Farklı sürelerde uygulanan yüzme egzersizine yanıt olarak ortaya çıkan olası kas hasar ve rejenerasyonunda görev alan yolakların belirlenmesi

Abstract

Egzersizin iskelet kaslarına yararlı etkileri olduğunun bilinmesine rağmen, bu süreçte görev alan sinyal iletim yolakları ve yüzme egzersizine yanıt olarak zamana bağlı kas hasar ve rejenerasyon süreçleri aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada, farelerde akut ve uzun süreli yüzme egzersizlerine cevaben erken ve geç dönem iskelet kası hasar ve rejenerasyonu ile bunlara aracılık eden sinyal iletim yolaklarının ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. 8-12 haftalık erişkin erkek fareler kontrol ve yüzme grubu olarak 2'ye ayrılmıştır. Egzersiz grupları kendi içlerinde akut ve kronik olarak bölündükten sonra her biri egzersizi takiben deneyin sonlandırılmasına kadar geçecek zaman açısından (3, 24 saat) tekrar 2'ye ayrılmıştır. Akut yüzme egzersizi 30 dk, tek seans; kronik yüzme egzersizi 5 gün/hafta, 6 hafta, 30 dk/gün; olacak şekilde uygulanmıştır. Farelerde alınan kan örneklerinden plazma kreatin kinaz (CK) aktivitesi ticari kit aracılığıyla ölçülmüştür. Gastrocnemius-soleus kaslarından histolojik olarak kas hasar ve rejenerasyonu değerlendirilmiştir. Kas örneklerinden izole edilen RNA’lar ile Whole-transkriptom analizi gerçekleştirilmiş ve sonrasında verilerin doğrulanması amacı ile gerçek-zamanlı PCR yöntemi kullanılmıştır. Egzersiz gruplarında kas hasarı yüzdesi, H-skoru ve lökosit infiltrasyonu kontrole göre yüksek olarak bulunmuştur. Ancak; akut 3 saat, akut 24 saat ve kronik 3 saat gruplarındaki artışlar istatistiksel olarak önemli düzeydeyken kronik 24 saat grubunda her üç parametredeki artış istatistiksel olarak önemli düzeye ulaşmamıştır. Plazma CK aktivitesinde istatistiksel olarak önemli bir farklılık saptanmamıştır. Whole transkriptom analizi sonuçlarına göre tüm egzersiz gruplarında Car3, Neb, Obscn, Ttn, Igfbp5, Igfbp7, Gsk3? ve Usp2 genlerinin kontrole göre down-regüle olduğu tespit edilmiştir. Whole-transkriptom analizinde en dramatik ekspresyon değişimleri gözlemlenen 3 gene ait veriler gerçek-zamanlı kantitatif PCR yöntemi ile doğrulanmıştır. Bulgular eşliğinde literatürden yararlanılarak yüzme egzersizlerine cevaben ifadeleri değişen hedef sinyal iletim yolakları çizilmiştir. Veriler, uygulanan egzersiz protokollerinin m. gastrocnemius-soleus kas kompleksinde kas hasarına sebep olduğunu ve miyofibrilogenezi uyardığını göstermektedir. Örnekler egzersizleri takiben 3. ve 24. saatlerde alınmış; ancak bu süreler miyofibrilogenez gelişimi için yeterli olmamıştır.

Although exercise is known to have beneficial effects on skeletal muscles, signaling pathways involved in this process and time-dependent muscle damage and regeneration processes in response to swimming exercise have not been elucidated. The aim of this study was to investigate early, late skeletal muscle damage, regeneration and the signaling pathways involved in response to acute, prolonged swimming exercises. 8-12 weeks old male mice were divided as control, swimming. Each exercise group was further divided in terms of time (3, 24 hours) passed from the last exercise session till the end of the experiment. Acute exercise was applied as 30 min, one session, chronic group swam 5 days/week, 6 weeks, 30 min/day. Plasma creatine kinase (CK) activity was measured by a kit. Muscle damage and regeneration of gastrocnemius-soleus muscles were evaluated histologically. Whole-genome gene expression analysis was applied to total RNA samples isolated from mice gastrocnemius-soleus muscle complexes. Quantitative real-time PCR was used to validate the microarray data. Percentage of muscle damage, H-score, leukocyte infiltration were higher in exercise groups compared to control. Increases in acute 3 hour, acute 24 hour, chronic 3 hour groups were statistically signifficant, in chronic 24 hour group wasn’t significant. No alteration was observed in plasma CK activity. Car3, Neb, Obscn, Ttn, Igfbp5, Igfbp7, Gsk3? and Usp2 were downregulated in all exercise groups compared to control. Expression changes of 3 genes which demonstrated most dramatic expression changes in whole-transcriptome analysis were confirmed by real-time quantitative PCR. Based on the findings and literature, the signaling pathways involved in skeletal muscle damage and regeneration in response to swimming exercise were drawn. The results demonstrate that, swimming exercise causes muscle damage and myogenesis. Samples were taken at 3 and 24 hours following the exercises; however, these times were not sufficient for the development of myofibrilogenesis.