- آب و غذای یکسان در اختیار تمام آزمودنی ها قرار گرفت.
- ابزار و وسایل مورد استفاده در این پژوهش از قبیل دماسنج، رطوبت سنج، کرونومتر و کیت الایزا از دقت و روایی لازم برخوردار بودند.
۱-۷- محدودیت های تحقیق
اگرچه در تحقیق حاضر بسیاری از متغیرها از قبیل: گونه، نژاد، جنس، وزن، عوامل محیطی (صدا، نور، رطوبت، دما)، عوامل محیطی (نوع، مدت و شدت فعالیت ورزشی)، و برنامه غذایی تحت کنترل بودند. با این وجود پژوهش حاضر با محدودیت های ذیل مواجه بوده است:
- عدم اندازه گیری میزان آب مصرف شده هر یک از موش های گروه های شامل کادمیوم
- عدم اندازه گیری میزان جذب کادمیوم و سیلیمارین در آزمودنی ها
۱-۸- تعریف واژه ­ها و اصطلاحات پژوهش
۱-۸-۱- واژه ها و اصطلاح های نظری
۱-۸-۱-۱- متالوتیونین: پروتئین درون سلولی غنی از سیستئین با وزن مولکولی پایین است که توسط خانواده ژن های حداقل ۱۰ ایزوفرم اصلی در بدن کدگذاری می شود. [۱۰]
۱-۸-۱-۲- کادمیوم: یک فلز سمی سنگین با عملکردهای بیولوژیکی ویژه که در انسان و حیوان از طریق آب و غذا وارد بدن شده و موجب عدم تعادل وضعیت اکسیدانت ـ آنتی اکسیدانت بدن می شود. [۱۷]
۱-۸-۱-۳- سیلیمارین: یکی از ترکیبات مشتق از گیاه خار مریم که ویژگی آنتی اکسیدانتی و عملکردهای بازسازی سلولی دارد و از طریق اصلاح چرخه سلولی و پروتئین های مرتبط با آن فعالیت ضد سرطانی قوی بر علیه سلول های سرطانی اعمال می کند. [۳۰]
۱-۸-۲- واژه ها و اصطلاحات عملیاتی
۱-۸-۲-۱- تمرین استقامتی شنای زیر بیشینه: این تمرین شامل یک دوره برنامه سه هفته ای تمرینات شنابود که ۵ جلسه در هفته و به مدت ۶۰ دقیقه در هر جلسه انجام گردید.
۱-۸-۲-۲- موش های صحرایی: موش های صحرایی ماده بالغ نژاد ویستار با میانگین وزن تقریبی۱۹۰گرم بودند که از مرکز انستیتو پاستور آمل تهیه و به صورت تصادفی به گروه های موردنظر تقسیم شدند.
۱-۸-۲-۳- سیلیمارین: ترکیبی مشتق از گیاه خار مریم که به میزان ۱۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن سه بار در هفته به رت ها در دوران بارداری و شیرخوارگی تزریق شد.
۱-۸-۲-۴- کادمیوم: یک فلز سمی سنگین که به میزان ۴۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن به صورت محلول در آب آشامیدنی در اختیار رت ها قرار گرفت.
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه پژوهش
۲-۱- مقدمه
مطالعات قبلی نشان دادند که برهم خوردن مسمومیت به وسیله­ فلزات سنگین موجود در محیط موجب آسیب به بسیاری از اندام ها بویژه بافت ریه می گردد.[۶] در این فصل ابتدا مبانی نظری پدیده استرس اکسایشی ناشی از مسمومیت فلزات سنگین بخصوص کادمیوم و عوامل مرتبط با آن و نیز نقش ورزش و مکمل های غذایی آنتی اکسیدانی در تولید و حذف رادیکال های آزاد و تاثیر آنها روی دستگاه آنتی اکسیدانی ارائه و در ادامه نیز به پژوهش های انجام شده در خصوص تاثیرات کادمیوم بر ریه و اثر تمرینات استقامتی و مکمل سیلیمارین بر دفاع آنتی اکسیدانی در بافت ریه اشاره می شود.
۲-۲- مبانی نظری پژوهش
در ابتدا به ساختار ریه و اهمیت آن در رشد جنین و سلامت، کادمیوم و اثرات آن بر سلامت بخصوص بر جنین و بافت ریه، متالوتیونین و ارتباط آن با ورزش و رشد ریه، سیلیمارین و همچنین سازوکارهای اثر آنها اشاره می شود.
۲-۲-۱- ریه و اهمیت آن در رشد جنین
ریه ها یکی از مهمترین اندام های بدن انسانند که وظیفه­ی تنفس را به عهده دارند. یک تئوری جالب این است که نیروی محرکه موجب ایجاد فشار در داخل سپتوم می گردد. یک چنین نیروی محرکه ای برای رشد سپتال علاوه بر الاستین و فاکتور رشد ناشی از پلاکت^[۱۵]، می تواند از رشد عروق خونی در پارانشیم ریه­ی دیستال نیر بهره گیرد. شواهد اخیر نشان می­ دهند که عروق خونی ریه به طور فعالی موجب افزایش رشد آلوئولی نرمال و منجر به حفظ ساختارهای آلوئولی در طول زندگی می گردند[۳۱]. این حقیقت که تعامل بین راه های هوایی و عروق خونی برای رشد طبیعی ریه ضروری است، پیشنهاد می کند که آنژیوژنز ممکن است برای آلوئولی شدن طبیعی مهم بوده و تخریب آنژیوژنز ممکن است منجر به کاهش آلوئولی شدن گردد. نقش فاکتور رشد اندوتلیال عروقی^[۱۶](VEGF) در رشد ساختار عروقی جنینی به اثبات رسیده و نشان داده شده که غیر فعال کردن VEGF در زندگی بعد از تولد منجر به افزاش مرگ و میر، کاهش رشد بدن و تخریب رشد و نمو اندام­ها می گردد[۳۱].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۲-۲- ساختار بافت شناسی ریه
قسمت زیادی از حفره­ی سینه ای با ریه های راست و چپ پر شده است. ریه پستانداران از بخش های راه های هوایی داخل ریوی، ناحیه­ی تبادل گاز (پارانشیم)^[۱۷] و پرده­ی جنب^[۱۸] تشکیل می شود. راه های هوایی داخل ریوی (برونش ها و برونشیول ها) تقریباً ۶ درصد از ریه را اشغال کرده اند. ناحیه تبادل گاز شامل برونشیول های تنفسی، مجاری آلوئولی، کیسه های آلوئولی و آلوئول ها تقریب از۸۵ درصد از ریه را تشکیل می دهند. بافت ریه به وسیله­ لایه ای از بافت همبند محصور شده که توسط سلول های مزوتلیال پوشیده شده است. علاوه بر این موارد، اعصاب داخل ریوی و بافت عروقی (سرخرگ و سیاهرگ های ریوی و سرخرگ های برونشیال) ۹ تا ۱۰ درصد باقی مانده­ی ریه را می سازند. هر برونشیول به چندین برونشیول انتهایی کوچک تر تقسیم می شود که کمتراز ۵/۰ میلیمتر قطر داشته و پایانه بخش هدایتی دستگاه تنفس را تشکیل می دهند. این ساختاره، هوا را برای سینوس های ریوی که انشعابات فرعی لوبول ریوی هستند فراهم می کنند. بافت پوششی برونشیول های انتهایی، از سلول های کلارا و سلول های مکعبی تشکیل شده است که برخی مژکدار هستند. پارین، از بافت پیوندی فیبرو الاستیک تشکیل شده است و به وسیله یک یا دو لایه سلول ماهیچه صاف، احاطه شده است. برونشیول های انتهایی، منشعب می شوند تا به برونشیول های تنفسی تبدیل شوند [۳۲].
بخش تنفسی دستگاه تنفس از برونشیول های تنفسی، مجاری آلوئولی، کیسه های آلوئولی و آلوئولها تشکیل شده است. برونشیول های تنفسی از لحاظ ساختار به برونشیول های انتهایی، شباهت دارند. با این تفاوت که دیواره­ی آنها به دلیل وجود ساختارهای کیسه ای شکل نازکی به نام آلوئول که در آنها، گازها می توانند مبادله شوند گسسته شده است. همچنان که برونشیول های تنفسی، منشعب می شوند، قطر آنها کاهش یافته و تعداد آلوئول های آنها افزاشی می یابد. در پی انشعابات متعدد، هر برونشیول تنفسی، به یک مجرای آلوئولی پایان می یابد. مجاری آلوئولی، از خود دیواره نداشته و تنها از آرایش خطی آلوئول ها حاصل می شوند. عناصر نازک بافت پیوندی موجود بین آلوئول ها، دیواره های بین آلوئولی را تقویت کرده و تا اندازه­ای سبب پایداری آن می شود. آلوئول ها واحد ساختاری و کارکردی اصلی دستگاه تنفس را تشکیل می دهند، چرا که دیواره های نازک آنها امکان تبادل دی اکسید کربن و اکسیژن را بین هوای موجود در حفره­ی داخلی آنها و خون موجود در مویرگ های مجاور، فراهم می کنند. زیاد بودن تعداد آلوئول ها، اغلب سبب فشرده شدن آنها در کنار هم و حذف بافت پیوندی بین بافتی آنها می شود. در چنین نواحی تماسی، فضاهای هوای دو آلوئول از راه یک منفذ آلوئولی که قطر آن از ۸ تا ۶۰ میکرومتر متغیر است با یکدیگر ارتباط می یابند. این منافذ، احتمالاً در راستای موازنه­ی فشار هوا در داخل قطعات ریوی، عمل می کنند. از آنجا که آلوئول ها و مویرگ ها از سلول های پوششی تشکیل شده اند، به وسیله یک لایه­ی قاعده­ای مشخص پوشیده شده ­اند. مدخل آلوئول های مربوط به کیسه های آلوئولی، برخلاف مدخل آلوئول های برونشیول های تنفسی و مجاری آلوئولی، سلول ماهیچه­ی صاف ندارد. در عوض این مدخل به وسیله­ رشته های الاستیک، احاطه شده است. دیواره­ی آلوئول ها از دو نوع سلول به نام نموسویت های نوع I و نموسیت های نوع II تشکیل شده است. نزدیک به ۹۵ درصد سطح آلوئولی، از بافت پوششی سنگفرشی ساده، تشکیل شده است که سلول های آن نموسیت نوع I (سلول های آلوئولی نوع I یا سلول های آلوئولی سنگفرشی) نامیده می شوند. ضخامت سلول های این بافت پوششی بسیار کم است به گونه ­ای که سیتوپلاسم آنها ممکن است تا ۸۰ نانومتر ضخامت داشته باشد. منطقه­ مربوط به هسته، پهن­تر بوده و بیشتر اندامک های سلول، شامل شمار اندکی میتوکندری، اندکی اجزای شبکه اندوپلاسمیک خشن (RER) و یک دستگاه گلژی کوچک را در خود جای داده است [۳۲].این سلول ها، اتصالات انسدادی را با یکدیگر تشکیل داده و به این روش از نشت مایع خارج سلولی (مایع بافتی )به حفره­ی داخلی آلوئول، جلوگیری می کنند. لبه­ی هر منفذ آلوئولی با الحاق غشاهای سلولی دو نموسیت نوع I تشکیل می شود که به طور تنگاتنگ مجاور هم قرار گرفته و به دو آلوئول جداگانه تعلق دارند. اگرچه شمار نموسیت های نوع II بیشتر از نموسیت های نوع I است، اما تنها نزدیک به ۵ درصد آلوئول را اشغال می کنند. این سلول های مکعبی، بین نموسیت های نوع I پراکنده شده و اتصالات انسدادی را با آنها تشکیل می دهند. سطح گنبدی شکل راسی آنها به درون حفره­ی داخلی آلوئول، بیرون زده است. آنها معمولاً در مناطقی قرار گرفته­اند که آلوئول های مجاور، به وسیله­ یک دیواره از هم جدا شده ­اند و سطحی از آنها که به طرف حفره­ی داخلی قرار گرفته، به وسیله­ لایه­ی قاعده­ای پوشیده شده است. میکروگراف های الکترونی نموسیت های نوع II ، میکروویلی راسی کوتاهی را نشان می دهند. این سلول ها دارای یک هسته­ی مرکزی، مقدار فراوانی اجزای شبکه اندوپلاسمیک خشن، یک دستگاه گلژی کاملاً تکامل یافته و میتوکندری هستند[۳۲] . آشکارترین ویژگی این سلول ها، وجود اجسام لایه­ای غشادار است که حاوی سورفکتانت ریوی هستند که فراورده­ی ترشحی این سلول­ها است. سورفکتانت ریوی که درون شبکه اندوپلاسمیک خشن نموسیت های نوع II ساخته می شود، به طور عمده از فسفو لیپیدها، دی پالمیتوئیل فسفاتیدیل کولین و فسفاتیدیل گلیسرول و چهار پروتئین منحصر به فرد، به نام پروتئین های سورفکتانت A, B, C, D ساخته شده است. این ترکیب، در دستگاه گلژی، تغییر یافته و سپس از شبکه گلژی ترانس به درون وزیکول های ترشحی به نام اجسام مرکب از پیش ساز اجسام لایه­ای هستند، آزاد می شود. مونوسیت هایی که به بافت بینابینی ریه راه می یابند به ماکروفاژهای آلوئولی (سلول های غباری) تبدیل شده، بین نموسیت های نوع I مهاجرت کرده و وارد حفره داخلی آلوئول می شوند. این سلول ها، ذرات ریز، مانند غبار و باکتری ها را فاگوسیتوز کرده و در نتیجه، سبب برقراری یک محیط استریل در ریه ها می شوند .همچنین این سلول ها به نموسیت های نوع I در جذب سورفکتانت کمک می کنند. روزانه نزدیک به ۱۰۰ میلیون ماکروفاژ به برونش ها مهاجرت کرده و به وسیله فعالیت مژک ها به حلق منتقل می شوند تا بلعیده شده یا از راه خلط، دفع شوند. اما برخی از ماکروفاژهای آلوئولی دوباره وارد بافت بینابینی ریه شده و به رگ های لنفی مهاجرت می کنند تا از ریه ها خارج شوند. ماکروفاژهای آلوئولی افرادی که از احتقان ریوی و نارسایی احتقانی قلب رنج می برند، دارای گلبول های قرمز خارج عروقی فاگوسیتوز شده هستند.این ماکروفاژها اغلب سلول های نارسایی قلبی نامیده می شوند. آمفیزم نوعی بیماری است که معمولاً به دنبال مواجهه­ دراز مدت با دود سیگار و دیگر مهار کننده های پرتئین آلفا ۱ـ آنتی تریپسین ایجاد می شود. این پروتئین، ریه ها را در برابر نابودی رشته های الاستیک به وسیله الاستاز ساخته شده به وسیله سلول های غباری، محافظت می کند. بافت ریوی در اشخاصی که از آمفیزم رنج می برند، کشسانی کمتری داشته و کیسه های بزرگ پر از مایعی را نشان می دهد که سبب کاهش توانایی تبادل گاز در بخش تنفسی دستگاه تنفس می شوند. دیواره­ی بین آلوئولی منطقه ای است بین دو آلوئول مجاور که در هر دو سو به وسیله­ بافت پوششی آلوئولی مفروش شده است. دیواره­ی بین آلوئولی، ممکن است بسیار باریک بوده و تنها یک مویرگ پیوسته و غشاء پایه­ آن را در خود جای داده باشد یا ممکن است تا حدی پهن­تر بوده و در برگیرنده­ی عناصر بافت پیوندی مانند کلاژن نوع ۳ و رشته های الاستیک، ماکروفاژها، فیبروبلاست ها (و میوفیبروبلاست ها)، مست سل ها و عناصر لنفوئید باشد[۳۲] .
۲-۲-۳- رادیکال های آزاد
رادیکال آزاد عبارتند از هر اتم یا مولکولی که حاوی یک یا چند الکترون جفت نشده در مدار آخر خود باشد این مواد از نظر شیمایی بسیار فعال و ناپایدار بوده. به سرعت با مولکول های دیگر از طریق دادن یا گرفتن الکترون واکنش نشان می دهند. [۳۳; ۳۴]
تولید انواع زیادی از رادیکال های آزاد محصول سوخت و ساز طبیعی در دستگاه های بیولوژیکی بوده و دارای عملکرد فیزیولوژیکی مهم متعددی می باشد. تجمع رادیکال های بیش از حد نیاز موجب آسیب لیپیدها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک می شود. [۳۵]
از مهمترین اثرات رادیکال های آزاد می توان به پراکسیداسیون لیپیدی اشاره کرد که به تخریب غشاء سلولی منجر می شود. [۳۶]
هنگام تنفس اکسیژن به شکل آب احیا می شود برای تولید آب چهار الکترون موردنیاز است اگر به جای چهار الکترون یک ،دو یا سه الکترون به اکسیژن اضافه شود رادیکال های آزاد سوپراکسید ( _۲O ) هیدروژن پراکسید ( _۲O₂H) و رادیکال های آزاد هیدروکسیل (OH) تولید می شوند [۳۶].
جداسازی اتم هیدروژن از اسید چرب غیر اشباع توسط رادیکال های آزاد با ایجاد آندو پراکسیداز و سپس تخریب طیف وسیعی از مواد کتون ها، اترها، آلدهیدها انجام می شود [۳۷].
باید توجه داشته که تجزیه آندو پراکسیدازهای چربی که حداقل ۳ گروه مستقل دارند منجر به تولید مالون دی آلدهید می گردد[۳۴].
اثرات مضر رادیکال های آزاد باعث ایجاد آسیب بالقوه بیولوژیک می شود که اصطلاحاً به استرس اکسایشی و استرس نیتروژنی معروف است (ROS – RON) این حالت زمانی در دستگاه های بیولوژیک رخ می دهد که تولید بیش از حد ROS و RON از یک سو و نارسایی آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیرآنزیمی از سوی دیگر رخ دهد. افزایش بیش از حد ROS استرس اکسایشی می تواند باعث ایجاد بیماری مانند سرطان، دیابت و یا بیماری های التهابی از قبیل بیماری قلب و عروق و روماتوئید آرتریت و بیماری های آلزایمر و پارکینسون و کهولت شود[۳۸].
۲-۲-۳-۱- استرس اکسایشی و فلزات سنگین
میلیون ها نفر در دنیا در معرض سطوح بالای فلزات سنگین در آب آشامیدنی شان قرار دارند. بنابراین، پایه کیفیت آب آشامیدنی و کشف فلزات سنگین در آن از موضوعات بسیار مهم برای حفظ سلامتی انسان است. منابع اصلی فلزات سنگین در آب آشامیدنی، آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی با فاضلاب های صنعتی و زائدات کشاورزی می باشد. مطالعات زیادی نشان داده که فلزات سنگین قادر به تولید ROS در بدن انسان بوده و می توانند آسیب های جدی به سلامت انسان وارد کنند[۲].
همچنین نشان داده شده که بیشتر این آسیب ها با مصرف روزانه­ی آنتی اکسیدان قابل پیشگیری است[۳۹]. تاثیرات آلوده ساز و سرطان زای فلزات زیادی مانند آلومینیوم، آرسنیک، کروم، نیکل، سلنیوم و کادمیوم قبلاً به اثبات رسیده است[۲]. کادمیوم یکی از مهمترین آلاینده های صنعتی و محیطی است و یکی از سمی ترین فلزات سنگین محسوب می شود. کادمیوم تاثیرات منفی زیادی بر سلامتی انسان دارد. این فلز در کلیه و اندام های جنسی انباشته شده و موجب نارسایی های کلیوی و نکروز بیضه­ای می گردد[۳]. آن همچنین باعث افزایش ناباروری، سقط جنین، کاهش شمار اسپرم ها، استئومالاژی، استئوپروز و آنمی می گردد و شواهد به دست آمده همچنین پیشنهاد می کند که سمیت کادمیوم می تواند بر اندام هایی مانند کبد، ریه و اندام های خون ساز نیز تأثیر گذارد[۱; ۳; ۱۸].
۲-۲-۴- استرس اکسایشی از آلاینده های زیستی و تاثیر آن بر بافت ریه
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 شوند. عواملی مانند هایپراکسی، سیگار کشیدن و برخی داروها با واکنشهای بینابینی فیبروتیک ریه در ارتباط اند[۴۰]. چندین گونه­ اکسیژن واکنشی (ROS) مهم در این شرایط به طور درون زاد تولید می شوند. آنها شامل رادیکال سوپراکساید، پراکساید هیدروژن (H2O2) و رادیکال هیدروکسیل می باشند. مسیرهای آنزیمی مهمی که می توانند با تولید ROS در ریه انسان فعال شوند شامل نیکوتامید آدنین دی نوکلئوتید فسفات اکسیداز، میلو پراکسیداز، ایزینوفیل پراکسیداز، زنجیره انتقال الکترون میتوکندریایی و احتمالاً زانتین اکسیداز می باشد[۴۰]. سیتوکروم های غشاهای هسته ای و میکروزومی هم می توانند ROS تولید کنند و این واکنش های چرخه­ی اکسایش ـ کاهش ممکن است با بیماری های بینابینی ریه­ی ناشی از دارو یا سیگار مرتبط باشند. شماری از گونه های نیتروژن واکنشی (RNS) ، مثل پرکسی نیتریت، می تواندبه وسیله­ واکنش سوپراکساید با نیتریک اکساید (NO) تشکیل شوند[۴۰]. بیشتر NO به وسیله­ شکل القایی نیتریک اکساید سنتاز (iNOS, NOS2) ، تشکیل مخصوصاً در حالت های التهابی ریه تولید می شود. اشکال ساختاری NOS به میزان زیادی در سلول های ریوی انسان بیان و در تنظیم سیگنالینگ سلولی در هموستاز سلول های نرمال دیده شده ­اند. به طور کلی، بازه­ی وسیعی از اکسیدان ها در پاسخ به آسیب های منجر به فیبروز ریوی آزاد و می توانند چندین ژن مرتبط با مرگ سلولی، رشد سلولی و تکثیر فیبروبلاست را فعال کنند[۴۰].
ROS و RNS ترکیبات فیزیولوژیکی و عوامل خطرزای چندین بیماری تنفسی می باشند. دستگاه تنفسی به خوبی توسط مکانیسم های آنزیمی و غیر آنزیمی حمایت می شود اما افزایش بار گونه های واکنشی درون زاد و برون زاد موجب عدم توازن حالت اکسیدانی / غیر اکسیدانی در سیگاری ها و بیمارانی با بیماری ریوی ساختمانی مزمن (COPD)^[19] می شود [۴۱]. هر یک از رادیکال ها موجب بیماری یا آسیب خاصی در ریه می گردند که خلاصه ای از این آسیب ها در جدول شماره ۲-۱ نشان داده شده است[۴۱]
جدول ۲-۱ دخالت احتمالی رادیکال ها در آسیب ها یا بیماری های ریوی[۴۱]