اثرتمرینات مقاومتی و ترکیبی بر نشانگرهای بیوشیمیایی استخوان ساز و استحکام خمش استخوان ران رت های نر استئوپروتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بوعلی سینا همدان/ دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی

2 دانشگاه سیستان وبلوچستان / گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی

3 دانشگاه اصفهان / دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی

4 دانشگاه اصفهان / دانشکده علوم / گروه زیست شناسی جانوری

5 دانشگاه اصفهان / دانشکده علوم / گروه زیست جانوری

چکیده

زمینه و هدف: در مورد مداخله تمرین مقاومتی و ترکیبی بر پاسخ بیومکانیکی استخوان تحت شرایط پوکی استخوان، اطلاعات کمی در دست است؛ از این رو در مطالعه حاضر، اثر تمرین ترکیبی و مقاومتی بر نشانگرهای تشکیل استخوان و استحکام مکانیکی استخوان ران رت های نر استئوپروتیک مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. روش تحقیق: از بین 40 رت نر ویستار، 8 رت به عنوان گروه سالم جدا شدند، سپس پوکی استخوان با تزریق صفاقی محلول20% اتانول طی 3 هفته در سایر رت ها القاء گردید. رت های استئوپروتیک به 4 گروه پایه، مقاومتی، ترکیبی و کنترل تقسیم شدند. تمرین مقاومتی شامل 8 نوبت صعود از نردبان عمودی همراه حمل وزنه بود. گروه ترکیبی هر دو برنامه تمرین مقاومتی و استقامتی (60 دقیقه در روز با سرعت 12 متر در دقیقه) را انجام دادند. پس از تکمیل 12 هفته تمرین با تکرار 5 روز در هفته، نمونه های خونی جمع آوری و غلظت استئوکلسین و آلکالین فسفاتاز ویژه استخوان با روش الایزا اندازه گیری شدند. استخوان ران چپ خارج شده نیز به وسیله تست خمشی سه نقطه ای، برای به دست آوردن حداکثر نیرو و سفتی مورد آزمایش قرار گرفت. داده ها با آزمون تحلیل واریانس یک سویه و آزمون تعقیبی توکی در سطح معنی داری 05/0، مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفتند. یافته ها: دو گروه مقاومتی و ترکیبی، افزایش معنی داری در تمامی شاخص های اندازه گیری شده نشان دادند (05/0>p). در مقایسه با تمرین مقاومتی، تمرین ترکیبی بر آلکالین فسفاتاز سرم (04/0=p) و استحکام مکانیکی استخوان (0001/0=p)، تاثیر معنی دارتری داشت. نتیجه گیری: احتمالاً تمرین ترکیبی در مقایسه با تمرین مقاومتی، حمایت بیشتری در برابر پوکی استخوان ایجاد می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of resistance and combined training on biochemical markers of bone formation and femoral bending strength of osteoporotic male rats

نویسندگان [English]

  • farzad nazem 1
  • abbas salehikia 2
  • Seyed Mohammad Marandi 3
  • Seyed Jamal Moshtaghian 4
  • Arsham Rashid Kaboli 5
چکیده [English]

Background and Aim: There is a little information available regarding the effect of resistance and combined training on biomechanical response of bone in osteoporosis condition. This study evaluated the effect of combined training compared to resistance training on bone formation markers and femoral mechanical strength of steoporotic male Rats. Materials and Methods: Among forty male Wistar rats, 8 rats were selected as healthy group, then osteoporosis were induced by intraperitoneal injection of 20% alcohol during 3 weeks for other rats. Osteoporotic rats were divided into 4 groups as: baseline, resistance, combined and control. The resistance training protocol consisted of 8 series of climbing activity on the vertical ladder with weights tied to animal tail. Combined group completed the both of resistance and endurance protocol (60 min/day, 12 m/min speed). After completing 12 weeks of exercise trainings (5 days a week), the blood samples were collected and serum levels of osteocalcin and bone specific alkaline phosphatase was measured by ELISA method. Execised left femurs were examined by three point bending test to obtain the maximum force and stiffness. The data were analyzed by one way-ANOVA and Tukey post hoc tests. A p-value (0.05) was set for data statistical analysis. Results: Two groups of the combined and resistance training showed a significantly increased on all measured parameters versus to control group (p<0.05). The effect of combined training on serum of bone specific alkaline phosphatase (p=0.04) and bone mechanical strength (P=0.0001) was more significant than resistance training. Conclusion: Perhaps the combined training provides more protection against of osteoporosis compared to resistance training.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exercise
  • Bone formation markers
  • Mechanical strength
  • Osteoporosis

Banfi, G., Lombardi, G., Colombini, A., & Lippi, G. (2010). Bone metabolism markers in sports medicine. Sports Medicine, 40(8), 697-714.
Beck, T. J., Kohlmeier, L. A., Petit, M. A., Wu, G., Leboff, M. S., & Cauley, J. A. (2011). Confounders in the Association between exercise and femur bone in postmenopausal women. Medicine Science Sports Exercise, 43(1), 80-89.
Brighton, C.T., Katz, M. J., & Goll, S. R. (1985). Prevention and treatment of sciatic denervation disuse osteoporosis in the rat tibia with capacitively coupled electrical stimulation. Bone, 6(2), 87-97.
Broulik, P. D., Vondrova, J., Ruzicka, P., Sedlacek, R., & Zima, T. (2010). The Effect of Chronic alcohol administration on bone mineral content and bone strength in male rats. Physiology Research, 59(1), 599-604.
Callaci, J. J., Juknelism D., Patwardhan, A., Sartori, M., Frost, N., & Wezeman, F. H. (2004). The effects of binge alcohol exposure on bone resorption and biomechanical and structural properties are offset by concurrent bisphosphonate treatment. Alcoholism Clinical and Experimental Research, 28(1), 182-191. 

Cassilhas, R. C., Reis, I. T., Venancio, D., Fernandes, J., Tufik, S., & Mello, M. T. (2013). Animal model for progressive resistance exercise: a detailed description of model and its implications for basic research in exercise. Motriz Rio Cla ro, 19(1), 178-184.

Cavalie, H., Horcajada-Molteni, M. N., Lebecque, P., Davicco, M. J., Coxam, V., & Lac1, G. (2003). Progressive sometric force training and bone mass in rats. Journal of Musculoskeletal Neuron Interact, 3(1), 47-52.

Chen, X., Aoki, H., & Fukui, Y. (2004). Effect of exercise on the bone strength, bone mineral density, and metal content in rat femurs. Bio-Medical Materials and Engineering, 14(1), 53-59.
De Souza, E. O., Tricoli, V., Junior, C. B., Pereira, M. G., Brum, P. C., & Oliveira, E. M. (2013). The acute effects of strength, endurance and concurrent exercises on the Akt/mTOR/p70S6K1 and AMPK signaling pathway responses in rat skeletal muscle. Medical and Biological Research, 46(3), 343-347.
Diaz-Curiel, M. (2013). Effects of Exercise on Osteoporosis. Osteoporosis Physical Activity, 1(2), 104-106. 
Drummond, L. R., Carlo R. J, Melo, S. F. S, Junior, M. A. C., Silva, K. A., & Rodrigues, A.C. (2013). Enhanced femoral neck strength in response to weightlifting exercise training in maturing male rats. International Sport Medicine Journal, 14(3), 155-167.
Foong, K. O., Singh, R. J., & Singh, H. J. (2012). Changes in bone turnover markers and bone mass with reducing levels of jumping exercise regimens in female rats. Asian Journal of Sports Medicine, 3(4), 225-232.
Franck, H., Beuker, F., & Gurk, S. (1991). The effect of physical activity on bone turnover in young adults. Experimental and Clinical Endocrinology, 98(3), 42-46.
Helder, F. D., Moreira, G., Coriolano, H. J. A., & Duarte, J. A. (2013). Bone quality: the determinants of bone strength and fragility. Sports Medicine, 10(3), 1007-1013.
Honda, A., Sogo, S., Nagasawa, S., Shimizu, T., & Umemura, Y. (2003). High-impact exercise strengthens bone in rats
ovariectomized with the same outcome as Sham rats. Applied Physiology, 95(1), 1032-1037.
Hosseni, M., AghaAlinejad, H., Peeri, M., & Hajsadeghi, S. H. (2008). Effect of endurance, resistance and concurrent training on the heart structure of the female university students. Olympic, 16(4), 29-38. [Persian]
Iwamoto, J., Takeda, T., & Sato, Y. (2005). Effect of treadmill exercise on bone mass in female rats. Experimental Animals, 54(3), 1-6.
Joo, Y. I., Sone, T., Fukunaga, M., Lim, S. G., & Onodera, S. (2003). Effects of endurance exercise on three-dimensional trabecular bone microarchitecture in young growing rats. Bone, 33(1), 485-493.
Lester, M. E., Urso, M. L., Evans, R. K., Pierce, J. R., Spiering, B. A., & Maresh, C. M. (2009). Influence of exercise mode and osteogenic index on bone biomarker responses during short-term physical training. Bone, 45(4), 768-776.
Li, L., Chen, X., Lv, S., Shuang, L.V., Dong, M., Li, Z., & Jiaheng, T. (2014). Influence of exercise on bone remodeling-relate hormones and cytokines in ovariectomized rats: A model of postmenopausal osteoporosis. Plos One, 9, 11, 1-10.
Maïmoun, L., & Sultan, C. H. (2011). Effects of physical activity on bone remodeling. Metabolism Clinical and Experimental, 60(3), 373-388.
Multani, N. K., Kaur, H., & Chahal, A. (2011). Impact of sporting activities on bone mineral density. Exercise Science and Physiotherapy, 7(2), 103-109.
Notomi, T., Okazaki, Y., Okimoto, N., Tanaka, Y., Nakamura, T., & Suzuki, M. (2002). Effects of tower climbing exercise on bone mass, strength, and turnover in orchidectomized growing rats. Applied Physiology, 93(1), 115-1158.
Peng, T. C., Lian, J. B., Hirsch, P. F., & Kusy, R. P. (1991). Lower serum osteocalcin in ethanol-fed rats. Journal of Bone Mineral Research, 6(2), 107-115.

Renno, A. C. M., Gomes, A. R. S., Nascimento, R. B., Salvini, T., & Parizoto, N. (2007). Effects of a progressive loading exercise program on the bone and skeletal muscle properties of female osteopenic rats. Experimental Gerontology, 42(1), 517-522.
Rostami, Z. H., Eftekhari, M. H., Emami, M. J., & Rajaeefard, A. (2013). The impact of «vitex agnus castus» extract on osteogenic and angiogenic factors and fracture healing in women with long bone fracture. Iranian Journal of Orthopedic Surgery, 11(2), 63-68. [Persian]
Saiem, A. M. H. (2012). Bone mineral status response to aerobic versus resistance exercise training in postmenopausal women. World applied sciences, 16(6), 806-813.
Seibel, M. J. (2005). Biochemical markers of bone turnover part I: biochemistry and variability. Clinical Biochemistry Review, 26(11), 97-122.
Shenawy, S. M. A., Yassin, N. A. Z., Badary, O. A., Moneem, M. A., & Shafeiy, H. M. (2013). Study of the effect of Allium porrum on osteoporosis induced in rats. Der Pharmacia Lettre, 5(1), 188-198.
Tartibian, B., Motabsaee, N., & Tolouei-Azar, J. (2013). The influence of nine-week intensive aerobic exercises, calcium
and vitamin D supplementation on the metabolic response of bone formation biomarkers. Zahedan Journal of Research in Medical Sciences, 15(2), 45-50. [Persian]
Turner, C. H., Robling, A. G. (2003). Designing exercise regimens to increase bone strength. Exercise Sport Science, 31(3), 45-50.