Effect of Resistance Training with Blood Flow Restriction on Sitruin-1, Visfatin, and Nitric Oxide Levels in Elite Male Athletes Following Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

Introduction
Anterior cruciate ligament (ACL) injury is one of the most common knee injuries in athletes. Consequent weakness in the quadriceps is one of the most important obstacles for athletes to return to the professional level of sports performance. To increase muscle mass and strength, high-intensity resistance training at an intensity of about 70-85% of one repetition maximum (1RM) is usually recommended. However, there are limitations to exercise at this high level in cases with ACL injury. Blood flow restriction (BFR) exercises apply external pressure over the proximal portion of the upper or lower extremities. The external pressure applied is sufficient to maintain arterial inflow while occluding venous outflow of blood distal to the occlusion site. BFR training results in muscle strength and hypertrophy by initiating cellular signaling such as visfatin and Sirtuin 1 (SIRT1). The latter is one of the regulators of autophagy and energy metabolism during myogenesis. SIRT1-induced endothelial nitric oxide synthase (eNOS) overexpression can stimulate mitochondrial biogenesis and increase satellite cell proliferation, which is essential for skeletal muscle hypertrophy. On the other hand, SIRT1 is dependent on Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) level, and the availability of visfatin is critical to maintaining NAD level and, consequently, SIRT1 activity.
It has been suggested that BFR training in combination with low-intensity resistance training can be used in postoperative rehabilitation and increasing muscular hypertrophy, similar to traditional resistance protocols. Marissa (2018) showed that BFR training increases the strength and muscle mass of individuals after ACL reconstruction. In contrast, Iversen et al. (2016) showed that the BFR training in the first 14 days after ACL reconstruction did not prevent quadriceps muscle atrophy. Although some studies have shown the effect of BFR training on the expression of atrophy-related genes in healthy individuals, the cellular pathways associated with atrophy following BFR training in athletes with ACL reconstruction have not been investigated. Therefore, this study aims to evaluate the effect of 12 weeks of BFR training on serum levels of SIRT1, nitric oxide (NO), and visfatin in elite athletes following ACL reconstruction surgery.

Materials and Methods 
Twenty elite athletes (aged 35-38 years) in the fields of volleyball, football, futsal, and basketball with a history of ACL reconstruction surgery from Khorasan Razavi province of Iran were selected by non-random purposive sampling method and entered the study voluntarily with a written informed consent. The inclusion criteria were: Having surgery for at least three months and undergoing similar physiotherapy treatments during this period, having only the ACL injured and other ligaments be healthy, no previous injury in the lower extremities, and no history of musculoskeletal and cardiorespiratory diseases. The subjects were divided into two groups of 10, including resistance training + BFR (RT-BFR) and resistance training (RT). 
Before the training protocol started, 10 RM of each subject was determined at one session, pre-test blood sampling was taken, and pre-test anthropometric indices were measured. Post-test measurements were done 48 hours after the last training session. Subjects in the RT-BFR training group performed 2-4 sets of RT at intensity of 30-70% of 10RM with the blood pressure cuff closed in the upper part of the thigh with a pressure of 120-180 mm Hg. The subjects in the RT group performed RT with the same sets and intensity without a pressure cuff. The RT included wall squats, stretching in four directions, Smith-machine squat, Hog-machine Squat, sitting and standing on a chair, step-up, lunge, adduction inner thigh machine, abduction inner thigh machine, Smith machine seated calf raise, leg extension, leg flexion, machine leg extension, and machine leg flexion. Each training session consisted of warm-up (including stationary and elliptical bikes exercises, and stretching exercises) and cooling-down (including bicycles and stretching exercises) sessions. In the pre-test and post-test phases, 5-CC blood samples were collected from the brachial vein at rest and fasting conditions. Serum levels of SIRT-1, visfatin and NO were assessed by human ELISA kit (Cusabio, China). The Shapiro–Wilk test was used to examine the data distribution normality, and the Levene’s test was used to examine the homogeneity of variances. Analysis of covariance was used to compare the differences in dependent variables between the two study groups. Paired t-test was used to assess the differences in the dependent variables between post- test and pre-test phases. The statistical significance level was set at 0.05.

Results 
Twelve weeks of RT-BFR significantly increased serum levels of SIRT-1 (P<0.001), visfatin (P=0.02), and NO (P=0.01) in the post-test phase compared to the pre-test phase. No significant differences were reported in the RT group (P>0.05). Furthermore, the between-group analysis showed significant increases in serum levels of SIRT-1 (P<0.001) and NO (P=0.002) in the RT-BFR group compared to the RT group.

Conclusion
The results of present study showed that 12 weeks of RT-BFR resulted in significant increases in serum levels of SIRT1 compared to the RT alone. Koltai et al [28] and Suwa et al [29] also reported significant increases in SIRT1 level following aerobic training in rodents. Activation of the mTOR signaling pathway is one of the most important cellular mechanisms to increase muscle protein synthesis in response to BFR training. Since SIRT1 can up-regulate cellular protein synthesis through the mTOR signaling pathway, it can be assumed that BFR training probably resulted in muscle hypertrophy through an increase in the SIRT1 level and consequent activation of the mTOR signaling pathway. Moreover, considering the significant increases in NO level in the RT-BFR groups, it is possible that BFR training may play a role in muscle hypertrophy after ACL surgery via the satellite cell signaling pathways such as SIRT1 and NO. The NO causes the proliferation of satellite cells, which is a vital process in muscle regeneration, and SIRT1 can affect the signaling activity of NO and eNOS. Koltai et al. [28] showed that 6 weeks of endurance training significantly increased Visfatin through SIRT1-dependent pathway. Increased levels of visfatin, eNOS, and SIRT1-regulated AKT were also observed in hypertrophied muscles which had a significant negative relationship with SIRT1 and Visfatin. Regarding the mechanism of interaction between SIRT1, NO and Visfatin, it has been shown that increasing Visfatin increases SIRT1 and thus stimulates various cellular cascades, increases NO and glucose transporters, and reduces myostatin and protein kinase B causing increased protein synthesis, decreased cellular apoptosis, and declined mitochondrial function.

Ethical Considerations
Compliance with ethical guidelines
All ethical principles such as obtaining informed consent from the participants, the confidentiality of their information, and allowing them to leave the study, were considered. Ethical approval was obtained from the Research Ethics Committee of Islamic Azad University, Bojnourd branch (Grant: 162302330).

Funding
This study was extracted from the PhD thesis of tMohammad Hossein Khabbaz Kababi, registered by the Department of Physical Education, Islamic Azad University, Bojnourd branch. This research did not receive any grant from funding agencies in the public, commercial, or non-profit sectors..

Authors' contributions
The authors contributed equally to preparing this article.

Conflict of interest
The authors declared no conflict of interest.

Acknowledgments
Authors are thankful to the athlete subjects for their assistance in this project.

مقدمه و اهداف
آسیب عضلانی و مفصلی طی ورزش برای بیشتر ورزشکاران اجتناب‌ناپذیر است، اما بازتوانی یکی از مهم‌ترین معیارها برای بازگشت به عملکرد ورزشی ورزشکار می‌باشد. آسیب رباط صلیبی قدامی می‌تواند عواقب زیادی داشته باشد. ضعف عضلات چهار سر به‌عنوان یک مانع اصلی در مؤثر بودن بازتوانی بعد از آسیب یا بازسازی رباط صلیبی قدامی می‌باشد [1]. این اختلال ممکن است به نقص در اکستنشن، اختلال در راه رفتن، آتروفی عضلات چهار سر و درد زانو منجر شود. نقص در فعال شدن عضلات چهار سر تنها به‌دلیل آتروفی عضلانی نیست که می‌تواند ناشی از مهار عصبی باشد [2]. اخیراً در یک مطالعه نشان داده شده است که بعد از آسیب رباط صلیبی قدامی، عضله چهار سر دچار 15 درصد آتروفی می‌شود [3]. همچنین، این ضعف عضلانی تا 2 سال بعد از عمل می‌تواند ادامه پیدا کند [4].
به‌خوبی نشان داده شده است که ضعف عضلانی پس از آسیب یا عمل جراحی تا حدودی می‌تواند به‌دلیل آتروفی عضله و همچنین به‌دلیل کاهش توانایی برای فعال‌سازی تارهای عضلانی دردسترس باشد [5، 6]. ضمن اینکه، پاسخ محافظتی و بازتابی که به‌صورت تغییر در تحریک عصبی عضلات اطراف مفصل پس از آسیب‌های مفصلی وجود دارد، مانع از انقباض عضلانی ارادی و درنتیجه عملکرد طبیعی عضله می‌شود [5، 7]. مسیرهای سیگنالی مختلفی در سنتز و تجزیه پروتئین عضلانی نقش دارند. نشان داده شده است مسیر سیگنالی سیروتوئین1 نقشی مهم در هایپرتروفی عضلانی [8] از طریق تأثیر بر mTOR دارد [9].
 سیرتوئین 1 فعالیت نیتریک اکساید سنتاز اندوتلیالی را تنظیم می‌کند [10]. نیتریک اکساید سنتتاز اندوتلیالی موجب سنتز نیتریک اکساید می‌شود [11]. نیتریک اکساید یکی از مهم‌ترین واسطه‌های فرآیندهای داخل و خارج سلولی است که در اتساع عروق نقش دارد و در شرایط استرس عضلانی می‌تواند سبب تغییر نوع تارهای عضلانی به یکدیگر ‌شود [11]. سیرتوئین 1 همچنین وابسته به نیکوتین آمید ادنین دی نوکلئوتید می‌باشد، به‌طوری‌که فعالیت دی استیله سیرتوئین 1 به سطح دردسترس نیکوتین آمید ادنین دی نوکلئوتید بستگی دارد [12]. نیکوتین آمید ادنین دی نوکلئوتید توسط ویسفاتین سنتز می‌شود و سرکوب ویسفاتین سطوح سیروتوئین 1 را کاهش می‌دهد؛ درنتیجه دردسترس بودن ویسفاتین برای حفظ سطوح نیکوتین آمید ادنین دی نوکلئوتید و متعاقباً فعالیت سیروتوئین 1 بسیار مهم است [12]. افزایش تولید ویسفاتین با افزایش فعالیت سیروتوئین 1 همراه می‌باشد [13]. متعاقباً، سیروتوئین 1 موجب افزایش تحریک نیتریک اکسید سنتاز و درنتیجه موجب افزایش تولید نیتریک اکساید می‌شود و همچنین با افزایش در فعالیت پروتئین کیناز B(AKT) موجب افزایش میوژنز عضلانی می‌شود [8]. از طرف دیگر، سیروتوئین 1 مسیرهای آپوپتوزی و تجزیه پروتئین را مهار می‌کند [14].
در هر حال، روش‌های بازتوانی مختلفی بعد از جراحی رباط صلیبی قدامی پیشنهاد شده است. در این زمینه محققین نشان داده‌اند تمرینات محدودیت جریان خون به‌تنهایی می‌تواند از آتروفی عضلانی بعد از بازسازی رباط صلیبی قدامی جلوگیری کند [15].
 هرچند مکانیسم فیزیولوژیکی آثار تمرینات محدودیت جریان خون به‌خوبی مشخص نشده است، اما در یک مطالعه مروری گزارش شده است تمرینات محدودیت جریان خون احتمالاً از طریق افزایش غلظت فاکتورهای رشدی، سلول‌های ماهواره‌ای و فاکتورهای نسخه‌بردار موجب تحریک هایپرتروفی عضلانی می‌شود [16]. از طرف دیگر، محققین برای افزایش هایپرتروفی عضلانی شدت 70-70 درصد یک تکرار بیشینه را پیشنهاد کرده‌اند [17]. با‌این‌حال‌ این میزان شدت می‌تواند موجب التهاب و درد در افراد با آسیب زانو شود [18]؛ بنابراین، برای افزایش مجدد هایپرتروفی عضلانی، تمرینات محدودیت جریان خون در ترکیب با تمرین مقاومتی با شدت پایین پیشنهاد شده است که می‌تواند هایپرتروفی عضلات در حال فعالیت را تحریک کند [19]. هرچند مکانیسم اصلی ترکیب تمرین مقاومتی همراه با محدودیت جریان خون در دوره بازتوانی بعد از جراحی رباط صلیبی قدامی مشخص نمی‌باشد، اما محققین گزارش کردند که افزایش بار بر عضله موجب افزایش محتوا و فعالیت سیرتوئین1 همراه با افزایش در سطح نیتریک اکساید سنتاز اندوتلیال می‌شود [8]. براساس دانش ما تاکنون مطالعه‌ای در ارتباط با اثر تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون در مقایسه با تمرین مقاومتی به تنهایی پس از جراحی رباط صلیبی قدامی صورت نگرفته است.
 بنابراین هدف از مطالعه حاضر بررسی و مقایسه اثرات تمرین مقاومتی با و بدون محدودیت جریان خون بر سطح سرمی سیروتوئین 1، ویسفاتین و نیتریک اکساید در ورزشکاران نخبه بعد از جراحی آسیب رباط صلیبی بود.

مواد و روش‌ها
طرح تحقیق و آزمودنی‌ها
تحقیق حاضر به روش نیمه‌آزمایشی بود. جامعه آماری پژوهش حاضر را ورزشکاران نخبه با سابقه جراحی رباط صلیبی قدامی با دامنه سنی 18-35 سال در استان خراسان‌رضوی تشکیل دادند. از نمونه‌گیری هدفمند استفاده شد، به‌طوری‌که افرادی که به‌طور منظم در فعالیت‌های ورزشی شرکت کردند و دارای سطح بالایی از ظرفیت فیزیولوژیکی از قبیل عملکردی، کنترل حرکتی و همچنین ظرفیت شناختی بودند (ورزشکار حرفه‌ای) [20]، از اعضا تیم‌های استانی در رشته‌های والیبال، فوتبال، فوتسال و بسکتبال بودند و سابقه جراحی رباط صلیبی قدامی داشتند؛ از طریق جراح ارتوپد فوق تخصص زانو و یا فیزیوتراپیست مطلع شدند و به‌صورت داوطلبانه و پس از امضای رضایت‌نامه به‌صورت داوطلبانه وارد تحقیق شدند. 
معیارهای ورود به مطالعه عبارت بودند از: 
1. 3 ماه از جراحی آن‌ها گذشته باشد و طی این 3 ماه تحت درمان‌های فیزیوتراپی مشابه قرار گرفته باشند؛ 
2. تنها پارگی رباط صلیبی قدامی داشتند و سایر رباط‌ها و قسمت‌های زانو سالم باشد، 
3. هیچ‌گونه آسیب‌دیدگی قبلی در اندام تحتانی نداشته باشند، 
4. هیچ گزارشی از بیماری‌های عضلانی‌اسکلتی و مشکلات قلبی تنفسی نداشته باشند. معیار خروج از مطالعه نیز شامل آسیب مینیسک یا رباط‌ها، 3 یا 4 جلسه غیبت متوالی بود [21]. از بین داوطلبان، 20 نفر که شرایط لازم برای شرکت در پژوهش را داشتند، انتخاب و به‌طور تصادفی به دو گروه (10 نفر در هر گروه) تقسیم شدند. گروه تمرین مقاومتی-‌محدودیت جریان خون و گروه تمرین مقاومتی. 
پروتکل تحقیق حاضر در کمیته اخلاق دانشگاه آزاد اسلامی واحد بجنورد تأیید شده است.
قبل از شروع پروتکل ورزشی در 1 جلسه حداکثر 10 تکرار بیشینه در حرکات تعیین‌شده با استفاده از فرمول برزیسکی [حداکثر 10 تکرار بیشینه=وزن جابه‌جاشده (کیلوگرم) /1/0278–(تعداد تکرار تا خستگی×0/0278)] برای آزمودنی‌ها تعیین شد [22]. 4 روز بعد از تعیین حداکثر 10 تکرار بیشینه و قبل از شروع پروتکل‌های تمرینی، نمونه‌گیری خونی (پیش‌آزمون) در حالت ناشتا اندازه‌گیری شد. همچنین شاخص‌های پیکرسنجی از قبیل قد، وزن و شاخص توده بدنی مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، آزمودنی‌ها به‌مدت 12 هفته مداخله موردنظر را انجام دادند. 48 ساعت بعد از آخرین جلسه تمرینی در حالت ناشتا نمونه‌گیری خونی دوم (پس‌آزمون) مشابه با شرایط پیش‌آزمون جمع‌آوری شد و برای تحلیل سطوح سرمی سیرتوئین 1، ویسفاتین و نیتریک اکساید به آزمایشگاه منتقل شد.

پروتکل تمرینی
پروتکل تمرین مقاومتی برای هر دو گروه تمرین مقاومتی- محدودیت جریان خون و گروه تمرین مقاومتی یکسان و شامل این حرکات بود: اسکات پشت به دیوار، تمرینات با تراباند در چهار جهت (به‌صورت ایستاده برای عضلات کل پا)، اسکات با دستگاه اسمیت، اسکات با دستگاه هاگ، نشستن و بلند شدن بر روی صندلی، استپ آپ، لانج، داخل ران با دستگاه، خارج ران با دستگاه، دوقلو با دستگاه اسمیت، جلو ران با دستگاه نگهدارنده، پشت ران با دستگاه نگهدارنده، جلو ران با دستگاه تکراری، پشت ران با دستگاه تکراری. قبل از شروع پروتکل آزمودنی‌های برنامه گرم کردن شامل دوچرخه ثابت، الپتیکال و حرکات کششی را انجام دادند. 
در پایان جلسه تمرینی نیز برنامه سرد کردن شامل دوچرخه و حرکات کششی انجام شد. آزمودنی‌های هر دو گروه حرکات تمرینی را در 2-4 ست با شدت 30-70 درصد 10 تکرار بیشینه انجام دادند. شدت تمرین به تدریج هر هفته 5 درصد افزایش یافت و 4 هفته آخر با شدت 70 درصد 10 تکرار بیشینه فعالیت را انجام دادند و استراحت بین ست‌ها 60 ثانیه در نظر گرفته شد. پروتکل تحقیق حاضر تعدیل‌شده تحقیقات قبلی می‌باشد [21، 23]. آزمودنی‌های گروه تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون با بستن کاف تمرین را انجام دادند. در این روش از داپلر عروقی برای تعیین فشار بستن عروق استفاده شد. ابتدا فرد در حالت طاق باز قرار گرفتند و در قسمت بالایی ران (بخش چین‌خوردگی اینگوینال) کاف فشار خون (عرض 92 و طول 175 میلی‌متر) بسته و تا رسیدن به فشار بین 120-180 میلی‌متر جیوه باد شد. تا پایان فعالیت در هر جلسه کاف باز نشد (تصویر شماره 1) [24، 25].

روش تجزیه‌وتحلیل آزمایشگاهی
در دو مرحله پیش‌آزمون و پس‌آزمون نمونه‌های خونی به میزان 5 سی‌سی از ورید پیش آرنجی در حالت استراحت و ناشتا جمع‌آوری شد. سپس نمونه خونی در دمای اتاق به‌مدت 20 دقیقه تا لخته شدن خون نگهداری شدند. پس از لخته شدن خون، نمونه‌های خونی در دمای 4 درجه سانتی‌گراد به‌مدت 15 دقیقه با سرعت 3000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شدند. پس از جداسازی سرم، نمونه‌های خونی تا زمان تحلیل متغیرهای موردمطالعه در دمای 20- در یخچال ذخیره شدند. سطوح سرمی سیروتوئین 1 (ساخت شرکت ایستبیوفارم کشور چین Cat.No: CK-E90449)، ویسفاتین (ساخت شرکت ایستبیوفارم کشور چین Cat.No: CK-E11560) و نیتریک اکساید (ساخت شرکت ایستبیوفارم کشور چین Cat.No: CK-E11334) با استفاده از کیت انسانی به روش الایزا موردسنجش قرار گرفت.

روش تجزیه‌وتحلیل آماری
برای بررسی توزیع طبیعی داده‌ها از آزمون شاپیرو ویلک استفاده شد. مقایسه بین گروهی با استفاده از آزمون تحلیل کواریانس (برای تفاوت بین دو گروه تمرین مقاومتی- محدودیت جریان خون و تمرین گروه تمرین مقاومتی) مورد تحلیل آماری قرار گرفت. از آزمون تی وابسته برای بررسی تفاوت پیش‌آزمون با پس‌آزمون در هر گروه به‌صورت جداگانه استفاده شد. برای تجزیه‌وتحلیل اطلاعات از نرم‌افزار آماری SPSS نسخه 23 و برای رسم نمودارها از نرم‌افزار اکسل نسخه 2013 استفاده شد. سطح معناداری کوچک‌تر از 0/05 در نظر گرفته شد.

یافته‌ها
در جدول شماره 1 میانگین و انحراف‌معیار ویژگی‌های توصیفی آزمودنی‌ها شامل سن، قد، وزن و شاخص توده بدنی در هر دو گروه ارائه شده است.

نتایج آزمون تی وابسته نشان داد در گروه تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون سطوح سرمی سیرتوئین 1 (0/181=P)، ویسفاتین (0/043=P) و نیتریک اکساید (0/001=P) در پس‌آزمون نسبت به پیش‌آزمون افزایشی معنا‌دار یافت (0/001>P)؛ اما، تغییرات در گروه تمرین مقاومتی معنا‌دار نبود (0/05>P) (جدول شماره 2).

نتایج آزمون تحلیل کواریانس نشان داد سطوح سرمی سیروتوئین 1 (0/001>P و 17/684=F) و نیتریک اکساید (0/021=P و 4/744=F) به‌طور معنا‌داری در گروه تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون در مقایسه با گروه تمرین مقاومتی بیشتر بود. با‌این‌حال، تفاوت معنا‌داری بین دو گروه برای سطوح سرمی ویسفاتین مشاهده نشد (0/098=P و 2/617=F) (تصویر شماره 2) (جدول شماره 3).

بحث
کاهش حجم عضلانی و قدرت عضلانی از مهم‌ترین عوارض ناشی از آسیب رباط صلیبی قدامی در ورزشکاران می‌باشد. این تغییرات بیشتر ناشی از تغییر در سیستم عصبی و تغییرات هورمونی است [26]. محققین گزارش کردند که تمرین مقاومتی با شدت پایین همراه با محدودیت جریان خون می‌تواند بدون اعمال بار بر مفصل زانو موجب افزایش سنتز پروتئین عضلانی و متعاقباً ریکاوری و افزایش حجم عضله شود [27]. نتایج مطالعه حاضر نشان داد تمرین مقاومتی همراه با محدودیت جریان خون نیز موجب افزایش غلظت سرمی سیروتوئین 1 در مقایسه با تمرین مقاومتی به تنهایی می‌شود. هرچند در این زمینه مطالعات انسانی صورت نگرفته است، اما در جوندگان، موافق با تحقیق حاضر، کولتای و همکاران بر افزایش معنا‌دار فعالیت سیروتوئین 1 پس از 6 هفته تمرینات ورزشی هوازی (60 دقیقه فعالیت در جلسه با شدت 60 درصد حداکثر اکسیژن مصرفی) در رت‌های مسن اذعان داشتند [28]. 
همچنین، سوا و همکاران نیز گزارش کردند که اجرای تمرین استقامتی سبب افزایش معنا‌دار پروتئین سیرتوئین 1 در تارهای کندانقباض اکسیداتیوِ جوندگان شد. این محققین پیشنهاد کردند که بیان سیروتوئین 1 ممکن است نقشی مهم در سازگاری‌های میتوکندریایی ناشی از تمرین ورزشی داشته باشد [29]. مطالعات انجام‌شده در این راستا نشان دادند احتمالاً فعال شدن مسیر سیگنالی mTOR یکی از مکانیسم‌های سلولی مهم در افزایش سنتز پروتئین عضلانی در اثر فعالیت ورزشی و محدودیت جریان خون می‌باشد [27، 30]. البته، تمرین با شدت پایین و محدودیت جریان خون همچنین ممکن است بتواند از کاهش سلول‌های ماهواره‌ای جلوگیری کند که معمولاً بعد از جراحی رباط صلیبی قدامی مشاهده می‌شود [31]. بااین‌حال، تغییرات هایپرتروفی ناشی از تمرین محدودیت جریان خون می‌تواند ناشی از تغییر در فاکتورهای نسخه‌برداری اصلی درگیر در فرآیند فعال‌سازی این مسیرهای سیگنالی سلول‌های ماهواره‌ای از قبیل سیروتوئین 1 باشد، زیرا نشان داده شده است که تمرینات محدودیت جریان خون با افزایش تورم سلولی موجب فعال شدن پروتئین G داخل سلولی می‌شود که این پروتئین با فعال کردن تیروزین کینازها منجر به فعال شدن mTOR می‌شود [32]. 
از طرف دیگر، نتایج یک مطالعه اخیراً نشان داده است سیروتوئین 1 می‌تواند سنتز پروتئین را به‌واسطه سلولی، از طریق سیگنال‌های mTOR، افزایش دهد [9]. بنابراین می‌توان بیان کرد که محدودیت جریان خون در ترکیب با تمرین مقاومتی احتمالاً از طریق افزایش سیروتوئین 1 منجر به افزایش فعالیت سیگنال‌های سلولی ازقبیل mTOR می‌شود که درنهایت می‌تواند منجر به هایپرتروفی عضلانی شود. 
نتایج تحقیق حاضر نشان داد تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون به‌طور معنا‌داری موجب افزایش غلظت سرمی نیتریک اکساید ورزشکاران مرد نخبه در دوره بازتوانی بعد از جراحی آسیب رباط صلیبی قدامی در مقایسه با تمرین مقاومتی به تنهایی می‌شود. براساس مطالعات قبلی، نیتریک اکساید یک تنظیم‌کننده‌ متابولیکی و همودینامیک مهم طی اجرای فعالیت بدنی می‌باشد [33]. به‌علاوه، نیتریک اکساید می‌تواند با مهار آزادسازی +Ca2 از شبکه سارکوپلاسمیک منجر به کاهش تولید نیرو شود [34]. علاوه‌براین، سیروتوئین 1 می‌تواند فعالیت سیگنالی نیتریک اکساید و نیتریک اکساید سنتاز اندوتلیالی را تحت تأثیر قرار دهد و در هایپرتروفی عضلانی نقش داشته باشد [10]. نیتریک اکساید یک مولکول درون‌زاد است که در فرآیندهای فیزیولوژیکی متعدد شامل انتقال عصبی، تعدیل وضعیت التهابی، اتساع عروق و کموتاکسی نقش دارد. نیتریک اکساید در شرایط استرس عضلانی عمل می‌کند و باعث تحریک تغییر فنوتیپ تارهای عضلانی می‌شود [11].
 این فرضیه وجود دارد که افزایش سطح نیتریک اکساید ممکن است یک مکانیسم حفاظتی باشد که اجازه تولید نیروی بیش از حد را در اثر تنش بالای عضلانی نمی‌دهد و می‌تواند از آسیب‌های جزئی جلوگیری کند [34]. نیتریک اکساید همچنین موجب تکثیر سلول‌های ماهواره‌ای می‌شود که یک فرآیند حیاتی در بازسازی عضلانی می‌باشد [34]. بنابراین باتوجه‌به اینکه در این تحقیق، تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون موجب افزایش غلظت سرمی سیروتوئین 1 شده بود و همچنین نقش سیروتوئین 1 در تنظیم فعالیت نیتریک اکساید سنتاز [10]؛ می‌توان نتیجه‌گیری کرد که تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون با افزایش غلظت سیروتوئین 1 موجب افزایش غلظت سرمی نیتریک اکساید در این ورزشکاران شده است که این می‌تواند به‌عنوان یک مکانیسم جبرانی در کاهش تولید نیرو و درنتیجه فرآیند تدریجی تقویت عضلات بعد از آسیب رباط صلیبی قدامی باشد. هرچند شواهد نشان می‌دهد که بیش تنظیمی نیتریک اکساید سنتتاز اندوتلیومی ناشی از سیروتوئین 1، می‌تواند بیوژنز میتوکندریایی را تحریک کند [8]؛ در این زمینه، موسویان و همکاران نشان دادند تمرین مقاومتی همراه با محدودیت جریان خون یک روش مؤثر در تحریک سلول‌های ماهواره‌ای برای افزایش حجم عضلانی می‌باشد [35]. 
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که در مرحله بازتوانی بعد از جراحی رباط صلیبی قدامی در ورزشکاران نخبه، تمرین مقاومتی-محدودیت جریان خون موجب افزایش معنا‌دار غلظت سرمی ویسفاتین در مقایسه با پیش‌آزمون می‌شود، اما تمرین مقاومتی به تنهایی تأثیری بر غلظت آن ندارد. هرچند در تحقیق حاضر تفاوت معناداری بین دو گروه مشاهده نشد. در این زمینه، کولتای و همکاران نشان دادند اجرای 6 هفته تمرین استقامتی موجب افزایش معنا‌دار غلظت ویسفاتین می‌شود که این افزایش از طریق مسیر وابسته به سیرتوئین 1 رخ می‌دهد [28]. 
در مطالعه‌ای دیگر، کولتای و همکاران نشان دادند 2 هفته افزایش بار موجب افزایش 40 درصدی در توده عضلانی همراه با افزایش محتوا و فعالیت سیرتوئین 1 می‌شود [8]. علاوه‌براین، افزایش در سطوح ویسفاتین، نیتریک اکساید سنتتاز اندوتلیالی و پروتئین کینازB تنظیم‌شده با سیروتوئین 1 در عضلات هایپرتروفی‌شده نیز مشاهده شد که ارتباط منفی معنا‌داری با سیروتوئین 1 و ویسفاتین دارد [8]. این محققین پیشنهاد کردند که علاوه‌بر نقش سیروتوئین 1 در تعدیل مسیرهای کاتابولیکی و آنابولیکی، سیرتوئین 1 ممکن است نقش مهمی در هایپرتروفی ناشی از اضافه بار در عضلات اسکلتی داشته است که خود نیاز به تحقیقات بیشتری دارد [8]؛ بنابراین، می‌توان گفت تمرینات محدودیت جریان خون در ترکیب با تمرین مقاومتی احتمالاً از مسیرهای وابسته به سیروتوئین 1 و نیتریک اکساید نقش مهمی در بازتوانی متابولیکی و هایپرتروفی عضلانی بعد از آسیب رباط صلیبی قدامی دارد. در رابطه با مکانیسم ارتباطی بین سیروتوئین 1 و نیتریک اکساید نشان داده شده است افزایش سیروتوئین 1 با افزایش در غلظت نیتریک اکساید همراه می‌باشد که می‌تواند منجر به افزایش سنتز پروتئین، کاهش آپوپتوز سلولی و افزایش عملکرد میتوکندریایی شود [34].

نتیجه‌گیری
نتایج تحقیق حاضر نشان داد تمرین مقاومتی همراه با تمرین محدودیت جریان خون در توان‌بخشی بعد از جراحی رباط صلیبی قدامی در ورزشکاران نخبه، با افزایش غلظت سیروتوئین 1 و متعاقباً افزایش غلظت سرمی نیتریک اکساید همراه بود، اما تأثیر معنا‌داری بر غلظت ویسفاتین نداشت؛ درحالی‌که تمرین مقاومتی به تنهایی تأثیری بر شاخص‌های مرتبط با هایپرتروفی نداشت. بنابراین شاید بتوان گفت اثربخشی تمرین مقاومتی در ترکیب با تمرین محدودیت جریان خون در مقایسه با تمرین مقاومتی در بازتوانی عضلانی پس از جراحی رباط صلیبی قدامی مؤثرتر باشد. بااین‌‌حال، انجام تحقیقات بیشتر برای درک بهتر سازوکارهای میانجی ضروری به نظر می‌رسد.

ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
در اجرای پژوهش ملاحظات اخلاقی مطابق با دستورالعمل کمیته اخلاق در پژوهش دانشگاه آزاد اسلامی واحد بجنورد در نظر گرفته شده است و کد پایان‌نامه به شماره 162302330 دریافت شده است

حامی مالی
این مقاله برگرفته از رساله محمدحسین خباز کبابی، گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه آزاد اسلامی بجنورد می‌باشد. در این مقاله هیچ‌گونه کمک مالی از سازمان تأمین‌کننده مالی در بخش‌های عمومی و دولتی، تجاری، غیرانتفاعی دانشگاه یا مرکز تحقیقات دریافت نشده است. 

مشارکت نویسندگان
تمام نویسندگان در آماده‌سازی این مقاله مشارکت یکسان داشتند.

تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد. 

تشکر و قدردانی
بدین‌وسیله از کلیه عزیزانی که در انجام این تحقیق ما را یاری کردند، تشکر و قدردانی می‌شود.

References

1. Thomas AC, Wojtys EM, Brandon C, Palmieri-Smith RM. Muscle atrophy contributes to quadriceps weakness after anterior cruciate ligament reconstruction. Journal of Science and Medicine in Sport. 2016; 19(1):7-11. [DOI:10.1016/j.jsams.2014.12.009] [PMID]
2. Sonnery-Cottet B, Saithna A, Quelard B, Daggett M, Borade A, Ouanezar H, et al. Arthrogenic muscle inhibition after ACL reconstruction: A scoping review of the efficacy of interventions. British Journal of Sports Medicine. 2019; 53(5):289-98. [DOI:10.1136/bjsports-2017-098401] [PMID]
3. Norte GE, Knaus KR, Kuenze C, Handsfield GG, Meyer CH, Blemker SS, et al. MRI-based assessment of lower-extremity muscle volumes in patients before and after ACL reconstruction. Journal of Sport Rehabilitation. 2018; 27(3):201-12. [DOI:10.1123/jsr.2016-0141] [PMID]
4. Kılınç BE, Kara A, Camur S, Oc Y, Celik H. Isokinetic dynamometer evaluation of the effects of early thigh diameter difference on thigh muscle strength in patients undergoing anterior cruciate ligament reconstruction with hamstring tendon graft. Journal of Exercise Rehabilitation. 2015; 11(2):95-100. [DOI:10.12965/jer.150100] [PMID]
5. Hart JM, Pietrosimone B, Hertel J, Ingersoll CD. Quadriceps activation following knee injuries: A systematic review. Journal of Athletic Training. 2010; 45(1):87-97. [DOI:10.4085/1062-6050-45.1.87] [PMID]
6. Hopkins JT, Ingersoll CD. Arthrogenic muscle inhibition: A limiting factor in joint rehabilitation. Journal of Sport Rehabilitation. 2000; 9(2):135-59. [DOI:10.1123/jsr.9.2.135]
7. Young A. Current issues in arthrogenous inhibition. Annals of The Rheumatic Diseases. 1993; 52(11):829-34. [DOI:10.1136/ard.52.11.829] [PMID]
8. Koltai E, Bori Z, Chabert C, Dubouchaud H, Naito H, Machida S, et al. SIRT1 may play a crucial role in overload-induced hypertrophy of skeletal muscle. The Journal of Physiology. 2017; 595(11):3361-76. [DOI:10.1113/JP273774] [PMID]
9. Igarashi M, Guarente L. mTORC1 and SIRT1 cooperate to foster expansion of gut adult stem cells during calorie restriction. 2016; 166(2):436-50. [DOI:10.1016/j.cell.2016.05.044] [PMID]
10. Mattagajasingh I, Kim CS, Naqvi A, Yamamori T, Hoffman TA, Jung SB, et al. SIRT1 promotes endothelium-dependent vascular relaxation by activating endothelial nitric oxide synthase. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007; 104(37):14855-60. [DOI:10.1073/pnas.0704329104] [PMID]
11. Bernardo DN, Bryk FF, Fucs PM. Influence of nitric oxide in the improvement of muscle power. Acta Ortopedica Brasileira. 2015; 23(6):294-8. [DOI:10.1590/1413-785220152306148249] [PMID]
12. Pillai JB, Isbatan A, Imai S, Gupta MP. Poly (ADP-ribose) polymerase-1-dependent cardiac myocyte cell death during heart failure is mediated by NAD+ depletion and reduced Sir2α deacetylase activity. Journal of Biological Chemistry. 2005; 280(52):43121-30. [DOI:10.1074/jbc.M506162200] [PMID]
13. Ming GF, Tang YJ, Hu K, Chen Y, Huang WH, Xiao J. Visfatin attenuates the ox-LDL-induced senescence of endothelial progenitor cells by upregulating SIRT1 expression through the PI3K/Akt/ERK pathway. International Journal of Molecular Medicine. 2016; 38(2):643-9. [DOI:10.3892/ijmm.2016.2633] [PMID]
14. Zhou L, Wang SI, Moon YJ, Kim KM, Lee KB, Park BH, et al. Overexpression of SIRT1 prevents hypoxiainduced apoptosis in osteoblast cells. Molecular Medicine Reports. 2017; 16(3):2969-75. [DOI:10.3892/mmr.2017.6917] [PMID]
15. Takarada Y, Takazawa H, Ishii N. Applications of vascular occlusions diminish disuse atrophy of knee extensor muscles. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2000; 32(12):2035-9. [DOI:10.1097/00005768-200012000-00011] [PMID]
16. Loenneke JP, Wilson JM, Wilson GJ, Pujol TJ, Bemben MG. Potential safety issues with blood flow restriction training. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 2011; 21(4):510-8. [DOI:10.1111/j.1600-0838.2010.01290.x] [PMID]
17. Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee IM, et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: Guidance for prescribing exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2011; 43(7):1334-59. [DOI:10.1249/MSS.0b013e318213fefb] [PMID]
18. Cerqueira MS, de Brito Vieira WH. Effects of blood flow restriction exercise with very low load and low volume in patients with knee osteoarthritis: Protocol for a randomized trial. Trials. 2019; 20(1):135. [DOI:10.1186/s13063-019-3238-2] [PMID]
19. Loenneke JP, Wilson JM, Marín PJ, Zourdos MC, Bemben MG. Low intensity blood flow restriction training: A meta-analysis. European Journal of Applied Physiology. 2012; 112(5):1849-59.  [DOI:10.1007/s00421-011-2167-x] [PMID]
20. Scharfen HE, Memmert D. Measurement of cognitive functions in experts and elite athletes: A meta-analytic review. Applied Cognitive Psychology. 2019; 33(5):843-60. [DOI:10.1002/acp.3526]
21. Imoto AM, Peccin S, Almeida GJ, Saconato H, Atallah ÁN. Effectiveness of electrical stimulation on rehabilitation after ligament and meniscal injuries: A systematic review. Sao Paulo Medical Journal. 2011; 129(6):414-23. [DOI:10.1590/S1516-31802011000600008] [PMID]
22. Brzycki M. Strength testing-predicting a one-rep max from reps-to-fatigue. Journal of Physical Education, Recreation & Dance. 1993; 64(1):88-90. [DOI:10.1080/07303084.1993.10606684]
23. Kraemer WJ, Ratamess NA. Fundamentals of resistance training: Progression and exercise prescription. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2004; 36(4):674-88. [DOI:10.1249/01.MSS.0000121945.36635.61] [PMID]
24. Gualano B, Ugrinowitsch C, Neves M Jr, Lima FR, Pinto AL, Laurentino G, et al. Vascular occlusion training for inclusion body myositis: A novel therapeutic approach. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 2010; (40):1894. [DOI:10.3791/1894] [PMID]
25. Lixandrão ME, Ugrinowitsch C, Laurentino G, Libardi CA, Aihara AY, Cardoso FN, et al. Effects of exercise intensity and occlusion pressure after 12 weeks of resistance training with blood-flow restriction. European Journal of Applied Physiology. 2015; 115(12):2471-80.  [DOI:10.1007/s00421-015-3253-2] [PMID]
26. Lepley LK, Davi SM, Burland JP, Lepley AS. Muscle atrophy after ACL Injury: Implications for clinical practice. Sports Health. 2020; 12(6):579-86. [DOI:10.1177/1941738120944256] [PMID]
27. Fujita S, Abe T, Drummond MJ, Cadenas JG, Dreyer HC, Sato Y, et al. Blood flow restriction during low-intensity resistance exercise increases S6K1 phosphorylation and muscle protein synthesis. Journal of Applied Physiology. 2007; 103(3):903-10. [DOI:10.1152/japplphysiol.00195.2007] [PMID]
28. Koltai E, Szabo Z, Atalay M, Boldogh I, Naito H, Goto S, et al. Exercise alters SIRT1, SIRT6, NAD and NAMPT levels in skeletal muscle of aged rats. Mechanisms of Ageing and Development. 2010; 131(1):21-8. [DOI:10.1016/j.mad.2009.11.002] [PMID]
29. Suwa M, Nakano H, Radak Z, Kumagai S. Endurance exercise increases the SIRT1 and peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α protein expressions in rat skeletal muscle. Metabolism. 2008; 57(7):986-98. [DOI:10.1016/j.metabol.2008.02.017] [PMID]
30. Fry CS, Glynn EL, Drummond MJ, Timmerman KL, Fujita S, Abe T, et al. Blood flow restriction exercise stimulates mTORC1 signaling and muscle protein synthesis in older men. Journal of Applied Physiology. 2010; 108(5):1199-209. [DOI:10.1152/japplphysiol.01266.2009] [PMID]
31. Fry CS, Johnson DL, Ireland ML, Noehren B. ACL injury reduces satellite cell abundance and promotes fibrogenic cell expansion within skeletal muscle. Journal of Orthopaedic Research. 2017; 35(9):1876-85. [DOI:10.1002/jor.23502] [PMID]
32. Loenneke JP, Fahs CA, Rossow LM, Abe T, Bemben MG. The anabolic benefits of venous blood flow restriction training may be induced by muscle cell swe Medical Hypotheses. 2012; 78(1):151-4. [DOI:10.1016/j.mehy.2011.10.014] [PMID]
33. Balon TW, Nadler JL. Evidence that nitric oxide increases glucose transport in skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 1997; 82(1):359-63.  [DOI:10.1152/jappl.1997.82.1.359] [PMID]
34. Nemes R, Koltai E, Taylor AW, Suzuki K, Gyori F, Radak Z. Reactive oxygen and nitrogen species regulate key metabolic, anabolic, and catabolic pathways in skeletal muscle. Antioxidants. 2018; 7(7):85. [DOI:13390/antiox7070085] [PMID]
35. Mousavian A, Gaeni AA, Nuri R, Kordi MR. Evaluating the effect of low-intensity eccentric resistance training combined with blood flow restriction on the systematic and genetic indices affecting the activation and proliferation of satellite cells in young non-athlete men. Journal of Physical Activity and Hormones. 2017; 1(3):39-50. [Link]