تأثیر تجویز همزمان مکمل اورسولیک اسید نانولیپوزومال به‌همراه فعالیت ورزشی منظم در محیط غنی‌سازی‌شده بر بیان ژن‌های MOG، PLP، MBP و MAG در بافت مخچة موش‌های مسن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیولوژی ورزش، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

چکیده

زمینه و هدف: دمیلینه شدن، آسیب آکسونی و از دست رفتن نورون‌ها با افزایش سن و پیشرفت پیری که به کاهش عملکرد شناختی و حرکتی و بیماری‌های عصبی منجر می‌شود، یکی از دغدغه‌های جوامع امروزی با توجه به افزایش جهانی جمعیت افراد سالمند به‌شمار می‌رود. فعالیت‌های ورزشی نه‌تنها سلامت کلی مغز را بهبود می‌بخشند، بلکه به‌عنوان یک درمان ضدپیری قوی با دست‌کم تأثیرات منفی عمل می‌کنند. همچنین اورسولیک اسید با خواص ضدالتهابی خود، از آسیب‌های مغزی و کاهش نقایص شناختی جلوگیری می‌کند. از این‌رو هدف این تحقیق بررسی تأثیر تجویز همزمان مکمل اورسولیک اسید به‌همراه فعالیت ورزشی منظم در محیط غنی‌شده بر بیان ژن‌های دخیل در میلین‌سازی شامل گلیکوپروتئین الیگودندروسیت میلین (MOG)، پروتئین پروتئولیپید میلین (PLP)، پروتئین پایة میلین (MBP) و گلیکوپروتئین وابسته به میلین (MAG) در موش‌های مسن است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تجربی، 20 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار با سن 16-20 ماه به چهار گروه مساوی شامل 1. کنترل پیر + حلال، 2. پیر + مکمل، 3. پیر + ورزش و 4. پیر + مکمل + ورزش تقسیم شدند. فعالیت ورزشی منظم به مدت چهار هفته، پنج جلسه در هفته و هر جلسه 30 دقیقه بود که شامل ورزش داوطلبانه در محیط غنی‌سازی‌شده (قفسی فلزی بزرگ‌تر از قفس استاندارد دارای سازه‌هایی جهت بالا رفتن حیوان، فرصت‌هایی برای سرپناه (خانه‌ها، لوله‌های پی‌وی‌سی، تونل‌های مقوایی)، مواد جویدنی، چرخ دوار و مجموعه‌ای از 14 اشیای مختلف پلاستیکی غیرقابل جویدن) بود. گاواژ مکمل اورسولیک اسید نانولیپوزومال‌شده به مقدار 250 میلی‌گرم/کیلوگرم وزن بدن، به‌صورت ناشتا و مطابق با روزهای تمرین انجام شد. بیان ژن‌های MOG، PLP، MBP و MAG در بافت مخچه به روش Real-Time PCR صورت گرفت. داده‌های حاصل با استفاده از آزمون تحلیل واریانس دوعاملی و آزمون تعقیبی بونفرونی در سطح معناداری 05/0≥P تجزیه‌وتحلیل شدند.
نتایج: تجویز همزمان اورسولیک اسید و فعالیت ورزشی منظم سبب افزایش معنادار بیان همة ژن‌های مورد بررسی در مقایسه با سه گروه دیگر شد. فعالیت بدنی داوطلبانه و مکمل اورسولیک نیز هر کدام به‌تنهایی به افزایش معنادار بیان ژن‌های MOG، PLP و MAG نسبت به گروه کنترل پیر منجر شد.
 نتیجه‏گیری: با توجه به یافته‌های پژوهش، تجویز همزمان مکمل اورسولیک اسید و فعالیت‌های بدنی داوطلبانه و منظم در دوران سالمندی، با تحریک میلین‌سازی شاید بتواند آسیب آکسونی، تخریب نورونی و کاهش عملکرد شناختی وابسته به سن را تا حدی کاهش دهد. هرچند که با توجه به محدود بودن پژوهش‌ها در این زمینه، بررسی‌های بیشتر در جوامع انسانی مورد نیاز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of simultaneous administration of nanoliposomal ursolic acid supplement along with regular exercise in an enriched environment on the expression of MOG, PLP, MBP and MAG genes in cerebellar tissue of aged rats

نویسندگان [English]

  • Ali Zare
  • Alireza Rahimi
  • Foad Feizolahi
Department of exercise physiology, Karaj branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran
چکیده [English]

Background and Purpose: Demyelination, axonal damage and loss of neurons associated with aging and advancing senescence, which lead to decreased cognitive and motor function and neurological diseasesare among the concerns of today's societies due to the global increase in the elderly population. Exercise, not only improves overall brain health, it also acts as a powerful anti-aging treatment with minimal side effects. In addition, ursolic acid with its anti-inflammatory properties prevents brain damage and reduces cognitive defects. Therefore, the aim of this study is to investigate the effect of simultaneous administration of ursolic acid supplement along with regular exercise in an enriched environment on the expression of genes involved in myelination including myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG), myelin proteolipid protein (PLP), myelin basic protein (MBP) and Myelin-associated glycoprotein (MAG) in aged rats.
Materials and Methods: In this experimental study, 20 male Wistar rats, aged 16-20 months, were divided into four equal groups including: 1) control + placebo, 2) supplement, 3) exercise and 4) supplement + exercise. Regular exercise was performed for 4 weeks, 5 sessions per week and 30 minutes per session, which included voluntary exercise in an enriched environment (a metal cage larger than a standard cage with structures for the animal to climb, opportunities for shelter (houses, PVC pipes, cardboard tunnels), chews, spinning wheel and a set of 14 different non-chewable plastic objects). Nanoliposomal ursolic acid supplement gavage was performed at the rate of 250 mg/kg body weight on an empty stomach and according to training days. The expression of MOG, PLP, MBP and MAG genes in cerebellar tissue was measured by Real-Time PCR method. The data were analyzed using two-factor analysis of variance and Bonferroni's post-hoc test at a significance level of P≤0.05.
Results: The simultaneous administration of ursolic acid and performing regular exercise caused a significant increase in the expression of all studied genes compared to the other three groups. In addition, voluntary regular exercise and ursolic supplementation alone led to a significant increase in the expression of MOG, PLP and MAG genes compared to the old control group.
Conclusions: According to the research findings, the simultaneous administration of ursolic acid supplement and regular physical exercise in old age, may reduce axonal damage, neuronal destruction and age-related cognitive function decline through stimulating myelination. However, due to the limited research in this field, more investigations are needed in human.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Voluntary Exercise Training
  • Ursulic Acid
  • Myelin
  • Aging
  1. Hou Y, Dan X, Babbar M, Wei Y, Hasselbalch SG, Croteau DL, Bohr VA. Ageing as a risk factor for neurodegenerative disease. Nature Reviews Neurology. 2019 Oct;15(10):565-81.
  2. Byrne C, Faure C, Keene DJ, Lamb SE. Ageing, muscle power and physical function: a systematic review and implications for pragmatic training interventions. Sports Medicine. 2016 Sep;46:1311-32.
  3. Arleo A, Bareš M, Bernard JA, Bogoian HR, Bruchhage MM, Bryant P, Carlson ES, Chan CC, Chen LK, Chung CP, Dotson VM. Consensus paper: cerebellum and ageing. The Cerebellum. 2024 Apr;23(2):802-32.
  4. Chapman TW, Hill RA. Myelin plasticity in adulthood and aging. Neuroscience letters. 2020 Jan 10;715:134645.
  5. Sohrabi P, Parnow A, Jalili C. Treadmill aerobic training improve beam-walking test, up-regulate expression of main proteins of myelin and myelination in the hippocampus of cuprizone-fed mice. Neuroscience letters. 2023 Jan 1;792:136936.
  6. Chambel SS, Cruz CD. Axonal growth inhibitors and their receptors in spinal cord injury: from biology to clinical translation. Neural Regeneration Research. 2023 Dec 1;18(12):2573-81.
  7. Simons M, Trajkovic K. Neuron-glia communication in the control of oligodendrocyte function and myelin biogenesis. Journal of cell science. 2006 Nov 1;119(21):4381-9.
  8. Juryńczyk M, Jacob A, Fujihara K, Palace J. Myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) antibody-associated disease: practical considerations. Practical neurology. 2019 Jun 1;19(3):187-95.
  9. Iskusnykh IY, Zakharova AA, Kryl’skii ED, Popova TN. Aging, neurodegenerative disorders, and cerebellum. International Journal of Molecular Sciences. 2024 Jan 13;25(2):1018.
  10. Elobeid A, Libard S, Leino M, Popova SN, Alafuzoff I. Altered proteins in the aging brain. Journal of Neuropathology & Experimental Neurology. 2016 Apr 1;75(4):316-25.
  11. Sujkowski A, Hong L, Wessells RJ, Todi SV. The protective role of exercise against age-related neurodegeneration. Ageing Research Reviews. 2022 Feb 1;74:101543.
  12. Dauwan M, Begemann MJ, Slot MI, Lee EH, Scheltens P, Sommer IE. Physical exercise improves quality of life, depressive symptoms, and cognition across chronic brain disorders: a transdiagnostic systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of neurology. 2021 Apr;268(4):1222-46.
  13. Feter N, Freitas MP, Gonzales NG, Umpierre D, Cardoso RK, Rombaldi AJ. Effects of physical exercise on myelin sheath regeneration: A systematic review and meta-analysis. Science & Sports. 2018 Feb 1;33(1):8-21.
  14. Graciani AL, Gutierre MU, Coppi AA, Arida RM, Gutierre RC. Myelin, aging, and physical exercise. Neurobiology of Aging. 2023 Jul 1;127:70-81.
  15. Honarvar F, Hojati V, Zare L, Bakhtiari N, Javan M. Ursolic acid enhances myelin repair in adult mice brains and stimulates exhausted oligodendrocyte progenitors to remyelinate. Journal of Molecular Neuroscience. 2022 Oct;72(10):2081-93.
  16. Lu J, Zheng YL, Wu DM, Luo L, Sun DX, Shan Q. Ursolic acid ameliorates cognition deficits and attenuates oxidative damage in the brain of senescent mice induced by D-galactose. Biochemical pharmacology. 2007 Oct 1;74(7):1078-90.
  17. Salau VF, Erukainure OL, Ayeni G, Ibeji CU, Islam MS. Modulatory effect of ursolic acid on neurodegenerative activities in oxidative brain injury: An ex vivo study. Journal of Food Biochemistry. 2021 Feb;45(2):e13597.
  18. Zhu X, Grace AA. Prepubertal environmental enrichment prevents dopamine dysregulation and hippocampal hyperactivity in MAM schizophrenia model rats. Biological psychiatry. 2021 Feb 1;89(3):298-307.
  19. Bellés L, Dimiziani A, Herrmann FR, Ginovart N. Early environmental enrichment and impoverishment differentially affect addiction-related behavioral traits, cocaine-taking, and dopamine D2/3 receptor signaling in a rat model of vulnerability to drug abuse. Psychopharmacology. 2021 Dec;238(12):3543-57.
  20. Kazemi Pordanjani M, Banitalebi E, Roghani M, Hemmati R. Ursolic acid enhances the effect of exercise training on vascular aging by reducing oxidative stress in aged type 2 diabetic rats. Food Science & Nutrition. 2023 Feb;11(2):696-708.
  21. Lotfi A, Abbasi M, Karami N, Arghavanfar H, Kazeminasab F, Rosenkranz SK. Effects of treadmill training on myelin proteomic markers and cerebellum morphology in a rat model of cuprizone-induced toxic demyelination. Journal of Neuroimmunology. 2024 Feb 15;387:578286.
  22. Pouria Mehr E, Haghighi AH, Askari R, Asadi Shekaari M. The effect of continuous aerobic training on myelination-related parameters in the frontal cortex of rats. Daneshvar Medicine. 2023 Jan 3;30(5):27-36. (In Persian)
  23. Bao C, He C, Shu B, Meng T, Cai Q, Li B, Wu G, Wu B, Li H. Aerobic exercise training decreases cognitive impairment caused by demyelination by regulating ROCK signaling pathway in aging mice. Brain research bulletin. 2021 Mar 1;168:52-62.
  24. Yoon H, Kleven A, Paulsen A, Kleppe L, Wu J, Ying Z, Gomez-Pinilla F, Scarisbrick IA. Interplay between exercise and dietary fat modulates myelinogenesis in the central nervous system. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease. 2016 Apr 1;1862(4):545-55.
  25. Jacobs RA, Flück D, Bonne TC, Bürgi S, Christensen PM, Toigo M, Lundby C. Improvements in exercise performance with high-intensity interval training coincide with an increase in skeletal muscle mitochondrial content and function. Journal of applied physiology. 2013 Sep 15;115(6):785-93.
  26. Kiebish MA, Young DM, Lehman JJ, Han X. Chronic caloric restriction attenuates a loss of sulfatide content in PGC-1α mouse cortex: a potential lipidomic role of PGC-1α in neurodegeneration. Journal of lipid research. 2012 Feb 1;53(2):273-81.
  27. Cho C, Ji M, Cho E, Yi S, Kim JG, Lee S. Chronic voluntary wheel running exercise ameliorates metabolic dysfunction via PGC-1α expression independently of FNDC5/irisin pathway in high fat diet-induced obese mice. The Journal of Physiological Sciences. 2023 Apr 11;73(1):6.
  28. Habtemariam S. Antioxidant and anti‐inflammatory mechanisms of neuroprotection by ursolic acid: Addressing brain injury, cerebral ischemia, cognition deficit, anxiety, and depression. Oxidative medicine and cellular longevity. 2019;2019(1):8512048.
  29. Wang SJ, Zhao XH, Chen W, Bo N, Wang XJ, Chi ZF, Wu W. Sirtuin 1 activation enhances the PGC-1α/mitochondrial antioxidant system pathway in status epilepticus. Molecular medicine reports. 2015 Jan 1;11(1):521-6.
  30. Xiang Z, Valenza M, Cui L, Leoni V, Jeong HK, Brilli E, Zhang J, Peng Q, Duan W, Reeves SA, Cattaneo E. Peroxisome-proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 α contributes to dysmyelination in experimental models of Huntington's disease. Journal of Neuroscience. 2011 Jun 29;31(26):9544-53.

 

  • تاریخ دریافت: 30 آبان 1403
  • تاریخ بازنگری: 18 دی 1403
  • تاریخ پذیرش: 18 اسفند 1403
  • تاریخ اولین انتشار: 18 اسفند 1403
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1404