HIF-1α Hypoxia inducible factor-1 α فاکتور القایی هایپوکسی آلفا ۱
GPx Clutathione peroxidase گلو تاتیون پر اکسیداز
O2 Super oxide-Anion سوپر اکساید
AMs Alvealar macrophages ماکروفاژهای آلوئولی
SIPE Swimming-induced pulmonary ادم ریوی ناشی از شنا
SWM Spatial Working memory حافظه کار فضایی
CF Cyctic fibrosis فیبروز کیستیک
SIPE Siwmming-induced pulmonary ادم ریوی ناشی از شنا
Pl alv Phospho lipid alveolar فسفو لیپید آلوئولی
Cox-2,IL-6 Proin flammatory cytokines سایتو کانهای پیش التهابی
NSAIDs Non Steroidal Anti-Inflammatory Drugas داروی ضد پیش التهابی غیر استروئیدی
فهرست اشکال و نمودار
شکل ۲-۱: کادمیوم و استرس اکسیداتیو. کادمیوم به عنوان یک رها کننده­ استرس اکسیداتیو موجب توقف سیستم آنتی اکسیدانی سلولی می­ شود. ۱۶
شکل ۲-۲: مسیرهای آپوپتوتیک گیرنده و میتوکندری ۱۷
شکل ۲-۳: تصویر نمادین سیگنال های آپوپتوزیس. ۲۳
شکل ۲-۵: ساختمان شیمیایی سیلیمارین ۲۸
نمودار۴-۱مقدار درصد تغییرات MT بافت ریه کلیه گروه های مختلف نسبت به گروه کنترل ( تنها گروه کادمیوم تغییر معنی دار در آن ایجاد شد.) ۵۳
نمودار۴-۲ میانگین سطوح پروتئین MT ریه نوزادان مادر گروه های مختلف(نانوگرم بر میلی لیتر) ۵۳
نمودار ۴-۳٫ مقدار درصد تغییرات MT بافت ریه کلیه گروه ها ی مختلف نسبت به گروه کادمیوم ۵۷
فصل اول
طرح پژوهش
۱-۱- مقدمه
امروزه، رشد صنعت و گسترش تکنولوژی علاوه بر ایجاد رفاه و آسایش برای نوع بشر موجبات آلودگی هایی را نیز در محیط زندگی آنها فراهم ساخته است. تمام این آلودگی های زیست محیطی در نهایت به بیماری های عفونی، در خطر افتادن سلامت افراد و از بین رفتن محیط زیست منجر می شود. مطالعات آزمایشگاهی، انسانی و حیوانی پیشنهاد می کند که فلزات سنگینی چون کروم، کادمیوم^[۱]، نیکل، سرب و آرسنیک از طریق افزایش تولید گونه های اکسیژن واکنشی (ROS)^[2] موجب مسمومیت و در نتیجه آسیب به بسیاری از اندام ها را فراهم می کنند.[۱] کادمیوم یکی از مهمترین آلاینده های صنعتی و محیطی و یکی از سمی ترین فلزات سنگین است که در همه جا یافت می شود و بیشترین تاثیرات منفی خود را بر روی اندام هایی از قبیل ریه، استخوان و کلیه تحمیل می کند. [۲; ۳] کادمیوم می تواند هم از طریق استنشاق در کارخانه های ساخت باطرهای شامل کادمیوم و همچنین دود سیگار و هم از طریق مواد خوراکی که با فاضلاب های صنعتی آلوده شده اند مانند برنج، انواع صدف رودخانه­ای و قارچ، وارد بدن انسان شود.[۱] کادمیوم ناشی از زائدات صنعتی یا فضولات معدنی از آلوده کننده های اصلی آب است و در آبکاری فلزات نیز به مصرف می رسد. [۱]بنابراین کشف راهکارهای عملی برای مقابله با تأثیر این آلاینده بر سلامتی انسان یکی از اهداف پژوهشگران علوم زیستی است. کادمیوم، به صورت حاد یا مزمن بر روی دستگاه تنفس تأثیر گذارده و بیماری هایی از قبیل التهاب مزمن بینی، حلق و حنجره. اختلالات بویایی و همچنین بیماری ساختاری مزمن ریه را به دنبال خواهد داشت[۱]. از سوی دیگر در طی تغییرات متابولیکی در دوران بارداری تماس مادر با فلزات سنگین برای عملکرد جفت و سلامت جنین بسیار مهم تلقی شده و گفته شده است که کادمیوم اثرات سمی بر رویان و جنین دارد.[۴] انتقال این عنصر از طریق مادر به جنین و عوارض ناشی از آن بر روی نوزاد [۵]، محققین را بر آن داشته تا در جستجوی راه هایی برای جلوگیری از تأثیرات منفی آن باشند. داستون و همکاران (۱۹۷۹) تاثیر کادمیوم را بر ایجاد هایپرپلازی ریه، سندرم دیستری تنفسی و تأثیر بر سورفاکتنت ریوی در نوزادان نشان دادند. [۶]

آلودگی مزمن با کادمیوم انواع فرآیندهای دفاعی و سمیت زدایی مانند آنتی اکسیدانت ها، متالوتیونین (MT)^[3] ، گلوتایتون (GSH)^[4] و پروتئین شوک گرمایی (HSP)^[5] را درگیر می کند[۷] . متالوتیونین ها گروهی از پروتئین های متصل به فلزات و غنی از سیستئین هستند که ROS را پاکسازی می کنند[۸]. نیمه عمر بسیار طولانی کادمیوم در بدن موجود زنده تا اندازه ای به شکل گیری MT نسبت داده می شود[۹]. همچنین بیان و القای MT با حفاظت در برابر آسیب DNA ، استرس اکسایشی و آپوپتوزیس مرتبط دانسته شده است[۱۰].در واقع این پروتئین از جمله عوامل ضد اکسایشی اصلی محسوب می شود و نقش کلیدی در فعالیت های آنتی آپوپتوزی سلول در شرایط پاتولوژیک مختلف مانند پاکسازی و مهار گونه های اکسیژن واکنشی (ROS) ایفا می کنند[۱۲،۱۱]. از سوی دیگر گزارش های همه­گیرشناسی نشان می دهد که آمادگی بدنی با کاهش وقوع انواع بیماری های مرتبط با استرس اکسایشی شامل بیماری های قلبی، دیابت، اختلالات عصبی و انواع سرطان ها در ارتباط است. همچنین گزارش شده است که فعالیت ورزشی منظم موجب القای MT می شود و اثرات مفیدی بر دفاع آنتی اکسید انتی دارد[۱۳] .
به علاوه به منظور مقابله با استرس اکسایشی ناشی از کادمیوم و فعالیت ورزشی، به نظر می رسد که استفاده از مکمل های آنتی اکسیدان می تواند مثمر ثمر باشد. گیاه خار مریم^[۶] یکی از مهمترین گیاهان دارویی محسوب می شود که می تواند نقش موثری ایفا کند[۱۴] .گیاه خار مریم دارای تانن، نوعی ماده تلخ یک رزین و دانه آن نیز ماده روغنی، آمیدون و مواد آلبومینوییدی می باشد تحقیقات جدید وجود ماده ای به نام سیلیمارین که خود شامل سه ایزومر اصلی به نام سیلی بین^[۷]، سیلی دیانین^[۸] و سیلی کریستین^[۹] می باشد. استخراج و شناسایی کامل گردیده که بیشترین اثرات گیاه را به این دسته از مواد نسبت داده­اند.[۱۵; ۱۶] پژوهش حاضر در همین راستا در پی این است تا با توجه به اثرات متقابل متغیر محیطی آلاینده­ای چون کادمیوم از یک سو و برخورداری از نقش آنتی اکسیدانی سیلیمارین از سوی دیگر در کنار تمرینات منظم شنا درصدد است تا برهم کنش متغیرهای فوق را بر میزان فعالیت سطوح متالوتیونین ریه نوزادان را پس از تولد و دوران شیر خوارگی مورد مطالعه قرار دهد.
۱-۲- تعریف مسئله تحقیق
کادمیوم یک فلز سمی با عملکرد بیولوژیکی ویژه است که در انسان از طریق آب و غذا وارد بدن شده ابتدا در کبد و کلیه انباشته می شود و موجب اثرات زیان بار بر این دو بافت و سایر بافت های بدن می گردد. این ماده سمی به طور موثر موجب عدم تعادل وضعیت اکسیدانت ـ آنتی اکسیدانت بدن شده و این عدم تعادل از طریق تولید ROS ایجاد می کند [۱۷] جمع کادمیوم در جفت مادران سیگاری در طی سه ماهه اول دوره بارداری شروع می شود. مطالعه بر روی حیوانات آزمایشگاهی نیز نشان داده است که ظرفیت حفاظتی جنین در برابر کادمیوم در طی سه ماهه آخر دوره بارداری قوی­تر از مراحل دیگر است. در دوران بارداری کادمیوم کبدی فراخوانی شده و از طریق پلاسمای خون به کلیه و جفت منتقل می شود و احتمالاً غلظت کادمیوم را در خون افزایش می هد [۴] . برخی از محققان معتقدند که مصرف کادمیوم در طول بارداری ممکن است موجب کاهش وزن هنگام تولد، جفت و نیز نکروز شود [۱۸] .پرینگل^[۱۰] و همکاران نشان دادند که در سه ماهه اول بارداری انسان، سلول های سیتوتروفوبلاست اکستراویلوس^[۱۱] با ایجاد یک محیط هایپوکسیک باعث انسداد شریان های حلزونی^[۱۲] رحمی می گردند که این مسئله به نوبه خود برای موفقیت بارداری بسیار ضروری است [۱۹] . نیمه عمر بسیار طولانی کادمیوم در بدن موجود زنده تا اندازه­ای به شکل­ گیری MT که یک پروتئین حاوی فلز^[۱۳] است نسبت داده می شود که در سطوح رونویسی توسط کادمیوم القا می شود. تجمع کادمیوم در کبد و کلیه ممکن است ناشی از توانایی آنها در تولید مقادیر زیادی MT باشد [۹].
به طور معمول شکل­ گیری MT در سلول ها به طور قابل ملاحظه­ای مسمومیت با کادمیوم را کاهش می دهد. با این حال گزارش شده است[۹]. که زمان اقامت طولانی کادمیوم در بدن به دلیل اتصال به MT ممکن است در تشکیل تومور سهیم باشد القای MT در بدن موجود زنده به وسیله انواع استرس های فیزیکی و شیمیایی مرتبط با آسیب اکسایشی سازگار با عملکرد MT به عنوان یک آنتی اکسیدانت می باشد [۲۰]. تورنلی و واساک^[۱۴] (۱۹۸۵) نشان داده­اند که MT نسبت به GSH در پاکسازی رادیکال های آزاد به طور قوی تری عمل می کند[۲۰].از سوی دیگر چندین پژوهش نیز دلالت بر این دارند که MT به عنوان یک آنتی اکسیدانت در درون بدن موجود زنده عمل نمی کند پژوهش های اخیر با بهره گرفتن از مدل های تراریخته با مقادیر بسیار بالای بیان MT ، نشان داده­اند که MT از این حیوانات در برابر استرس اکسایشی محافظت نمی کند [۲۰]. گزارش شده است که دویدن روی نوارگردان به مدت ۳۰ دقیقه در روز سطوح بیان MT-1-mRNA . MT-2 ، MT3 را ۱۲ ساعت پس از شروع ورزش به ترتیب تا ۱۹۳% ، ۲۹۸% و ۱۹۶% نسبت به گروه کنترل افزایش داد[۸] از سوی دیگر مطالعات اثرات ضد اکسایشی سیلیمارین موجود در گیاه خار مریم را در غیر فعال کردن رادیکال آزاد گزارش کردند [۱].مطالعات مختلف نشان می دهد که سیلیمارین یک ترکیب بسیار بی­خطر و فاقد هرگونه سمیت و عوارض جانبی بر روی جنین می باشد [۸; ۲۱]. بی تحرکی موجب بیماری های مزمنی مانند بیمار ی قلبی عروقی ،دیابت نوع ۲،پوکی استخوان و سرطان می شود [۲۲].تمرینات ورزشی صرفنظر از نوع، مدت و یا شدت آن نیازمند صرف انرژی بیش از مقادیر حالت استراحت می باشد. عضلات در حال کار برای تبدیل انرژی شیمیایی ذخیره به انرژی مکانیکی موردنیاز حرکت، هزینه انرژی را افزایش می دهند. واکنش های فیزیولوژیکی (مثل واکنش های همزمان قلبی عروقی و تنفسی) در آغاز ورزش اتفاق می افتد تا با هزینه انرژی سازگار شود و در عین حفظ زیست­پذیری دیگر بافت ها، اکسیژن کافی را برای عضلات در حالت کار فراهم کند[۲۳]. در طی بارداری تغییرات هورمونی اتفاق می افتد که تنظیم عملکرد متابولیکی و قلبی عروقی را دگرگون می کند تا واکنش های مادری به ورزش ادامه پیدا کند. فاکتورهایی از قبیل حالت تمرین، اینکه در کدام مرحله از بارداری است و شدت تمرین، اینکه آیا محرک تمرینی حاد یا مزمن است، بر واکنش های فیزیولوژیکی به تمرین اثر می گذارند. بارداری موجب تغییرات فیزیولوژیکی و آناتومیکی عمیقی می شود. به طور قابل توجهی وزن و هزیه انرژی استراحت افزایش می یابد و هموستاز قلبی عروقی و تنفسی دچار اختلال می شود. اکثر این تغییرات به طور پیشرونده اتفاق می افتند اما از ابتدای بارداری تا انتهای آن به میزان متفاوتی تغییر می کند. هر یک از این تغییرات بر واکنش های فیزیولوژیکی به تمرین به گونه ­ای متفاوت اثر می گذارند. بنابراین برای تفسیر کامل واکنش ها، باید طول دوره بارداری همراه با دیگر فاکتورهای مرتبط با ورزش در نظر گرفته شود [۲۳] .و همچنین ورز ش و فعالیت بدنی خطر و عوارض جانبی برا ی مادران هنگام زایمان را افزایش نمی دهد اما مادران باید از فعالیت بدنی با ریسک بالا و کار سخت اجتنا ب کنند. [۲۲].
ویژگی حفاظتی سیلیمارین در جلوگیری از تخلیه GSH ، تخریب و انهدام رادیکال آزاد، حفظ سنتز پروتئین از طریق فعال سازی RNA و محافظت از عملکرد انتقال میتوکندریایی است [۲۴] .با توجه به مطالب بیان شده و نظرات آنتی اکسیدانتی سیلیمارین محقق درصدد است نقش حفاظتی سیلیمارین را بر ضد مسمومیت ناشی از کادمیوم خوراکی و تاثیر آن بر MT ریه نوزادان موش های مادر در طی دوران بارداری و شیردهی هم زمان با تمرینات شنا بررسی نماید و بر این اساس محقق درصدد است تا به این پرسش پاسخ دهد که یک دوره تمرین ورزشی شنا به همراه مکمل سیلیمارین چه تأثیری بر MT ریه نوزادان در طی دوران بارداری و نیز شیرخوارگی در معرض مسمومیت کادمیوم دارد؟
۱-۳- اهمیت و ضرورت پژوهش
یکی از مهمترین جنبه های آلودگی زیست محیطی این است که مردم بسیاری از آلاینده­ها را از طریق مواد غذایی و آشامیدنی دریافت می کنند وجود کادمیوم در مواد غذایی از جمله برنج و همچنین گوشت حیوانات دریایی گزارش شده است. لذا به منظور جلوگیری یا به حداقل رساندن خطرات سلامتی، کاهش نفوذ مواد خارجی به غذا و زنجیره غذایی امری اجتناب ناپذیر است. این بدان معنی است که اطمینان از عدم و یا به حداقل رساندن انتقال مقدار مواد خارجی به بدن انسان به ویژه در مرحله حیاتی دوران بارداری و سلامت جنین و نوزاد امری ضروری است [۲۵] . کادمیوم یک عنصر نسبتاً فرار است که برای گیاهان، حیوانات و انسان ها ضروری نبوده و حضورش در موجودات زنده ناخواسته و مضر است [۲۶] . مطالعه واکنش آن در دوران بارداری بر روی نوزادان از اهمیت زیادی برخوردار است. عدم تعادل بین (ROS) و سیستم آنتی اکسیدانتی، استرس اکسایشی را القا کرده و به صورتی منفی بر فرآیندهای تولید مثل تأثیر می گذارد. سطوح بالای ROS در طی رشد رویان، جنین و جفت مشخصه بارداری است. بنابراین استرس اکسایشی به عنوان ارتقا دهنده احتمالی اختلالات مرتبط به بارداری مانند سقط خود به خودی جنین محدودیت رشد جنین، زایمان زودرس و وزن کم هنگام تولد شناخته شده است [۲۷] .با توجه به پراکندگی بسیار در وزن هنگام تولد نوزادان مادران سیگاری و محتوای بالای کادمیوم و MT جفت مادران سیگاری آگاه کردن زنان از خطرات تماس با مواد سمی در آلاینده ها در دوران بارداری و یا به حداقل رساندن اثرات مضر آنها ضروری است. اثرات مفید تمرین استقامتی شنا و عدم نیاز به تحمل وزن به مکانیسم های دفاع آنتی اکسیدانتی دریافت های مختلف بررسی شده و این اثرات در موش های شناگر، موش های سالم، دونده روی نوارگردان و موش های دیابتی تمرین کرده مشاهده شده است[۲۰].پژوهش ها نشان می دهد ریه بیشتر از بافت های دیگر در معرض تنش بالای اکسیژن قرار دارد. اکسیدان ها و آلاینده ها باعث افزایش متعاقب تولید اکسیدان و ایجاد التهاب سلولی به وسیله ساخت رادیکال های آزاد می شود.
عواملی مانند هایپراکسی، سیگار کشیدن و برخی داروها با واکنش های بینابینی فیبروتیک ریه در ارتباط هستند و چندین گونه­ اکسیژن واکنشی (ROS) مهم در این شرایط به طور درون زاد تولید می شوند[۲۹] تاکنون هیچ تحقیقی در رابطه با تأثیر سیلیمارین بر استرس اکسایشی ناشی از ورزش بر MT به عنوان یک پروتئین حساس به فلز در ریه نوزادان موش مادر مشاهده نشده است و این مسئله لزوم انجام پژوهش حاضر را بیشتر نمایان می سازد. بنابراین محقق بر آن است تا تأثیر یک دوره تمرین ورزشی شنا به همراه مکمل آنتی اکسیدانتی سیلیمارین بر ضد مسمومیت ناشی از کادمیوم را در ریه نوزادان موش های مادر در دوران بارداری و شیردهی بررسی نماید. بنابراین با توجه به واکنش های تمرین اکسایشی ناشی از آلودگی محیط زیست مادران، جنین و نوزاد و انتقال آنها به نوزاد بررسی این واکنش ها در شرایط آزمایشگاهی امری ضروری است.
۱-۴- اهداف این پژوهش
۱-۴-۱- هدف کلی
هدف کلی این پژوهش بررسی اثربخشی یک دوره تمرین ورزشی شنا و مکمل سیلیمارین بر متالوتیونین ریه نوزادان موش های مادر که در معرض مسمومیت کادمیوم در دوران بارداری و شیردهی است.
۱-۴-۲- اهداف ویژه
۱- تعیین تأثیر یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنا بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۲- تعیین تأثیر مکمل سیلیمارین بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۳- تعیین تأثیر کادمیوم بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۴- تعیین تأثیر یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنا و مکمل سیلیمارین بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۵- تعیین تأثیر یک دوره برنامه استقامتی شنا و کادمیوم بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۶- تعیین تأثیر یک دوره برنامه استقامتی شنا ـ سیلیمارین ـ کادمیوم بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۷- تعیین تأثیر مکمل سیلیمارین ـ کادمیوم بر متالوتیونین ریه موش های نوزاد
۱-۵- فرضیه های پژوهش
یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنای زیر بیشینه بر سطوح MT ریه نوزادان تاثیر ندارد..
کادمیوم بر سطوحMT ریه نوزادان مو ش های مادر تاثیر ندارد.
سیلیمارین بر سطوحMT ریه نوزادان موش های مادر تاثیر ندارد
یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنای زیر بیشینه و کادمیوم بر سطوح MT ریه نوزادان موش های مادر تاثیر ندارد.
یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنای زیر بیشینه و سیلیمارین بر سطوح MT ریه نوزادان موش های مادر تاثیر ندارد
مصرف مکمل سیلیمارین و کادمیوم بر سطوح MT ریه نوزادان موش های مادر تاثیر ندارد
یک دوره برنامه تمرینی استقامتی شنای زیر بیشینه و مصرف مکمل سیلیمارین و کادمیوم بر سطوح MT ریه نوزادان موش های مادر تاثیر ندارد
۱-۶- پیش فرض های پژوهش