تأثیر تمرین استقامتی بر بیان ژن PGC-1α، BDNF و اختلالات یادگیری در هیپوکمپ رت‌های سالمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان

2 استاد فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان

3 استاد فیزیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

4 دانشیار فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان

چکیده

سالمندی، دوره‌ای است که علاوه‌بر مشکلات جسمی با اختلالات رفتاری، شناختی و حرکتی همراه است و تمرین استقامتی می­تواند این اختلالات را به‌وسیلة افزایش بیان برخی فاکتورها بهبود بخشد. هدف از انجام مطالعة حاضر، بررسی تأثیر 12 هفته دویدن استقامتی روی نوارگردان (هفته‌ای پنج روز با سرعت 20متر بر دقیقه) بر بیان ژن PGC-1α، BDNF، یادگیری و حافظه در هیپوکمپ رت­های سالمند بود. رت­ها به‌صورت تصادفی به سه گروه سالمند، سالمند- تمرین و جوان تقسیم شدند. پس از پایان برنامة تمرینی، هیپوکمپ جدا شد و برای تخلیص RNA، در فریزر 80- نگهداری شد. بیان ژن ازطریق آنوای یک‌طرفه و آزمون آزمون میز آبی موریس با استفاده از آنوای یک‌طرفه با اندازه‌های تکراری تحلیل شد. یافته‌ها نشان داد که یادگیری و حافظة فضایی در گروه سالمند نسبت به گروه جوان کاهش یافتند و تمرین این نقص را بهبود بخشید. همچنین، تمرین سبب شد که بیان PGC-1α وBDNF در گروه سالمند افزایش یابد؛ به‌نحوی‌که بین گروه سالمند- تمرین و جوان در بیان این دو فاکتور تفاوت معنادار وجود نداشت (05/0P ˂ )؛ بنابراین، با توجه به نقش PGC-1α وBDNF در محافظت از نورون‌ها، به‌نظر می‌رسد که فعالیت استقامتی بر اختلالات ناشی از سالمندی تأثیری پیشگیرانه داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Aguiar AS, Castro AA, Moreira EL, Glaser V, Santos AR, Tasca CI, et al. Short bouts of mild-intensity physical exercise improve spatial learning and memory in aging rats: Involvement of hippocampal plasticity via AKT, CREB and BDNF signaling. MECH AGEING DEV. 2011;132(11):560-7.
  2. Toy WA, Petzinger GM, Leyshon BJ, Akopian GK, Walsh JP, Hoffman MV, et al. Treadmill exercise reverses dendritic spine loss in direct and indirect striatal medium spiny neurons in the 1-methyl-4-phenyl-1 2 3 6-tetrahydropyridine (MPTP) mouse model of Parkinson's disease. NEUROBIOL DIS. 2014;63(5):201-9.
  3. Kang C, Chung E, Diffee G, Ji LL. Exercise training attenuates aging-associated mitochondrial dysfunction in rat skeletal muscle: Role of PGC-1α. Exp Gerontol. 2013;48(11):1343-50.
  4. Corona J, Duchen M. PPARγ and PGC-1α as therapeutic targets in Parkinson’s. Neurochem Res. 2016;  40(2) :308-16.
  5. Tapia-Arancibia L, Rage F, Givalois L, Arancibia S. Physiology of BDNF: focus on hypothalamic function. FRONT NEUROENDOCRIN. 2004;25(2):77-107.
  6. Lu B. BDNF and activity-dependent synaptic modulation.  LEARN MEMORY. 2012;10(2):86-98.
  7. Petzinger GM, Walsh JP, Akopian G, Hogg E, Abernathy A, Arevalo P, et al. Effects of treadmill exercise on dopaminergic transmission in the 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine-lesioned mouse model of basal ganglia injury. J Neurosci. 2007;27(20):5291-300.
  8. McGough E, Kirk-Sanchez N. Exercise interventions targeting neuroplasticity and neuroprotection in adults with neurodegenerative diseases. Neurodegener Dis. 2012;11(4):8-20.
  9. Sleiman SF, Henry J, Al-Haddad R, El Hayek L, Haidar EA, Stringer T, et al. Exercise promotes the expression of brain derived neurotrophic factor (BDNF) through the action of the ketone body β-hydroxybutyrate. Elife. 2016;5:e15092.
  10. Binder DK, Croll SD, Gall CM, Scharfman HE. BDNF and epilepsy: too much of a good thing? TRENDS NEUROSCI. 2001;24(1):47-53.
  11. Barreto G, Huang T-T, Giffard RG. Age-related defects in sensorimotor activity, spatial learning, and memory in C57BL/6 mice. J Neurosurg Anesthesiol. 2010;22(3):214-9.
  12. Patki G, Lau Y-S. Impact of exercise on mitochondrial transcription factor expression and damage in the striatum of a chronic mouse model of Parkinson's disease.  Neurosci Lett. 2011;505(3):268-72.
  13. Tuon T, Valvassori SS, Lopes-Borges J, Luciano T, Trom CB, Silva LA, et al. Physical training exerts neuroprotective effects in the regulation of neurochemical factors in an animal model of Parkinson’s disease. Neuroscience. 2012;227:305-12.
  14. Frick KM, Kim JJ, Baxter MG. Effects of complete immunotoxin lesions of the cholinergic basal forebrain on fear conditioning and spatial learning. Hippocampus. 2004;14(2):244-54.
  15. Reisi P, Alaei H, Babri S, Sharifi MR, Mohaddes G. Effects of treadmill running on spatial learning and memory in streptozotocin-induced diabetic rats. Neurosci Lett. 2009;455(2):79-83.
  16. Alaei H, Moloudi R, Sarkaki AR. Effects of treadmill running on mid-term memory and swim speed in the rat with Morris water maze test. Journal of J Bodyw Mov Ther. 2008;12(1):72-5.
  17. Erickson KI, Prakash RS, Voss MW, Chaddock L, Heo S, McLaren M, et al. Brain-derived neurotrophic factor is associated with age-related decline in hippocampal volume. J Neurosci. 2010;30(15):5368-75.
  18. Freeman WM, VanGuilder HD, Bennett C, Sonntag WE. Cognitive performance and age-related changes in the hippocampal proteome. Neuroscience. 2009;159(1):183-95.
  19. Fu Y, Zhang Y, Yuan Q, editors. Aerobic exercise ameliorates learning and memory deficits of aging rats induced by D-galactose via promoting SYP and BNDF expression in hippocampus. BIO Web of Conferences; 2017: EDP Sciences.
  20. Sriraksa N, Wattanathorn J, Muchimapura S, Tiamkao S, Brown K, Chaisiwamongkol K. Cognitive-enhancing effect of quercetin in a rat model of Parkinson's disease induced by 6-hydroxydopamine. EVID-BASED COMPL ALT. 2011;20(12):201-10.
  21. Sim Y-J, Kim S-S, Kim J-Y, Shin M-S, Kim C-J. Treadmill exercise improves short-term memory by suppressing ischemia-induced apoptosis of neuronal cells in gerbils. Neurosci Lett. 2004;372(3):256-61.
  22. Tillerson JL, Caudle WM, Reverón ME, Miller GW. Exercise induces behavioral recovery and attenuates neurochemical deficits in rodent models of Parkinson's disease. Neuroscience. 2003;119(3):899-911.
  23. Solari N, Bonito-Oliva A, Fisone G, Brambilla R. Understanding cognitive deficits in Parkinson’s disease: lessons from preclinical animal models. LEARN MEMORY. 2017;20(10):592-600.
  24. Braidy N, Poljak A, Grant R, Jayasena T, Mansour H, Chan-Ling T, et al. Differential expression of sirtuins in the aging rat brain. FRONT CELL NEUROSCI. 2015;8(9):167-73.
  25. Wrann Christiane D, White James P, Salogiannnis J, Laznik-Bogoslavski D, Wu J, Ma D, et al. Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 pathway. Cell Metab. 2013; 18(5):649-59.
  26. Farshbaf MJ, Ghaedi K, Megraw TL, Curtiss J, Faradonbeh MS, Vaziri P, et al. Does PGC1α/FNDC5/BDNF elicit the beneficial effects of exercise on neurodegenerative disorders? Neuromolecular medicine. 2016;18(1):1-15.
  27. Silhol M, Arancibia S, Perrin D, Maurice T, Alliot J, Tapia-Arancibia L. Effect of aging on brain-derived neurotrophic factor, proBDNF, and their receptors in the hippocampus of Lou/C rats. Rejuvenation Res. 2008;11(6):1031-40.
  28. Noble EE, Billington CJ, Kotz CM, Wang CF. The lighter side of BDNF.  Am. J. Physiol. 2011;300(5):R1053-R69.
  29. Castren E, Pitkanen M, Sirvio J, Parsadanian A, Lindholm D, Thoenen H, et al. The induction of LTP increases BDNF and NGF mRNA but decreases NT-3 mRNA in the dentate gyrus. Neuroreport. 1993;4(7):895-8.
فیزیولوژی ورزشی
دوره 11، شماره 43
پاییز 1398
مهر 1398
صفحه 91-104

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 04 دی 1396
  • تاریخ بازنگری: 19 بهمن 1396
  • تاریخ پذیرش: 28 بهمن 1396

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار