بدون پیروی و انتظار دهلیز، منقبض میشود. آریتمی قلبی به معنی غیرطبیعی بودن ریتم قلب است. در حالت طبیعی ریتم قلب از گره سینوسی آغاز شده و پس از انتقال به گره دهلیزی بطنی - در بطنها منتشر میشود. در نتیجه این نحو هدایت تحریک الکتریکی، ابتدا دهلیز و با فاصله کمی بطنها منقبض میشوند و همچنین ابتدا عضلات دهلیزها شل شده و سپس بطنها شل میشوند] ۲۱ .] در یک مطالعه متا آنالیزی که در سال ۲۰۱۶ روی ۱۱۱ مقاله پژوهشی با موضوعیت ارتباط سطح fgf۲۳ و میزان فیبریلاسیون دهلیزی صورت پذیرفت، در یک نتیجه گیری کلی ارتباط قوی بین فیبریلاسیون دهلیزی و سطح fgf۲۳ مشخص گردید] ۲۲ [. در واقع افزایش غلظت fgf۲۳ از طریق تاثیر مستقیم آن بر روی میوکارد دهلیز باعث فیبریلاسیون دهلیزی می شود. افزایش هایپرتروفی و تغییر اندازه عضله قلب در پاسخ به fgf۲۳ باعث بالا رفتن فشارهای ناحیه چپ قلب و ایجاد اتساع دهلیز چپ و در نهایت ایجاد فیبروز در آن شروعی برای فیبریلاسیون دهلیزی است] ۲۳ .] ۷ همچنین میزان کسر تخلیه ای پایین تر که در افزایش غلظت fgf۲۳ ایجاد می شود عامل کمکی دیگری می باشد. بنابراین اختلال در عملکرد بطن چپ می تواند منجر به افزایش سایز دهلیز چپ شود که این خود عاملی قوی برای آریتمی در دهلیز می باشد. از طرفی مطالعات نشان داده اند fgf۲۳ و اختلال در اندوتلیال قلبی و کلسیفیکاسیون عروقی می تواند منجر به فیبریلاسیون دهلیزی شود که عامل تعیین کننده و قوی آن میزان فسفات سرمی می باشد] ۲۴ [. با توجه به پژوهش های صورت گرفته افزایش fgf۲۳ و تاثیر آن بر کاهش تولید ویتامین d ، این اختلال در تولید عامل دیگری در فیبریلاسیون دهلیزی می باشد] ۲۵ [. عامل بعدی در ارتباط با افزایش فیبریلاسیون دهلیزی کاهش klotho عنوان شده است. چنانچه قبلا اشاره شد klotho بعنوان گیرنده مشترک fgf۲۳ عمل کرده و باعث تمایل fgf۲۳ به گیرنده fgf-R می شود. چنانچه در مطالعات صورت پذیرفته نشان داده میشود، klotho در برابر آترواسکلروز مقاومت ایجاد کرده و کلسیفیکاسیون عروق را در بیماران کلیوی کاهش می دهد. Klotho این روند را از طریق تاثیر بر ROS و تولید نیتریک اکساید ) NO ( انجام می دهد] ۱۱ .] Klotho در اوایل CKD به دلیل افزایش مقاومت fgf۲۳ کاهش پیدا میکند افزایش fgf۲۳ در روند CKD می تواند به دلیل سطوح پایین klotho باشد. اختلال عملکرد گره سینوسی دهلیزی و تغییر در میزان آرتریواسکلروتیک ناشی از کاهش klotho همگی عواملی است که در پاسخ به بالارفتن fgf۲۳ بوده و در نهایت فیبریلاسیون دهلیزی را ایجاد میکند. چرا که تحقیقات نشان داده اند که klotho ممکن است در عملکرد کانال های یونی مسئول در فعالیت نرمال گره سینوسی ضروری باشد] ۱۰ [. تحقیقات زیادی نشان دهنده رابطه klotho و ریتم گره سینوسی از طریق نقش تنظیمی در کانال های یونی همچون کانال های Ca و K بوده اند. ضمنا klotho اثر محافظتی خود از قلب را از طریق تنظیم کانال های TRPC۶ نشان داده است. بنابراین کاهش میزان klotho در پاسخ به افزایش fgf۲۳ در بیماران کلیوی عامل قوی دیگری در ایجاد فیلتراسیون دهلیزی می باشد. در نهایت افزایش غلظت fgf۲۳ در بیماران کلیوی از طریق عواملی چون هایپرتروفی پاتولوژیک قلب و کلسیفیکاسیون، تغییر در متابولیسم ویتامین D و تنظیم مواد معدنی چون فسفات، و همچنین کاهش میزان klotho باعث ایجاد فیبریلاسیون دهلیزی در بیماران نارسایی کلیوی می گردد] ۱۲،۱۷ .] اطلاعاتی که از تحقیقات مختلف بدست آمده است نشان داده که فعالیت ورزشی منظم, مداخله غیر دارویی معتبری در
پیشگیری های اولیه و ثانویه بیماری قلبی عروقی است. علیرغم آشکار بودن اثرات فعالیت بدنی در کاهش عوارض قلبی عروقی, تحقیقاتی که بر اجرای تمرینات ورزشی منظم توسط بیماران کلیوی بسیار کم صورت گرفته است. البته فعالیت فیزیکی در این افراد محدود است. اگرچه انجام ورزش روی کلیه هایی که دچار نارسایی غیر قابل جبران شده است تاثیر ندارد، اما آثار مفیدی روی سلامت قلب و عروق, سیستم اسکلتی عضلانی و .... دارد] ۲۶ .] اکثر تحقیقات نشان داده اند که تمرینات ورزشی باعث بهبود عملکرد جسمانی و ارتقا کیفیت زندگی بیماران مبتلا به
نارسایی کلیوی می گردد. در مطالعه ای مقایسه کیفیت زندگی و میزان ناتوانی بیماران مبتلا به نارسایی مزمن کلیوی با ۸ افراد سالم انجام گرفت، این نتیجه بدست آمد که درک عملکرد فیزیکی بیماران در مقایسه با افراد سالم پایین تر است. انجام تمرینات مرتب ورزشی بخش غیرقابل انکار یک شیوه زندگی سالم می باشد و از طرفی اثرات منفی رفتارهای کم تحرک در توسعه و پیشرفت بسیاری از بیماری های پیش رونده مزمن به خوبی شناخته شده است و در ضمن نقش فعالیت بدنی در مدیریت و پیشگیری بیماری های مزمن مورد پذیرش قرار گرفته است] ۲۷ [. در سال ۲۰۱۵ Patrick S. Tucker اثر تمرینات اینتروال بر نارسایی های کلیوی را مورد بررسی قرار گرفت که در نهایت تمرینات اینتروال توانست باعث تغییر در بسیاری از فاکتور های کلیوی بیماران همودیالیز گردد] ۲۸ [. در زمینه تاثیر فعالیت بدنی بر میزان فیبریلاسیون دهلیزی تحقیقات صورت پذیرفته این عامل پاتولوژیک را در مسیر عوامل خطر زای قلبی همچون فشار
خون و هایپرتروفی بطنی مورد بررسی قرار داده اند که سهم تمرینات و فعالیت بدنی با شدت متوسط بیشتر از موارد دیگر تاثیر گذار بوده است. لذا جایگاه سهم تاثیر فعالیت بدنی بر میزان فیبریلاسیون دهلیزی برگرفته از افزایش سطح fgf۲۳ در بیماران کلیوی کاملا خالی است. در زمینه تاثیر فعالیت بدنی بر میزان فاکتور رشدی فیبروبلاستی ۲۳ ، فخر پور در سال ۱۳۹۵ به بررسی تاثیر تمرینات منتخب با شدت متوسط بر میزان fgf۲۳ در بیماران کلیوی پرداخت که نتوانست از طریق این پروتکل تغییری در میزان غلظت fgf۲۳ ایجاد کند. در این مطالعه نتایج حاکی از آن بود که در این افراد کاهش معنی دار سطوح فسفر و پاراتیروئید به وجود آمد اما تاثیر معنی داری در سطوح FGF۲۳ و کلسیم مشاهده نشد. در این تحقیق فعالیت به صورت درازکش بوده و ممکن است پاسخ های فیزیولوژیکی, استخوانی,هورمونی و قلبی عروقی در شکل دیگری از تمرینات, متفاوت صورت بگیرد] ۲۹ .] در مطالعه ای دیگر تاثیر ۱۲ هفته تمرین هوازی را بر FGF۲۳ و آنزیم مبدل آنژیوتانسیون و ضخامت بطن چپ در زنان سالمند مبتلا به پرفشار خونی را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق ۲۰ زن مسن با دامنه سنی ۵۰ تا ۷۰ سال شرکت داشتند و تمرینات هوازی به صورت فزاینده ۳ جلسه در هفته و به مدت ۱۲ هفته اجرا شد. محقققان اظهار داشتند که افزایش سطح سرمی FGF۲۳ با هایپرتروفی بطن چپ در ارتباط است اما یافته ها معنی دار نبود. همچنین رابطه معنی داری بین سطوح سرمی آنژیوتانسیون و میزان ضخامت دیواره بطن چپ مشاهده شد] ۲۷ [. بنابراین با توجه به نوع پروتکل های تمرینی به کار رفته در پژوهش های صورت پذیرفته تا بحال، جایگاه تاثیر تمرینات اینتروال با شدت های مختلف بر میزان غلظت fgf۲۳ و میزان Klotho در بیماران همودیالیزی و ایجاد فیریلاسیون دهلیزی در آن ها خالی است. در انتها با توجه تاثیرات مثبت تمرینات اینتروال در بیماران نارسایی کلیه و عدم پژوهش صورت پذیرفته در تاثیر این نوع پروتکل تمرین بر میزان غلظت فاکتورهای fgf۲۳ و Klotho و دیگر فاکتورهای مرتبط با ایجاد فیبریلاسیون دهلیزی در بیماران کلیوی، این پژوهش سعی بر آن دارد تا بتواند تاثیر تمرینات اینتروال بر میزان فیبریلاسیون دهلیزی و شاخص های ایجادکننده آن )فاکتور رشدی فیبروبلاستی ۲۳ و پروتئین Klotho ( در رت های نر مبتلا به نارسایی کلیوی را مورد بررسی قرار دهد.