تأثیر چهار هفته تمرین هوازی بر بیان ژن فاکتور تغذیه‌ای مشتق‌شده از سلول‌های گلیال، TNF-α و عوامل شناختی در هیپوکمپ رت‌های مبتلا به بیماری آلزایمر القاشده با آمیلویید بتا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی ورزشی، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استاد فیزیولوژی ورزشی، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشیارفیزیولوژی ورزشی، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 دکتری فیزیولوژی ورزشی، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده
زمینه و هدف : بیماری آلزایمر شایعترین شکل زوال عقل است و آمیلوئیدبتا نقشی در بیماری زایی آن ایفا میکنند. در سالهای اخیر ورزش منظم به عنوان یکی از سازوکارهای غیردارویی مهم برای مقابل با بیماری آلزایمر مطرح شده است. هدف از مطالعه بررسی تاثیر 4 هفته تمرین هوازی بر روی بیان ژن GDNF در رت های مبتلا به آلزایمر القا شده با Aβ1-42 بود.
روش کار: آزمودنی های پژوهش شامل 56 سر رت نر ویستار 8 هفته ای با میانگین وزن 20±190 گرم بودند که به طور تصادفی به چهارگروه تقسیم شدند: گروه ورزش، گروه آلزایمر+ ورزش، گروه آلزایمر و گروه کنترل. Aβ1-42 به درون هیپوکمپ تزریق شد و 7 روز بعد از جراحی و توسعه بیماری آلزایمر رت های هر گروه به طور تصادفی قربانی شدند و گروهی تحت آزمون رفتاری قرار گرفتند. برای اندازه گیری بیان ژن GDNFبا استفاده از روش کمی Real time-PCR استفاده شد.
نتایج: براساس مقایسه سطوح بیان ژن در چهار گروه مورد مطالعه، بیان ژن GDNF در بین گروههای تحقیق اختلاف معنی داری دارند بطوریکه ژن GDNF در گروه تمرین بیشترین و در گروه آمیلوئید بتا کمترین سطح بیان را داشته است (p <0.001). یادگیری و حافظه فضایی در گروه ورزش به طور معنی داری بهتر از گروه آلزایمری بود (p <0.001).
نتیجه گیری: به نظر می رسد تمرین هوازی می تواند نقش بسزایی در بهبود یادگیری و همچنین افزایش بیان ژن های عامل تغذیه ای عصب در هیپوکمپ آلزایمری خصوصا GDNF داشته باشد که نهایتا به بهتر شدن حافظه و یادگیری کمک می کند.

کلیدواژه‌ها

  1. Heneka MT, O'Banion MK. Inflammatory processes in Alzheimer's disease. Journal of Neuroimmunology. 2007;184(1-2):69-91. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17222916/
  2. Selkoe DJ. Alzheimer's disease: genes, proteins, and therapy. Physiological Reviews.2001;81(2):741-66. https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/physrev.2001.81.2.741
  3. Cunningham C. Microglia and neurodegeneration: the role of systemic inflammation. Glia. 2013;61(1):71-90. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22674585/
  4. Marsland AL, Gianaros PJ, Abramowitch SM, Manuck SB, Hariri AR. Interleukin-6 covaries inversely with hippocampal grey matter volume in middle-aged adults. BiolPsychiatry.2008;64(6):484-90. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2562462/
  5. J.A. Funk, J. Gohlke, A.D. Kraft, C.A. McPherson, J.B. Collins, G.J. Harry Voluntary exercise protects hippocampal neurons from trimethyltin injury: Possible role of interleukin-6 to modulate tumor necrosis factor receptor-mediated neurotoxicity Brain, Behavior, and Immunity. 2011;25:1063-1077. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21435392/
  6. Kesler S, Janelsins M, Koovakkattu D, Palesh O, Mustian K, Morrow G, Dhabhar FS. Reduced hippocampal volume and verbal memory performance associated with interleukin-6 and tumor necrosis factor-alpha levels in chemotherapy-treated breast cancer survivors. Brain Behav Immun. 2013;30(Suppl):S109–16. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22698992/
  7. De Felice FG. Alzheimer’s disease and insulin resistance: translating basic science into clinical applications. J Clin Invest. 2013;123:531–9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23485579/
  8. Mattson MP. Energy intake and exercise as determinants of brain health and vulnerability to injury and disease. Cell Metab. 2012;16:706–22Ohwatashi A, Ikeda S, Harada K, Kamikawa Y, Yoshida A. Exercise enhanced functional recovery and expression of GDNF after photochemically induced cerebral infarction in the rat. EXCLI Journal. 2013;12:693https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23168220/.
  9. Dobos N, Korf J, Luiten P, Eisel U. Neuroinflamma tion in Alzheimer’s disease and Major Depression .Biol Psychiatry. 2010;67:503–504.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20185031
  10. Diniz BS, Teixeira AL, Ojopi EB, Talib LL, Mendonça VA, Gattaz WF, Forlenza OV. Higher serum sTNFR1 level predicts conversion from mild cognitive impairment to Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2010;22:1305-11. 93-102. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20930310/
  11. Zagaar M, Alhaider I, Dao A, Levine A, Alkarawi A, Alzubaidy M, et al. The beneficial effects of regular exercise on cognition in REM sleep deprivation: behavioral, electrophysiological and molecular evidence. Neurobiology of Disease. 2012;45(3):1153-62. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22227452/
  12. Lin T-W, Shih Y-H, Chen S-J, Lien C-H, Chang C-Y, Huang T-Y, et al. Running exercise delays neurodegeneration in amygdala and hippocampus of Alzheimer’s disease (APP/PS1) transgenic mice. Neurobiology of Learning and Memory. 2015;118:189-97. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25543023/
  13. Airaksinen MS, Saarma M. The GDNF family: signalling, biological functions and therapeutic value. Nature Reviews Neuroscience. 2002;3(5):383 -94https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1476558617304475.
  14. Marksteiner J, Kemmler G, Weiss EM, Knaus G, Ullrich C, Mechtcheriakov S, et al. Five out of 16 plasma signaling proteins are enhanced in plasma of patients with mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Neurobiology of Aging. 2011;32(3):539-40https://europepmc.org/article/med/19395124
  15. Straten G, Saur R, Laske C, Gasser T, Annas P, Basun H, et al. Influence of lithium treatment on GDNF serum and CSF concentrations in patients with early Alzheimer's disease. Current Alzheimer Research. 2011;8(8):853-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21875410/
  16. Sullivan AM, O’Keeffe GW. Neurotrophic factor therapy for Parkinson's disease: past, present and future. Neural regeneration Research. 2016;11(2):25-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27073356/
  17. Ohwatashi A, Ikeda S, Harada K, Kamikawa Y, Yoshida A. Exercise enhanced functional recovery and expression of GDNF after photochemically induced cerebral infarction in the rat. EXCLI Journal. 2013:12:693-700. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4653718/
  18. Wick M, Teng L, Mu X, Springer JE, Davis BM. Overexpression of GDNF induces and maintains hyperinnervation of muscle fibers and multiple end-plateformations. Exp Neurol. 2001;171:342-50. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3637874/
  19. Airavaara M, Pletnikova O, Doyle ME, Zhang YE, Troncoso JC, Liu Q-R. Identification of novel GDNF isoforms and cis-antisense GDNFOS gene and their regulation in human middle temporal gyrus of Alzheimer disease. Journal of BiologicalChemistry.2011;286(52):45093-102. https://europepmc.org/article/pmc/pmc3247946
  20. Palasz E, Folcik R, Gasiorowska A, Niewiadomski W, Niewiadomska G. Treadmill training lessens dopaminergic deficiency, enhances BDNF and GDNF biosynthesis, and reduces brain inflammation in the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Parkinsonism & Related Disorders. 2018;46:e41. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32050617/
  21. Campos C, Rocha NB, Lattari E, Paes F, Nardi AE, Machado S. Exercise-induced neuroprotective effects on neurodegenerative diseases: the key role of trophic factors. Expert Review of Neurotherapeutics. 2016;16(6):723-34. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27086703/
  22. Afzalpour ME, Chadorneshin HT, Foadoddini M, Eivari HA. Comparing interval and continuous exercise training regimens on neurotrophic factors in rat brain. Physiology & Behavior. 2015;147:78-83. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25868740/
  23. Piotrowicz Z, Chalimoniuk M, Płoszczyca K, Czuba M, Langfort J. Acute normobaric hypoxia does not affect the simultaneous exercise-induced increase in circulating BDNF and GDNF in young healthy men: A feasibility study. PloS One.2019Oct23;14(10):e0224207. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6808427/
  24. Zagaar M, Alhaider I, Dao A, Levine A, Alkarawi A, Alzubaidy M, et al. The beneficial effects of regular exercise on cognition in REM sleep deprivation: behavioral, electrophysiological and molecular evidence. Neurobiology of Disease.2012;45(3):1153-62. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22227452/
  25. Mohammadpour JD, Hosseinmardi N, Janahmadi M, Fathollahi Y, Motamedi F, Rohampour K. Non-selective NSAIDs improve the amyloid-β-mediated suppression of memory and synaptic plasticity. Pharmacology Biochemistry and Behavior.2015;132:33-41. https://europepmc.org/article/med/25697476
  26. BÜTTNER-ENNEVER, JEAN. “The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, 3rd edn.” Journal of Anatomy vol. 191,Pt 2 (1997): 315–317. anatomy/issue/216538F2232A9165439EA8FCC0F8A5BB
  27. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2− ΔΔCT method. Methods. 2001;25(4):4028https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11846609/.
  28. Campos C, Rocha NB, Lattari E, Paes F, Nardi AE, Machado S. Exercise-induced neuroprotective effects on neurodegenerative diseases: the key role of trophic factors. Expert Review of Neurotherapeutics. 2016;16(6):723-34. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27086703/
  29. Khorshidahmad T, Tabrizian K, Vakilzadeh G, Nikbin P, Moradi S, Hosseini-Sharifabad A, et al. Interactive effects of a protein kinase AII inhibitor and testosterone on spatial learning in the Morris water maze. Behavioural Brain Research. 2012;228(2):432-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22209852/
  30. McCullough MJ, Gyorkos AM, Spitsbergen JM. Short-term exercise increases GDNF protein levels in the spinal cord of young and old rats. Neuroscience.2013;240:258-68. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23500094/
  31. Revilla S, Ursulet S, Álvarez-López MJ, Castro-Freire M, Perpiñá U, García-Mesa Y, et al. Lenti-GDNF gene therapy protects against Alzheimer's disease-like neuropathology in 3xTg‐AD mice and MC65 cells. CNS Neuroscience & Therapeutics. 2014;20(11):961-72. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25119316/
  32. Azimi M, Gharakhanlou R, Naghdi N, Khodadadi D, Heysieattalab S. Moderate treadmill exercise ameliorates amyloid-β-induced learning and memory impairment, possibly via increasing AMPK activity and up-regulation of the PGC-1α/FNDC5/BDNFpathway.Peptides2018;102:78-88. https://europepmc.org/article/med/29309801

 

فیزیولوژی ورزشی
دوره 13، شماره 49
فروردین 1400
صفحه 169-198

  • تاریخ دریافت 21 مهر 1398
  • تاریخ بازنگری 15 بهمن 1398
  • تاریخ پذیرش 16 بهمن 1398