وبلاگ تحقيقات فيزيولوژي ورزش

دفع ادراری پروتئین های با وزن مولکولی بالا بعد از یک جلسه تمرین هوازی در فوتبالیست‌های مرد آماتور

محمدعلی کهن پور¹، منا میرسپاسی¹، دکتر مقصود پیری²، دکتر محمدعلی آذربایجانی²، ملیحه کهن پور

1. کارشناس ارشد گروه فیزیولوژی ورزش دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز

2. استادیار گروه فیزیولوژی ورزش دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز

3. کارشناس تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه شهید رجائی تهران

چکیده

پروتئین‌اوری یک نارسایی کلیوی به معنای حضور پروتئین‌ها در ادرار می‌باشد، اما پروتئین‌اوری ورزشی که معمولا بعد از فعالیت بدنی اتفاق می‌افتد و در فعالیت‌های شدید بیشتر رایج است یک فرایند ملایم و برگشت‌پذیر بوده که با علائم بالینی همراه نیست. 7 فوتبالیست جوان مرد آماتور داوطلب شرکت در پژوهش با میانگین سنی 5/0 18 سال، قد 039/0 174 سانتیمتر، وزن 64/4 42/62 کیلوگرم، حداکثر اکسیژن مصرفی 83/4±6/47 میلی‌لیتر در کیلوگرم در دقیقه و شاخص توده بدن 14/2 53/20 کیلوگرم بر مجذور قد به متر در یک وهله فعالیت هوازی شامل 30 دقیقه دویدن با شدت 85 درصد ضربان قلب بیشینه بر روی نوارگردان شرکت کردند. قبل، بلافاصله بعد و 45 دقیقه بعد از تمرین نمونه ادرار جمع آوری شد و غلظت توتال پروتئین و گلوبولین ادراری با استفاده از روش الکتروفورزیس مشخص شد. غلظت توتال پروتئین و گلوبولین ادراری بلافاصله بعد از فعالیت به طور معناداری افزایش یافتند (05/0≥ p) و اگرچه در 45 دقیقه بعد از تمرین هنوز به طور معناداری بیشتر از مقادیر استراحتی بودند، اما به سمت مقادیر استراحتی کاهش یافته بودند. پروتئین‌اوری بعد از فعالیت نمی‌تواند محدود کننده فعالیت باشد. در واقع دفع ادراری پروتئین در ادرار بعد از تمرین ورزشکاران، یک فرایند موقت و برگشت پذیر بوده که با پروتئین‌اوری پاتولوژیک متفاوت می‌باشد.

واژگان کلیدی : پروتئین‌اوری، توتال پروتئین، گلوبولین، فعالیت هوازی

مقدمه

پژوهش‌های متعددی که هر ساله در کشورهای مختلف جهان، در زمینه فیزیولوژی ورزش و زیرشاخه‌های آن انجام می‌شود، دریچه‌های تازه‌ای از علم و دانش را بر روی مرزهای ناشناخته این علم می‌گشاید. پروتئین‌اوری یا دفع پروتئین در ادرار یکی از پدیده‌هایی است که از موضوعات مورد مطالعه این پژوهش‌های سالانه بوده و بشر بدنبال روشن کردن موارد هنوز شفاف نشده‌ی آن می‌باشد. پروتئین‌اوری یک نارسایی کلیوی به معنای حضور پروتئین‌ها در ادرار می‌باشد، اما پروتئین‌اوری ورزشی که معمولا بعد از فعالیت بدنی اتفاق می‌افتد و در فعالیت‌های شدید بیشتر رایج است یک فرایند ملایم و برگشت‌پذیر بوده که با علائم بالینی همراه نیست. دفع پروتئینها در ادرار بعد از فعالیت‌های ورزشی پدیده‌ای است که به خوبی شناخته شده است. پروتئینهای سنگین از دیواره‌ی گلومرولی عبور نمی‌کنند و به میزان ناچیز در ادرار وجود دارند‌، اما در ضایعات گلومرولی میزان آنها در ادرار افزایش می‌یابد که به آن پروتئین‌اوری گلومرولی می گویند (3،7،8). به مجموعه پروتئینهای پلاسما، پروتئین تام یا توتال پروتئین اطلاق می‌گردد. حضور توتال پروتئین در ادرار نشانه اختلال در عملکرد گلومرولی می‌باشد (1). تشکیل ادرار با فیلترسیون مقادیر زیاد مایع از مویرگهای گلومرولی بداخل کپسول بومن شروع می‌شود. مانند بیشتر مویرگها، مویرگهای گلومرولی به پروتئین ها نسبتا نفوذ ناپذیرند به طوریکه مایع فیلترا موسوم به فیلترای گلومرولی، عملا بدون پروتئین است (13). فیلترای گلومرولی، تقریبا پلاسمای منهای پروتئین است و تنها 03/0 درصد پروتئین در فیلترا وجود دارد (8). سد تصفیه گلومولی در تعیین اینکه چه مولکول‌هایی فیلتره می‌شوند بر پایه اندازه و بار الکتریکی به طور انتخابی عمل می‌کند (8). مهم‌ترین توتال پروتئین‌ ها، آلبومین، گلوبولین‌ها و فیبرینوژن می‌باشند که در میان آنها فیبرینوژن از همه درشت‌تر و آلبومین  از همه کوچکتر است. توتال پروتئین ادراری یک آزمون بیوشیمیایی برای اندازه گیری مقدار کل پروتئین در ادرار می‌باشد (21). گلوبولین‌ها 3 نوع می‌باشند که به گلوبولین آلفا، بتا و گاما معروف بوده و وظایف مهم متعددی بر عهده دارند. بعضی از آنها در آب غیر محلول‌اند ولی در محلول‌های نمکی رقیق حل می‌شوند (14،9،20). آقا‌علي‌نژاد (1373) اظهاركرد كه تفاوت دفع ادراري توتال پروتئین بعد از فعاليت 75 درصد توان هوازي بيشينه در بين دو گروه دانشجويان پسر ورزشكار و غير‌ورزشكار معني‌داري ‌است (1). شهيدي (1373) اظهاركرد كه ميانگين دفع ادراري توتال پروتئین به دنبال فعاليت‌هاي‌ بدني در محدوده 75 درصد و90 درصد توان ‌هوازي بيشينه در دانشجويان پسر ورزشكار، افزايش می‌یابد (2). بوليو و همکاران (1980) درمطالعه‌اي بر روي 383 دونده ماراتن پس از دويدن 42 کیلومتر و 195 متر، در 30 درصد از دوندگان پروتئين در ادرار را گزارش کردند (6). ديمرسمن و همكاران (1982) 9 مرد جوان جودو‌كار را مورد بررسي قرار دادند و نمونه ادرار افراد، 1، 2، 4، 9 و24 ساعت پس از انجام فعاليت مورد بررسي قرار گرفت كه در نمونه‌ها ميزان پروتئين ادرار پس از ايجاد تروما افزايش يافته بود (10). گيلي و همكاران (1984) 132 دونده دوهاي استقامت را از نظر ناهنجاري‌هاي ادراري مورد بررسي قرار‌ دادند و در آزمايشات ميكروسكوپي ادراري كه از آنان به عمل آمد، 95% از آزمون شوندگان دچار حداقل يك نوع ناهنجاري بودند. پروتئين‌اوري به تنهايي و يا همراه با هماچوري ميكروسكوپيك در بعضي از نمونه‌ها ديده‌ شد. بعد از 24 تا 36 ساعت همه ناهنجاري‌ها از بين مي‌رفت (11). دفع پروتئین در ادرار یک مرحله ناپایدار با نیمه زمان تقریبا 1 ساعت است و حداکثر دفع پروتئین در 20 تا 30 دقیقه اول بعد از فعالیت اتفاق می‌افتد (3،4،16،12،18،17).

روش شناسی

شرکت کنندگان

شرکت کنندگان در پژوهش شامل 10 فوتبالیست جوان مرد رقابتی با میانگین سنی 5/0 18 سال، قد 039/0 174 سانتیمتر، وزن 64/4 42/62 کیلوگرم، حداکثر اکسیژن مصرفی 83/4±6/47 میلی‌لیتر در کیلوگرم در دقیقه و شاخص توده بدن 14/2 53/20 کیلوگرم بر مجذور قد به متر بودند که در 3 سال گذشته سابقه بازی در لیگ برتر استان فارس را داشتند. با اعلام فراخوان در سطح تیم‌های فوتبال جوانان لیگ برتر استان فارس و بیان اهداف پژوهش، 10 فوتبالیست واجد شرایط و داوطلب شرکت در پژوهش پس از دریافت رضایت‌نامه و انجام معاینات و آزمایشات پزشکی به صورت هدفمند انتخاب شدند. آنها افرادی غیرسیگاری بودند که سابقه هیچ گونه بیماری مزمن کلیوی، کبدی، قلبی و غیره را نداشتند، تحت هیچ نوع عمل جراحی خاص قرار نگرفته و هیچ نوع درمان دارویی نداشتند. در واقع آنها افراد سالم و ورزشکار بودند که حداقل 3 و حداکثر 6 روز در هفته تمرینات بدنی منظم داشتند.

روش جمع آوری اطلاعات

پس از مشخص شدن شرکت کنندگان، ابتدا به تمامی آنها اطلاعات کامل در خصوص روش و مراحل پژوهش داده شد. سپس فرم رضایت نامه کتبی را تکمیل نمودند و بعد از انجام معاینات و آزمایشات پزشکی صحت سلامت آنها تائید شد. از آنها خواسته شد که شب قبل از روز نمونه‌گیری از مصرف موادغذایی سرشار از پروتئین، چربی و کافئین خودداری نمایند. همچنین آنها را 48 ساعت قبل از شروع تمرین از انجام فعالیت‌های بدنی منع کردیم. از آنها خواسته شد تا صبح روز تمرین مثانه خود را تخلیه نمایند. سپس بدور از هرگونه فعالیت فیزیکی در محلی مناسب در حالت و موقعیت نشسته استراحت کردند و 2 ساعت قبل از شروع تمرین به محل تمرین ‌رفتند. صبح تمرین به اندازه کافی جهت تشکیل ادرار برای نمونه گیری قبل و بعد از تمرین، آب ‌نوشیدند. قبل از تمرین، بلافاصله بعد از تمرین و 45 دقیقه بعد از تمرین نمونه ادرار جمع‌آوری شد (15). نمونه ها در ظروف مخصوص و در دمای 4 درجه سانتی گراد نگهداری شدند و هر دو نوبت نمونه‌ها با گذشت حداکثر 30 دقیقه به آزمایشگاه تحویل داده شدند. نمونه های جمع آوری شده با استفاده از روش الکتروفورزیس ادرار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و برای هر نمونه میزان توتال پروتئین و گلوبولین مشخص شد. روش کار الکتروفورزیس بر روی ژل – آگار بود و ادرار را قبل از انجام آزمایش تغلیظ کردیم. غلیظ کردن با استفاده از تغلیظ کننده های Mimicon S15 (شرکت آمیکون) بود. در این روش بیش از 5 میلی لیتر نمونه ادرار روی محفظه قرار می‌گیرد، آب موجود در نمونه از این غشاء گذشته و توسط جاذب گرفته می‌شود. در عوض پروتئین ها، داخل نمونه باقی می‌ماند که شامل توتال پروتئین، گلوبولین و غیره بود. در این حال ادرار غلیظ شده را روی ژل – آگار منتقل کردیم و به دو قطب مثبت و منفی وصل نمودیم. پروتئین های موجود در نمونه ادرار از قطب منفی به سمت مثبت حرکت کرده و بر اساس وزن ملکولی و سرعت حرکت بر روی نوار ژل بصورت باندهایی تجمع کرده و بعد از اینکه این نوار توسط اسکنر وارد کامپیوتر دستگاه گردید، کامپیوتر بر اساس نرم افزار اختصاصی جهت انجام این آزمایش نتایج را بررسی و جوابها را پرینت کرد.

برنامه تمرینی

برنامه تمرینی شامل یک جلسه دویدن هوازی با شدت 85% ضربان قلب بیشینه به مدت 30 دقیقه بر روی نوار گردان بود.

روش‌های آماری

در پژوهش حاضر ابتدا از آزمون آماری كولموگروف- اسميرنوف جهت تعیین استفاده از آزمونهای پارامتریک یا ناپارامتریک استفاده شد و طبیعی بودن توزیع، جهت استفاده از آزمونهای پارامتریک تائید شد. بدینسان در پژوهش حاضر برای بررسی تغییرات توتال پروتئین و گلوبولین ادراری از قبل تا بلافاصله بعد و تا 45 دقیقه بعد از تمرین، از روش آماری تحلیل واریانس با اندازه گیری های مکرر (Repeated Measure) و برای تعین منشاء تفاوت از آزمون T جفتی با اصلاحیه بنفرونی استفاده شد.

یافته ها

جدول 1 نتایج آماری مربوط به تغییرات متغیرهای مورد مطالعه را از قبل تا بلافاصله بعد و تا 45 دقیقه بعد از تمرین نشان می‌دهد. بلافاصله بعد از تمرین، توتال پروتئین و گلوبولین ادراری به طور معناداری افزایش یافتند.

جدول (1) تغییرات متغیرهای پژوهش از قبل ، تا بلافاصله و تا 45 دقیقه بعد از تمرین

* معنا دار در سطح 05/0≥α

توتال پروتئین و گلوبولین ادراری بلافاصله بعد از تمرین افزایش زیاد معناداری داشتند که 45 دقیقه بعد از تمرین کاهش یافتند اما هنوز هم نسبت به قبل از تمرین افزایش معناداری داشتند.

نمودار 1 تغییرات توتال پروتئین و گلوبولین ادراری را از قبل تا بلافاصله بعد و تا 45 دقیقه بعد از تمرین نشان می‌دهد.

نمودار (1) تغییرات آلبومین ادراری از قبل ، تا بلافاصله و تا 45 دقیقه بعد از تمرین

بحث و تفسیر

بر اساس یافته‌های پژوهش حاضر، یک وهله فعالیت هوازی زیر بیشینه با شدت 85 درصد ضربان قلب بیشینه باعث افزایش قابل توجهی در دفع توتال پروتئین و گلوبولین ادراری بعد از تمرین می‌شود. این با یافته های بوليو و همکاران (1980)، ديمرسمن و همكاران (1982) و گيلي و همكاران (1984) همسو است (6،10،11). بولیو و همکاران (1980) در 30 درصد از دوندگان پژوهش خود افزایش دفع پروتئين در ادرار را گزارش کردند (6). ديمرسمن و همكاران (1982) مشاهده کردند که ميزان پروتئين ادرار پس از ايجاد تروما افزايش يافته بود (10). گيلي و همكاران (1984) نیز پروتئین اوری را به تنهایی یا همراه با هماچوری در نمونه‌های بعد از تمرین گزارش کردند (11). بولیو و همکاران (1980) بیان کردند اين اختلالات به جنس ارتباطي نداشته و وضعيتي زودگذر و بي‌خطر مي‌باشد (6). گيلي و همكاران (1984) ذكر كردند اختلالات ادراري پس از فعاليت عموميت داشته و اين مشكلات در ارتباط با اختلالات هموديناميك مي‌باشد كه كاملاً به دليل مكانيسمهاي گلومرولی اتفاق مي‌افتد ولي به طور عمده منشأ توبولی نیز دارند (11). دفع گلومرولی مولکولهای پروتئینی ارتباط معکوسی با وزن مولکولی و ضریب انتشار آنها داشته و به طور مستقیم با غلظت آنها در پلاسما متناسب می‌باشد (1). علاوه بر اندازه مولکولی سه عامل دیگر انتقال پروتئینها از گلومرول را تحت تاثیر قرار می‌دهند که شامل مشخصات همودینامیکی، فرایندهای انتشاری و بار مولکولی می‌باشند (1). مشخصات همودینامیکی میزان تصفیه گلومرولی و انتقال ماکرومولکول‌ها از دیواره مویرگی گلومرول‌ها را به واسطه تغییر حجم تحت تاثیر قرار می‌دهد و در واقع شکل‌گیری یک فیلترای فوق‌العاده، به وسیله نیروهای رانشی غیرفعال نظیر عدم تعادل موجود بین فشار گلومرولی، فشار اسمزی کلوئیدی پلاسما و فشار کپسول بومن کنترل می‌گردد (1). البته باید توجه نمود که تصفیه عامل انحصاری در انتقال نبوده و یک نسبت مساوی از انتشار و تصفیه در مورد دفع کلیوی هموگلوبین در سگ‌ها بدست آمده است (16). این بدین معنی است که انتشار مکانیسم اصلی در انتقال گلومرولی است. در کنار اندازه و شکل مولکول پروتئین و میزان تصفیه گلومرولی، بار ملکولی نیز به عنوان مشخصه مهمی در انتقال ماکرومولکول‌ها مد نظر می‌باشد (1). ویژگی‌های الکترواستاتیکی دیواره مویرگی گلومرول به طور قابل توجهی عبور پلی‌آنیونهای گردش خونی را نسبت به ماکرومولکول‌های خنثی با اندازه مشابه محدود می‌سازد. برعکس، انتقال پلی‌کاتیونها در مقایسه با انتقال ماکرومولکول‌های خنثی با اندازه و ساختمان مشابه افزایش می‌یابد. پیشنهاد شده است که عناصر مسئول برای این محدودیت خاص پلی‌آنیونها و تسهیل انتقال پلی‌کاتیونها، گلیکوپروتئین‌های موجود در گروههای کربوکسیلی است که در لایه اندوتلیال و سلولهای اپی‌تلیال و بخشی از ساختمان غشاء پایه گلومرولی قرار گرفته‌اند (1). آسیب گلومرولی که موجب دفع ادراری پروتئین می‌گردد، در ارتباط نزدیک با از دست دادن ویژگی‌های انتخابی بار این مویرگها می‌باشد. همچنین یافته‌های پژوهش حاضر نشان داد که دفع پروتئین‌های ادراری بعد از افزایش اولیه به سمت مقادیر استراحتی کاهش یافت و اگرچه در 45 دقیقه بعد از تمرین هنوز نسبت به قبل از تمرین به طور معناداری بیشتر بود اما به نظر می‌رسد با گذشت مدت زمان بیشتر، مثلا 1 ساعت و بیشتر که بستگی به شدت تمرین دارد، به طور کامل به مقادیر استراحتی باز می‌گردد. در پژوهش پورتمن و ون‌کولک (1978) و کهن‌پور و همکاران (1388)، پروتئین اوری 45 دقیقه بعد از تمرین، افزایش کمتری نسبت به پروتئین اوری بلافاصله بعد از تمرین داشت (4،15). این با یافته های پیشین مطابقت دارد که دفع پروتئین در ادرار یک مرحله ناپایدار با نیمه زمان تقریبا 1 ساعت است و حداکثر دفع آلبومین در 20 تا 30 دقیقه اول بعد از فعالیت اتفاق می‌افتد (5،12،19،18،17).

نتیجه گیری

نتایج پژوهش حاضر نشان داد که دفع ادراری پروتئین های با وزن مولکولی بالا بعد از 30 دقیقه دویدن با شدت 85 درصد ضربان قلب بیشینه به طور معنادار و قابل توجهی افزایش می‌یابد. اما بعد از آن به سمت مقادیر استراحتی حرکت می‌کند. پروتئین اوری بعد از فعالیت آسیب رسان نیست و با شرایط پاتولوژیک متفاوت می‌باشد. بررسی‌های بیشتر در مورد پروتئین‌اوری ورزشی با دخیل نمودن عوامل اثر گذار می‌تواند راهی نو را پیش روی علم قرار داده و برای تجویز برنامه‌های تمرینی نیز موثر باشد.

منابع

1. آقاعلي‌نژاد،حميد (1373 )، بررسي و مقايسه ميزان دفع ادراري پروتئين تام، بتا-2 ميكروگلوبولين، كراتي نين، سديم، پناسيم متعاقب فعاليتي با 75 درصد توان هوازي بيشينه در بين دانشجويان پسر و ورزشكار و غير ورزشكار.  پايان نامه كارشناسي ارشد. دانشگاه تهران.

2. شهيدي، محسن.(1373) بررسي و مقايسه ميزان دفع ادراري پروتئين تام- بتادوميكروگلوبولين- كراتينين،  سديم و پتاسيم متعاقب فعاليتهاي 75 درصد و 90 درصد توان هوازي بيشينه در دانشجويان ورزشكار پسر، پايان نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه تهران.

3. كردي، رامين. ورزش و بيماريهاي داخلي و قلب، چاپ اول، 1374، صحافي صنوبر، نشر تدبير.

4. کهن‌پور،محمدعلی. آذربایجانی،محمدعلی. کهن‌پور،ملیحه. 1388،کنگره ملی تربیت بدنی و علوم ورزشی ارسنجان.، پذیرفته شده در بخش پوستر.

5. Algea-E,P,parish-H-H Renal repones to exercise: Urinary findings. JAMA, A1958:167.807-813.

6. Boileau M. et al., Stress hematuria : Athletic pseudonephritis in marathoners. Urology, 1980 May, 15(5): 471-474.

7. Carroll MF, Temte JL. Proteinuria in adults : a diagnostic approach. Am Fam Physician 2000, 62: 1333-40.

8. Chapman, C.B., A. Henschel, J. Minckler, A. Forsgren, and A. Keys. The effect of exercise on renal plasma flow in normal male subjects. J. Clin. Invest. 27:637-644, 1948.

9. Cunningham BA, Wang JL, Berggård I, Peterson PA "The complete amino acid sequence of beta 2-microglobulin". Biochemistry. (November 1973). 12 (24): 4811–22. PMID 4586824.

10. De Meersman RE, Wilkerson JE, Judo nephropathy: trauma versus nontrauma. J Trauma.1982Feb; 22(2):150-2.

11. Gilli P, De Paoli vitali E, et al. Exercise-induced uinary abnormalities in long distance runners. Int J Sports Med.1984Oct; 5(5):237-40.

12. Grimby, G. Renal Clearances during prolonged supine exercise at different loads. J Appl Physiol. 1965;20:1294-1298.

13. Gunduz. Filiz, Kuru. Oktay, and Senturk. Umit.Kemal., Effect of nitric oxide on exercise-induced proteinuria in rats., J Appl Physiol,2003, 95: 1867-1872.

14. Güssow D, Rein R, Ginjaar I, Hochstenbach F, Seemann G, Kottman A, Ploegh HL "The human beta 2-microglobulin gene. Primary structure and definition of the transcriptional unit". J. Immunol. (1 November 1987). 139 (9): 3132–8. PMID 3312414.

15. Poortmans, Jr., Vancalck, B. Renal glomerular and impairment during strenuous exercise in women, 1978, Eur J Clin. Invest., 8(3) 175-178.

16. Poortmans.J.R., Exercise and Renal Function. Sport.Med,1984, 1(2): 125-153

17. Poortmans, Jr., Rampaer, L., Wolfs, JC. Renal protein excretion after exercise in humans. Eur J Appl Physiol. 1986;58:476-480.

18. Poortmans, Jr., Ouchinsky, M. Glomerular Filtration Rate and Albumin Excretion After Maximal Exercise in Aging Sedentary and Active Men, Journal of Biological Sciences and Medical Sciences, 2006, 61: 1181-1185.

19. Senturk, U.K., Kuru, O., Kocer, G., Gunduz, F. Biphasic pattern of exercise-induced proteinuria in sedentary and trained men, 2007, Nephron Physiol. 105(2):22-32.

20. Suggs SV, Wallace RB, Hirose T, Kawashima EH, Itakura K "Use of synthetic oligonucleotides as hybridization probes: isolation of cloned cDNA sequences for human beta 2-microglobulin". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (November 1981).  78 (11): 6613–7. PMID 6171820.

21. Suzuki ."All-trans retinoic acid down-regulates human albumin gene expression through the induction of C/EBPbeta-LIP".(July 2006).  Biochem J. 397 (2): 345–53. doi:10.1042/BJ20051863. PMID 16608438. 

ارائه بصورت پوستر در چهاردهمین همایش علمی دانشجویی دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه گیلان

همچنین چاپ در هفته نامه ورزش خانواده