Östrojenin egzersize bağlı kas hasarına karşı koruyucu olup olmadığının araştırılması
Investigation of whether estrogen can prevent exercise induced muscle damage
Yazar: SERPİL CAN
Danışman: PROF. DR. MUSRAFA GÜL
Atatürk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Egzersiz = Exercise ; Egzersiz tedavisi = Exercise therapy ; Eritrositler = Erythrocytes ; Kalp = Heart ; Kas-iskelet hastalıkları = Musculoskeletal diseases ; Nötrofiller = Neutrophils ; Sıçanlar = Rats ; Östrojen eksikliğini giderme tedavisi = Estrogen replacement therapy ; Östrojenler = Estrogens

Özet:
Bu çalışmamızın amacı, östrojenin iskelet kası ve kalpte eksantrik egzersize bağlı oluşan kas hasarını önleyip önleyemediğini araştırmaktı. Bu amaçla, eksantrik egzersizin serum kreatin kinaz ve eritrosit lipid peroksidasyonu ve bazı antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkileri de araştırıldı.Çalışmamızda 36 adet erkek sıçan, östrojen verilenler (n=18) ve verilmeyenler (n=18) olmak üzere eşit şekilde ikiye ayrıldı, daha sonra bu gruplar da istirahat (n=6) ve eksantrik egzersiz yaptırılan gruplar (n=12) olmak üzere tekrar ikiye ayrıldı. Eksantrik egzersiz yaptırılan gruplarda kendi içinde egzersizden 1 saat sonra öldürülenler (n=6) ve 48 saat sonra öldürülenler (n=6) olmak üzere tekrar ikiye ayrıldı. Östrojen (17-ß Estradiol, 10 µg/kg.gün) 30 gün boyunca subkutan olarak verildi. Eksantrik egzersiz için sıçanlara koşu bandında -15°'lik (aşağı doğru) bir eğimle, 20 m/dk hızla 5 dk koşu ve 2 dk dinlenme periyotlarından oluşan toplam 18 defa (5x18=90 dk) koşu yaptırıldı. Soleus kası lökosit infiltrasyonu histolojik olarak incelendi. Soleus kası ve kalp kası lipid peroksidasyonu (MDA) ve bazı antioksidan enzim aktiviteleri ölçüldü. Ayrıca, serum kreatin kinaz ve eritrosit MDA düzeyi ve bazı antioksidan enzim aktiviteleri de spektrofotometrik yöntemlerle ölçüldü.Bulgularımıza bakarak eksantrik egzersizin iskelet kası nötrofil infiltrasyonunu arttırdığını, yani kas hasarı yaptığını, lökosit infiltrasyonunun 48 saat sonunda 1. saate göre iki misline çıkan anlamlı artış gösterdiğini, östrojen suplementasyonunun bu artışı engelleyemediğini söyleyebiliriz.Soleusta sadece östrojen verilmesi kontrol grubuna göre GSH-Px aktivitesini düşürmekte, eksantrik egzersizle birlikte olursa, östrojen GSH-Px aktivitesini anlamlı olarak yükseltmektedir. Bu durum, östrojenin GSH-Px enzim aktivitesi üzerine olumsuz etkisinin eksantrik egzersiz sırasında kaybolduğunu, hatta yükseltici etkiye dönüştüğünü gösterdi. Egzersiz sırasında oksijen tüketimindeki artış ve buna bağlı olarak artan reaktif oksijen radikallerini uzaklaştırmak amacıyla GSH-Px aktivitesinde oluşan artış östrojen tarafından potansiyalize edilmiş olabilir.Kalpte MDA düzeylerine bakıldığında kontrol grubu MDA düzeyinin östrojen verilmemiş, eksantrik egzersiz yaptırılmış ve egzersizden 1 saat sonra öldürülen grup ve östrojen verilen, egzersiz yaptırılmamış olan gruptan daha yüksek olduğu görüldü. Östrojen verilen, egzersiz yaptırılmamış olan grubun MDA düzeyinin kontrol grubuna göre daha düşük olması östrojenin antioksidan bir etki yaparak lipid peroksidasyonunu azalttığını gösterebilir. Bu gruplarda kalp dokusunda ölçülmüş olan antioksidan enzim düzeyleri arasında bir anlamlı bir fark bulunamadı. Östrojenin bu antioksidan etkisi onun membran stabilize edici etkisine bağlı olabilir.Kas membran hasarının en yaygın ölçülen göstergesi kreatin kinazın dolaşıma geçmesidir. Serum CK aktivitesinin eksantrik egzersize bağlı kas hasarı sonucunda artmasını beklerdik, ancak egzersize bağlı bir artış gözlemlemedik. Bu bize olası kas hasarının kana çok yansımadığını ya da beklenildiği kadar kas hasarı oluşmamış olabileceğini düşündürdü.Östrojen verilip, eksantrik egzersizden 48 saat sonra öldürülen sıçanların eritrosit MDA değerleri, östrojen verilmeyen ve eksantrik egzersizden 48 saat sonra öldürülen sıçanların eritrosit MDA değerlerinden daha yüksekti. Östrojen verilmesi, yukarda bahsedilen eksantrik egzersizden sonra geçen süre arttıkça eritrosit MDA düzeyinde oluşan azalmaya ters bir şekilde eritrosit MDA düzeyinde artışa yol açtı. Bu durum östrojenin kanda antioksidan değil, tam tersine pro-oksidan olarak çalışmış olduğunun bir göstergesi olabilir.

Abstract:
The aim of this study was to investigate whether estrogen can prevent eccentric exercise induced muscle damage in skeletal and heart muscles. In addition, the effects of eccentric exercise on serum creatine kinase, and lipid peroxidation and some antioxidant enzyme activities of erythrocytes were also assessed.36 male rats were divided equally as estrogen supplemented (n=18) and non supplemented groups (n=18), then these groups were further divided as rest (n=6) and groups exposed to eccentric exercise (n=12). Eccentric exercise groups were further divided as rats killed after 1 h (n=6) and 48 h (n=6) of eccentric exercise. Estrogen (17-ß Estradiol, 10 µg/kg perday) was administered subcutaneously for 30 days. Eccentric exercise was applied as treadmill run (15o downhill, 20 m/min) consisting of periods of 5 min run and 2 min rest repeated 18 times. Leukocyte infiltration in soleus muscle was examined histologically. Creatine kinase activity in serum, and lipid peroxidation (assessed as MDA) and some antioxidant enzyme activities were measured spectrophotometrically in soleus and cardiac muscles and erythrocytes.Eccentric exercise increased neutrophil infiltration in skeletal muscle suggesting the presence of the muscle damage. Leukocyte infiltration in skeletal muscle has significantly increased two fold after 48 h compared with the numbers after 1 h, and estrogen supplementation was not able to prevent this infiltration. Estrogen alone decreased the glutatyon peroxidase activity in soleus muscle compared with the control group. However, when estrogen effect is combined with eccentric exercise, glutatyon peroxidase activity was increased. This suggests that the negative effect of estrogen on soleus glutatyon peroxidase activity can be removed by eccentric exercise. The increase in oxygen consumption during exercise and consequently increased formation of reactive oxygen species could have caused a compensatory increase in glutatyon peroxidase activity, which might have been improved by estrogen.MDA level in heart tissue of the control group was higher than the groups, the group which had eccentric exercise and killed after 1 h, and the group which had estrogen supplemented and rested. Estrogen supplemented rest group had lower MDA level compared with control group. This suggests that estrogen had decreased lipid peroxidation by acting as antioxidant. Since there were no differences in the antioxidant enzyme activities between these groups, this antioxidant effect of estrogen can be attributed to its membrane stabilizing effect.The most commonly measured marker of the damage of muscle membrane is the leaking of the creatine kinase to the circulation. We expected that the serum creatine kinase activity would be increased due to the muscle damage induced by eccentric exercise; however, we were not able to observe this effect. This suggested that the muscle damage might not have reflected to the blood or there may not be sufficient damage in the muscle. Erythrocyte MDA level in the group, which had estrogen and killed after 48 h of eccentric exercise, were higher than the levels of the group which had no estrogen supplementation and killed after 48 h of eccentric exercise. Estrogen supplementation led to increase in the erythrocyte MDA level by time after eccentric exercise. This suggested that estrogen might have acted as pro-oxidant instead of antioxidant in blood. Estrogens can also produce reactive oxygen species by increasing mitochondrial activity and redox cycling of estrogen metabolites.