بررسی اثر نانوذره اکسید منیزیم بر بیان ژن Gad2 در هیپوکامپ موش‌های صحرایی نر در حضور و عدم حضور استرس محدودیت حاد حرکتی

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

معصومه اسمی پور ¹ , زهره ولی زاده ²

1 - گروه زیست شناسی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران
2 - گروه پرستاری و مامایی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

تاریخ دریافت : 1400/03/20 تاریخ پذیرش : 1400/05/31 تاریخ انتشار : 1400/12/01

کلید واژه: استرس, هیپوکامپ, نانواکسید منیزیم, ژن Gad2,

چکیده مقاله :

استرس حالت عصبی است که با روند مولکولی اعصاب تمامی ارگانیسم‌ها را درگیر می‌کند. نانواکسید منیزیم درکاهش و تسکین رفتارهای مشابه اضطراب و درد موثر می‌باشد، ولی مکانیسم اثر نانواکسید منیزیم بر روی تسکین درد و استرس هنوز مورد مطالعه قرار نگرفته است. ژن Gad2 یکی از ایزوفرم‌های گلوتامات دکربوکسیلاز را کد می‌کند، آنزیمی که، گلوتامیک اسید را به گابا (گاما آمینو بوتیریک اسید) تبدیل می‌کند. در مطالعه حاضر به بررسی اثر نانو ذره اکسید منیزیم بر بیان ژن Gad2 در هیپوکامپ موش صحرایی نر در حضور و عدم حضور استرس حاد حرکتی پرداخته شد. چهار گروه موش صحرایی نر نژاد ویستار( کنترل، دریافت کننده استرس + سالین، دریافت کننده 5 میلی گرم بر کیلوگرم نانوذره اکسید منیزیم، دریافت کننده استرس + 5 میلی گرم بر کیلوگرم نانو ذره اکسید منیزیم) مورد مطالعه قرار گرفتند. RNA از بافت هیپوکامپ آنها استخراج شد. سپس سنتز cDNA و ریل تایم برای تمامی گروه ها انجام شد. نتایج نشان داد بیان ژن Gad2 به طور معنی داری (01/0 > p) در حضور نانواکسید منیزیم به ویژه در گروه با استرس حاد حرکتی نسبت به سایر گروه های افزایش داشت. بنا بر نتایج حاصل می‌توان گفت نانواکسید منیزیم منجر به تقویت سیستم عصبی مهاری با افزایش آنزیم گلوتامات دکربوکسیلاز در هیپوکامپ می‌گردد. مطالعات بیشتر در این زمینه روشن‌گر هر چه بیشتر این ارتباط مولکولی خواهد بود.

چکیده انگلیسی:

Stress is a neurological condition that affects the nerves of all organisms by molecular processes. Magnesium oxide nanoparticles effectively reduce and relieve anxiety-like behaviors, but the molecular mechanism of this relationship has not yet been studied. Gad2 gene encodes one of the isoforms of glutamate decarboxylase, an enzyme which converts glutamic acid to GABA (gamma amino butyric acid). In the present study, the effect of magnesium oxide nanoparticles on Gad2 gene expression in the hippocampus of male rats in the presence and absence of acute motor stress was investigated. 4 groups of male Wistar rats( control, receiving salin+stress, 5mg/kg Mg nanoxide, stress+ 5mg/kg Mg nanoxide) were prepared. RNA was extracted from hippocampal tissue. Then, cDNA synthesis and real-time were performed for all groups. The results showed that Gad2 gene expression was significantly (p<0.01) increased in the presence of magnesium nanoxide, especially in the group with acute motor stress compared to other groups. According to the findings, magnesium nanoxide enhances the inhibitory nervous system by enhancing the hippocampal enzyme glutamate decarboxylase. Additional research in this area will throw more light on this molecular connection.

منابع و مأخذ:

1. 1. Leinekugel X., Khalilov I., McLean H., Caillard O., Gaiarsa J.L., Ben-Ari Y., Khazipov R. 1999. GABA is the principal fast-acting excitatory transmitter in the neonatal brain. Advances in Neurology, 79: 189-201.

2‌. Maguire J., 2014. Stress-induced plasticity of GABAergic inhibition. Front Cell Neurosci, 8: 157-165.

3. Mattson M.P., Kater S.B., 1989. Excitatory and inhibitory neurotransmitters in the generation and degeneration of hippocampal neuroarchitecture. Brain Research, 478(2): 337-348.


4. 4. MayerL., 2005. Glutamate receptor ion channels. Current Opinion in Neurobiology, 15(3): 282-288.


5. 5. Mlyniec K., 2015. Zinc in the Glutamatergic Theory of Depression. Current Neuropharmacology, 13(4): 505-513.


6. 6. Mutso A.A., Radzicki, Baliki M.N., Huang L., Banisadr GH., Centeno  M.V., 2012. Abnormalities in hippocampal functioning with persistent pain. Neuroscience, 32(17): 5747-5756.


7. 7. Padovan C., Guimaraes F., 2000. Restraint-induced hypoactivity in an elevated plus-maze. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 33(1): 79-83.


8. 8. Poleszak E., 2004. Antidepressant- and anxiolytic-like activity of magnesium in mice. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 78(1): 7-12.


9. 9. Pourmotabbed A., Motamedi, Fathollahi Y., Mansouri F.A. Semnanian S., 1998. Involvement of NMDA receptors and voltage-dependent calcium channels on augmentation of long-term potentiation in hippocampal CA1 area of morphine dependent rats. Brain Research, 804(1): 125-134.


10. 10. Ramakers C., et al., 2003. Assumption-free analysis of quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) data. Neuroscience letters, 339(1): 62-66.

11 Riaza B.S. C., Perez R.M.M., Vaquero L.C., Baca G.E., 2012. New perspectives in glutamate and anxiety. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 100(4): 752-774.

12. 12. Rocher C., Spedding ,  Munoz  C., Jay T.M., 2004. Acute stress-induced changes in hippocampal/prefrontal circuits in rats: effects of antidepressants. Cerebral Cortex, 14(2): 224-229.


13. 13. Ruijter J.M., Ramakers C., Hoogaars W.M., Karlen Y., Bakker O., van den Hoff MJ., Moorman A.F., 2009. Amplification efficiency: linking baseline and bias in the analysis of quantitative PCR data. Nucleic Acids Research, 37(6): e45-e45.


14. 14. Sartori S., Whittle N.,  Hetzenauer A., Singewald N., 012. Magnesium deficiency induces anxiety and HPA axis dysregulation: modulation by therapeutic drug treatment. Neuropharmacology, 62(1): 304-312.


15. 15. Shors T.J., Seib T.B., Levine S., Thompson R.F., 1989. Inescapable versus escapable shock modulates long-term potentiation in the rat hippocampus. Scienc, 244(4901): 224-226.


16. 16. Sonavane G., Tomoda K., Makino K., 2008. Biodistribution of colloidal gold nanoparticles after intravenous administration: effect of particle size. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 66(2): 274-480.


17. 17. Szewczyk B., Poleszak E., Sowa-Kucma M., Siwek M., Dudek D., Antidepressant activity of zinc and magnesium in view of the current hypotheses of antidepressant action. Pharmacological Reports, 60(5): 588-599.


18. 18. Torabi M., Kesmati M., Eshagh Harooni H., Najafzadeh Varzi H., Effect of Intra CA1 and Intraperitoneal Administration of Opioid Receptor Modulating Agents on The Anxiolytic Properties of Nano and Conventional ZnO in Male Rats. Cell Journal, 16(2): 163-170.


19. 19. Wang C., Lu, Zhou L., Li J., Xu J., Li W., 2016. Effects of Long-Term Exposure to Zinc Oxide Nanoparticles on Development, Zinc Metabolism and Biodistribution of Minerals (Zn, Fe, Cu, Mn) in Mice. PLOS One, 14(10): 1-14.


20. 20. Waxman S.G., CumminsR., Dib-Hajj S.D., Black J.A., 2000. Voltage-gated sodium channels and the molecular pathogenesis of pain: a review. Rehabilitation Research and Devlopment, 37(5): 517-528.


21. 21. Wehry A.M., Beesdo-Baum, Hennelly M.M., Connolly S.D., Strawn J.R., 2015. Assessment and treatment of anxiety disorders in children and adolescents. Current Psychiatry Reports, 17(52): 591-610.


22. 22. Widiger T.A., Clark L.A., 2000. Toward DSM—V and the classification of psychopathology. Psychological bulletin, 126(6): 946-963.


23. 23. Yamanaka Y., Kitamura N., Shinohara H., Takahashi K., Shibuya I., Analysis of GABA-induced inhibition of spontaneous firing in chick accessory lobe neurons. Comparative Physiology A, 198(3): 229-237.


24. 24. Yu Y. Keita A., Shota I., Shigeharu K., Yo K., 2005. Realization of high strength and high ductility for AZ61 magnesium alloy by severe warm working. Science and Technology of Advanced Material, 6(2): 185-194.


25. 25. Zager E., Black M.,1985. Neuropeptides in human memory and learning processes. Neurosurgery, 17(2): 355-369.