اثرات ژرانیول و ورزش بر حافظه و یادگیری در موش های نر صحرایی آلزایمری شده

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

بهاره سیفی نهاوندی ¹ , پریچهره یغمایی ² , شهین احمدیان ³ , مریم قبه ⁴ , آزاده ابراهیم حبیبی ⁵

1 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه بیوشیمی، مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
5 - مرکز تحقیقات بیوسنسور، پژوهشکده علوم سلولی و مولکولی غدد و متابولیسم، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران|مرکز تحقیقات غدد و متابولیسم، پژوهشکده علوم بالینی غدد و متابولیسم، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1400/01/20 تاریخ پذیرش : 1400/04/19 تاریخ انتشار : 1400/09/01

کلید واژه: ورزش, MDA, آلزایمر, SOD, ژرانیول, نوروژنز, پلاک‌های آمیلوئیدی,

چکیده مقاله :

بیماری آلزایمر از مهمترین بیماری های تحلیل برنده عصبی است که به دنبال تولید رادیکال های آزاد و فاکتور‌های التهابی بروز می کند. ژرانیول که یک مونوترپن طبیعی است دارای اثرات آنتی اکسیدانی و ضدالتهابی می باشد. هدف از این مطالعه، بررسی اثرات ژرانیول و ورزش بر حافظه و یادگیری، میزان فعالیت SOD و سطح MDA، میزان نوروژنز و نیز تعداد پلاک های آمیلوئیدی در موش های آلزایمری شده نژاد ویستار می باشد. برای ایجاد مدل آلزایمری، از تزریق دو طرفه Aβ 1-42درون هیپوکامپ رت های نر استفاده شد. گروه بندی شامل: کنترل منفی، کنترل مثبت، ورزش، آلزایمری، آلزایمری + ورزش، آلزایمری + ژرانیول، آلزایمری + ژرانیول + ورزش می باشد. نتایج نشان داد که میزان فعالیت SOD و سطح سرمی MDA در گروه های ورزش، درمانی و دریافت کننده ژرانیول توام با ورزش در مقایسه با سایر گروه ها به ترتیب افزایش و کاهش معناداری پیدا کردند (001/0>P). نتایج تست رفتاری شاتل باکس نیز نشان داد در مدت زمان ورود به محفظه تاریک، بین گروه های درمانی و دریافت کننده ژرانیول توام با ورزش در مقایسه با گروه های آلزایمری و آلزایمری توام با ورزش در سطح (001/0>P) افزایش معناداری وجود داشت. همچنین میزان نوروژنز درگروه های درمانی و ژرانیول توام با ورزش در مقایسه با گروه های آلزایمری و آلزایمری توام با ورزش در سطح (001/0>P) افزایش معناداری یافته بود. در تعداد پلاک های آمیلوئیدی درگروه های درمانی و ژرانیول توام با ورزش در مقایسه با سایر گروه ها نیز در سطح (001/0>P) کاهش معناداری مشاهده گردید. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق به نظر می رسد استفاده توام ژرانیول و ورزش می توانند اختلالات ایجاد شده در حافظه، میزان فعالیت SOD، سطح MDA، میزان نوروژنز و نیز پلاک های آمیلوئیدی ایجاد شده در بیماری آلزایمر را به طور چشمگیری بهبود بخشد.

چکیده انگلیسی:

Alzheimer’s disease is one of the most important neurodegenerative diseases occurring after the production of free radicals and inflammatory factors. Geraniol, which is a natural monoterpene, contains antioxidant and anti-inflammatory effects. The aim of this study was to investigate the effects of Geraniol and exercise on memory and learning, SOD activity and MDA serum level, neurogenesis and amyloid plaque count in Alzheimer’s Wistar rats. To create the Alzheimer's disease model, Aβ 1-42 was injected bilaterally into the hippocampus of male rats. Grouping included control (-), control (+), exercise, Alzheimer, Alzheimer + exercise, Alzheimer + Geraniol, and Alzheimer + Geraniol + exercise. The results showed that SOD activity and MDA serum level were significantly increased in the Alzheimer + Geraniol, Alzheimer + exercise, and Alzheimer + Geraniol + exercise groups compared to other groups (P<0.001). In addition, shuttle box behavioral test demonstrated that the entry time to the dark box was notably increased in Alzheimer + Geraniol and Alzheimer + Geraniol + exercise groups compared to Alzheimer and Alzheimer + exercise groups (P<0.001). Moreover, neurogenesis was remarkably increased in Alzheimer + Geraniol and Alzheimer + Geraniol + exercise groups compared to Alzheimer and Alzheimer + exercise groups (P<0.001). Besides, the number of amyloid plaques was decreased Alzheimer + Geraniol and Alzheimer + Geraniol + exercise groups compared to other groups (P<0.001). Based on the results of this study, it seems that this compound along with exercise is notably capable of improving complications in memory, SOD activity, MDA serum level, and neurogenesis as well as amyloid plaques in Alzheimer’s disease.

منابع و مأخذ:

1. Abe S., Maruyama N., Hayama K., Ishibashi H., Inoue S., Oshima H., Yamaguchi H. 2003. Suppression of tumor necrosis factor-alpha-induced neutrophil adherence responses by essential oils. Mediators Inflammation, 12(6): 323-328.


2. Alaei H., Moloudi R., Sarkaki A.R. 2008. Effects of treadmill running on mid-term memory and swim speed in the rat with Morris water maze test. Journal of Bodywork Movement Therapy, 12(1): 72-5.


3. Amenta F., Tayebati S.K. 2008. Pathways of acetylcholine synthesis, transport and release as targets for treatment of adultonset cognitive dysfunction. Current Medicinal Chemistry, 15(5): 488-498.


4. Aydın E., Türkez H., Sait Keleş M. 2013. The effect of carvacrol on healthy neurons and N2a cancer cells: some biochemical, anticancerogenicity and genotoxicity studies. Cytotechnology, 66(1): 149-157.


5. Beier R.C., Byrd J.A., Kubena L.F., Hume M.E., McReynolds J.L., Anderson R.C., Nisbet D.J. 2014. Evaluation of linalool, a natural antimicrobial and insecticidal essential oil from basil: effects on poultry. Poultry Science, 93(2): 267-272.


6. Chen W., Viljoen A.M. 2010. Geraniol-a review of a commercially important fragrance material. South African Journal of Botany, 76(4): 643-651.


7. Colaianna M., Tucci P., Zotti M., Morgese M.G., Schiavone S., Govoni S., Cuomo V., Trabace L. 2010. Soluble betaamyloid(1-42):acritical player in producing behavioural and biochemical changes evoking depressive-related state? British Journal of Pharmacology, 159(8): 1704-1715.


8. Cooper C., Moon H.Y., van Praag H. 2018. On the Run for Hippocampal Plasticity. Cold Spring Harb Perspective Medicine, 8(4): 1-30.


9. Dall’Igna O.P., Fett P., Gomes M.W., Souza D.O., Cunha R.A., Lara D.R. 2007. Caffeine and adenosine A(2a) receptor antagonists prevent β-amyloid (25-35)-induced cognitive deficits in mice. Experimental Neurology, 203(1): 241-245.


10. Dhama K., Kumar A., Singh V., Yadav B., Tiwari R., Chakraborty S. 2014. Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: The interplay. Biomedical Research International, 2014: 761264.


11. Dinda B., Chowdhury D.R., Mohanta B.C. 2009. Naturally occurring iridoids, secoiridoids and their bioactivity. An updated review, part 3. Chemistry and Pharmacology Bulletin (Tokyo), 57(8): 765-96.


12. Eslimi Esfehani D., Oryan SH., Khosravi M., Valizadegan F. 2019. effect of fennel extract on the improvement of memory disorders in beta amyloid alzheimer model of male wistar rats. Journal of Ilam University of Medical Sciences, 27(1): 1-12. [In Persian]


13. Eslimi Esfahani D., Oryan SH., Nabiuni M., Karimian Peiro M. 2017. The role of cholestasis in brain hippocampus trauma in male Wistar rat. Nova Biologica Rep, 4(2): 128-136. [In Persian]


14. Falk A.A., Hagberg M.T., Lof A.E., Wigaeus-Hjelm E.M., Zhiping W. 1990. Uptake, distribution and elimination of alphapinene in man after exposure by inhalation. Scandinavy Journal of Work Environment Health, 16(5): 372-378.


15. He L., He T., Farrar S., Ji L., Liu T., Ma X. 2017. Antioxidants Maintain Cellular Redox Homeostasis by Elimination of Reactive Oxygen Species. Cell Physiology and Biochemistry, 44(2): 532-553.


16. Janyou A., Wicha P., Jittiwat J., Suksamrarn A., Tocharus C., Tocharus J. 2017. Dihydrocapsaicin Attenuates Blood Brain Barrier and Cerebral Damage in Focal Cerebral Ischemia/Reperfusion via Oxidative Stress and Inflammatory. Scientific Reports, 7(1): 1-11.


17. Jucker M., Walker L.C. 2011. Pathogenic protein seeding in Alzheimer disease and other neurodegenerative disorders. Annals of Neurology, 70(4): 532-540.


18. Katsukawa M., Nakata R., Koeji S., Hori K., Takahashi S., Inoue H. 2011. Citronelloland geraniol, components of rose oil, activate peroxisome proliferator-activated receptor α and γ and suppress cyclooxygenase-2 expression. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 75(5): 1010-1012.


19. Lopez M.D., Pascual-Villalobos M.J. 2010. Mode of inhibition acetylcholinesterase by monoterpenoieds and implications for pest control. Indian Crop Production, 31(2): 284-288.


20. Lv C., Wang L., Liu X., Yan S., Yan S.S., Wang Y., Zhang W. 2015. Multi-faced neuroprotective effects of geniposide depending on the RAGE-mediated signaling in an Alzheimer mouse model. Neuropharmacology, 89: 175-184.


21. Maass A., Duzel S., Brigadski T., Goerke M., Becke A., Sobieray U., Neumann K, Lövdén M., Lindenberger U., Bäckman L., Braun-Dullaeus R., Ahrens D., Heinze H.J., Müller N.G., Lessmann V., Sendtner M., Düzel E. 2015. Relationships of peripheral IGF-1, VEGF and BDNF levels to exercise-related changes in memory, hippocampal perfusion and volumes in older adults. Neuroimage, 131: 142-154.


22. Marumoto S., Yoshiharu O., Mitsuo M. 2017. Inhibition of β-Secretase Activity by Monoterpenes, Sesquiterpenes, and C13 Norisoprenoids. Journal of Oleo Science, 66(8): 851-855.


23. Middleton L.E., Corbett D., Brooks D., Sage M.D., Macintosh B.J., McIlroy W.E., Black S.E. 2013. Physical activity in the prevention of ischemic stroke and improvement of outcomes: a narrative review. Neuroscience an Biobehavior Review, 37(2): 133-137.


24. Moore K.M., Girens R.E., Larson S.K., Jones M.R., Restivo J.L., Holtzman D.M., Cirrito J.R., Yuede C.M., Zimmerman S.D., Timson B.F . 2016. A spectrum of exercise training reduces soluble Abeta in a dose-dependent manner in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neurobiology of Disease, 85: 218-24.


25. Omar S.H., Scott C.J., Hamlin A.S., Obied H.K. 2018. Biophenols: Enzymes (β-secretase, Cholinesterases, histone deacetylase and tyrosinase) inhibitors from olive (Olea europaea L.). Fitoterapia, 128: 118-129.


26. Pappolla M.A., Omar R.A., Kim K.S., Robakis N.K., 1992. Immunohistochemical evidence of oxidative [corrected] stress in Alzheimer’s disease. American Journal of Pathology, 140(3): 621-628.


27. Pocernich C.B., Lange M.L.B., Sultana R., Butterfield D.A., 2011. Nutritional approaches to modulate oxidative stress in Alzheimer’s disease. Current Alzheimer Research, 8(5): 452-469.


28. Rekha K.R., Selvakumar G.P., Santha K., InmozhiSivakamasundari R., 2013. Geraniol attenuates α-synuclein expression and neuromuscular impairment through increase dopamine contentin MPTP intoxicated mice by dose dependent manner. Biochemistry and Biophysics Research Community, 440(4): 664-670.


29. Sabogal-Guáqueta A.M., Osorio E., Cardona-Gómez G.P., 2016. Linalool reverses neuropathological and behavioral impairments in old triple transgenic Alzheimer’s mice. Neuropharmacology, 102: 111-120.


30. Sarkaki A., Amani R., Badavi M., Moghaddam A.Z., Aligholi H., Safahani M., Haghighizadeh M.H., 2008. Pre-treatment effect of different doses of soy flavones on spatial learning and memory in an ovariectomized animal model of Alzheimer’s disease. Pakistan Journal of Biological Sciences, 11(8): 1114-1119.


31. Sharma R.K., Agarwal A., 1996. Role of reactive oxygen species in male infertility. Urology, 48(6): 835-850.


32. Solorzano-Santos F., Miranda-Novales M.G., 2012. Essential oils from aromatic herbs as antimicrobial agents. Current Opinion in Biotechnology, 23(2): 136-141.


33. Samsamshariat S.H., Moattar F., 2004. Treatment with plant. Tehran: Roozbahan Pub. 13-17.


34. Sunday O.P., Adekunle M.F., Temitope O.T., Richard A.A., Samuel A.A., Olufunminyi A.J., Elizabeth O.O. 2014. Alteration in antioxidants level and lipid peroxidation of patients with neurodegenerative diseases {Alzheimer's disease and Parkinson disease}. International Journal of Nutrition Pharmacology and Neurological Disorders, 4(3): 146-152.


35. Tiwari M., Kakkar P. 2009. Plant derived antioxidants - geraniol and camphene protect rat alveolar macrophages against t-BHPinduced oxidative stress. Toxicology In Vitro, 23(2): 295-301.


36. Um H.S., Kang E.B., Koo J.H., Kim H.T., Jin L., Kim E.J., Yang C.H., An G.Y., Cho I.H., Cho J.Y. 2011. Treadmill exercise represses neuronal cell death in an aged transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. Neuroscience Research, 69(2): 161-173.


37. Yin F., Zhang Y., Guo L., Kong S., Liu J. 2012. Geniposide regulates insulindegrading enzyme expression to inhibit the cytotoxicity of Abeta1-42 in cortical neurons. CNS Neurological Disorders and Drug Targets, 11(8): 1045-1051.