مقایسه تاثیر عصاره زرشک و زعفران همراه با یک دوره فعالیت بدنی استقامتی بر ژنهایPOMC و MC4R در رت های ویستار ماده معتاد به مت آمفتامین
محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری
دانیال حکاک
1
,
رامبد خواجه ای
2
,
سیدجواد ضیاءالحق
3
*
,
اکبر صفی پور افشار
4
1 - گروه علوم ورزشی، واحد نیشابور، دانشگاه آزاد اسلامی، نیشابور، ایران
2 - گروه علوم ورزشی، واحد نیشابور، دانشگاه آزاد اسلامی، نیشابور، ایران
3 - گروه علوم ورزشی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
4 - گروه زیست شناسی، واحد نیشابور، دانشگاه آزاد اسلامی، نیشابور، ایران
کلید واژه: مت¬آمفتامین, بربرین هیدروکلراید, کروسین, فعالیت بدنی هوازی, پرواپیوملانوکورتین, گیرنده ملانوکورتین 4,
چکیده مقاله :
مت‌آمفتامین (شیشه) یک محرک قوی سیستم عصبی مرکزی است که با تأثیر مستقیم بر عملکرد مغز، تغییرات قابل‌توجهی در الگوهای تغذیه‌ای و تنظیم اشتها ایجاد می‌کند. با توجه به عوارض گسترده این ماده، استفاده از مداخلات جایگزین مانند درمان‌های گیاهی و فعالیت ورزشی به‌عنوان راهکارهای کاهش آسیب مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، ۳۰ سر موش صحرایی ماده نژاد ویستار به هفت گروه ششتایی شامل: کنترل سالم، مت‌آمفتامین، مت‌آمفتامین + تمرین هوازی، مت‌آمفتامین + بربرین (عصاره زرشک)، مت‌آمفتامین + تمرین + بربرین، مت‌آمفتامین + کروسین (عصاره زعفران)، و مت‌آمفتامین + تمرین + کروسین تقسیم شدند. مت‌آمفتامین به‌صورت تزریق داخل صفاقی با دوز اولیه ۱۰ و سپس ۴۰ میلی‌گرم/کیلوگرم شش روز در هفته تزریق شد. بربرین هیدروکلراید (۱۰۰ میلی‌گرم/کیلوگرم) از طریق آب آشامیدنی و کروسین نیز با روش مشابه تجویز شد. تمرین هوازی شامل دویدن روی تردمیل با سرعت ۲۵ متر در دقیقه، به مدت ۳۰ دقیقه، شش روز در هفته و به مدت چهار هفته انجام گرفت. پس از اتمام مداخلات، بیان ژنهای POMC و MC4R در بافت هیپوتالاموس با روش فولدچنج نسبی بررسی شد. نتایج نشان داد مصرف مت‌آمفتامین باعث افزایش بیان ژنهای POMC (۱۶۶ درصد) و MC4R (۴۲ درصد) می‌شود. بربرین نسبت به کروسین کاهش بیشتری در بیان هر دو ژن POMC (47 درصد در برابر 14 درصد) و MC4R (۴۷ درصد در برابر ۲۹ درصد) تمرین هوازی نیز اثری مشابه داشت. ترکیب بربرین + تمرین بیشترین کاهش را در POMC (۵۰٪) و ترکیب کروسین + تمرین بیشترین کاهش را در MC4R (۷۶ درصد) نشان داد. این نتایج نقش مؤثر مداخلات گیاهی و ورزشی را در مهار پیامدهای نوروشیمیایی مت‌آمفتامین نشان میدهد.
Methamphetamine is a potent central nervous system stimulant that directly affects brain function, causing significant changes in feeding patterns and appetite regulation. Given the extensive side effects of this substance, the use of alternative interventions such as herbal remedies and exercise has been considered as harm reduction strategies. In this study, 30 female Wistar rats were divided into seven groups of six: healthy control, methamphetamine, methamphetamine + aerobic exercise, methamphetamine + berberine (barberry extract), methamphetamine + exercise + berberine, methamphetamine + crocin (saffron extract), and methamphetamine + exercise + crocin. Methamphetamine was injected intraperitoneally at an initial dose of 10 and then 40 mg/kg six days a week. Berberine hydrochloride (100 mg/kg) was administered via drinking water, and crocin was administered in a similar manner. Aerobic exercise consisted of treadmill running at a speed of 25 m/min for 30 minutes, six days a week, for four weeks. After the intervention, the expression of POMC and MC4R genes in hypothalamic tissue was examined using the relative fold change method. The results showed that methamphetamine use increased the expression of POMC (166%) and MC4R (42%). Berberine caused a greater decrease in the expression of both POMC (47% vs. 14%) and MC4R (47% vs. 29%) genes than crocin. Aerobic exercise also had a similar effect. The combination of berberine + exercise showed the greatest reduction in POMC (50%) and the combination of crocin + exercise showed the greatest reduction in MC4R (76%). These results show the effective role of herbal and exercise interventions in inhibiting the neurochemical consequences of methamphetamine.
Baldini G, Phelan KD. The melanocortin pathway and control of appetite-progress and therapeutic implications. J Endocrinol. 2019;241(1):R1-R33.
2. Huvenne H, Dubern B, Clément K, Poitou C. Rare genetic forms of obesity: clinical approach and current treatments in 2016. Obes Facts. 2016;9(3):158-173.
3. Mohammadi F, Younesian A, Zia-ul-Haq SJ. The effect of 8 weeks of endurance training with stevia supplementation on the expression of genes (POMC and MC4R) involved in hypothalamic axis metabolism in obese male wistar rats. Middle East J Disabil Stud. 2023;13(0):8.
4. Zuloaga DG, Jacobskind JS, Raber J. Methamphetamine and the hypothalamic-pituitary-adrenal axis. Front Neurosci. 2015; 9:178.
5. Dunigan AI, Roseberry AG. Actions of feeding-related peptides on the mesolimbic dopamine system in regulation of natural and drug rewards. Addict Neurosci. 2022; 2:100011.
6. Chen Y. Regulation of food intake and the development of anti-obesity drugs. Drug Discov Ther. 2016;10(2):62-73.
7. Landry T, Shookster D, Chaves A, Free K, Nguyen T, Huang H. Energy status differentially modifies feeding behavior and POMCARC neuron activity after acute treadmill exercise in untrained mice. Front Endocrinol. 2021;12:705267.
8. Fatima MT, Ahmed I, Fakhro KA, Akil ASAS. Melanocortin‐4 receptor complexity in energy homeostasis, obesity and drug development strategies. Diabetes Obes Metab. 2022;24(4):583-98.
9. Haskell-Luevano C, Schaub JW, Andreasen A, Haskell KR, Moore MC, Koerper LM, et al. Voluntary exercise prevents the obese and diabetic metabolic syndrome of the melanocortin-4 receptor knockout mouse. FASEB J. 2009;23(2):642.
10. Ribeiro FM, Silva MA, Lyssa V, Marques G, Lima HK, Franco OL, Petriz B. The molecular signaling of exercise and obesity in the microbiota-gut-brain axis. Front Endocrinol. 2022;13:927170.
11. Yang LJ, He JB, Jiang Y, Li J, Zhou ZW, Zhang C, et al. Berberine hydrochloride inhibits migration ability via increasing inducible NO synthase and peroxynitrite in HTR-8/SVneo cells. J Ethnopharmacol. 2023;305:116087.
12. Och A, Podgórski R, Nowak R. Biological activity of berberine—a summary update. Toxins. 2020;12(11):713.
13. Han M, Liu Y, Zhang T, Li D, Jiang Q, Zuraini Z. Effect of berberine hydrochloride treatment on transcriptomic response in gill tissue of Charybdis japonica infected with Aeromonas hydrophila. Front Mar Sci. 2021;8:754588.
14. Lee YS, Kim WS, Kim KH, Yoon MJ, Cho HJ, Shen Y, et al. Berberine, a natural plant product, activates AMP-activated protein kinase with beneficial metabolic effects in diabetic and insulin-resistant states. Diabetes. 2006;55(8):2256-64.
15. Luo Y, Yu P, Zhao J, Guo Q, Fan B, Diao Y, et al. Inhibitory effect of crocin against gastric carcinoma via regulating TPM4 gene. Onco Targets Ther. 2021:111-22.
16. Algandaby MM. Crocin prevents metabolic syndrome in rats via enhancing PPAR-gamma and AMPK. Saudi J Biol Sci. 2020;27(5):1310-6.
17. El Tabaa MM, El Tabaa MM, Anis A, Elgharabawy RM, El-Borai NB. GLP-1 mediates the neuroprotective action of crocin against cigarette smoking-induced cognitive disorders via suppressing HMGB1-RAGE/TLR4-NF-κB pathway. Int Immunopharmacol. 2022;110:108995.
18. Tokunaga I, Kubo S-i, Ishigami A, Gotohda T, Kitamura O. Changes in renal function and oxidative damage in methamphetamine-treated rat. Leg med. 2006;8(1):16-21.
19. Norallahpour S, Abbassi daloii A, Ziaolhagh Sj, Barari A. The Protective Effects of Endurance Training and Crocin on Tissue Changes of the Cerebral Cortex in an Animal Model of Methamphetamine Addiction. Res Addict. 2023;17(68):181-200.
20. Mortezaei Z, Rajabi S, Ziaolhagh SJ. The Effect of Aerobic Training and Berberine Supplementation on the Expression of Dopamine 4 Receptor and CREB Gene in Heart Tissue of Female Rats During Withdrawal from Methamphetamine. J Arak Univ Med Sci. 2023;26(3):18-24.
21. Sajadi A, Amiri I, Gharebaghi A, Komaki A, Asadbeigi M, Shahidi S, et al. Treadmill exercise alters ecstasy-induced long-term potentiation disruption in the hippocampus of male rats. Metabol Brain Disease. 2017;32:1603-1607.
22. Adler M, Alon U. Fold-change detection in biological systems. Curr Opin Syst Biol. 2018;8:81-89.
23. Shevchouk OT, Tufvesson-Alm M, Jerlhag E. An overview of appetite-regulatory peptides in addiction processes; from bench to bed side. Front Neurosci. 2021;15:774050.
24. Hsieh YS, Chen PN, Yu CH, Kuo DY. Central dopamine action modulates neuropeptide‐controlled appetite via the hypothalamic PI3K/NF‐κB‐dependent mechanism. Genes Brain Behav. 2014; 13(8):784-793.
25. Sustkova-Fiserova M, Charalambous C, Khryakova A, Certilina A, Lapka M, Šlamberová R. The role of ghrelin/GHS-R1A signaling in nonalcohol drug addictions. Int J Mol Sci. 2022;23(2):761.
26. Zhang X, Gao Y, Tang N, Qi J, Wu Y, Hao J, et al. One evidence of cocaine-and amphetamine-regulated transcript (CART) has the bidirectional effects on appetite in Siberian sturgeon (Acipenser baerii). Fish Physiol Biochem. 2018;44:411-422.
27. Kobeissy FH, Jeung JA, Warren MW, Geier JE, Gold MS. Preclinical Study: Changes in leptin, ghrelin, growth hormone and Neuropeptide‐Y after an acute model of MDMA and methamphetamine exposure in rats. Addict Biol. 2008;13(1):15-25.
28. Uwaifo F, John-Ohimai F. Body weight, organ weight, and appetite evaluation of adult albino Wistar rats treated with berberine. Int J Health Allied Sci. 2020; 9(4):329.
29. Abd AA, Salah BAAM, Al-Azow NS. Histopathological Effects Of Ethanolic Extract of Saffron Flowers Crocus sativus L. On Stomach And Small Intestine of White Mice Females Mus musculus. Tikrit J Pure Sci. 2018;23(4):10-16.
30. Zilaee M, Soukhtanloo M, Kermani T, Ghayour MM, Alidade M, Shemshian M, et al. Oral: effect of saffronon serum leptin levels in paitients with metabolic syndrome, a double-binded, randomized and pleceb controlled trial study. J Aerosp Mech. 2014; 1(1):48.
31. Rodrigues KCDC, Pereira RM, Campos TDd, Moura RFd, Silva ASd, Cintra DE, et al. The role of physical exercise to improve the browning of white adipose tissue via POMC neurons. Front Cell Neurosci. 2018;12:88.
32. Benite-Ribeiro SA, Putt DA, Santos JM. The effect of physical exercise on orexigenic and anorexigenic peptides and its role on long-term feeding control. Med Hypotheses. 2016;93:30-33.
33. Smith JK. Exercise, obesity and CNS control of metabolic homeostasis: a review. Front Physiol. 2018;9:339961.
34. Shojaei M. A systematic review of the relationship between sex hormones and leptin and insulin resistance in men. Eurasian J Chem Med Pet Res. 2024; 3(2):443-453.
35. Beaulieu K, Blundell JE, van Baak MA, Battista F, Busetto L, Carraça EV, et al. Effect of exercise training interventions on energy intake and appetite control in adults with overweight or obesity: A systematic review and meta‐analysis. Obes Rev. 2021; 22:e13251.
36. Halliday TM, White MH, Hild AK, Conroy MB, Melanson EL, Cornier MA. Appetite and energy intake regulation in response to acute exercise. Med Sci Sports Exerc. 2021;53(10