تأثیر ورزش و فعالیت های بدنی بر لپتین

لپتین, هورمونی است که به وسیله بافت چربی ساخته می شود و در تعادل انرژی و متابولیسم نقش دارد و در نتیجه بر وزن بدن تأثیر می گذارد در این مبحث تأثیر تمرینات کوتاه مدت و طولانی مدت و لپتین خون و رابطه آن با تغییرات هورمونی و متابولیکی که بر تعادل انرژی مؤثر می باشد مورد بررسی قرار گرفته است

● مقدمه

لپتین، محصول ژن OB، هورمون پروتئینی است که اخیراً کشف شده است و تصور می‌شود که نقش مهمی در تنظیم وزن بدن داشته باشد (Fried man etal ۱۹۹۸). لپتین بر دستگاه عصبی مرکزی، به‌ویژه هیپوتالاموس، اثر می‌کند، مصرف غذا را کاهش می‌دهد و افزایش مصرف انرژی را تحریک می‌کند (Webber, ۲۰۰۳).

لپتین به‌وسیله سلول‌های چربیتمایزیافته (adipocytes) تولی می‌شود، اگرچه تولید ان به‌وسیله بافت‌های دیگر مانند سلول‌های معده، عضله اسکلتی، کبد، جفت (Boratta etal ۲۰۰۲)، قلب (Green etal, ۱۹۹۵) و سلول‌های گرانولوز و کومولوس اوفروس (granulose & cumulus oophrus در تخمدان انسان (Cioffi etal ۱۹۹۷) و غدد شیری سینه در انسان (smith - Kiraim etal ۱۹۹۸) و در بافت پوششی دستگاه گوارش (Buyse etal, ۲۰۰۴) نیز نشان داده شده است. به علاوه مشاهده شده است که لپتین رابطه مثبتی با شاخص‌های چاقی مانند توده چربی بدن و شاخص توده بدن (BMI) دارد. مصرف موادغذائی مختلف نیز می‌تواند بر ترشح لپتین اثر گذارد. بالتاسی و همکارانش (Baltaci) (۲۰۰۳) مشاهده نمودند که کمبود روی در بدن، تأثیر منفی بر غلظت لپتین خون دارد و مصرف مکمل‌های روی نتایج مثبتی را به همراه دارد.

در این مبحث اثرات فیزیولوژیکی لپتین و نقش آن در ترشح هورمون‌ها به طور خلاصه ارائه می‌شود و سپس کاربرد آن در فعالیت‌های بدنی کوتاه‌مدت و تمرین مورد بحث قرار می‌گیرد.

● اثرات فیزیولوژیکی لپتین

علاوه بر اینکه لپتین بر دستگاه عصبی مرکزی و بر کنترل اشتها و تولید انرژی مؤثر می‌باشد، مشاهده شده است که تأثیر زیادی بر متابولیسم اسید چرب (FA) و ترشح هورمون‌های دیگر دارد (Meier and Gressner, ۲۰۰۴). همچنین مشاهده شده است که لپتین تأثیر زیادی بر متابولیسم FA در عضلات اسکلتی دارد که موجب افزایش ظرفیت عضله برای اکسید کردن FA و کاهش ذخایر تری اسیل گلیسرول ی‌شود (DYCK, ۲۰۰۵) ماوویو و همکارانش (۱۹۹۷) نیز نشان دادند که لپتین در کوتاه‌مدت، متابولیسم FA در عضلات اسکلتی را تغییر می‌دهد. نتایج آنها نشان داد که لپتین، اکسیداسیون FA را تحریک می‌کند. در حالی که به‌طور همزمان الحاق FA به منابع تری اسیل گلیسرول داخل عضله، در عضلات مخطط اسکلتی را کاهش می‌دهد.

اخیراً نشان داده شده است که در انسان کاهش غلظت لپتین در نتیجه امتناع از غذا خوردن موجب گرسنگی می‌شود که عامل اختلال در محور هیپتوتالاموس - هیپوفیز - غدد جنسی (Veniant and LeBel ۲۰۰۳) و مختل شدن عملکرد چندین محور اعصاب و غدد دیگر می‌شود. بنابراین، به نظر می‌رسد که لپتین بین بافت چربی مراکز هیپوتالاموس که تعادل انرژی را تنظیم می‌کند و دستگاه تولیدمثل به‌عنوان یک حلقه اتصال (رابط) عمل می‌کند و نشان‌دهنده کافی بودن منابع انرژی موجود برای تولیدمثل طبیعی می‌باشد (Chehab etal, ۲۰۰۲).

این واکنش‌ها، حداقل تا حدودی به‌وسیله تأثیر کاهش‌دهنده لپتین بر نوروپپتید (Friedman, etal, ۱۹۹۸)(NPY) که به‌وسیله نرون‌ها در هسته تولید و ترشح می‌شوند، توضیح داده می‌شود Magni, ۲۰۰۳) NPY) محرکی قوی برای افزایش اشتها می‌باشد (Sainsbury etal, ۲۰۰۲) و مشخص شده است که در تنظیم هورمون‌های مختلف زیر به شرح زیر مؤثر است: کاهش ترشح هورمون رشد (GH) از طریق تحریک سوماتوستاتین (Chas etal ۱۹۹۶)، کاهش ترشح گنادوتروپین‌ها (۳) (۱۹۹۹، Piroz etal) و یا تحریک محور هیپوفیز - فوق کلیوی (Rohner Jearendad, ۲۰۰۲). به‌علاوه اطلاعات جدید نشان می‌دهند که تفاوت‌های لپتین در انسان موجب تفاوت‌های فردی در میزان متابولیسم استراحت و سرعت نسبی اکسیداسیون مواد در تمرینات یکنواخت و با شدت کم می‌شود، اما بر سرعت نسبی اکسیداسیون مواد در حالت استراحت مؤثر نیست (Loos et al, ۲۰۰۶).

● لپتین و ترشح هورمون‌ها

▪ لپتین و کورتیزول

به نظر می‌رسد که گلو کوکورتیکوئیدها نقش مهمی در تنظیم فیزیولوژیکی لپتین داشته باشد (Dagogo-jack etal, ۲۰۰۵) مشاهده شده است که کورتیزول، تولید لپتین را در شرایط آزمایشگاهی و دویدن تحریک می‌کند. سلول‌های چربی جدا شده، به وضوح اثر تحریکی گلوکوکورتیکوئیدها را بر ساخت و ترشح لپتین نشان دادند (Wabitch et al, ۱۹۹۶).

تزریق خارجی گلوکوکورتیکوئیدها به موش موجب ظهور ژن ob در بافت چربی و افزیش چربی خون گردید، بعد از آن مصرف غذای موش‌ها کمتر و در نتیجه وزن بدن موش‌ها نسبت به گروه کنترل کمتر شد (Zakarzewskaet al, ۱۹۹۹).

در انسان، تزریق گلوکز کورتیکوئیدها، ترشح لپتین را افزایش داد، اگرچه تحریک کوتاه‌مدت محور تحریک کورتیکوئیدها همیشه میزان لپتین را به‌طور قابل توجهی تغییر نمی‌دهد (Kolaczynskiet al, ۱۹۹۷). پیشنهاد شده است که ترشح زیاد و طولانی‌مدت کورتیزول نه تنها می‌تواند چربی خون را افزایش دهد بلکه در برخی از افراد چاق، مقاومت در برابر لپتین را افزایش می‌دهد (Ur al. ۱۹۹۶). در موش‌ها استفاده از لپتین از فشار ناشی از افزایش هورمون آدرنوکورتیکو تروپیک و کورتیکواسترون می‌کاهد. لپتین موجب پیشگیری از کاهش قندخون می‌شود که ناشی از افزایش ترشحهورمون آزادکننده کورتیکوتروپین در هیپوتالاموس موش‌ها می‌باشد، در حالی‌که لپتین بر ترشح ACTH در سلول‌های تمایز یافته هیپوفیز موش‌ها تأثیری ندارد. بنابراین، احتمالاً پیشگیری از ترشح CRH مکانسیمی است که به موجب آن لپتین مانع از فعالیت محور هیپوتالاموس - هیپوفیز - فوق کلیوی در پاسخ به فشار می‌شود (Heiman et al. ۱۹۹۷)، لپتین مستقیماً مانع از ترشح کورتیزول در سلول‌های آدرنوکورتیکو تروپیک می‌شود (Prolong et al, ۱۹۹۸).

● لپتین و انسولین

به نظر می‌رسد که انسولین در تنظیم میزان mRNA لپتین مؤثر باشد، اگرچه اثرات آن با توجه به وضعیت گلوکز خون متفاوت است. تولید لپتین بعد از افزایش انسولین در پاسخ به غذا خوردن اتفاق می‌افتد و بعد از کاهش انسولین در دوران روزه‌دار یلپتین کاهش می‌یابد.

(Astilione, and French ۲۰۰۲). امیلسون و همکارانش (Emilson et al)(۱۹۹۷) نشان دادند که غلظت‌های بیش از مقادیر فیزیولوژیکی لپتین مانع از ترشح انسولین پایه در لوزالمعده موش‌های ob می‌شود اما تأثیری بر لوزالمعده موش‌های fa zucker ندارد.

پوکائی و همکارانش (Pocai et al)(۲۰۰۵) نشان دادند که استفاده از لپتین، مقاومت کبدی نسبت به انسولین را از بین برد. به‌نظر می‌رسد که بین لپتین و انسولین، رابطه‌ای وجود دارد. در بررسی این ارتباط پیشنهاد می‌شود که تغییرات انسولین ۲۷۵ دقیقه قبل از لپتین اتفاق می‌افتد. koutkia (et al, ۲۰۰۳) از طرف دیگر اثر مستقیم انسولین بر mRNA ob در سلول‌های چربی متمایز موش، با سلول‌های چربی کاملاً تمایزیافته یا در سلول‌های اولیه چربی تازه تمایز یافته در انسان نشان داده نشده است.

● لپتین و هورمون رشد

به‌نظر می‌رسد که هورمون رشد یک حلقه بازخورد منفی با لپتین دارد، زیرا استفاده از لپتین، تولید هورمون رشد از هیپوفیز را تحریک می‌کند. این عمل به وسیله ممانعت از تولید سوماتوستاتین از هیپوتالاموس و تحریک تولید هورمون ازادکننده هورمون رشد انجام می‌شود. استفاده از آنتی سرم لپتین، ترشح هورمون رشد (GH) را به‌طور همزمان کاهش می‌دهد و ساتفاه از لپتین، اثر بازدرنده روزه‌داری بر ترشح هورمون رشد در موش‌ها را از بین می‌برد (Corroet at al, ۱۹۹۷). تزریق لپتین در داخل مغز، ترشح هورمون رشد را تحریک می‌کند. برخی از مطالعات نشان دادند که استفاده طولانی‌مدت از GH در افرادی که مبتلا به کمبود GH بودند با کاهش لپتین خون همراه بود (Gill et al, ۱۹۹۹). لیست (Lisset) و همکارانش در مورد اثرات مقادیر کم (۶۷/۰ میلی‌گرم) GH در افراد سالم مطالعه کردند و مشاهده نمودند که لپتین سرم بعد از ۲۴ ساعت استفاده از GH افزایش و ۷۲ ساعت بعد کاهش معنی‌داری می‌یابد. بنابراین به‌نظر می‌رسد که لپتین نشانه وضعیت تغذیه می‌باشد و به ترشح ضربه‌ای هورمون رشد کمک می‌کند.

● لپتین و هورمون‌های دیگر

به‌نظر می‌رسد که بین لپتین و برخی از هورمون‌های دیگر حلقه‌های بازخوردی منفی وجود داشته باشد. گزارش شده است که لپتین، تولید T۳ را افزایش می‌دهد (Legardi et al, ۱۹۹۷). در حالی که مشاهده شده است افزایش میزان T۳، لپتین موجود در جریان خون را کاهش می‌دهد (Escobar Morreale et al, ۱۹۹۷) پوپویک (Popvic) و همکارانش (۲۰۰۵) نشان دادند که گرسنگی طولانی‌مدت، لپتین خون را اهش می‌دهد و در همین حال ترشح هورمون محرک تیروئید را نیز کاهش می‌دهد. جبران نمودن کمبود لپتین می‌تواند از تغییرات ناشی از گرسنگی در TSH پیشگیری کند، که پیشنهاد می‌کند لپتین TSH را تنظیم می‌کند.

کاتکلامین‌ها بر تنظیم تولید لپتین نقش دارند. این هورمون‌ها از طریق تولید cAMP داخل سلولی، تولید لپتین را کاهش می‌دهند (Fritsche et al, ۱۹۹۳). گیرنده‌های لپتین در بخش مرکزی غده فوق‌کلیوی یافت شده‌اند و مشاهده شده که لپتین مساحت و ترشح اپی‌نفرین و نوراپی‌نفرین را از سلول‌های کروماتیک به شدت تحریک می‌کند (Takekoshi et al, ۱۹۹۹).

رابطه زیادی بین غلظت برخی از هورمون‌های جنسی موجود در پلاسما و لپتین وجود دارد: لپتین یا استروژن رابطه مثبت دارد (Paolisso et al, ۱۹۹۸). مشاهده شده است که استروژن تولید لپتین را تحریک می‌کند (Kristensen et al, ۱۹۹۹). به‌نظر می‌رسد که تولید تستوسترون حداقل تا حدودی به‌وسیله لپتین تنظیم می‌شود (Tena- sempere et al, ۱۹۹۹). وابیش (Wabitsch) و همکارانش نشان دادند که لپتین ممکن است نقش مهمی در تنظیم محور هیپوتالاموس - هیپوفیز - غده جنسی در مردان و زنان مبتلا به کم‌وزنی داشته باشد.

● تأثیر فعالیت بدنی بر ترشح لپتین

در مورد تأثیر فعالیت بدنی بر غلظت لپتین، موارد متفاوتی وجود دارد. برخی از محققین گزارش کرده‌اند که با توجه به مدت و کالری مصرفی، فعالیت ورشی ممکن است منجر به کاهش لپتین شود، در حالی که برخی از تحقیقات دیگر، تغییری را در غلظت لپتین در اثر فعالیت ورزشی مشاهده نکرده‌اند.

● فعالیت‌های غیرمؤثر بر کاهش میزان لپتین

ولستمن (Weltman) و همکارانش (۲۰۰۰) مشاهده نمودند که ۳۰ دقیقه فعالیت با شدت‌ها و هزینه‌های مختلف انرژی (۱۱ ± ۱۵۰ تا ۴۵±۵۲۹ کیلو کالری) در مورد ۷ مرد جوان سالم موجب تغییر میزان لپتین در هنگام فعالیت و در دوره برگشت به حالت اولیه (۵/۳ ساعت) نگردید. به‌نظر می‌رسد در این تحقیق، شدت و مدت تمرین به اندازه کافی نبوده است تا در این آزمودنی‌های جوان بر غلظت لپتین اثر گذاررد. بواسیدا (Bouassida) و همکارانش (۲۰۰۴) نشان دادند که ۴۵ ثانیه فعالیت ورزشی با شدت فوق بیشینه ۱۲۰% توان هوازی بیشینه در مورد ۵ مرد و ۱۲ زن که از لحاظ جسمی فعال بودند، موجب کاهش غلظت لپتین پاسما نگردید. در این مردان و زنان، کورتیزول - هورمونی که می‌تواند بر غلظت لپتین تأثیر گذارد، در پاسخ به تمرین افزایش یافت. به نظر می‌رسد که در این شرایط، تمرینات شدید و کوتاه‌مدت بر تولید لپتین مؤثر نباشد.

توجمن (Torjman) و همکارانش (۱۹۹۸) بعد از ۶۰ دقیقه تمرین بر روی تردمبل با شدت VO۲max ۵۰%، غلظت لپتین را در ۶ مرد تمرین نکرده سالم اندازه گرفتند. بعد از اینکه غلظت لپتین با توجه به غلظت خون تعیین گردید، مشاهده شد که طی ۴ ساعت دوره برگشت به حالت اولیه با وجود کاهش انسولین و اسیدچرب آزاد، ترمین هیچ تأثیری بر غلظت لپتین ندارد.

مترجم: مریم کوشکی جهرمی (دکترای فیزیولوژی ورزشی)

منابع:

sen, P.H. Kristensen, K., Pedersen, S.B., Hjollund, E., Schmitz, O. and Richelsen, B. (۱۹۹۷) Effects of long-term total fasting and insulin on ob gene expression in obese patients European Journal of Endocrinology ۱۳۷, ۲۲۹-۲۳۳.

۲) Baltaci, A.K., Ozyurek, K. Mogulkoc, R., Kurtoglu, E., Ozkan Y. and Celik, I. (۲۰۰۳) Effects of zinc deficiency and supplementation on the glycogen contents of liver and plasma lactate and leptin levels of rats performing acute exercise. Biologial Trace Element Research ۹۶, ۲۲۷- ۲۳۶.

۳) Baratta, M. (۲۰۰۲) Leptin from k signal of adiposity to a hormone mediator in peripheral tissues. Medical Science Monitor ۸, RA۲۸۲-RA۲۹۲ Available from URL: http://www.medscimonit.com/ pub/vol_۸/no_۱۲/۲۹۹۰.pdf.

۴) Bouassida, A., Zalleg, D., Zaouali, M., Gharbi, N., Feki, Y. and Tabka, Z. (۲۰۰۴) Effects d۰۳۹;un exercise supra-maximal sur les concentrations de la leptin plasmatique. Sciences & sports ۱۹, ۱۳۶-۱۳۸. (In French: English abstract).

۵) Buyse, M., Aparicio, T., Guilmeau, S., Goot, H., Sobhani, I. and Bado, A.(۲۰۰۴) Paracrineactions of the stomach-derived leptin. Medecine Sciences (Paris) ۲۰, ۱۸۳-۱۸۸.

۶) Carro, E. Senaris, R. Considine, R.V., Casanueva, F.F. and Diegez, C. (۱۹۹۷) Regulation of in vivo growth hormone secretion by leptin. Endocrinology ۱۳۸, ۲۲۹۰۳-۲۲۰۶.

۷) Chan, Y.Y., Chifton, D.K. and Steiner, R.A. (۱۹۹۶) Role of NPY neurones in GH-dependent feedback signalling to the brain Hormone Research ۱۴۵, ۱۲-۱۴.

۸) Chehab, F.F., Qiu, J., Mounzih, K., Ewart-Toland, A. and Ogus. S. (۲۰۰۲) Leptin and reproduction. Nutrition Reviews ۶۰, S۳۹-S۴۶.

۹) Cioffi, J.A.,Van Blerkom, J., Antezak, M., Shafer, A., Wittmer, S. and Snodgrass, H.R. (۱۹۹۷) The expression of leptin and its receptors in preovulatory human follicles. Molecular Human Reproduction ۳, ۴۶۷-۴۷۲.

۱۰ Cocchi, D., De Gennaro Colonna, V., Bagnasco, M., Bonacci, D. and MUller, E.E. (۱۹۹۹) Leptin regulates GH Secretion in the rat by acting on GHRH and somatostatinergic functions. Journal of Endocrinology ۱۶۲, ۹۵-۹۹.

۱۱) Dagogo-Jack, S., Tykodi, G. and Umamaheswaran, I. (۲۰۰۵) Inhibition of Cortisol biosynthesis decreases circulating leptin levels in obese humans. The Journal of Clinical Endocrinoloy & Metabolism ۹۰, ۵۳۳۳-۵۳۳۵.

۱۲) Dyck, D.J. (۲۰۰۵) Leptin sensitivity in skeletal muscle is modulated by diet and exercise Exercise and Sport Sciences Reviews ۳۳, ۱۸۹-۱۹۴/

۱۳) Emilsson, V., Liu, Y-L., Cawthorne, M.A., Morton, N.M. and davenport, M. (۱۹۹۷) Expression of the functional leptin receptor m RNA in pancreatic islets and direct inhibitory action of leptin on insulin secretion. Diabetes ۴۶. ۳۱۳-۳۱۶.

۴) Escobar-Morreale, H.F., Obregon, M.J., Herenandez, A. Escobar del Rey, F. and Morreale de Escobar, G. (۱۹۹۷) Regulation of ioduthyronine deiodinase activtiy as studied in thyroidectomized rats infused with thyroxine or triiodothyronine. Endocrinology ۱۳۸, ۲۵۵۹-۲۵۶۸.

۱۵) Essig, D.A., Alderson, N.L., Ferguson, M.A. Burtoli, W.P. and Durstine, J.L. (۲۰۰۰) Delayed effects of exercise on the plasma leptin concentration. Metabolism ۴۹, ۳۵۹-۳۹۹.

۱۶) Fatouros, I.G., Tournis, S. Leontsini, D., Jamutas, A.Z. Sxina, M., Thomakos, P., Manousaki, M., Douroudos, I., Taxildaris, K. and Mitrakou, A. (۲۰۰۵) Leptin and adiponectin responses in overweight inactive elderly following resistance training and detraining are inttensity related. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism ۹۰, ۵۹۷۰-۵۹۷۷.

۱۷) Fisher, J.S., Van Pelt, R.E., Zinder, O., Landt, M.and Kohrt, W.M. (۲۰۰۱) Acute exercise effect on postabsorptive serum leptin. Journal of Applied physiology ۹۱, ۶۸۰-۶۸۶.

۱۸) French, S. and Castiglione, K (۲۰۰۲) Recent advances in the physiology of eating. TheProceedings of the Nutrition Society ۶۱, ۴۸۹-۴۹۶.

۱۹) Friedman, J.M. and Halaas, J.L. (۱۹۹۸) Leptin and the regulation of body weight in mammals. Nature ۲۲, ۷۶۳-۷۷۰.

۲۰) Fritsche, A., Wahl, H.G., Metzinger, E., Renn, W., Kellerer, M., Haring, H. and Stumvoll, m. (۱۹۸۸) Evidence for inhibition of leptin secretion by catacholamines in man.Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes ۱۰۶, ۴۱۵-۴۱۸.

۲۱) Gill, M.S., Toogoood, A.A. Jones, J., Clayton, P.E. and Shalet, S.M.(۱۹۹۹) Serum leptin response to acute chronic administration of growth hormone (GH) to elderly subjects with GH deficiency. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism ۸۴, ۱۲۸۸-۱۲۹۵.

۲۲) Cippini A, Mato, A., Peino, R, Lage, m, Dieguez, C. and Casanueva, F.F. (۱۹۹۹) Effect of resistance exercise (body building) training on serum leptin levels in young men. Implications for relationship between body mass index and serum leptin. Journal of Endocrinological Investigation ۲۲, ۸۲۴-۸۲۸.

۲۳) Gomez-merino, D., Chennaui, M., Drogou, C., Bonneau, D. and Guezennec, C.Y. (۲۰۰۲) Decrease in serum leptin after prolonged physical activity in men. Medicine and Science in Sports and Exercise ۳۴, ۱۵۹۴-۱۵۹۹.

---