اساتید مشاور:

مهندس علی صلاحی

مهندس محمّدکیا کیانیان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود (در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است) تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است) فهرست مطالب: فصل اول……………………………………………………………………………………………………….. 1 1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………….. 2 1-2- بیان مسئله تحقیق……………………………………………………………………………………. 3 1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق…………………………………………………………………… 5 1-4- نوآوری تحقیق…………………………………………………………………………………………… 6 1-5- اهداف تحقیق…………………………………………………………………………………………… 6 1-6- فرضیه­ های تحقیق………………………………………………………………………………………. 7 فصل دوم: مرور منابع………………………………………………………………………………………. 8 2-1-  تعاریف، اصول و مبانی نظری………………………………………………………………………. 9 2-1-1-  مناطق خشک………………………………………………………………………………………. 9 2-1-2-  فلزات سنگین…………………………………………………………………………………………. 10 2-1-3-  دسته بندی عناصر……………………………………………………………………………….. 11 2-1-3-1- مس(Cu) ………………………………………………………………………………………. 12 2-1-3-1-1- مس در خاک …………………………………………………………………………………… 12 2-1-3-1-2- آلودگی خاک ……………………………………………………………………………… 13 2-1-3-1-3- فراهمی زیستی مس ……………………………………………………………………….. 13 2-1-3-1-4- مس در گیاهان ……………………………………………………………………………… 13 2-1-3-1-5- اثرات مس بر گیاهان ……………………………………………………………………. 14 2-1-3-1-6- واکنش با عناصر دیگر ……………………………………………………………………. 14 2-1-3-1-7- اثرات مس بر سلامتی انسان ………………………………………………………. 14 2-1-3-2- سرب(Pb) ………………………………………………………………………………………. 15 2-1-3-2-1- سرب در خاک …………………………………………………………………………….. 15 2-1-3-2-2- آلودگی خاک …………………………………………………………………………….. 15 2-1-3-2-3- سرب در گیاهان …………………………………………………………………………… 16 2-1-3-2-4- جذب و انتقال در گیاهان ……………………………………………………………… 16 2-1-3-2-5- اثرات سرب بر گیاهان …………………………………………………………………… 17 2-1-3-2-6- اثرات سرب بر سلامتی انسان…………………………………………………………. 17 2-1-3-3- کادمیوم(Cd) ……………………………………………………………………………….. 17 2-1-3-4- روی(Zn) ……………………………………………………………………………………….. 18 2-1-3-4-1- روی در خاک ………………………………………………………………………………… 18 2-1-3-4-2- آلودگی خاک ……………………………………………………………………………… 18 2-1-3-4-3- روی در گیاهان …………………………………………………………………………….. 19 2-1-3-4-4- اثرات روی بر گیاهان ……………………………………………………………………. 19 2-1-3-4-5- واکنش با عناصر دیگر…………………………………………………………………… 19 2-1-4- منشا آلاینده­ها………………………………………………………………………………….. 20 2-1-5- گیاه­پالایی……………………………………………………………………………………….. 20 2-1-5-1- تاریخچه گیاه­پالایی…………………………………………………………………. 21 2-1-5-2- تکنولوژی­های گیاه­پالایی…………………………………………………………………. 21 2-1-5-2-1- گیاه استخراجی………………………………………………………………………… 23 2-1-5-2-2- گیاه تبخیری………………………………………………………………………….. 24 2-1-5-2-3- تصفیه ریشه­ای………………………………………………………………………… 25 2-1-5-2-4- گیاه تثبیتی…………………………………………………………………………….. 25 2-1-5-2-5- تجزیه ریشه­ای………………………………………………………………………….. 26 2-1-5-2-6- تجزیه گیاهی……………………………………………………………………………. 26 2-1-5-3- واکنش گیاهان به فلزات سنگین……………………………………………………. 27 2-1-5-4- شرایط و محیط­های قابل استفاده برای گیاه­پالایی……………………………… 28 2-1-6- گونه مورد مطالعه…………………………………………………………………………. 28 2-1-6-1- اکالیپتوس…………………………………………………………………………………… 28 2-1-6-1- مشخصات گیاهشناسی………………………………………………………………….. 28 2-1-6-3- موطن اصلی اکالیپتوس………………………………………………………………. 29 2-1-6-4- اکولوژی اکالیپتوس………………………………………………………………………. 29 2-1-6-5- کشت و پرورش اکالیپتوس………………………………………………………….. 30 2-1-6-6- برداشت اکالیپتوس………………………………………………………………………. 30 2-1-6-7- موارد مصرف چوب اکالیپتوس……………………………………………………… 30 2-2- مروری بر ادبیات موضوع………………………………………………………………………. 31 2-2-1- مطالعات صورت گرفته در خارج از کشور………………………………………….. 31 2-2-2- مطالعات صورت گرفته در داخل کشور………………………………………………… 36 فصل سوم: روش تحقیق…………………………………………………………………………… 41 3-1- آزمون گلخانه­ای…………………………………………………………………….. 42 3-1-1- موقعیت جغرافیایی گلخانه و منطقه مورد مطالعه……………………………. 42 3-1-2- عملیات کاشت……………………………………………………………………….. 43 3-1-2-1- انتخاب و نمونه برداری خاک…………………………………………………. 43 3-1-2-2- انتخاب و تهیه نهال­ها…………………………………………………………… 43 3-1-2-3- کشت گیاه……………………………………………………………………………. 44 3-1-3- عملیات داشت………………………………………………………………………… 44 3-1-3-1- اعمال تیمارهای فلزات سنگین……………………………………………….. 45 3-1-4- عملیات برداشت…………………………………………………………………… 45 3-2- اندازه گیری پارامترهای فیزیک و شیمیایی خاک…………………………………. 45 3-2-1- اندازه گیری واکنش خاک pH……………………………………………………. 3-2-2- اندازه قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک(EC)………………….. 46 3-2-3- اندازه گیری بافت خاک به روش هیدرومتری………………………………… 46 3-3- تجزیه نمونه­های گیاهی…………………………………………………………………… 46 3-3-1- اندازه­گیری عناصر سنگین نمونه­ های گیاهی…………………………………. 46 3-4-  تجزیه و تحلیل داده­ ها………………………………………………………….. 47 فصل چهارم: نتایج وتفسیر آن­ها…………………………………………………………. 48 4-1- نتایج…………………………………………………………………………………… 49 4-2- مقایسه قابلیت جذب عناصر سنگین خاک توسط دو گونه اکالیپتوس…. 49 4-2-1- مس (Cu)…………………………………………………………………………….. 49 4-2-2- روی (Zn)……………………………………………………………………………. 50 4-2-3- سرب (Pb)………………………………………………………………………….. 51 4-2-4- کادمیوم (Cd)……………………………………………………………………….. 53 4-3- اثر متقابل (برهم­کنش) غلظت­های مختلف عناصر مس، روی، سرب و کادمیوم بر یکدیگر و تاثیر آن در جذب دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis……………………………………… 4-3-1- تاثیر سطوح مختلف روی، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب مس….. 54 4-3-1-1- روی (Zn)………………………………………………………………………………. 54 4-3-1-2- سرب (Pb)……………………………………………………………………………….. 56 4-3-1-3- کادمیوم (Cd)…………………………………………………………………………… 58 4-3-1-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………. 60 4-3-2- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب سرب……. 62 4-3-2-1- مس (Cu)……………………………………………………………………………. 62 4-3-2-2- روی (Zn)………………………………………………………………………………. 64 4-3-2-3- کادمیوم (Cd)………………………………………………………………………. 66 4-3-2-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)…………………………………………… 68 4-3-3- تاثیر سطوح مختلف مس، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب روی….. 70 4-3-3-1- مس (Cu)……………………………………………………………………………… 70 4-3-3-2- سرب (Pb)………………………………………………………………………….. 72 4-3-3-3- کادمیوم (Cd)…………………………………………………………………………. 74 4-3-3-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………………… 76 4-3-4- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، سرب و تیمار ترکیبی بر جذب کادمیوم… 77 4-3-4-1- مس (Cu)………………………………………………………………………….. 77 4-3-4-2- روی (Zn)………………………………………………………………………….. 79 4-3-4-3- سرب (Pb)……………………………………………………………………….. 80 4-3-4-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………….. 81 4-4- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در گونه ­های اکالیپتوس با مقادیر مجاز…. 82 فصل پنجم: جمع­بندی و پیشنهادات…………………………………………………… 85 5-1- محتوا………………………………………………………………………………………… 86 5-2-1- بحث……………………………………………………………………………………….. 86 5-2-1-1- مقایسه قابلیت دو گونه اکالیپتوس E. Microtheca و E. Camaldulensis در جذب برخی از عناصر سنگین خاک….86 5-2-1-2- اثر متقابل (برهم­کنش) غلظت­های مختلف عناصر مس، روی، سرب و کادمیوم بر یکدیگر و تاثیر آن در جذب دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis………………………………………. 5-2-1-2-1- تاثیر سطوح مختلف روی، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب مس ……. 88 5-2-1-2-2- تاثیر سطوح مختلف مس، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب روی…… 89 5-2-1-2-3- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب سرب…… 90 5-2-1-2-4- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، سرب و تیمار ترکیبی بر جذب کادمیوم…… 91 5-2-1-3- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در گونه ­های گیاهی با مقادیر مجاز…. 93 5-2-2- نتیجه­گیری………………………………………………………………………………. 95 5-2-3- پیشنهادات……………………………………………………………………………….. 96 مراجع…………………………………………………………………………………………………. 97 چکیده: فلزات سنگین از آلاینده­های خطرناک محیط زیست هستند که از طریق ورود به زنجیره غذایی موجب بروز خطرات برای انسان، گیاهان و سایر موجودات زنده می­شوند. در خاک­های آلوده به فلزات سنگین، استفاده از گیاهانی که توانایی رشد، سازگاری و جذب فلزات را دارند به­عنوان یکی از روش­های پاکسازی این خاک­ها مطرح است. گیاه­پالایی یكی از روش­های زیست­پالایی است كه در دهه­های اخیر برای اصلاح و پالایش خاك­های آلوده به تركیبات آلی و معدنی ارائه شده است. مطالعات گذشته عمدتا متمرکز بر روی جذب یک عنصر بوده­اند درحالی­که در این مطالعه علاوه بر افزودن چند عنصر اقدام به بررسی دقیق برهم­کنش عناصر بر روی جذب هر یک از عناصر صورت گرفته است. هدف این تحقیق بررسی تاثیر غلظت­های مختلف مس، روی، سرب، کادمیوم و ترکیب این عناصر موجود در خاک بر میزان تجمع در اندام­های گیاهی دو گونه اکالیپتوس Eucalyptus microtheca و Eucalyptus camaldulensis می­باشد. برای انجام این مطالعه سه تیمار مس (غلظت­های 5، 10، 20ppm )، سه تیمار روی (غلظت­های 1، 3، 10ppm )، سه تیمار سرب (غلظت­های 50، 100، 200ppm )، سه تیمار کادمیوم (غلظت­های 5، 10، 15ppm ) و سه تیمار مخلوط از این عناصر در سه سطح با 3 تکرار و در قالب طرح کاملا تصادفی برای دو گونه اکالیپتوس در نظر گرفته شد. پس از 13 هفته از اعمال تیمارها، تمامی درختان اکالیپتوس قطع و به برگ، ساقه و ریشه تقسیم شدند و پس از آماده­سازی اولیه، غلظت فلزات سنگین موجود در نمونه­ها توسط دستگاه ICP اندازه­گیری شد و آنالیزهای آماری داده­ها با استفاده از نرم­افزار SPSS نسخه 19 انجام شد. این تحقیق در آزمایشگاه و گلخانه بخش تحقیقات منابع طبیعی اداره کل مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع­ طبیعی واقع در شهر گرگان اجرا شد. نتایج این مطالعه نشان داد که دو گونه اکالیپتوس توانایی جذب عناصر سنگین در سطح مجاز و بحرانی که طبق استانداردهای جهانی تعریف شده است را دارند که با توجه به آلودگی بسیار بالای شهرهای بزرگ می­ توان از گیاه همیشه سبز اکالیپتوس که توانایی بالایی در جذب عناصر سنگین دارد بهره برد. طبق نتایج به دست آمده از تحقیق می­توان گفت دو گونه اکالیپتوس E. microtheca و E. camaldulensis در سطوح کم تیمار شاهد، از نظر جذب عناصر سنگین خاک اختلاف چندانی باهم ندارند اما با افزایش میزان غلظت­های مس، روی، سرب و کادمیوم این گونه E. camaldulensis است که توانسته در جذب برخی از عناصر سنگین موفق­تر عمل کند. تاثیر مهم نوع و غلظت عناصر سنگین موجود در خاک بر میزان جذب و ذخیره­سازی و همچنین اثر برهم­کنش عناصر سنگین ذکر شده بر تجمع آن­ها در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis از دیگر نتایج این تحقیق بشمار می­آید. فصل اول: مقدمه 1-1- مقدمه منابع طبیعی هر جامعه­ای سرمایه ملی آن جامعه محسوب می­شود. گیاهان به­عنوان تولیدکنندگان اولیه نقش مهمی در اکوسیستم­ها بازی می­کنند و به­عنوان بخش مهمی از منابع طبیعی در دسترس ما هستند. اعمال مدیریت صحیح و کارا بر منابع طبیعی هر منطقه نیازمند داشتن اطلاعات دقیق از ویژگی­های کمی و کیفی رستنی­ها و آگاهی از روابط بین گیاهان و عوامل محیطی آن­ها (از جمله خاک) می­باشد (میرغفاری، 1384). خاک در منابع طبیعی از ارزش و اهمیت بالایی برخوردار است زیرا ارتباط بسیار نزدیکی با پوشش گیاهی دارد به گونه­ای که می­توان با دیدن وضعیت گیاهی یک منطقه به وضعیت خاک آن پی­برد (غازان شاهی، 1376). آلودگی خاک به­عنوان یکی از مهم­ترین پیامدهای فعالیت­های انسان بر محیط زیست از دیرباز مورد توجه بسیاری از محققین علوم طبیعی قرار داشته است (براتی و میرغفاری، 1391). از نظر تاریخی آلودگی خاک به­وسیله­ی فلزات سنگین ابتدا از معادن استخراج و کارخانه­های ذوب این­گونه فلزات شروع شد. فعالیت­های معدن­کاری انسان جهت استخراج فلزات سرب و روی باعث بروز مشکلات زیست­محیطی بسیار جدی در مناطق مجاور این معادن گردیده است. آلودگی خاک منجر به بروز مسمومیت در گیاهان یک منطقه و از بین رفتن پوشش­گیاهی و در نتیجه افزایش شدید نرخ فرسایش­های آبی و بادی در این مناطق می­گردد (عرفان منش، 1387). خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله pH، درصد ماسه و رس، مقدار کربنات کلسیم موجود در خاک، مقدار مواد آلی، قابلیت تبادل کاتیونی (CEC)، نوع کانی رسی، درصد وزنی اکسیدهای سیلیسیم، آلومینیوم و آهن تاثیر مشخصی بر میزان جذب عناصر سنگین دارد (Wang et al., 2009). گیاه­پالایی[1]، تكنولوژی پاكسازی خاك­ها و سیستم­های آبـی از فلزات سنگین آلاینده است (Clements et al., 2002). از فواید گیـاه­پـالایی ایـن است كه حاصل­خیزی خـاك بعـد از برداشـت فلـزات سـنگین تغییری نمی­كند. البته تعداد زیادی از این تكنیك­های مهندسی به­دلیل محدودیت­های اقتصادی و منطقی قابل اجرا نیـست (Hulme & Hill, 2004). پاکسازی محیط­زیست آلوده به فلزات سنگین و آلایند‌ه­های آلی توسط جذب آن­ها به­وسیله گیاهان یا گیاه‌پالایی امروزه جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. با توجه به این­که روش­های سنتی برداشت عناصر سنگین از خاک و آب بسیار پرهزینه و دشوار و اغلب ناموفق است، لزوم استفاده از گیاهان کاهش‌دهنده آلودگی خاک و آب روشن است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون جنگل­کاری در ایران، لازم است که تحقیقی جامع بر روی گونه‌ها‌ی‌ اکالیپتوس و نقش این گیاهان در جذب عناصر سنگین انجام شود. گیاه­پالایی یک گزینه کم هزینه، به‌ویژه برای مناطق آلوده محسوب می‌شود. توانایی تجمع فوق‌العاده فلزات سنگین در کاربرد روش گیاه­پالایی، بر مبنای سرعت رشد (تولید زیست‌توده) و میزان تجمع فلز سنگین (گرم فلز بر کیلوگرم بافت گیاه) استوار است. از این‌رو یافتن مؤثرترین گیاه سریع‌الرشد اکالیپتوس با توانایی حداکثر در جذب فلزات سنگین منجر به اقدام بعدی برای معرفی گیاهان با توان ژنتیکی بالاتر می­گردد. بررسی­های گوناگونی در مورد قابلیت جذب فلزات سنگین و دیگر آلاینده‌ها توسط گونه‌ها‌ی درختی در ایران و دیگر کشورها شده است. اکالیپتوس با رشد و تولید چوب بیشتر و جذب و نگهداری بیشتر عناصر و فلزات سنگین از خاک آبیاری شده با فاضلاب در اندام‌های‌ خود و تعریق فزونتر نسبت به سایر گونه‌ها‌ی‌ درختی کند­رشد، در پالایش خاک از آلاینده‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کند‌. به‌عنوان‌مثال راد[2] و همکاران در سال 2010، پس از آزمایش سازگاری و عملکرد هشت گونه اکالیپتوس با استفاده از فاضلاب شهری و صنعتی یزد، نتیجه گرفتند که گونه E.camaldulensis از نظر سازگاری، رشد ارتفاعی و قطری و قدرت جذب آب، موفق‌تر از سایر گونه‌ها‌ بوده است. 2-1- بیان مسئله تحقیق طی سال­های اخیر و در نتیجه اجرای بعضی برنامه­های توسعه اقتصادی، صنعتی، كشاورزی و خدماتی در مناطق مختلف جهان، تعادل و توازن طبیعت در مواردی برهم خورده است كه این امر عوارضی را در مقیاس­های محلی یا منطقه­ای و حتی جهانی به همراه داشته است (تائبی و اسحاقی، 1380). آلودگی محیط زیست از جمله آلودگی خاك یكی از عوارض مهم به هم خوردن تعادل و توازن طبعیت می­باشد.  مهم­ترین آلاینده­های خاك شامل فلزات سنگین، بارش­های اسیدی و مواد آلی می­باشند كه از این میان فلزات سنگین به واسطه غیر قابل تجزیه بودن، سمیت زیاد، اثرات تجمعی و سرطان­زایی مورد توجه می­باشند(Mico et al., 2006). فلزات سنگین به فلزاتی گفته می­شود كه دارای چگالی نسبتا بالا بوده و در غلظت­های كم سمی باشند (عرفان منش و افیونی، 1379). هرچند این عناصر به طور طبیعی دارای غلظت كمی در خاك موجود هستند اما پراكنش جغرافیایی آن­ها چه به­صورت طبیعی و چه از طریق فعالیت­های انسانی مشكلات و مسائلی را در بر خواهد داشت. الگوی فعالیت­های صنعتی امروزی به آلودگی­های زیست­محیطی، به­ویژه آلودگی با فلزات سنگین منجر ­می­شود (Chehregani and Malayeri, 2007). میزان تخلیه آلاینده­های فلزی در محیط با افزایش زندگی شهری رو به توسعه است. آلودگی زمین­های كشاورزی به وسیله فلزات سنگین در حال افزایش است. بعضی از بوم­شناسان اخیر منابع مختلفی از آلاینده­ها در اكوسیستم­های خاكی طبیعی را كه شامل فلزات انتقال یافته توسط هوا، از دود اگزوز اتومبیل­ها، كارخانه­های باتری­سازی و رنگ­سازی و دیگر فعالیت­های صنعتی هستند، تشخیص داده­اند (Jaja and Odoemena, 2004). در دهه­های اخیر، فلزات سنگین به­دلیل خصوصیت آلایندگی ویژه آن­ها بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند. برخی از این ویژگی­ها عبارتند از (Facchinelli et al., 2001): – آن­ها مانند بسیاری از مواد آلی در طول زمان تجزیه نمی­شوند. – ورود آن­ها در خاک می­تواند با هوازدگی سنگ­های مادری و پدوژنزی ارتباط داشته باشد. – اغلب به ­صورت کاتیون­ها هستند. در نتیجه تغییر شرایط زیست­محیطی در اثر فعالیت­های انسان (تغییر کاربری زمین، کشاورزی و تغییرات اقلیمی) یا از طریق اشباع شدن بیش از ظرفیت بافری خاک می­توانند تحرک پیدا کرده که در چنین وضعیتی بسیار خطرناک خواهند بود. آلودگی فلزات سنگین یکی از مشکلات عمده زیست­محیطی است و معمولا ناشی از فعالیت­های صنعتی، نظیر بهره­برداری از معادن، ذوب فلزات، فرایند­های تخلیه گاز، تولید انرژی و سوخت، کاربرد کود و آفت­کش و فراوری پسماند­های شهری است. بدیهی است این پدیده با صنعتی شدن و نوگرایی جوامع شدت بیشتری یافته است (Tanhan et al., 2007) و این فعالیت­ها باعث ورود مقدار زیادی از عناصر سنگین به اتمسفر می­شود. عناصر موجود در اتمسفر در نهایت به صورت فرونشست خشک^[1]، یا فرونشست تر^[2] روی سطح خاک و گیاهان قرار می­گیرند. در مقیاس جهانی فرونشست جوی مهم­ترین عامل ورود عناصر سنگین به خاک محسوب می­شوند (Deboudt et al., 2004; Schilling, and Lehman, 2002). علی­رغم تفاوت­هایی كه در رفتار عناصر سنگین از لحاظ تحرک و قابلیت جذب آنها در خاک وجود دارد، در اغلب موارد میزان خروج آن­ها از طریق آبشویی و یا جذب به وسیله گیاهان نسبت به میزان ورود آن­ها به خاك بسیار كمتر است. این امر موجب انباشته شدن تدریجی عناصر در خاک می شود. روند انباشت عناصر سنگین در خاک بسیار كند بوده و اثرات آن پس از ده­ها سال قابل تشخیص است. به دلیل فرآیند انباشت عناصر تقریبا یك فرآیند برگشت ناپذیر است که در درازمدت موجب كاهش كیفیت خاك و در نهایت تخریب اراضی كشاورزی می شود (امینی و همکاران، 1385).

منبع دانلود فایل های دانشگاهی

 

منبع دانلود فایل های دانشگاهی

چکیده

تمرین تناوبی با شدت بالا و حجم پایین ( HIT ) موجب سازگاری­های عملکردی و متابولیکی در عضلات اسکلتی می­شود که مشابه تمرین استقامتی سنتی است. با توجه به اینکه آنژیوژنز یکی از سازگاری­های تمرین استقامتی است لذا هدف از پژوهش حاضر تعیین اثر چهار هفته تمرین تناوبی با شدت بالا و حجم پایین بر میزان VEGF پلاسمای استراحتی و همچنین بررسی پاسخ و سازگاری در پاسخ VEGF پلاسما در یک وهله فعالیت استقامتی به دنبال چهار هفته تمرین تناوبی با شدت بالا و حجم پایین بود. بدین منظور 20 نفر مرد جوان به طور تصادفی در دو گروه تمرین (تعداد 10 نفر، سن: 3/19 سال، وزن: 2/67 کیلوگرم و قد:7/172 سانتی­متر) و گروه کنترل (تعداد 10 نفر، سن: 7/19 سال، وزن: 9/65 کیلوگرم و قد:4/174 سانتی­متر) تقسیم شدند و گروه تمرین به مدت چهار هفته و سه جلسه در هفته به تمرینHIT پرداخت. هر جلسه تمرینی شامل 8 تا 11 تناوب رکاب زدن 60 ثانیه­ای با شدتی برابر با اوج توان کسب شده در انتهای آزمون VO2peak بود، و بین هر تناوب، 75  ثانیه رکاب­زدن با شدت 30 وات به عنوان ریکاوری وجود داشت. 48 ساعت قبل از شروع پروتکل تمرینی HIT خون­گیری از دو گروه کنترل و تمرین، قبل و بعد از یک فعالیت استقامتی با 60 درصد VO2peak انجام شد و مقدار VEGF پلاسمایی به روش الایزا تعیین گردید، که این فعالیت استقامتی و مراحل خون­گیری بعد از تمرین HIT عیناً تکرار شد. از روش­های آماری ANCOVA و t زوجی برای تجزیه و تحلیل داده­ها استفاده شد. نتایج نشان داد که سطوح پلاسمایی VEGF، در پاسخ به یک جلسه فعالیت استقامتی با 60 درصد VO2peak افزایش معناداری پیدا کرد (05/0 > p). همچنین نتایج نشان داد چهار هفته تمرین HIT با حجم پایین در میزان VEGF استراحتی پلاسمایی تاثیری ندارد (05/0 > p) .درحالی که تمرین HIT موجب افزایش تغییرات VEGF در طول یک

 

جلسه فعالیت استقامتی شد (05/0 > p)، که نشان اثرگذاری مطلوب HIT با حجم پایین بر تغییرات پاسخیVEGF است و به نظر می­رسد مشابه سازگاری­های بوجود آمده در اثر تمرین استقامتی سنتی در فاکتورهای رگزایی باشد. با این حال برای تایید این امر نیاز به مطالعات بیشتری است.

واژه های کلیدی: تمرین تناوبی با شدت بالا و حجم پایین، آنژیوژنز، VEGFپلاسما

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                      صفحه

فصل اول : مقدمه و معرفی  پژوهش

1-1 مقدمه. 2

1-2 بیان مسأله. 3

1-3 ضرورت و اهمیت پژوهش… 6

1-4 اهداف پژوهش… 7

1-4-1 هدف کلی. 7

1-4-2 اهداف اختصاصی. 8

1-5 فرضیات پژوهش… 8

1-5-1 فرض کلی. 8

2-5-1 فرضیات اختصاصی. 8

1-6 محدوده پژوهش… 9

1-7 محدودیت­های پژوهش… 9

1-8 واژه­های کلیدی. 10

فصل دوم : مبانی نظری و پیشینه پژوهش

2-1 مقدمه. 12

2-2 آنژیوژنز 12

2-2-1 آنژیوژنز به روش جوانه زدن (sprouting angiogenesis) 13

2-2-2 آنژیوژنز به روش دو نیم شدن (intussusceptive angiogenesis ) 14

2-3 روشهای اصلی عروقی شدن بدن. 15

2-4 محرک­های آنژیوژنز 16

2-5 تنظیم آنژیوژنز 18

2-5-1 فاکتورهای محدودکننده آنژیوژنز 19

2-5-2 فاکتورهای موافق آنژیوژنز (فاکتورهای پروآنژیوژنیک) 21

2-6 فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF) 23

2-7 گیرنده های VEGF. 25

2-8 تنظیم بیان VEGF. 27

2-9 پاسخ فاکتورهای آنژیوژنیک به فعالیت­های حاد ورزشی. 28

2-10 پژوهش­هایی که سازگاری به تمرین و سازگاری در پاسخ تغییرات VEGF را بررسی کرده­اند. 37

 

2-11 تمرینات تناوبی با شدت بالا (HIT) و آنژیوژنز 43

2-12 جمع بندی. 45

فصل سوم : روش شناسی پژوهش

3-1 نوع، روش و طرح پژوهش… 48

3-2 جامعه آماری و نمونه پژوهش، روش و نحوه گزینش نمونه­ها 49

3-3 متغیرهای پژوهش… 49

3-4 روش انجام پژوهش… 50

3-4-1 آزمون VO2peak. 50

3-4-2 اوج اکسیژن مصرفی و RER. 51

3-4-3 آزمون فعالیت تداومی روی چرخ کارسنج با حدود 60 درصد VO2peak. 53

3-4-5 پروتکل تمرینی. 54

3-4-6 اندازهگیری VEGF. 54

3-4-7 کنترل تغذیه. 54

3-4-8 ابزار گردآوری اطلاعات.. 55

3-5 روش آماری. 56

فصل چهارم : تجزیه و تحلیل یافته های  پژوهش

4-1 مقدمه. 58

4-2 آزمون فرضیه های پژوهش… 58

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

5-1 مقدمه. 62

5-2 خلاصه پژوهش… 62

5-3 بحث و نتیجه­گیری. 64

   5-3-1.  پاسخ فاکتور رشد اندوتلیال عروقی(VEGF) به یک جلسه فعالیت هوازی…………………………. 64

   5-3-2.  بررسی میزان پلاسمای فاکتور رشد آندوتلیال عروقی(VEGF) استراحتی به دنبال یک دوره (HIT)………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 67

   5-3-3.  بررسی سازگاری در پاسخ VEGF پلاسمای به دنبال یک دوره (HIT)……………………………… 70

5-4 نتیجه­گیری. 71

5-5 پیشنهادات برای پژوهش های آینده 71

منابع و مآخذ. 73

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                     صفحه

شکل 2-1. مراحل آنژیوژنز به روش جوانه زدن. 14

شکل 2-2. نمای دو بعدی و سه بعدی آنژیوژنز به روش دو نیم شدن. 15

شکل 2-3. نقش محوری اکسیژن در رشد یا بازگشت عروق. 17

شکل 2-4. محرک های آنژیوژنز و مسیرهای سیگنالیی که منجر به آنژیوژنز می­گردند. 18

شکل 2-5. انواع  VEGFو گیرنده­های آن. 27

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                      صفحه

جدول 2-1. طبقه بندی فاکتورهای محدودکننده آنژیوژنز در عضلات اسکلتی. 21

جدول 3-1. شمای کلی طرح پژوهش… 48

جدول 3-2. ویژگیهای آزمودنی‌های پژوهش (انحراف استاندارد ± میانگین) 49

جدول 3-3. توصیف مقادیر و مقایسه بین گروهی VO2peak، و RER و ضربان قلب در VO2peak. 51

جدول 4-3. توصیف مقادیر و مقایسه تغییرات بین گروهی VO2، % VO2peak و RER در آزمون 60 دقیقه رکاب زدن. 52

جدول 3-5. نوع و میزان مواد غذایی، 24 ساعت قبل از آزمون 60 دقیقه رکاب زدن…………………… 55

جدول 4-1. توصیف و مقایسه میزان “VEGF” پلاسما، پیش و پس از یک وهله فعالیت استقامتی زیر بیشینه در مردان جوان (20 = n) 58

جدول 4-2. توصیف میزان “VEGF” پلاسما، پیش و پس از یک وهله فعالیت استقامتی زیر بیشینه در پیش و پس آزمون، به تفکیک گروه 59

جدول 4-3. مقایسه میزان تغییرات “VEGF” بین دو گروه کنترل و تجربی در شرایط سازگاری و سازگاری در پاسخ. 60

 

 

 

فصل اول
مقدمه و معرفی  پژوهش
 

 

 

 

 

1-1.      مقدمه
 

فعالیت بدنی منظم یکی از مهمترین عوامل توسعه سلامتی بشمار می­رود و به نظر می­رسد برای مقابله با عوامل خطرزای رایج در جوامع بشری، همچون بیماری­های قلبی- عروقی و متابولیکی بهترین و اثربخش­ترین راه­حل ممکن باشد و از نظر اقتصادی برای جوامع بسیار مقرون به صرفه می­باشد (1, 2). در این میان بر­اساس یافته­های پژوهشی، برای ایجاد سازگاری در جهت بهبود و افزایش کارایی سیستم قلبی-عروقی و توسعه آمادگی سیستم هوازی به انجام تمرینات استقامتی با شدت پایین و زمان نسبتاً طولانی بسیار توجه شده است (3). افزایش ظرفیت هوازی به دنبال تمرینات حاصل، نشان­دهنده سازگاری­های مرکزی و محیطی در بدن می­باشد (4). از عمده­ترین این سازگاری­ها متعاقب تمرین استقامتی، افزایش حجم و تعداد میتوکندری­ها، افزایش آنزیم­های هوازی در سطح عضله و همچنین تغییر در فنوتیپ عضله می­باشد (5, 6). به هر حال از اصلی­ترین سازگاری­های محیطی عضلات در این نوع تمرینات، افزایش چگالی مویرگی می­باشد (3, 4) که از طریق افزایش سطح انتشار، افزایش زمان تبادل خون و بافت و کاهش مسافت انتشار اکسیژن، موجب افزایش اختلاف اکسیژن خون سرخرگی-سیاهرگی، متعاقباً افزایش ­­max­2 ­VO و به تعویق افتادن خستگی و تداوم اجرای ورزشی با شدت بالاتر می­شود (3).

اخیراً محققین نشان داده­اند که تمرینات تناوبی با شدت بالا (­HIT) منجر به سازگاری­های بی­شمار فیزیولوژیکی می­شود که مشابه تمرینات استقامتی است با این تفاوت که حجم کل فعالیت ورزشی پایین است (2, 7). در واقع این نوع تمرینات از نظر صرفه­جویی در زمان، راهکار کارآمدی در ایجاد سازگاری­های مرتبط با تمرین استقامتی به شمار می رود (6, 7).

لذا پژوهش حاضر به منظور مطالعه نقش تمرین­های تناوبی شدید با حجم پایین در پاسخ و ایجاد سازگاری مربوط به افزایش چگالی مویرگی با تاکید بر تغییرات پروتئین­ اصلی رگزایی در سطح پلاسما انجام شد.

1-2.  بیان مسأله
 

ساختار عروق عضله اسکلتی برای برآورد نیازهای عضله اسکلتی تغییر می­کند (8) و هنگام فعالیت ورزشی دو نوع تغییر در ساختار عروق عضلات اسکلتی در جهت رفع شرایط استرسی صورت می­گیرد که شامل آرتریوژنز و آنژیوژنز می­باشد (3, 8). آرتریوژنز موجب افزایش قطر داخلی عروق یا کامپلیانس عروق می­شود (8, 9). این فرایند شامل بزرگ شدن بخش عضلانی دیواره سرخرگچه­های موجود است که مستلزم تکثیر سلول­های اندوتلیال است (8, 9). بنابر یافته­های موجود، بهترین محرک برای آرتریوژنز فشارهای برشی است. از طرف دیگر آنژیوژنز به معنی بوجود آمدن مویرگ جدید از مویرگ قبلی است که به دو صورت جوانه­زدن یا دو نیم­شدن مویرگ موجود صورت می­گیرد (10)، این فرآیند پیچیده شامل فعل و انفعلات گسترده بین سلول­ها، فاکتورهای محلول و اجزای ماتریکس خارج سلولی (ECM)[1] و انواع گیرنده­ها است (11, 12). در شرایط فیزیولوژیک طبیعی شکل­گیری عروق نیازمند تخریب غشای پایه، فعال شدن، مهاجرت و تکثیر سلول­های اندوتلیال است (11, 12). این روند نیازمند فاکتورهای رشدی مانند فاکتور رشد اندوتلیال عروقی(VEGF)، فاکتور رشد پایه­ای(B­-FGF) و فاکتور رشد شبه انسولین-1(IGF-1) است که تکثیر و انتقال سلول­های عروقی را حمایت می­کنند (13, 14) و ماتریکس پروتئین­هایی نظیر فیبرونکتین، لامینین و کلاژن­ها که داربستی برای آنژیوژنژ تشکیل می­دهند (15-17). تاکنون حدود 50 فاکتور برای آنژیوژنژ شناخته شده­اند که بعضی از این فاکتورها محدود­ کننده آنژیوژنز و بعضی دیگر تحریک کننده آنژیوژنز هستند که در شرایط طبیعی تعادل بین آنها باعث کنترل دقیق آنژیوژنز می­شود اما زمانی که فاکتورهای رشد آنژیوژنز نسبت به مهار کننده­ها بیشتر گردد تعادل به سمت رشد عروق پیش   می­رود (18).

از میان فاکتورهای آنژیوژنیک، VEGF به عنوان قوی­ترین میتوژن مخصوص سلول­های اندوتلیال شناخته شده است (19) VEGF.پروتئینی ترشحی با وزن مولکولی 45 کیلودالتون است که عمدتا توسط سلول­های اندوتلیال، عضله صاف، طحال، کلیه، مغز، کبد، پلاکت­ها و عضله اسکلتی ترشح می­شود (20). وجود این فاکتور برای شروع تخریب ماتریکس خارج سلولی، تکثیر، زنده ماندن و مهاجرت سلول های اندوتلیال نیاز است و نفوذپذیری عروق را برای شروع آنژیوژنز افزایش می­دهد (21, 22).VEGF از طریق گیرنده­های تیروزین کینازیVEGFR-2، VEGFR-1،  VEGFR-3 و همچنین گیرنده­های غیر پروتئینی تیروزین کینازی نروپلین-1 و نروپلین-2 اعمال فوق را انجام می­دهد (19, 23, 24). برخی از پژوهش­ها نشان داده­اند که به دنبال فعالیت ورزشی در انسان و حیوان mRNA VEGF افزایش می­یابد که در پی آن  VEGFعضله اسکلتی نیز افزایش می­یابد (­ هیستوک و همکاران 2003، گاوین و همکاران 2005، کارولی و همکاران 2005 ) .همچنین پژوهش­های زیادی نیز افزایش چگالی مویرگی ناشی از VEGF را در ­پی تمرین ورزشی در انسان و حیوان گزارش کرده­اند (گوستافسن و همکاران 2001، هیستوگ و همکاران 2003، جانسون و همکاران 2004، جیان و همکاران 2006، گوستافسن و همکاران 2007، زاکروفسکا و همکاران 2011).

به هر حال در جوامع امروزی بیشتر افراد معمولا به دلیل کمبود وقت[2] از پرداختن به فعالیت­های طولانی مدت قصور می­ورزند (25, 26) و از طرفی بر اساس یافته­ها و توصیه­های متخصصین، برای دستیابی به سازگاری­های مطلوب تمرینات استقامتی در جهت جلوگیری از بیماری­های مزمن و مرگ نابهنگام و زودرس، بایستی 30 تا 60 دقیقه فعالیت ورزشی را در همه روزهای هفته انجام دهند (27). بنابراین، اخیراً به منظور حل مشکلات کمبود وقت، تمرینات تناوبی با شدت بالا (HIT) نظر پژوهشگران را به خود جلب نموده است. در همین راستا برخی مطالعات پیشنهاد کرده­اند که تمایل افراد برای اجرای تمرین با تکرار پایین و شدت بالا، بیشتر از برنامه تمرینی با تکرار بالا و شدت پایین است (7) و حتی درک لذت بیشتری نیز دارند (27). هر چند در رویکردهای گذشته بسیاری از افراد از HIT به دلیل خطرناک بودن، کاربردی نبودن و یا غیر قابل تحمل بودن معاف می­شدند، اما امروزه ارزش بالقوه تمرین شدید تناوبی در زمینه توسعه سلامت و آمادگی، حتی در افرادی که شرایط بیماری گوناگونی دارند نیز درک شده است (28, 29).

پژوهش­های اخیر صورت گرفته به خوبی روشن ساخته است که سازگاری­های مشابه زیادی در دو نوع تمرین استقامتی طولانی مدت و HIT روی می­دهد. بنابراین به نظر می­رسد HIT می­تواند جایگزین مناسبی برای تمرینات استقامتی طولانی مدت باشد. در همین راستا چندین پژوهش­ نشان داده­اند که سازگاری­های مشابه و حتی بیشتری در پی تمرینات HIT از نظر فیزیولوژیکی و عملکردی در مقابل تمرینات استقامتی طولانی مدت در افراد سالم، ورزشکار و همچنین افراد با بیماری های متابولیکی بوجود آمده است (2, 29-31). حال با توجه به اینکه پژوهش­هایی که، پاسخ تک جلسه­ای فاکتور­های آنژیوژنز را بررسی کرده­اند نتایج متناقضی گزارش کرده­اند به طوری که بعضی افزایش، بعضی کاهش و بعضی عدم تغییر را در سطح پلاسما یا سرم گزارش کرده­اند و از طرفی در زمینه سازگاری­های مربوط به آنژیوژنژ و فاکتورهای پلاسمایی در پی تمرینات HIT پژوهش­های اندکی انجام گرفته است اکنون این سوال برای ما پیش آمده است که آیا یک جلسه تمرین استقامتی می­تواند تغییری در فاکتور رشد اندوتلیال عروقی VEGF ایجاد کند و آیا در پی 4 هفته تمرین HIT با شدت بالا حجم پایین تغییری در میزان VEGF پلاسمایی استراحتی به عنوان مهمترین فاکتور آنژیوژنز روی می­دهد؟ و آیا در تغییرات فاکتور آنژیوژنیک VEGF در پاسخ به یک وهله فعالیت استقامتی پس از سازگاری به تمرینHIT  با شدت بالا و حجم پایین تغییری صورت می­گیرد؟

1-3.  ضرورت و اهمیت پژوهش
 

شیوع سندرم متابولیکی (شاخه­ای از فاکتورهای خطر قلبی عروقی، شامل فشار خون بالا، دیس لیپیدمیا[3]، مقاومت انسولینی و چاقی) که بیشتر در نتیجه افزایش کالری دریافتی و اتخاذ سبک زندگی ساکن است (32) به طور همه­گیر در حال رشد است و گزارش شده که بیش از 300 میلیون انسان در دنیا با این مشکل روبرو هستند (33). مطالعات زیادی نشان داده است که افزایش در فعالیت بدنی راه حلی موثر و کم هزینه برای مقابله با چنین نشانه­های مرتبط با اختلالات متابولیکی است (34-36). به هر حال با وجود پتانسیل درمانی آشکار فعالیت ورزشی، بسیاری از مردم برای شرکت در فعالیت ورزشی بی­میل هستند و اغلب کمبود وقت را به عنوان عامل اصلی ذکر می­کنند (25, 26). امروزه تمرینات HIT به عنوان یک راهکار کارا از نظر زمان در سازگاری­های مربوط به سلامت مورد توجه قرار گرفته و بر طبق یافته­های موجود، سازگاری­های متابولیک به این تمرینات مشابه سازگاری­ به تمرینات استقامتی با حجم بالا است (37). همچنین به خوبی نشان داده شده است تمرین ورزشی استقامتی باعث سازگاری­های چشم­گیری در سیستم قلبی و عروقی از جمله افزایش چگالی مویرگی می­شود که باعث افزایش سطح انتشار، افزایش زمان تبادل خون و بافت و کاهش مسافت انتشار اکسیژن، افزایش اختلاف اکسیژن خون سرخرگی سیاهرگی و متعاقبا افزایش ­­max­2­VO و به تعویق افتادن خستگی و تداوم اجرای ورزشی با شدت بالاتر می­شود (3). همچنین توسعه شبکه مویرگی همواره یکی از فاکتورهای مهم برای بالا بردن توان عملکردی محسوب می­شود چون باعث انتقال سریع گلوکز و اکسیژن به بافت­ها شده از طرف دیگر باعث دفع سریع­تر مواد زاید ناشی از متابولیسم و کاهش زمان انتشار مواد بین مویرگ و بافت می­شود (3, 4). بعلاوه این عامل می­تواند یکی از فاکتورهای مهم برای ورزشکاران، علی­الخصوص ورزشکاران استقامتی باشد چون باعث به تعویق افتادن خستگی ورزشکاران می­شود و ورزشکار را قادر به اجرای فعالیت بدنی در مدت و شدت بیشتری  می­سازد (3).