اثر تمرین هوازی و تزریق آدنوزین بر بیان ژن HIF-1α در مغز رت‌های ویستار پس از سکته مغزی

رمضانی, سعید; معظمی, مهتاب; بیژه, ناهید; رشید لمیر, امیر

doi:10.22089/spj.2025.18359.2391

اثر تمرین هوازی و تزریق آدنوزین بر بیان ژن HIF-1α در مغز رت‌های ویستار پس از سکته مغزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعید رمضانی

مهتاب معظمی

ناهید بیژه

امیر رشید لمیر

گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

10.22089/spj.2025.18359.2391

چکیده

هدف: سکته مغزی ایسکمیک یکی از شایع‌ترین اختلالات نورولوژیک در سراسر جهان است و به‌عنوان دومین عامل مرگ‌ومیر و یکی از عوامل اصلی ناتوانی‌های بلندمدت در بزرگسالان شناخته می‌شود. با توجه به نقش محافظتی تمرین هوازی در بهبود عملکرد نورونی و اثرات تنظیمی آدنوزین بر پاسخ‌های سلولی، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر این دو مداخله بر بیان ژن HIF-1α در مغز رت‌های نر ویستار پس از سکته مغزی ایسکمیک انجام شد.
مواد و روش ها: پنجاه رت نر بالغ از نژاد ویستار با سن ۸ تا ۱۰ هفته و وزن بین ۲۴۰ تا ۲۷۰ گرم، به ‌صورت تصادفی به پنج گروه تقسیم شدند: شم، سکته مغزی+کنترل، سکته مغزی+تمرین هوازی، سکته مغزی+آدنوزین و سکته مغزی+آدنوزین+تمرین هوازی. سکته مغزی ایسکمیک با روش انسداد موقت شریان کاروتید مشترک به مدت ۴۵ دقیقه در رت‌های نر بالغ القا شد. تمرین هوازی دو روز پس از القا آغاز شد و به مدت هشت هفته ادامه یافت. رت‌های گروه تمرینی، پنج روز در هفته طبق یک پروتکل پیش‌رونده روی تردمیل فعالیت داشتند. برنامه‌ تمرینی در هفته اول با سرعت 20 متر در دقیقه، بدون شیب و به مدت 18 دقیقه آغاز شد و به‌تدریج افزایش یافت؛ به‌ طوری ‌که در هفته‌ هشتم به سرعت ۳۰ متر در دقیقه، با شیب ۱۰ درجه و مدت‌زمان ۵۰ دقیقه رسید. آدنوزین با دوز 3/0 میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن، روزانه یک‌بار به گروه‌های درمانی مربوط تزریق شد. چهل‌وهشت ساعت پس از پایان پروتکل تمرینی، رت‌ها قربانی شدند و بافت‌های مغزی آن‌ها برای بررسی بیان ژن HIF-1α با استفاده از روش PCRجمع‌آوری شد. داده‌ها با استفاده از آزمون تحلیل واریانس یک‌طرفه و آزمون تعقیبی توکی تجزیه و تحلیل شدند.
نتایج: یافته‌ها نشان داد، بیان ژن HIF-1α در گروههای سکته مغزی+آدنوزین+تمرین و سکته مغزی+تمرین در مقایسه با گروه‌های شم (001/0P<)، سکته مغزی+کنترل (001/0P<) و سکته مغزی+آدنوزین (001/0P<) بیشتر و معنادار بود.
نتیجه‌گیری: تمرین هوازی به ‌طور چشمگیر بیان HIF-1α و بقای نورونی در رت‌های ایسکمیک را افزایش داد. آدنوزین به‌تنهایی اثری نداشت و ترکیب آن با ورزش برتری آماری بر تمرین تنها نشان نداد. این یافته‌ها بر نقش محوری ورزش هوازی در توان‌بخشی پس از سکته مغزی و ضرورت بهینه‌سازی دوز و زمان‌بندی آدنوزین در مطالعات آینده را تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

نورولوژیک

تمرینات هوازی

آدنوزین

HIF-1&‌alpha؛ سکته مغزی ایسکمیک

موضوعات

عصبی و عضلانی

1. Feigin VL, Brainin M, Norrving B, et al. World stroke organization: global stroke fact sheet 2025. International Journal of Stroke. 2025;20(2):132–144. https://doi.org/10.1177/17474930241308142

2. Feigin VL, Norrving B, Mensah GA. Global burden of stroke. Lancet Neurol. 2020;19(5):439–440. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(20)30195-5

3. Iadecola C. The pathobiology of ischemic stroke. Nat Rev Neurosci. 2017;18(3):196–206. https://doi.org/10.1038/nrn.2017.10

4. Benjamin EJ, Muntner P, Alonso A, et al. Heart disease and stroke statistics—2021 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 2021;143(8):e254–e743. https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000950

5. Semenza GL. Hypoxia-inducible factors in physiology and medicine. Cell. 2012;148(3):399–408. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.021

6. He Q, Ma Y, Liu J, et al. Biological functions and regulatory mechanisms of HIF-1α in ischemic stroke. Front Immunol. 2021;12:801985. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.801985

7. Zhang L, Li Y, Zhang Z, et al. Hypoxia-inducible factor-1α up-regulates VEGF to promote angiogenesis after focal cerebral ischemia in rats. J Cereb Blood Flow Metab. 2018;38(9):1598–1607. https://doi.org/10.1177/0271678X17714658

8. Liu L, Li Y, Li J, et al. Signaling pathways regulating HIF-1α in ischemic brain injury. Mol Neurobiol. 2020;57(2):1045–1057. https://doi.org/10.1007/s12035-019-01755-2

9. Wang R, Li B, Wang X, et al. Aerobic exercise and neuroprotection in stroke. Brain Res Bull. 2021;170:1–9. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2021.02.005

10. Li J, Wang Y, Zhang Y, et al. Exercise-induced HIF-1α expression in ischemic brain. Neurosci Lett. 2020;735:135161. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2020.135161

11. Chen X, Liu Y, Zhang Y, et al. Aerobic training enhances hippocampal neurogenesis in aged rats. Brain Behav. 2022;12(3):e2503. https://doi.org/10.1002/brb3.2503

12. Zhao Y, Zhang Q, Li X, et al. AMPK activation and neurovascular protection. J Cereb Blood Flow Metab. 2021;41(2):345–357. https://doi.org/10.1177/0271678X20976660

13. Voss MW, Nagamatsu LS, Liu-Ambrose T, et al. Exercise and brain plasticity. Trends Neurosci. 2013;36(5):293–301. https://doi.org/10.1016/j.tins.2013.03.003

14. Kim H, Lee SH, Kim SS, et al. BDNF/VEGF signaling in post-stroke recovery. Neurorehabil Neural Repair. 2020;34(3):215–225. https://doi.org/10.1177/1545968319898444

15. Khan M, Sakakibara M, Nishimura Y, et al. Adenosine as a key mediator of neuronal survival in cerebral ischemic injury. Neurochem Res. 2022;47(2):345–359. https://doi.org/10.1007/s11064-021-03456-9

16. Ming Z, Zhang Y, Li H, et al. Adenosine A1 receptor agonist alleviates cerebral ischemia/reperfusion injury by inhibiting Nrf2/NLRP3 signaling-mediated pyroptosis. Exp Ther Med. 2025;29(6):215. https://doi.org/10.3892/etm.2025.12543

17. Huang Y, Wang J, Liu Z, et al. Immunoregulation by adenosine signaling in infection and inflammation. Front Cell Dev Biol. 2025;13:105432. https://doi.org/10.3389/fcell.2025.105432

18. Chen JF, Eltzschig HK, Fredholm BB. A2A receptor signaling in neuroprotection. J Neurosci. 2010;30(6):1602–1612. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5330-09.2010

19. Lee J, Kim D, Park S, et al. Endothelial-targeted CD39 is protective in a mouse model of global forebrain ischemia. J Neuroinflamm. 2025;22(1):88. https://doi.org/10.1186/s12974-025-02888-1

20. Guo X, Li Y, Wang H, et al. Microglial CD39 regulates neurovascular coupling and metabolic supply to the brain. Purinergic Signal. 2025;21(1):12–24. https://doi.org/10.1007/s11302-025-09876-3

21. Zhou L, Chen J, Dong X, Yi Y. The role of endurance exercise and adenosine on MCP-1 gene expression in male rat brain ischemia-reperfusion. Cell Mol Biol. 2023;69(10):Article 11. https://doi.org/10.14715/cmb/2023.69.10.11

22. Madai VI, Wollenweber FA, Möhlenbruch MA, et al. HIF-1α activation and metabolic reprogramming in stroke. Stroke. 2021;52(4):1234–1242. https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.120.031234

23. Yang Y, Zhang J, Liu H, et al. Fibrate drugs and HIF-1α modulation in stroke. Pharmacol Res. 2022;175:106024. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.106024

24. Mitroshina EV, Savyuk MO, Ponimaskin E, Vedunova MV. Hypoxia-inducible factor (HIF) in ischemic stroke and neurodegenerative disease. Front Cell Dev Biol. 2021;9:703084. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.703084

25. Moncion A, Arbour C, Desjardins M, et al. Aerobic exercise improves cognitive and motor function after stroke: a systematic review. Neurorehabil Neural Repair. 2022;36(5):345–360. https://doi.org/10.1177/15459683221074321

26. Ramazani S, Moazami M, Bijeh N, Rashidlamir A. Neuroprotective effect of the combination of aerobic exercise and adenosine on the A2A receptor gene expression and complications of cerebral stroke in the hippocampus of adult male rats. Iran J Neurosci Res. 2023;18(1):45–58. https://doi.org/10.22089/spj.2023.15507.2277

27. Maleki M, Hatami Nemati H, Ahmadi H, Nasri S. The effect of short- and long-term exercise courses on memory impairment induced by ethidium bromide injection in the hippocampus of the brain of male rats. Sport Physiology. 2022;14(55):71–94. [In Persian]. https://doi.org/10.22089/spj.2022.12871.2193

28. Parveen A, Suganthirababu P, Umasankar Y, Prathap L, Das PR. Assessing functional recovery and neural plasticity in ischemic stroke rodent models: a systematic review. Texila International Journal of Public Health. 2025;Special Issue 2. https://doi.org/10.21522/TIJPH.2013.SE.25.02.Art