نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی

نشریه فیزیولوژی ورزش و فعالیت بدنی

اثر ترکیبی تمرین هوازی و مکمل نیاسین بر میزان تجمع آمیلوئید بتا و فسفریلاسیون پروتئین تاو در هیپوکامپ و عملکرد شناختی موش‌های صحرایی مدل آلزایمر القاشده با استرپتوزوتوسین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه فیزیولوژی ورزشی و حرکات اصلاحی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 دانشگاه ارومیه
3 گروه فیزیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی ارومیه، ارومیه، ایران
4 مرکز تحقیقات نوروفیزیولوژی، مؤسسه تحقیقات پزشکی سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
هدف: بیماری آلزایمر با بروز اختلالات شناختی گسترده و افزایش فسفریلاسیون پروتئین تاو در ناحیه هیپوکامپ همراه است و این تغییرات به‌طور مستقیم عملکرد حافظه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. از آنجا که تمرین هوازی و مکمل نیاسین هر دو در مطالعات قبلی اثرات بالقوه محافظتی بر بافت عصبی نشان داده‌اند، بررسی نقش ترکیبی آن‌ها در تعدیل آسیب‌های ناشی از آلزایمر اهمیت دارد. بنابراین، هدف این مطالعه ارزیابی اثر تمرین هوازی با شدت متوسط و مکمل‌یاری نیاسین، به‌صورت جداگانه و ترکیبی، بر بهبود عملکرد حافظه و کاهش فسفریلاسیون تاو در مدل آلزایمر القاشده با STZ در موش‌های صحرایی بود تا مشخص شود کدام مداخله یا ترکیب آن‌ها اثربخشی بیشتری در کاهش اختلالات شناختی مرتبط با این بیماری دارد.
مواد و روش ها: در این مطالعه تجربی، ۳۰ موش صحرایی نر ویستار بالغ (۲۵۰±۱۰ گرم) پس از یک دوره سازگاری و تحت شرایط محیطی کنترل‌شده، به‌صورت تصادفی در پنج گروه شامل کنترل، آلزایمری، آلزایمری+نیاسین، آلزایمری+تمرین ورزشی و آلزایمری+ترکیبی (n=6) قرار گرفتند. مدل آلزایمر با تزریق داخل‌بطنی استرپتوزوتوسین (STZ) تحت شرایط استریوتاکسیک و بیهوشی استاندارد ایجاد شد. در گروه‌های دریافت‌کننده مداخله، تمرین هوازی با شدت متوسط به مدت ۴ هفته روی تردمیل موتوردار و با افزایش تدریجی شدت اجرا شد. مکمل نیاسین نیز با دوز 100 mg/kg به‌صورت گاواژ خوراکی و روزانه به‌مدت ۳۰ روز تجویز گردید. برای ارزیابی عملکرد شناختی، آزمون شناسایی شیء جدید جهت سنجش حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت، و آزمون تی‌ماز برای اندازه‌گیری حافظه کاری به‌کار رفت. پس از انجام آزمون‌های رفتاری، میزان بیان پروتئین‌های آمیلوئید بتا (Aβ) و تاو فسفریله (AT8) در بافت هیپوکامپ با استفاده از روش وسترن بلات اندازه‌گیری شد. داده‌ها با آنالیز واریانس یک‌طرفه و آزمون تعقیبی توکی تحلیل شدند و سطح معنی‌داری 0.05 در نظر گرفته شد.
یافته ها: تزریق STZ باعث کاهش معنی‌دار شاخص تمایز حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت نسبت به گروه کنترل شد (P<0.001). در حافظه کوتاه‌مدت، گروه ترکیبی نسبت به گروه آلزایمری افزایش معنی‌داری در عملکرد حافظه نشان داد (P<0.05). در حافظه بلندمدت، گروه‌های آلزایمری+تمرین (P<0.05) و آلزایمری+ترکیبی (P<0.001) بهبود معنی‌دار قابل توجهی نسبت به گروه آلزایمری داشتند. در آزمون تی‌ماز، درصد تناوب در گروه آلزایمری به‌طور معنی‌داری نسبت به کنترل کاهش یافت (P<0.0001)، اما در گروه‌های آلزایمری+نیاسین (P<0.05)، آلزایمری+تمرین (P<0.01) و آلزایمری+ترکیبی (P<0.001) این میزان به‌طور معنی‌دار افزایش یافت. در بررسی‌های مولکولی، میزان بیان پروتئین Aβ در هیپوکامپ گروه آلزایمری نسبت به گروه کنترل افزایش معنی‌داری یافت (01P<0.00). متقابلاً میزان Aβ در گروه‌های آلزایمری+نیاسین (P<0.05)، آلزایمری+تمرین (P<0.05) و آلزایمری+ترکیبی (P<0.01) کاهش معنی‌داری نسبت به گروه آلزایمری نشان داد. همچنین، سطح فسفریلاسیون AT8 در هیپوکامپ گروه آلزایمری به‌طور معنی‌داری افزایش یافت (P<0.0001) و در گروه‌های آلزایمری+نیاسین (P<0.001)، آلزایمری+تمرین (P<0.001) و آلزایمری+ترکیبی (P<0.0001) کاهش معنی‌دار نسبت به گروه آلزایمری مشاهده شد. قابل توجه است که در گروه آلزایمری+ترکیبی، تفاوت معنی‌داری در میزان بیان پروتئین‌های Aβ و AT8 نسبت به گروه کنترل سالم مشاهده نگردید.
نتیجه گیری: تمرین هوازی با شدت متوسط و مکمل نیاسین، به‌ویژه زمانی که به صورت ترکیبی استفاده شوند، به طور معنی‌داری باعث بهبود عملکرد شناختی ،کاهش بیان آمیلوئید بتا و فسفریلاسیون پروتئین تاو در هیپوکامپ موش‌های مدل آلزایمر القاشده با STZ می‌شوند. این نتایج حاکی از نقش محافظتی و تقویت‌کننده این مداخلات در کاهش اختلالات شناختی مرتبط با بیماری آلزایمر است و می‌تواند راهکارهای نوینی برای پیشگیری یا درمان این بیماری فراهم کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Combined Effect of Aerobic Exercise and Niacin Supplementation on Amyloid-Beta Accumulation and Tau Phosphorylation in the Hippocampus, and on Cognitive Function in a Streptozotocin-Induced Rat Model of Alzheimer's Disease

نویسندگان English

Mohammad Sodouri 1
Asghar Tofighi 2
Leila Chodari 3
Zahra Niknam 4
1 Department of Exercise Physiology and Corrective Exercises, Faculty of Sport Sciences, Urmia University, Urmia, Iran
2 هیات علمی
3 Department of Physiology, Faculty of Medicine , Urmia University of Medical Sciences , Urmia, Iran
4 Neurophysiology Research Center, Cellular and Molecular Medicine Research Institute, Urmia University of Medical Sciences, Urmia, Iran
چکیده English

Background and Purpose: Alzheimer’s disease (AD) is associated with extensive cognitive impairment and increased tau protein phosphorylation in the hippocampus, which directly affect memory performance. Given that both aerobic exercise and niacin supplementation have shown potential neuroprotective effects in previous studies, investigating their role in modulating AD-induced damage is of great importance. Therefore, the present study aimed to evaluate the individual and combined effects of moderate-intensity aerobic exercise and niacin supplementation on improving memory and reducing tau phosphorylation in a streptozotocin (STZ)-induced AD rat model, to determine which intervention or combination thereof is more effective in mitigating cognitive deficits associated with this disease.
Materials and Methods: In this experimental study, 30 adult male Wistar rats (250±10 g) were randomly divided into five groups (n=6) after an acclimatization period under controlled environmental conditions: Control, AD, AD + Niacin, AD + Exercise, and AD + Combined. The AD model was induced via intracerebroventricular injection of streptozotocin (STZ) under standard stereotaxic and anesthetic conditions. In the intervention groups, moderate-intensity aerobic training was performed on a motorized treadmill for 4 weeks with a gradual increase in intensity. Niacin supplementation was administered via oral gavage at a dose of 100 mg/kg/day for 30 days. To evaluate cognitive performance, the Novel Object Recognition (NOR) test was used to assess short-term and long-term memory, and the T-maze test was used to measure working memory. Following behavioral testing, the expression levels of amyloid-beta (Aβ) and phosphorylated tau (AT8) proteins in the hippocampal tissue were quantified using Western blotting. Data were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's post hoc test, with the significance level set at P<0.05.
Results: STZ injection caused a significant decrease in the discrimination index of short- and long-term memory compared to the control group (P<0.001). In short-term memory, the combined group showed a significant increase in memory performance compared to the AD group (P<0.05). In long-term memory, the AD + Exercise (P<0.05) and AD + Combined (P<0.001) groups exhibited significant improvements compared to the AD group. In the T-maze test, the alternation percentage in the AD group significantly decreased compared to the control (P<0.0001); however, this rate significantly increased in the AD + Niacin (P<0.05), AD + Exercise (P<0.01), and AD + Combined (P<0.001) groups. In molecular assessments, the expression level of Aβ protein in the hippocampus of the AD group significantly increased compared to the control group (P<0.001). Conversely, Aβ levels significantly decreased in the AD + Niacin (P<0.05), AD + Exercise (P<0.05), and AD + Combined (P<0.01) groups compared to the AD group. Furthermore, the level of AT8 in the hippocampus of the AD group significantly increased (P<0.0001), while a significant decrease was observed in the AD + Niacin (P<0.001), AD + Exercise (P<0.001), and AD + Combined (P<0.0001) groups compared to the AD group. Notably, in the AD + Combined group, no significant difference was observed in the expression levels of Aβ and AT8 proteins compared to the healthy control group.
Conclusion: Moderate-intensity aerobic exercise and niacin supplementation, particularly when used in combination, significantly improve cognitive performance and reduce Aβ expression and tau protein phosphorylation in the hippocampus of STZ-induced AD rat models. These results indicate the protective and enhancing role of these interventions in mitigating cognitive impairments associated with Alzheimer's disease and may provide novel strategies for the prevention or treatment of this condition.

کلیدواژه‌ها English

Alzheimer&rsquo
s disease, Aerobic exercise, Niacin, Amyloid Beta, Phosphorylated tau protein

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 11 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 05 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 04 شهریور 1405
  • تاریخ اولین انتشار 04 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 04 شهریور 1405