تاثیر تمرین تناوبی شدید و مکمل‌سازی استیل-ال-کارنتین بر حافظة فضایی موش‌های صحرایی نر مدل پارکینسونی

محورهای موضوعی : آسیب شناسی درمانگاهی دامپزشکی

یوسف غفاری ¹ , فرزاد زهساز ² , میرعلیرضا نورآذر ³ , حسن پوررضی ⁴ , داریوش مهاجری ⁵

1 - دانشجوی دکترای تخصصی فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.
2 - دانشیار گروه تربیت بدنی، دانشکده علوم انسانی و تربیتی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.
3 - استادیار گروه علوم‌پایه، دانشکده دامپزشکی، علوم پزشکی تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.
4 - استادیار گروه علوم ورزشی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.
5 - استاد گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، علوم پزشکی تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

تاریخ دریافت : 1402/08/30 تاریخ پذیرش : 1402/12/10 تاریخ انتشار : 1403/02/30

کلید واژه: تمرین تناوبی شدید, استیل– ال- کارنیتین, حافظه فضایی, پارکینسون.,

چکیده مقاله :

بیماری پارکینسون یک بیماری تخریب¬کننده دستگاه عصبی است که با از بین رفتن سلول‌های عصبی دوپامینرژیک در ناحیه جسم سیاه مغز مشخص می‌شود و متعاقب آن اختلال در حافظه ایجاد می‌گردد. تمرینات ورزشی موجب تنظیم حالت اکسایشی، افزایش بقاء، کاهش آسیب‌های مغزی، افزایش رشد عصبی هیپوکمپ و بهبود حافظه فضایی مغز می‌شود. استیل-ال-کارنتین نیز با اثر حفاظتی و آنتی‌اکسیدانی خود، موجب بهبود عملکرد مغز می‌گردد. مطالعه حاضر با هدف بررسی میزان اثر‌بخشی تمرین تناوبی شدید و استفاده از مکمل استیل-ال-کارنتین بر بافت جسم سیاه مغز موش‌های پارکینسونی ناشی از 6- هیدروکسی¬دوپامین انجام گردید. بدین منظور تعداد 36 سر موش صحرایی نر با وزن 20±270 گرم، به‌طور تصادفی به 6 گروه مساوی شامل کنترل سالم، شم جراحی، پارکینسونی (دریافت¬کننده تک¬¬دز 6- هیدروکسی دوپامین، به‌میزان μg/ml 5/12، به¬صورت یک‌طرفه، داخل جسم سیاه مغز)، پارکینسونی (مشابه گروه 3) تیمارشده با تمرین تناوبی شدید (12 هفته، هر هفته 5 جلسه)، پارکینسونی (مشابه گروه 3) تیمارشده با استیل-ال-کارنتین (mg/kg 100 یک بار در روز به مدت 12 هفته به¬صورت گاواژ)، و پارکینسونی (مشابه گروه 3) تیمارشده هم‌زمان با استیل-ال-کارنتین+ تمرین تناوبی شدید (به‌طور مشابه با گروه‌های 4 و 5)، تقسیم شدند. در پایان، آزمون حافظه فضایی با ماز آبی موریس در گروه‌های مورد مطالعه انجام شد و پس از آسان‌کُشی، از بافت مغز موش‌ها جهت مطالعه آسیب‌شناختی، نمونه‌برداری انجام شد. محاسبات آماری در سطح معنی‌داری (05/0>p) با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه‌ی 23 تحلیل گردید. القاء پارکینسون باعث کاهش شاخص‌های حافظه فضایی و تمرین تناوبی شدید باعث افزایش فاکتور‌های حافظه فضایی گردید (05/0>p). همچنین استیل-ال- کارنتین پارامتر‌های مربوط به حافظه فضایی را همانند استیل-ال-کارنتین بهبود بخشید (05/0>p). تمرین تناوبی شدید توأم با استیل-ال-کارنتین هم بهترین تاثیر را در بهبود شاخص‌های حافظه فضایی داشت. نتایج آسیب‌‌‌شناسی نیز همسو با نتایج حافظه فضایی بود. به‌نظر می‌رسد که ورزش تمرین تناوبی شدید و مکمل استیل-ال-کارنتین به‌طور همزمان، منجر به بهبود حافظه فضایی و تغییرات آسیب‌شناختی هیپوکامپ در موش‌های صحرایی مدل پارکینسون می‌شود.

چکیده انگلیسی:

Parkinson's disease is a neurodegenerative disorder characterized by the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra region of the brain, resulting in memory impairment. Regular exercise has been shown to modulate oxidative stress, reduce brain damage, enhance hippocampal neurogenesis, and improve spatial memory. Acetyl-L-carnitine, known for its protective and antioxidant properties, can enhance brain function. This study aimed to investigate the combined effects of High-Intensity Interval Training (HIIT) and acetyl-L-carnitine supplementation on substantia nigra tissue in a rat model of Parkinson's disease induced by 6-hydroxydopamine. A total of 36 male rats, weighing 270±20 grams, were randomly divided into six equal groups: healthy control, surgical sham, parkinsonian (unilateral single injection of 6-hydroxydopamine in the substantia nigra at 12.5 µg/ml), parkinsonian receiving HIIT (8 weeks, 5 sessions per week), parkinsonian receiving acetyl-L-carnitine (100 mg/kg daily for 8 weeks by gavage), and parkinsonian receiving acetyl-L-carnitine + HIIT (similar regimen as groups 4 and 5). Spatial memory was evaluated using the Morris water maze test, and after euthanasia, brain tissue was collected to assess pathological changes in the hippocampus. Data were analyzed with a significance level of p<0.05, employing SPSS 23 software. Parkinson's disease induction resulted in reduced spatial memory indices (p<0.05). HIIT and acetyl-L-carnitine supplementation significantly improved spatial memory factors (p<0.05). Statistically, the combined HIIT and acetyl-L-carnitine treatment demonstrated the most substantial improvement in spatial memory indices. The pathological results were consistent with the results of spatial memory. This study suggests that concurrent HIIT and acetyl-L-carnitine treatment can enhance spatial memory and ameliorate pathological changes in the hippocampus of Parkinson's disease rats.

متن کامل:



آسیب‌شناسی درمانگاهی دامپزشکی                                                                                                                  دوره 18، شماره 1، پیاپی 69، بهار 1403، صفحات: 44-29

 

 

"مقاله پژوهشی"                                                           DOI: 10.30495/jvcp.2023.1982185.1401

تاثیر تمرین تناوبی شدید و مکمل‌سازی استیل-ال-کارنتین بر حافظة فضایی موش‌های صحرایی نر مدل پارکینسونی

 

یوسف غفاری1، فرزاد زهساز2*، میرعلیرضا نورآذر3، حسن پوررضی4، داریوش مهاجری5

 

1– دانشجوی دکترای تخصصی فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی، واحد تبريز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

2– دانشیار گروه تربیت بدنی، دانشکده علوم انسانی و تربیتی، واحد تبريز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

3– استادیار گروه علوم­پايه، دانشکده دامپزشکی، علوم پزشکی تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

4– استادیار گروه علوم ورزشی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

5- استاد گروه پاتوبيولوژي، دانشکده دامپزشکی، علوم پزشکی تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران.

*نویسنده مسئول مکاتبات: [e-mail]

(تاریخ دریافت: 30/8/1402 تاریخ پذیرش: 10/12/142)

چکیده 

بیماری پارکینسون یک بیماری تخریب­کننده دستگاه عصبی است که با از بین رفتن سلول‌های عصبی دوپامینرژیک در ناحیه جسم سیاه مغز مشخص می‌شود و متعاقب آن اختلال در حافظه ایجاد می‌گردد. تمرینات ورزشی موجب تنظیم حالت اکسایشی، افزایش بقاء، کاهش آسیب‌های مغزی، افزایش رشد عصبی هیپوکمپ و بهبود حافظه فضایی مغز می‌شود. استیل-ال-کارنتین نیز با اثر حفاظتی و آنتی‌اکسیدانی خود، موجب بهبود عملکرد مغز می‌گردد. مطالعه حاضر با هدف بررسی میزان اثر‌بخشی تمرین تناوبی شدید و استفاده از مکمل استیل-ال-کارنتین بر بافت جسم سیاه مغز موش‌های پارکینسونی ناشی از 6- هیدروکسی­دوپامین انجام گردید. بدین منظور تعداد 36 سر موش صحرایی نر با وزن 20±270 گرم، به‌طور تصادفی به 6 گروه مساوی شامل کنترل سالم، شم جراحی، پارکینسونی (دریافت­کننده تک­­دز 6- هیدروکسی دوپامین، به‌میزان μg/ml 5/12، به­صورت یک‌طرفه، داخل جسم سیاه مغز)، پارکینسونی (مشابه گروه 3) تیمارشده با تمرین تناوبی شدید (12 هفته، هر هفته 5 جلسه)، پارکینسونی (مشابه گروه 3) تیمارشده با استیل-ال-کارنتین (mg/kg 100 یک بار در روز به مدت 12 هفته به­صورت گاواژ)، و پارکینسونی  (مشابه گروه 3) تیمارشده هم‌زمان با استیل-ال-کارنتین+ تمرین تناوبی شدید (به‌طور مشابه با گروه‌های 4 و 5)، تقسیم شدند. در پایان، آزمون حافظه فضایی با ماز آبی موریس در گروه‌های مورد مطالعه انجام شد و پس از آسان‌کُشی، از بافت مغز موش‌ها جهت مطالعه آسیب‌شناختی، نمونه‌برداری انجام شد. محاسبات آماری در سطح معنی‌داری (05/0>p) با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه‌ی 23 تحلیل گردید. القاء پارکینسون باعث کاهش شاخص‌های حافظه فضایی و تمرین تناوبی شدید باعث افزایش فاکتور‌های حافظه فضایی گردید (05/0>p). همچنین استیل-ال- کارنتین پارامتر‌های مربوط به حافظه فضایی را همانند استیل-ال-کارنتین بهبود بخشید (05/0>p). تمرین تناوبی شدید توأم با استیل-ال-کارنتین هم بهترین تاثیر را در بهبود شاخص‌های حافظه فضایی داشت. نتایج آسیب‌‌‌شناسی نیز همسو با نتایج حافظه فضایی بود. به‌نظر می‌رسد که ورزش تمرین تناوبی شدید و مکمل استیل-ال-کارنتین به‌طور همزمان، منجر به بهبود حافظه فضایی و تغییرات آسیب‌شناختی هیپوکامپ در موش‌های صحرایی مدل پارکینسون می‌شود.

 

کلید‌واژه‌ها: تمرین تناوبی شدید، استیل– ال- کارنیتین، حافظه فضایی، پارکینسون.

 

مقدمه

       بیماری پارکینسون بعد از بیماری آلزایمر، شایع‌ترین بیماری مخرب دستگاه عصبی به شمار می‌رود. سالانه حدود 1 الی 3 نفر به ازای هر 1000 نفر در جهان به این بیماری مبتلا می‌شوند. بیماری پارکینسون (Parkinson disease; PD) اختلالی مزمن در مغز است که روی حرکات بدن تاثیر می‌‌گذارد. این بیماری عمدتاً در نتیجه ضعیف­شدن، از بین رفتن و یا آسیب سلول‌های عصبی تولید‌کننده دوپامین در جسم سیاه مغز میانی می‌باشد (Buddhala et al., 2015). با کاهش سطوح دوپامین و متعاقب آن، برهم خوردن سطح تعادلی دوپامین و استیل کولین که هر دو به عنوان انتقال دهنده‌های عصبی مهم بدن محسوب می‌شوند، مراکز دیگر کنترل کننده حرکات بدن نامنظم کار کرده و باعث اختلالات حرکتی در این بیماران می‌شوند (Nocker et al., 2012). در واقع سیستم دوپامینرژیک، که نقش بسیار مهمی در سازماندهی عملکردی عقده‌های قاعده‌ای مغز و برنامه‌ریزی و کنترل طرح­های پیچیده حرکات عضلانی دارد، در بیماری پارکینسون آسیب می‌بیند. با توجه به بیان گیرنده‌های دوپامین D1 (تحریکی) و D2 (مهاری)، دو مسیر برای عقده‌های قاعده‌ای تعریف می‌شود: مسیر مستقیم (حاوی گیرنده‌های D1)، که سبب تسهیل حرکت می‌شوند و مسیر غیرمستقیم (حاوی گیرنده‌های D2)، که نقش مهاری در انجام حرکات دارد (Autry and Monteggia, 2012). آزادسازی دوپامین از پایانه‌های دوپامینرژیک استریاتوم، سبب تحرک مسیر مستقیم و مهار مسیر غیرمستقیم می‌شود. روشن است که در اثر آسیب سیستم دوپامینرژیک و کاهش تأثیر برگیرنده‌های دوپامین، به تدریج انجام حرکت سخت و کندتر می‌شود، به نحوی که بیمار در راه رفتن و تعادل نیز دچار مشکل می‌گردد (Hou et al., 2017). استراتژی درمانی بیماری پارکینسون براساس استفاده از آنولوگ‌های دوپامین یا مهار‌کننده‌های آنزیم تجزیه‌کننده دوپامین مي­باشد (Kalia et al., 2015). مطالعات نشان داده‌اند که احتمالاً استرس اکسیداتیو و التهاب و اختلال عملکرد میتوکندری، نقش کلیدی در پاتوژنز بیماری پارکینسون دارد (Goldstein et al., 2011)، بنابراین عواملی که اثرات آنتی‌اکسیدانی دارند، می‌توانند نقش درمانی در این بیماری داشته باشند (Wakhloo et al., 2008). محققان بیان کرده‌اند كه فعالیت بدنی سبب افزایش درون­زاد سیستم‌های آنتی‌اکسیدانی و کاهش سطوح آسیب اکسیداتیو در مغز می‌شود (Rezaee et al., 2019)، لذا تمرینات ورزشی موجب تنظیم حالت اکسایشی، افزایش بقاء، کاهش آسیب‌های مغزی، افزایش رشد عصبی هیپوکامپ و بهبود عملکرد مغز می‌گردد (Johnson et al., 2003, Radak et al., 2007). از طرف دیگر افزایش گونه‌های فعال اکسیژن (ROS reactive oxygen species;) ناشی از فعالیت ‌بدنی، موجب فعال­شدن اتوفاژی می‌گردد (Scherz‐Shouval et al., 2007). فعال‌شدن اتوفاژی یک مکانیسم بقاء سلولی در پاسخ به ROS بوده و حذف میتوکندری‌های آسیب‌دیده و پروتئین‌های اکسید‌شده در بیشتر موارد بقاء سلول را حمایت می‌کند (Kern and Kehrer, 2005). تأثیر تمرین در بازیابی رفتاری، میتوکندریایی و بیوشیمیایی ناشی از بیماری پارکینسون به عوامل زیادی از جمله نوع، شدت و مدت برنامه تمرین بستگی دارد. بنابراین، تلاش برای رسیدن به شدت بهینه‌ تمرین، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است (Rezaee et al., 2019). رادیکال‌های آزاد اکسیژن به طور مداوم در تمام سلول‌های بدن و از جمله نورون‌های دوپامینرژیک مغز میانی بر اثر متابولیسم دوپامین توسط آنزیم منو‌آمین ‌اکسیداز B­ یا اتو‌اکسیداسیون دوپامین، تولید می‌شود. چنانچه رادیکال‌های آزاد بیش از حد تولید شود یا آنتی‌اکسیدان‌های آندروژنیک کاهش یابد آسیب نورونی ایجاد خواهد ‌شد. بنابراین تعادل مناسب بین رادیکال­های آزاد و آنتی‌اکسیدان‌ها برای بقای نورون‌ها ضروری است (Coyle and Puttfarcken, 1993). امروزه در طب، یکی از روش‌های درمانی جهت کاهش دادن اثرات استرس اکسیداتیو و محافظت نورون‌های دوپامینرژیک در مراحل اولیه بیماری پارکینسون، استفاده از آنتی اکسیدان‌ها است. استيل-ال-کارنتین (Acetyl-L-carnitine) يک ترکيب آمينواسيدي مشتق از ليزين (Lysine) و متيونين (Methionine) مي‌باشد که نقش حائز اهميتي­ در متابوليسم موادغذائی به ویژه چربي‌ها دارد و به عنوان يک مکمل غذائي مورد توجه قرار گرفته و در مطالعات قبلي،­ اثرات حفاظتی، ضد استرس اکسيداتيو، کاهش دهندگي ميزان آسيب مغزي به دنبال القاء ايسکمي، خاصيت ضد تشنجی در مدل تجربي صرع و همچنين خواص ضد آلزايمر­ي و ضد پارکینسوني آن، بررسی و اثبات شده­است (Rahimi et al., 2005a; Abdul et al., 2006; Kobayashi et al., 2010).

در سالیان اخیر به دلیل عوارض ناشی از مصرف دارو و مقاومت دارویی،  برای درمان بیماری پارکینسون توجه به روش‌های درمان غیردارویی بیشتر شده است (Louis and Frucht, 2007). بر‌اساس مطالعات انجام گرفته ورزش می‌تواند یک نوع مداخله درمانی اثر‌بخش غیر‌تهاجمی برای به حداقل رساندن تخریب عصبی در مغز با عارضه پارکینسون باشد (Yau et al., 2014). فعالیت ورزشی می‌تواند با افزایش حجم جریان خون مغزی، افزایش اتصالات عصبی در هیپوکامپ و تاثیر بر الگو‌های شناختی، در مغز اثر بگذارد (Sayal, 2015). تحقیقات نشان می‌دهد که ورزش تا حد زیادی بر فرآیند‌های کنترل مدیریتی که شامل برنامه‌ریزی، انجام چند وظیفه همزمان و مقابله با حواس‌پرتی است، می‌تواند تاثیرگذار باشد (Kramer and Erickson, 2007). اثر تمرینات ورزشی روی درمان، کاهش عوارض، کاهش روند رو به رشد بیماری و سایر ویژگی‌های بیماری در سالیان اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است (Fritsch et al., 2012, Connolly and Lang, 2014). 

از آنجایی که اکثر مطالعات مربوط به بیماران پارکینسونی در حوزه تمرینات هوازی بوده و با توجه به اینکه هیچ تحقیقی در مورد اثر همزمان تمرین تناوبی شدید و مکمل استیل-ال-کارنتین در موش‌های صحرایی مدل پارکینسون انجام نشده است، لذا مطالعه حاضر طراحی و اجرا گردید.

 

مواد و روش‌ها

مطالعه حاضر از نوع تجربی مداخله‌گر آزمایشگاهی می‌باشد که در طی انجام آن، کلیه ملاحظات اخلاقی و پروتکل‌های کار بر روی حیوانات آزمایشگاهی، براساس موازین مورد تایید کمیته نظارت بر حقوق حیوانات آزمایشگاهی، رعايت شده‌­ و منطبق بر كد اخلاق تخصيص­يافته (IR.IAU.TABRIZ.REC.1401.093)، در آزمایشگاه فیزیولوژی دانشکده دامپزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم پزشکی تبریز، در تابستان سال 1401 به‌مدت 6 ماه، هر روز از ساعت 8 صبح الی 2 بعد از ظهر، انجام شده­است. بدين منظور، تعداد 36 سر موش صحرایی نر بالغ نژاد ویستار با وزن تقریبی 20±270 گرم، از انستیتو پاستور (تهران، ایران) خریداری شد. بلافاصله حیوانات به مدت یک هفته به‌منظور عادت­کردن به شرایط جدید، در مرکز نگه‌داری حیوانات آزمایشگاهی دانشکده دامپزشکی دانشگاه آزاد اسلامی تبریز، نگه‌داری شدند كه شرایط نگه‌داری برای تمام آن‌ها یکسان و به‌صورت 12 ساعت روشنایی/ تاریکی و دمای 2±21 درجه سلسیوس بود. همچنين جیره غذایی یکسان و آب نیز به‌طور آزاد در دسترس همه حیوانات قرار گرفت. پس از اتمام یک هفته، آزمایش تجربی شروع شد.

-گروه‌بندی حیوانات و نحوه انجام آزمایش تجربی 

در اين مرحله، ابتدا موش‌ها به‌طور تصادفی به 6 گروه مساوی به شرح زير تقسیم شدند:

 1- گروه شاهد سالم (co control;) که موش‌های این گروه در طول آزمایش در قفس نگه‌داری شدند.

 2- گروه شاهد جراحی یا شم (sham; Sh) که موش‌های این گروه تنها توسط جراحی استریوتاکسی، سالین به ‌همراه اسید آسکوربیک دریافت کرده و در طول آزمایش در قفس نگه‌داری شدند.

 3- گروه پارکینسون (arkinson's disease; PDP) که به موش‌های این گروه به صورت یک­طرفه، 6-هیدروکسی دوپامین (6-OHDA 6-Hydroxydopamine;)، (Sigma Aldrich, USA St. Louic, MO) داخل جسم سیاه مغز سمت چپ تزریق شد.

 4- گروه پارکینسون+ تیمار با ورزش (ET Exercise Training;) که حیوانات این گروه مشابه گروه 3، به­طور تجربي پاركينسوني شده و در ادامه، تمرین تناوبی شدید را طبق پروتکل، 5 روز در هفته، به مدت 12 هفته انجام دادند (Pourrazi et al., 2020).

 5- گروه پارکینسون+تیمار با استیل-ال-کارنتین (Acetyl-L-carnitine; ALC) که موش‌های این گروه نیز مشابه گروه 3، به­طور تجربي پاركينسوني شده و در ادامه، با استفاده از استیل-ال-کارنتین (Acetyl-L-Carnitine by ATP Science Australia  ) با دوز mg/kg100 یک بار در روز به مدت 8 هفته بصورت گاواژ، تیمار شدند (Goo et al., 2012, Sarkar et al., 2015).

 6- گروه پارکینسونی تیمارشده با ورزش و استیل-ال-کارنتین (Acetyl-L-carnitine+ Exercise Training; AET) که موش‌های این گروه نيز مشابه گروه 3، به‌طور تجربي پاركينسوني شده و در ادامه، مشابه حيوانات گروه‌های 4 و 5 به طور همزمان تمرین تناوبی شدید را انجام داده و همچنين با مکمل استیل-ال-کارنتین تيمار شدند.

- نحوه جراحی با دستگاه استریوتاکسی جهت انجام تزریق 

جهت ایجاد مدل پارکینسون در گروه‌های پارکینسونی، تیمار با ورزش، تیمار با استیل-ال-کارنتین و گروه تیمار همزمان با ورزش و استیل-ال-کارنتین، از روش روغنی و همکاران که به‌صورت تزریق تک‌دوز OHDA-6 که به‌میزان کلی μg 5/12 در μl 5 محلول حاوی اسید آسکوربیک 2/0 درصد (Sigma Aldrich, USA St. Louic, MO) در حیوانات بود، استفاده شد (Roghani et al., 2002). بدین منظور حیوانات بعد از نوازش، با تزریق داخل صفاقی mg/kg 90 کتامین (Bremer, Germany) و  mg/kg 10 زایلازین (Alfasan, Holland) بی‌هوش گردیده و سپس موهای سر حیوان کاملاً تراشیده شده و در داخل دستگاه استریوتاکسی (شرکت استولتینگ، آمریکا) ثابت شد. برای حفظ حرارت، بدن حیوان در حین جراحی در داخل حوله قرار می‌گرفت. بر اساس مختصات به‌دست آمده از اطلس پاکسینوس (AP=-5.5mm، DV=-7.3mm، ML=-2.6mm)، بعد از کانال­گذاری به­وسیله مته دندانپزشکی، تزریق با استفاده از سر‌سوزن شماره 27، که به سرنگ هامیلتون 10 میکرولیتری متصل بود در جسم سیاه سمت چپ مغز انجام گرفت (Paxinos and Watson, 2014) و 5 دقیقه پس از انجام تزریق، سر‌سوزن مذكور از محل تزريق خارج شد. لازم به ذكر است كه تجویز سالین و OHDA-6 به‌صورت آهسته و با سرعت یک میکرولیتر در دقیقه انجام مي­شد. 4 هفته بعد از القاء بیماری، پروتکل درمان مطابق گروه‌بندی اعلام­شده، آغاز گرديد. در ادامه جهت ارزیابی مداخلات درمانی، 24 ساعت پس از روز آخر تیمار، آزمون سنجش حافظه فضایی با ماز آبی موریس (Morris water maze) انجام گرفت. در نهايت، موش‌ها با تزریق داخل صفاقی mg/kg 90 کتامین و mg/kg 10 زایلازین بی‌هوش و سپس آسان‌کشی شدند و جهت مطالعه بافت‌شناسی، از مغز آ‌ن‌ها نمونه‌برداری انجام گرفت.

- پروتکل تمرین هوازي موش­ها

 ابتدا آزمودنی‌ها یک هفته به­مدت 3 تا 10 دقیقه با سرعت 6 تا 10 متر در دقیقه با راه­رفتن بر روی تردمیل (شرکت تجهیز آزما، تبریز، ایران) ویژه جوندگان آشنا شدند. ارزیابی توان هوازی با محاسبه سرعت بیشینه در زمان رسیدن به حداکثر اکسیژن مصرفی و محاسبه تعیین شدت تمرین با استفاده از تست تعیین ظرفیت بیشینه، بر اساس VO2max در ابتدای برنامه‌ء تمرینی بدين صورت انجام گرفت كه پس از 5 دقیقه گرم شدن موش­ها با سرعت 5 متر در دقیقه، برنامه‌‌ء تردمیل با سرعت 10 متر در دقیقه و زاویه 10 درجه تنظیم شد و در ادامه این سرعت برای 3-2 دقیقه حفظ گرديد، سپس هر 2 دقیقه یک­بار به مقدار 3 متر در دقیقه بر سرعت نوارگردان افزوده شد. براین اساس حداکثر سرعت بیشینه زمانی به­دست آمد که موش‌ها علی‌رغم اعمال شوک، دیگر نتوانستند سرعت ثابت خود را حفظ کرده و با افزایش سرعت قادر به دویدن نشدند (Henderson et al., 2002, Thomas et al., 2007). بعد از تعیین سرعت بیشینه‌ء موش‌ها، گروه‌های تمرین به مدت 12 هفته و هر هفته 5 جلسه تمرین تناوبی شدید (High Intensity Interval Training; HIIT) را اجرا کردند. پروتکل تمرین تناوبی شدید شامل 10 دقیقه گرم­کردن و 5 دقیقه سردکردن با سرعت 5 متر در دقیقه و تناوب تمرین با شدت بالا (85 درصد سرعت بیشینه) به مدت 2 دقیقه و تناوب تمرین با شدت پایین (40-35 درصد سرعت بیشینه) هم به مدت 2 دقیقه تعیین گردید. شدت تمرین بر اساس اصل اورلود هر هفته 5 درصد افزایش یافت. تعداد تناوب در هفته ء اول با 2 تکرار شروع شده و در هفته­های بعدی با توجه به توان موش‌ها افزایش یافت. لازم به ذكر است كه جهت اطمینان از سرعت بیشینه ء مناسب، در پایان هر هفته، حیوانات تحقيق، آزمون تعیین ظرفیت بیشینه را انجام دادند (Pourrazi et al., 2020).

- تیمار موش­ها با استیل-ال-کارنتین 

بدين منظور، گروهي از حیوانات پاركينسوني كه مطابق پروتكل تحقيق، قرار بود با استفاده از استیل-ال–کارنتین تيمار شوند، یک بار در روز، به‌صورت تک‌دوز (mg/kg 100)، بمدت 12 هفته، مکمل استیل- ال - کارنتین را به­صورت گاواژ دریافت کردند (Goo et al., 2012, Sarkar et al., 2015).

- آزمون ماز آبی موریس 

جهت سنجش یادگیری و حافظه فضایی موش­هاي صحرائي تحقيق حاضر، آزمون ماز آبی موریس مورد استفاده قرارگرفت. ماز آبی موریس، حوضچه دایره‌ای شکل تیره رنگی به قطر 120 و ارتفاع 75 سانتی‌متر است که یک سکوی مدور به ارتفاع 38 سانتی‌متر در مرکز ربع دوم (Q2) ماز و 3 سانتی­متر زیر سطح آب 1±20 درجه سلسيوس قرار­داشت. این حوضچه به لحاظ جغرافیایی به 4 ربع دایره مساوی شمال، جنوب، غرب و شرق تقسیم می‌شود و برای شناسایی جهت و یاد‌گیری فضایی، علائمی در چهار جهت ماز روی دیوار‌های اتاق نصب گردید. هر حیوان در کنار دیواره ماز و به صورت تصادفی و تعیین­شده توسط نرم‌افزار، از یکی از جهات شمال، جنوب، شرق یا غرب به داخل آب رها می‌شد تا سکوی پنهان در زیر آب را پیدا کند. حیوانی که در عرض یک دقیقه موفق به یافتن سکو نمی‌شد، با دست بر روی سکو هدایت می‌شد تا ناحیه را شناسایی کرده و پس از استقرار بر روی سکو، به مدت 20 ثانیه روی آن استراحت کند. به‌منظور یادگیری فضایی، آموزش حیوانات در ماز آبی طی 4 روز و هر روز با 4 دوره آموزش انجام گرفت و عملکرد حیوان در ماز از طریق یک دوربین به رایانه منتقل و ضبط شد. نحوه عملکرد حافظه، 24 ساعت پس از اجرای مراحل آموزش با اجرای آزمون به خاطرآوری به مدت 60 ثانیه ارزیابی شد. در این مرحله، پس از برداشتن سکو، حیوان از ناحیه مخالف سکو در آب رها گردید تا محل سکو را پیدا کند. شاخص‌های مدت زمان و مسافت طی شده در ناحیه هدف (Q2) برای یافتن سکو در روز پنجم آزمون، ارزیابی شد (Giralt et al., 2011).

- آسیب‌شناختی بافتی

در انتهای دوره آزمایش پس از مرگ آسان موش‌ها، جمجمه باز و مغز آن­ها خارج شد و به مدت 48 ساعت در محلول فرمالین 10 درصد بافری­شده جهت ثبوت قرار داده شدند. در ادامه از نمونه‌های پایدار‌شده در فرمالین با استفاده از شیوه‌های رایج پاساژ بافت و تهیه مقاطع هیستولوژی، برش‌هایی با ضخامت 5 میکرون تهیه و سپس از رنگ آمیزی هماتوکسلین-ائوزین استفاده شد. برای مقایسه آسیب‌های پاتولوژیک مشاهده شده در لام‌های تهیه­شده، تعداد نورون‌های قسمت متراکم جسم سیاه سمت چپ مغز موش‌ها، توسط ميكروسكوپ نوري مدل نيكون (Eclipse E200; Japan) با بزرگنمايي40× شمارش گردید.

- تحلیل آماری داده‌ها 

ابتدا داده‌ها از جنبه کیفیت توزیع آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی توزیع داده‌ها از آزمون آماری شاپیرو- ویلک استفاده شد. داده‌های به‌دست آمده کمی، به‌صورت میانگین± خطای استاندارد (mean±SEM) ارائه و اختلاف معنی‏‌داری بین گروه‌ها توسط آزمون آماری آنالیز واریانس یک­طرفه (One-way ANOVA ) و همچنین برای مشخص کردن محل اختلاف بین گروهی از آزمون تعقیبی توکی (Tukey) استفاده گردید. محاسبات آماری هم در سطح معنی‌داری 05/0>p  با استفاده از نرم­افزار SPSS نسخه 23 انجام گرفت.

 

یافته‌ها

در مطالعه حاضر انجام تمرین تناوبی شدید و استفاده از مکمل استیل-ال-کارنتین، منجر به بهبود وضعیت بافت جسم سیاه مغز و عملکرد رفتاری موش‌های مواجه‌­یافته با سم 6-هیدروکسی دوپامین شده­است.

- نتایج مربوط به بررسی حافظه فضایی 

طبق نتایج ارائه شده در نمودار 1، مشخص می‌گردد که میانگین مسافت طی شده در ربع هدف توسط موش‌های گروهCO  در مقایسه با گروه Sh، معنی‌دار نیست که اين مهم نشان می‌دهد عمل جراحی استریوتاکسی، خود به تنهایی تاثیری در بیماری پارکینسونی حیوانات نداشته است. همچنین میانگین مسافت طی شده در ربع هدف توسط موش‌های گروه PD به‌طور معنی‌داری کمتر از مقدار آن در سایر گروه‌ها بود (05/0>p). مقدار میانگین مذکور در مورد موش‌های گروه ET هم به‌طور معنی‌داری بیشتر از میزان آن در خصوص حیوانات گروه PD بوده، در حالی‌که مقدار شاخص فوق به‌طور معنی‌داری کمتر از میزان آن در سایر گروه‌های مورد مطالعه برآورد شد (05/0>p). همچنین مقدار میانگین فوق در مورد حیوانات گروه ACL اختلاف آماري معنی‌دار نسبت به مقدار آن در موش­هاي گروه ET (03/0>p) و افزایش معنی‌دار نسبت به مقدار آن در حیوانات گروه PD نشان داد (001/0>p). در نهایت مشخص گرديد كه میانگین مسافت طی شده در مورد موش‌های گروه‌ AET نسبت به گروه‌های PD، ET و ACL افزایش معنی‌دار بیشتری داشت (05/0>p).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

نمودار 1-  مقایسه تاثیر تمرین تناوبی شدید و مکمل استیل-ال-کارنتین بر: 1) میانگین مسافت طی­شده در منطقه هدف (cm)، 2) میانگین زمان طی­‌شده در منطقه هدف (sec) بین گروه‌های مورد مطالعه (داده‌ها بصورت میانگین±خطای استاندارد گزارش شده‌اند).

CO: گروه کنترل، Sh: شم جراحی، PD: پارکینسون، ET: تیمار با ورزش، ALC: تیمار با استیل-ال-کارنتین، AET: تیمار با ورزش و استیل-ال-کارنتین.

*** اختلاف آماري معنی‌دار بین گروه‌های مقایسه‌شده (05/0>p)، 

*اختلاف آماري معنی‌دار جزئی (03/0>p) 

ns عدم وجود اختلاف آماري معنی‌دار بین گروه‌های مقایسه­شده.

 

 

از طرف دیگر، مطابق نتایج ارائه‌شده در نمودار 2، مشاهده می‌گردد که میانگین زمان طی‌شده در ربع هدف در مورد موش‌های گروه PD بیشترین کاهش آماري معنی‌دار را نسبت مقدار آن در مورد حيوانات سایر گروه‌های مورد آزمایش داشت (05/0>p)، در‌حالی­که این زمان در مورد حیوانات گروه ET نسبت به موش‌هاي گروه PD افزایش آماري معنی‌داری داشت (001/0>p). همچنين اختلاف آماري میانگین زمان طی شده در ربع هدف در گروه‌های ET و ALC معنی‌دار نبود. مقدار شاخص مذکور در خصوص موش‌های گروه AET هم نسبت به گروه‌های PD، ET و ALC به‌طور معنی‌داری بیشتر بود (05/0>p).

 

 

 

نمودار 2- تاثیر تمرین و استفاده از مکمل استیل-ال-کارنتین بر تعداد نورون‌های جسم سیاه در موش‌های مورد مطالعه (داده‌ها به‌صورت میانگین±خطای استاندارد، گزارش شده‌اند).

CO: گروه کنترل، sh: شم جراحی، PD: پارکینسون، ET: تیمار با ورزش، ALC: تیمار با استیل-ال-کارنتین، AET: تیمار با ورزش و استیل-ال-کارنتین.

a,b,c,… : حروف غیر‌مشابه در هر ستون نشان‌دهنده اختلاف آماری معنی‌دار می‌باشد (05/0>p).

 

 

- نتایج آسیب‌شناختی بافتی 

یافته­های حاصله از تاثیر OHDA-6 بر ساختار بافتی و تعداد نورون‌های ناحیه‌ متراکم جسم سیاه و اثر محافظتی انجام تمرین تناوبی شدید و مصرف استیل-ال-کارنیتین و همچنین تاثیر توام آن­ها بر بافت­شناسی و تعداد نورون‌های این ناحیه‌ از مغز متعاقب القاء پارکینسون در موش‌های صحرایی در نمودار 2 و شکل‌های a-1 تا f-1 ارائه شده است.

در مشاهدات ریزبینی بافت مغز در گروه CO و Sh، ساختار بافتی جسم سیاه و همچنین نرون‌های دوپامینرژیک موجود در آن­ها سالم و طبیعی بود و هیچ‌گونه تغییر پاتولوژیک قابل توجه مشاهده نشد (اشکال a-1 و b-1). همچنين از لحاظ تعداد نورون‌های متراکم جسم سیاه نیز تفاوت آماري معنی‌داری بین حيوانات این دو گروه یافت نشد (نمودار 2). در مشاهدات میکروسکوپی بافت مغز موش­های گروه مبتلا به پارکینسون تغییرات شدید سیتوپلاسم و هسته، مبني بر نکروز در نرون­های جسم سیاه قابل مشاهده بود. تغییرات شدید نکروز به شکل کوچک شدن یا تورم نورون­ها و همچنین ایجاد نورون­های قرمز در نتیجه ائوزینوفیلی شدن سیتوپلاسم، پیکنوز هسته­ای و سایر تغییرات نکروز شامل متلاشی شدن هسته و یا عدم مشاهده هسته در نورون­های جسم سیاه قابل مشاهده بود (شکل c-1). تعداد نورون­ها نیز به شدت کاهش یافته و به‌طور معنی‌داری (001/0p<) کمتر از گروه شاهد سالم بود (نمودار 2). در گروه پارکینسونی به­علاوه تیمار با انجام ورزش، از شدت آسیب و تغییرات پاتولوژیک در نورون­های جسم سیاه به طور قابل ملاحظه­ای کاسته شده (شکل d-1) و تعداد نورون­های آن در مقایسه با گروه پارکینسونی افزایش معنی‌داری داشت (05/0p<) اما در مقایسه با گروه شاهد سالم، تعداد مذكور به‌طور معنی‌داری (01/0p<) کمتر بود (نمودار 2). در گروه پارکینسونی به‌علاوه تیمار با استیل-ال-کارنیتین، مشابه با گروه تیمار با انجام ورزش از شدت آسیب و بروز تغییرات پاتولوژیک در جسم سیاه به طور قابل توجهی کاسته شده بود (شکل e-1) و تعداد نورون­های آن نیز در مقایسه با گروه پارکینسونی افزایش معنی­داری داشت (05/0p<). لازم به ذکر است، تعداد نورون­های جسم سیاه در این گروه بیشتر از گروه تیمار با ورزش بود، لکن این تفاوت معنی­دار نبود. به هر حال تعداد نورون­ها در این گروه همچنان به‌طور معنی‌داری (01/0p<) کمتر از تعداد آن در حيوانات گروه‌ شاهد سالم بود (نمودار 2). در گروه پارکینسونی به­علاوه تیمارهمزمان با اسیتل-ال-کارنیتین و ورزش، از شدت تغییرات پاتولوژیک جسم سیاه به­خوبی و تا نزدیک به حد نرمال کاسته شده بود (شکل f-1) و تعداد نورون‌ها نیز در مقایسه با حيوانات گروه پارکینسونی افزایش معنی­داری (01/0p<) داشت. در هر صورت تعداد نورون­ها در این گروه نیز هرگز به حد نرمال نرسیده و به‌طور معنی‌داری (05/0p<) کمتر از تعداد آن در موش­هاي گروه‌ شاهد سالم بود (نمودار 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c	b	a
f	e	d

شکل 1- تاثیر تمرین تناوبی شدید و مکمل استیل-ال-کارنتین بر میزان نرون­های جسم سیاه موش‌های گروه‌های: a) co، b) sh، c) PD، d) ET، e) ALC، f) AET (رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین-ائوزین، درشت‌نمایی 100×).

Co: کنترل، sh: شم جراحی، PD: پارکینسون، ET: تیمار با ورزش، ALC: تیمار با استیل-ال-کارنتین، AET: تیمار با ورزش و استییل-ال-کارنتین.

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

در مطالعه حاضر القاء پارکینسون توسط OHDA-6 منجر به کاهش مدت زمان و مسافت طی‌شده در ربع هدف در فاز حافظه موریس شد (نمودارهاي 1 و 2). همچنین شاخص‌های آسیب‌شناسی بافتی در ناحیه جسم سیاه مغز موش­هاي تحقيق، دژنراسیون و کاهش نورون‌های دوپامینرژیک را نشان داد (نمودار 2 و شکل 1). در اين راستا دیمونس و همکاران بیان کرده­اند که بین مرگ سلول‌های دوپامینرژیک هسته جسم سیاه مغز و شدت علائم رفتاری بیماری پارکینسون القاء شده با OHDA-6 ارتباط مثبت معنی‌داری وجود دارد (Deumens et al., 2002). همچنین يافته­هاي پژوهش حاضر با نتایج تحقیق آگویار و همکاران همسو بوده و ضعف عملکرد حافظه در موش‌های صحرائي پارکینسونی با القاء سم 6-هیدروکسی دوپامین را تایید می‌کند (Aguiar Jr et al., 2009). وجود اختلال در یادگیری و حافظه موش‌های صحرایي پارکینسونی به‌دنبال القاء سم OHDA-6، در مطالعات دیگری نیز گزارش گردیده­است (Leroi et al., 2012, Kim et al., 2013). در این ارتباط مشخص شده که سم OHDA-6 از طریق ایجاد اختلال در زنجیره تنفسی میتوکندری و القاء استرس اکسیداتیو باعث زوال نورون‌های دوپامینرژیک می‌شود (Duty and Jenner, 2011). علاوه بر این، OHDA-6 از طریق ماده سیتوتوکسیک H2O2، موجب تولید گونه‌های فعال اکسیژن (reactive oxygen species; ROS) می‌شود که این گونه‌های فعال اکسیژن، به گروه‌های داخل هسته‌ای حمله کرده و منجر به تغییرات اکسیداتیو قوی می‌شوند (Noor et al., 2016).

همچنین در تحقیق حاضر مشخص شد که تمرین تناوبی شدید منجر به بهبود شاخص‌های مسافت طی‌شده و زمان طی‌شده در ربع هدف مي­شود. استفاده از مکمل استیل-ال-کارنتین نیز اثرات مذکور را طبق الگوی اثرات تمرین بهبود بخشید و البته تمرین به همراه مکمل استیل-ال-کارنتین منجر به بهترین اثر درمانی گردید. این یافته، با نتایج مطالعه هانگ و همکاران که نشان دادند دویدن روی تردمیل به مدت 12 هفته و با شدت بالا، می‌تواند حافظه و یادگیری را افزایش داده و همزمان تعداد سلول‌های عصبی را تحت تاثیر قرار دهد (Huang et al., 2014)، همسو است. گزارش‌ها در مورد موش‌های صحرایی و موش‎‌های مایس، مؤید این نکته است که فعالیت ورزشی دویدن روی تردمیل، حافظه و یادگیری را افزایش داده و همزمان تعداد سلول‌های عصبی را تحت تاثیر قرار می‌دهد (Aguiar Jr et al., 2009). البته در مطالعه پوتاکس و همکاران در سال 2009، هر چند 4 هفته تمرین اجباری با تردمیل توانست الگوی گام‌برداری و طول گام را در موش‌ صحرایی بهبود بخشد، اما بر یادگیری و حافظه تاثیری نداشت که با نتیجه تحقیق حاضر در تضاد است (Pothakos et al., 2009). در همین زمینه، کیم و همکاران نشان دادند که شدت و مدت زمان ورزش می‌تواند عاملی مهم و تعیین­کننده در تکثیر سلولی شکنج دانه‌دار باشد نتایج این تحقیق بیانگر این مطلب است که برنامه‌های مختلف ورزشی و همچنین نحوه سنجش آزمون‌ها (مانند آزمون الکتروفیزیولوژی) می‌تواند تاثیرات متفاوتی بر عملکرد عصبی و رفتاری داشته باشند (Kim et al., 2013). در پژوهش حاضر از آزمون ماز آبی موریس برای سنجش یادگیری و حافظه استفاده شد که سلول‌های مغز دستکاری نشد‌ه‌اند. در مطالعات انسانی نیز، گزارش‌ها بیان می‌دارند که افراد با وضعیت جسمانی مناسب در مقایسه با همتایان بی‌تحرک، از لحاظ شناختی و عملکرد حافظه بهتر بوده‌اند (Broeders et al., 2013). در تبیین نتایج به­دست آمده می‌توان گفت فعالیت ورزشی با تسهیل در ترمیم آسیب‌های مغزی، تسهیل عوامل تغذیه‌ای، تغییرات در قدرت سیناپسی، موجب عملکرد بهتر حافظه می‌شود (Frazzitta et al., 2013)، بنابراین ورزش ممکن است پلاستیسیتة سیناپسی، نورون‌زایی و یادگیری را افزایش دهد. همچنين فعالیت ورزشی، میزان آپوپتوزيس در مغز موش را کاهش داده، تکثیر نورونی و شکنج‌ دندانه‌دار را در هیپوکامپ افزایش داده و موجب بهبود یادگیری فضایی موش­ها در ماز آبی می‌شود (Vaynman et al., 2004). از طرف ديگر یکی از مکانیسم‌های بیان‌شده برای اثرات مفید تمرین، احتمالاً فعال­شدن سیستم‌های آنتی‌اکسیدانی درون‌زا و افزایش عملکرد فاکتور نورون‌زایی مشتق شده از مغز (BDNF brain-derived neurotrophic factor;) می‌باشد که در حافظه طولانی­مدت و نوروژنز تاثیر داشته و موجب کاهش آپوپتوزیس می‌شود (Devi and Kiran, 2004; Mocchetti et al., 2007; Mattson et al., 2008). همچنين گزارش شده كه ورزش منجر به بهبود علائم پارکینسون شده و مکانیسم­هاي احتمالی آن را تنظیم مجدد فاکتور‎های عصبی و کاهش گونه‌های رادیکال آزاد اکسيژن (Crowley et al., 2019)، بهبود متابولیسم انرژی در میتوکندری، افزایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی (Dias et al., 2013)، بهبود اثرات ضدالتهابی (Tuon et al., 2015)، افزایش سیناپتوژنز و نوروپلاستیسیته (Crowley et al., 2019) و افزایش گیرنده‌های دوپامین در ناحیه جسم سیاه دانسته‌اند (Tsai et al., 2019). همسو با نتایج پژوهش حاضر، نیو‌چینگ و همکاران در یک مطالعه مروری سیستماتیک، به دنبال بررسی اثرات ورزش بر نقص تنفسی میتوکندری و اختلال عملکرد آن در موش‌های نر مدل پارکینسونی پرداختند و نتایج مطالعات آن­ها هم نشان داده كه تمرین با تردمیل می‌تواند ناهنجاری‌های مربوط به کمپلکس 1 و 5 میتوکندری و سیتوکروم C و ATP را کاهش داده و همچنین بیوژنز میتوکندری، همجوشی میتوکندری عصبی و میتوفاژی عصبی در بیماران پارکینسونی را بهبود می‌بخشد. همچنين نامبردگان گزارش كرده­اند که ورزش ممکن است تخریب عصبی بیماران پارکینسونی را کاهش داده و منجر به پیشگیری از توسعه بیماری پارکینسون ‌شود (Nhu et al., 2021).

از طرف دیگر استیل– ال-کارنتین، شکل استیله­ء ال–کارنتین، پپتید کوچکی است که در آب محلول بوده و می‌تواند از سد خونی مغزی عبور کند. همچنین یکی از اجزای غشاء داخلی میتوکندری است که برای تولید انرژی، حفظ سطح استیل کوآ، متابولیسم گلوکز، سنتز گلیکوژن و گلوتاتیون لازم است. در واقع به­طور­کلی کارنتین‌ها با کاهش سطح انرژی در نتیجه اختلال در عملکرد میتوکندری، مقابله می­کنند (Burks et al., 2019). اثرات حفاظتی و آنتی­اکسیدانی استیل-ال­-کارنیتین در بررسی­های قبلی هم به اثبات رسیده است (Rahimi et al., 2005b). مشخص شده که درمان فوری با آنتی­اکسیدان استیل-ال-کارنتین، باعث کاهش التهاب عصبی، افزایش جوانه­زدن آکسون­ها، کاهش بیان پروتئین پیش‌آپوپتوز BAX (Bax protein) و کاهش آپوپتوزيس، کاهش فعالیت میکروگلیاها، کاهش مرگ زودرس نورون­های حرکتی و به تاخیر افتادن تحلیل نورون­های حسی و مهار ROS می­شود (Karalija et al., 2014). همسو با نتایج مطالعه حاضر، برخي تحقیقات انجام­یافته نشان داده­اند كه شکل استیله ال-کارنتین می‌تواند سلول‌های میکروگلیا را به حالت ضد‌التهابی تغییر داده و از آسیب سلول‌های اندوتلیال و دوپامینرژیک در موش‌های مدل پارکینسونی جلوگیری کرده و به‌عنوان یک محافظت­کننده عصبی امیدوار‌کننده در درمان بیماری پارکینسون، مطرح شود (Burks et al., 2019).

با توجه به يافته­هاي به‌دست‌آمده از مطالعه حاضر، به‌نظر می‌رسد كه می‌توان نتیجه گرفت، انجام تمرین تناوبی شدید و مصرف هم‌زمان مکمل استیل-ال-کارنتین در موش‌های صحرایی مدل پارکینسون القاء‌شده با OHDA-6 منجر به بهبود حافظه فضایی و تغییرات آسیب‌شناسی بافت مغز می‌شود. البته انجام بررسی تاثیر نوع و شدت تمرین‌های مختلف ورزشی به­همراه دوزهای مختلف مکمل، در مطالعات آتی توصیه می‌شود.

 

سپاسگزاری

مقاله حاضر مستخرج از پایان‌نامه دوره دکتری تخصصی فیزیولوژی ورزشی یوسف غفاری با کد 1022903756704841398162280362 می‌باشد. نویسندگان از معاونت پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم پزشکی تبریز و همچنین مسئولان و کارکنان آزمایشگاه‌های دانشکده دامپزشکی دانشگاه آزاد اسلامی علوم پزشکی تبریز تشکر و قدردانی می‌نمایند.

 

 

تعارض منافع

نویسندگان اعلام می‌دارند که هیچ‌گونه تضاد منافعی ندارند.

 

منابع

·       Abdul, H.M., Calabrese, Calvani, M. and Butterfield, D.A. (2006). Acetyl‐L‐carnitine‐induced up‐regulation of heat shock proteins protects cortical neurons against amyloid‐beta peptide 1–42‐mediated oxidative stress and neurotoxicity. Implications for Alzheimer's disease. Journal of Neuroscience Research, 84(2): 398-408.

·       Aguiar Jr, A.S., Araújo, A.L., da-Cunha T.R., Speck, A.E., Ignácio, Z.M., De-Mello, N. and Prediger, R.D. (2009). Physical exercise improves motor and short-term social memory deficits in reserpinized rats. Brain Research Bulletin, 79(6): 452-457.

·       Autry, A.E. and Monteggia, L.M. (2012). Brain-derived neurotrophic factor and neuropsychiatric disorders. Pharmacological Reviews, 64(2): 238-258.

·       Broeders, M., De Bie, R., Velseboer, D.C., Speelman, J.D., Muslimovic, D. and Schmand, B.J.N. (2013). Evolution of mild cognitive impairment in Parkinson disease. Journal of Neurology, 81(4): 346-352.

·       Buddhala, C., Loftin, S.K., Kuley, B.M., Cairns, N.J., Campbell, M.C., Perlmutter, J.S., Kotzbauer, P.T.J. (2015). Dopaminergic, serotonergic, and noradrenergic deficits in Parkinson disease. Neurology, 2(10): 949-959.

·       Burks, S., Raymick, J., Robinson, B., Hanig, J. and Sarkar, S.J. (2019). Neuroprotective effects of acetyl-l-carnitine (ALC) in a chronic MPTP-induced Parkinson’s disease mouse model: Endothelial and microglial effects. Neuroscience Letters, 703: 86-95.

·       Connolly, B.S. and Lang, A.E. (2014). Pharmacological treatment of Parkinson disease: a review. Jama, 311(16): 1670-1683.

·       Coyle, J.T. and Puttfarcken, P. (1993). Oxidative stress, glutamate, and neurodegenerative disorders. Science, 262(5134): 689-695.

·       Crowley, E., Nolan, Y. and Sullivan, A.J. (2019). Exercise as a therapeutic intervention for motor and non-motor symptoms in Parkinson’s disease: Evidence from rodent models. Progress in Neurobiology, 172: 2-22. 

·       Deumens, R., Blokland, A. and Prickaerts, J. (2002). Modeling Parkinson's disease in rats: an evaluation of 6-OHDA lesions of the nigrostriatal pathway. Experimental Neurology, 175(2): 303-317.

·       Devi, S.A. and. Kiran, T.R. (2004). Regional responses in antioxidant system to exercise training and dietary vitamin E in aging rat brain. Neurobiology of Aging, 25(4): 501-508

·       Dias, V., Junn, E. and Mouradian, M.M. (2013). The role of oxidative stress in Parkinson's disease. Journal of Parkinson's disease, 3(4): 461-491.

·       Duty, S. and Jenner, P. (2011). Animal models of Parkinson's disease: a source of novel treatments and clues to the cause of the disease. British Journal of Pharmacology, 164(4): 1357-1391.

·       Frazzitta, G., Balbi, P., Maestri, R., Bertotti, G., Boveri, N. and Pezzoli, G. (2013). The beneficial role of intensive exercise on Parkinson disease progression. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 92(6): 523-532.

·       Fritsch, T., Smyth, K., Wallendal, M., Hyde, T., Leo, G. and Geldmacher, D. (2012). Parkinson disease: research update and clinical management. Southern Medical Journal, 105(12): 650-656.

·       Giralt, A., Saavedra, A., Carreton, O., Xifro, X., Alberch, J. and Perez-Navarro, E. (2011). Increased PKA signaling disrupts recognition memory and spatial memory: role in Huntington's disease. Human Molecular Genetics, 20(21): 4232-4247.

·       Goldstein, D.S., Holmes, C., Kopin, I.J. and Sharabi, Y. (2011). Intra-neuronal vesicular uptake of catecholamines is decreased in patients with Lewy body diseases. The Journal of Clinical Investigation, 121(8): 3320-3330.

·       Goo, M.J., Choi, S.M., Kim, S.H. and Ahn, B.O. (2012). Protective effects of acetyl-L-carnitine on neurodegenarative changes in chronic cerebral ischemia models and learning-memory impairment in aged rats. Archives of Pharmacal Research, 35(1): 145-154.

·       Henderson, K.K., Wagner, H., Favret, F., Britton, S.L., Koch, L.G., Wagner, P.D. and Gonzalez, N.C. (2002). Determinants of maximal O2 uptake in rats selectively bred for endurance running capacity. Journal of Applied Physiology, 93(4): 1265-1274.

·       Hou, L., Chen, W., Liu, X., Qiao, D. and Zhou, F. (2017). Exercise-induced neuroprotection of the nigrostriatal dopamine system in Parkinson's disease. Frontiers in Aging Neuroscience, 9: 358.

·       Huang, T., Larsen, K.T., Ried‐Larsen, M., Møller, N.C. and Andersen, L.B. (2014). The effects of physical activity and exercise on brain‐derived neurotrophic factor in healthy humans: A review. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, 24(1): 1-10.

·       Johnson, R.A., Rhodes, J.S., Jeffrey, S.L., Garland, T. and Mitchell, G.S. (2003). Hippocampal brain-derived neurotrophic factor but not neurotrophin-3 increases more in mice selected for increased voluntary wheel running. Neuroscience, 121(1): 1-7.

·       Kalia, L.V., Kalia, S.K. and Lang, A.E. (2015). Disease‐modifying strategies for Parkinson's disease. Movement Disorders, 30(11): 1442-1450.

·       Karalija, A., Novikova, L.N., Kingham, P.J., Wiberg, M. and Novikov, L.N. (2014). The effects of N-acetyl-cysteine and acetyl-L-carnitine on neural survival, neuroinflammation and regeneration following spinal cord injury. Neuroscience, 269: 143-151.

·       Kern, J. and Kehrer, J. (2005). Free radicals and apoptosis: relationships with glutathione, thioredoxin, and the BCL family of proteins. Frontiers in Bioscience-Landmark, 10(2): 1727-1738.

·       Kim, Y.M., Ji, E.S., Yoon, S.J. and Yoon, J.H. (2013). Sudden detraining deteriorates swimming training-induced enhancement of short-term and spatial learning memories in mice. Journal of Exercise Rehabilitation, 9(2): 243.

·       Kobayashi, S., Iwamoto, M., Kon, K., Waki, H., Ando, S. and Tanaka, Y. (2010). Acetyl‐l‐carnitine improves aged brain function. Geriatrics and gerontology international, 10: S99-S106.

·       Kramer, A.F. and Erickson, K.I. (2007). Capitalizing on cortical plasticity: influence of physical activity on cognition and brain function. Trends in cognitive sciences, 11(8): 342-348.

·       Leroi, I., McDonald, K., Pantula, H. and Harbishettar, V. (2012). Cognitive impairment in Parkinson disease: impact on quality of life, disability, and caregiver burden. Journal of geriatric psychiatry and neurology, 25(4): 208-214.

·       Louis, E.D. and Frucht, S.J. (2007). Prevalence of essential tremor in patients with Parkinson's disease vs. Parkinson‐plus syndromes. Movement disorders: official journal of the Movement Disorder Society, 22(10): 1402-1407.

·       Mattson, M.P., Gleichmann, M. and Cheng, A. (2008). Mitochondria in neuroplasticity and neurological disorders. Neuron, 60(5): 748-766.

·       Mocchetti, I., Bachis, A., Nosheny, R.L. and Tanda, G. (2007). Brain-derived neurotrophic factor expression in the substantia nigra does not change after lesions of dopaminergic neurons. Neurotoxicity Research, 12: 135-143.

·       Nhu, N.T., Cheng, Y.J. and Lee, S.D. (2021). Effects of Treadmill Exercise on Neural Mitochondrial Functions in Parkinson’s Disease: A Systematic Review of Animal Studies. Biomedicines, 9(8): 1011.

·       Nocker, M., Seppi, K., Donnemiller, E., Virgolini, I., Wenning, G.K., Poewe, W. and Scherfler, C. (2012). Progression of dopamine transporter decline in patients with the Parkinson variant of multiple system atrophy: a voxel-based analysis of [123 I] β-CIT SPECT. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, 39: 1012-1020.

·       Noor, N.A., Mohammed, H.S., Mourad, I.M., Khadrawy, Y.A. and Ezz, H.S.A. (2016). A promising therapeutic potential of cerebrolysin in 6-OHDA rat model of Parkinson's disease. Life Sciences, 155: 174-179.

·       Paxinos, G. and Watson, C. (2014). The brain in stereotaxic coordinates, 7th ed., Elsevier Academic Press, pp: 66-85.

·       Pothakos, K., Kurz, M.J. and Lau, Y.S. (2009). Restorative effect of endurance exercise on behavioral deficits in the chronic mouse model of Parkinson's disease with severe neurodegeneration. BMC Neuroscience, 10: 1-14.

·       Pourrazi, H., Asgharpour-Arshad, M., Gholami, F. and Abbasi, S. (2020). Effect of high-intensity interval training on apoptotic gene expression in rat myocardial tissue. Gene, Cell and Tissue, 7(2): e101963.

·       Radak, Z., Kumagai, S., Taylor, A., Naito, H. and Goto, S. (2007). Effects of exercise on brain function: role of free radicals. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 32(5): 942-946.

·       Rahimi, R., Nikfar, S., Larijani, B. and Abdollahi, M. (2005). A review on the role of antioxidants in the management of diabetes and its complications. Biomedicine & Pharmacotherapy, 59(7): 365-373.

·       Rezaee, Z., Marandi, S.M., Alaei, H., Esfarjani, F. and Feyzollahzadeh, S. (2019). Effects of preventive treadmill exercise on the recovery of metabolic and mitochondrial factors in the 6-hydroxydopamine rat model of Parkinson’s disease. Neurotoxicity Research, 35: 908-917.

·       Roghani, M., Behzadi, G. and Baluchnejadmojarad, T. (2002). Efficacy of elevated body swing test in the early model of Parkinson's disease in rat. Physiology & Behavior, 76(4-5): 507-510.

·       Sarkar, S., Gough, B., Raymick, J., Beaudoin, M.A., Ali, S.F., Virmani, A. and Binienda, Z.K. (2015). Histopathological and electrophysiological indices of rotenone-evoked dopaminergic toxicity: Neuroprotective effects of acetyl-l-carnitine. Neuroscience Letters, 606: 53-59.

·       Sayal, N. (2015). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory PNAS (2011) vol. 108| no. 7| 3017–3022. Annals of Neurosciences, 22(2): 107.

·       Scherz‐Shouval, R., Shvets, E., Fass, E., Shorer, H., Gil, L. and Elazar, Z. (2007). Reactive oxygen species are essential for autophagy and specifically regulate the activity of Atg4. The EMBO Journal, 26(7): 1749-1760.

·       Thomas, C., Bishop, D., Moore-Morris, T. and Mercier, J. (2007). Effects of high-intensity training on MCT1, MCT4, and NBC expressions in rat skeletal muscles: influence of chronic metabolic alkalosis. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 293(4): E916-E922.

·       Tsai, W. L., Chen, H.Y., Huang, Y.Z., Chen, Y.H., Kuo, C.W., Chen, K.Y. and Hsieh, T.H. (2019). Long-Term voluntary physical exercise exerts neuroprotective effects and motor disturbance alleviation in a rat model of Parkinson’s disease. Behavioural Neurology, 2019: 1-10.

·       Tuon, T., Souza, P.S., Santos, M.F., Pereira, F.T., Pedroso, G.S., Luciano, T.F. and Pinho, R.A. (2015). Physical training regulates mitochondrial parameters and neuroinflammatory mechanisms in an experimental model of Parkinson’s disease. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2015: 1-10.

·       Vaynman, S., Ying, Z. and Gomez­-Pinilla, F. (2004). Hippocampal BDNF mediates the efficacy of exercise on synaptic plasticity and cognition. European Journal of Neuroscience, 20(10): 2580-2590.

·       Wakhloo, A.K., Gounis, M.J., Lieber, B.B., Mericle, R.A. and Linfante, I. (2008). Thrombus and stroke: Informa Healthcare, pp: 159-168.

·       Yau, S.Y., Gil-Mohapel, J., Christie, B.R. and So, K.F. (2014). Physical exercise-induced adult neurogenesis: a good strategy to prevent cognitive decline in neurodegenerative diseases?. BioMed Research International, 2014, 1-20.

29