بررسی میزان بیان ژن و پروتئین Tau در سرم و بافت مغز رت‌های مدل آلزایمر نژاد ویستار تیمار شده با سویه‌های پروبیوتیک لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتر

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

سیده رویا حصارکی ¹ , مریم قبه ² , پریچهره یغمایی ³ , هانیه جعفری ⁴

1 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1401/06/23 تاریخ پذیرش : 1401/10/18 تاریخ انتشار : 1402/06/01

کلید واژه: پروبیوتیک, هیستوپاتولوژی, آلزایمر, ژن Tau, کلاف‌های نوروفیبریلاری تاو,

چکیده مقاله :

بیماری آلزایمر یک نوع اختلال عملکرد مغزی است که منجر به تحلیل توانایی‌های ذهنی بیمار از جمله می گردد. تشکیل کلافه های نوروفیبریلاری در داخل نورون‌ها که در اثر هیپرفسفریلاسیون پروتئین‌های تاو ایجاد می شوند از عوامل اصلی آلزایمر می‌باشد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی پروتئین Tau در بافت مغز و نیز سطح سرمی و بافت مغزی ژن کد کننده پروتئین تاو در رت‌های مدل آلزایمری نژاد ویستار تیمار شده با سویه‌های جدا شده پروبیوتیک جنس لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتر تخلیص شده از ماست سنتی می‌باشد. در این پژوهش 30 سر رت نر بالغ نژاد به طور تصادفی در 5 گروه شش تایی به شرح زیر تقسیم شدند: گروه کنترل، گروه موش‌های آلزایمری شده، گروه شم، گروه‌های تجربی اول و دوم که موش‌های آلزایمری شده به ترتیب سویه‌های پروبیوتیک Limosilactobacillus reuteri و Bifidobacterium longum جدا شده از ماست را با دوز CFU 109 × 5/2 به مدت یک ماه دریافت نموده اند. میزان بیان ژن و پروتئین تاو با استفاده از روش های Real time PCR و هیستوپاتولوژی بررسی گردید. نتایج نشان داد که هر دو سویه به ویژه سویه Bifidobacterium longum توانستند بیان ژن پروتئین تاو را در بافت مغز و نیز در سرم خون نسبت به گروه آلزایمر کاهش دهند. همچنین هر دو سویه به ویژه سویه Bifidibacterium longum عملکرد خوبی بر مهار کلاف‌های نوروفیبریلاری تاو داشته است. بنابراین به نظر می‌رسد سویه‌های پروبیوتیک Limosilactobacillu sreuetri و Bifidobacterium longum موجود در ماست می‌توانند کاندیدهای مناسبی جهت کاهش بیان ژن و تجمعات پروتئین تاو در بیماری آلزایمر باشند.

چکیده انگلیسی:

Alzheimer's disease is a type of brain dysfunction in which the patient's mental abilities, including memory gradually decline. The formation of neurofibrillary tangles inside neurons caused by hyperphosphorylation of tau proteins is a major cause of dementia-related diseases such as Alzheimer's. The aim of this study was to study tau protein in the brain and tau gene expression in both the serum level and brain tissue of Wistar Alzheimer's rats treated with probiotic strains of Lactobacillus and Bifidobacterium purified from yogurt. In this study, 30 adult male Wistar rats were randomly divided into 5 groups (n = 6): The control group, the group of Alzheimer's-induced rats, the Sham group, and the two experimental groups in which the Alzheimer's-induced rats received the probiotic strains Limosilactobacillus reuteri and Bifidobacterium longum at a dose of 2.5 × 109 CFU for one month, respectively. Tau gene expression and protein were analyzed by Real Time PCR and histopathology, respectively. The results of this study showed that both strains, especially Bifidobacterium longum, were able to reduce Tau gene expression in brain tissue and blood serum compared to Alzheimer's group. Also, both strains, especially Bifidibacterium longum, exhibited capability in inhibiting Tau neurofibrillary tangles. It seems that the probiotic strains Limosilactobacillu sreuetri and Bifidobacterium longum can be good candidates for reducing the Tau gene expression as well as Tau neurofibrillary tangles in Alzheimer's disease.

منابع و مأخذ:

1. Athari Nikazm S., Djazayeri A., Safa M., Azami K., Ahmadvand B., Sabbaghziarani F., Vafa M. 2018. Lactobacilli and bifidobacteria ameliorate memory and learning deficits and oxidative stress in β-amyloid (1–42) injected rats. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 43(7):718-726.


2. Carvalho B.M., Saad M.J. 2013. Influence of gut microbiota on subclinical inflammation and insulin resistance. Mediators of inflammation, 2013:986734.


3. Davari S., Talaei S. A., Alaei H. 2013. Probiotics treatment improves diabetes-induced impairment of synaptic activity and cognitive function: behavioral and electrophysiological proofs for microbiome–gut–brain axis. Neuroscience, 240:287-296.


4. Desbonnet L., Garrett L., Clarke G., Bienenstock J., Dinan T. G. 2008. The probiotic Bifidobacteria infantis: an assessment of potential antidepressant properties in the rat. Journal of psychiatric research, 43(2):164-174.


5. Desbonnet L., Garrett L., Clarke G., Kiely B., Cryan J. F., Dinan T. 2010. Effects of the probiotic Bifidobacterium infantis in the maternal separation model of depression. Neuroscience, 170(4):1179-1188.


6. Eslimi Esfahani D., Oryan S., iNabiun M., Karimian Peiro M. 2017. The role of cholestasis in brain hippocampus trauma in male Wistar rat. Nova Biologica Reperta, 4(2):128-136.


7. Eslimi Esfehani D., Oryan S., 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.


8. Hotel A.C.P., Cordoba A. 2001. Health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. Prevention, 5(1):1-10.


9. Katsumoto A., Takeuchi H., Takahashi K., Tanaka F. 2018. Microglia in Alzheimer's disease: risk factors and inflammation. Frontiers in Neurology, 9:978.


10. Kim G. H., Kim J. E., Rhie S. J., Yoon S. 2015. The role of oxidative stress in neurodegenerative diseases. Experimental neurobiology, 24(4):325.


11. Kiousi D. E., Karapetsas A., Karolidou K., Panayiotidis M. I., Pappa A., Galanis A. 2019. Probiotics in extraintestinal diseases: current trends and new directions. Nutrients, 11(4):788.


12. Lye H. S., Kuan C. Y., Ewe J. A., Fung W. Y., Liong M. T. 2009. The improvement of hypertension by probiotics: effects on cholesterol, diabetes, renin, and phytoestrogens. International journal of molecular sciences, 10(9):3755-3775.


13. Mallikarjuna N., Praveen K., Yellamma K. 2016. Role of Lactobacillus plantarum MTCC1325 in membrane-bound transport ATPases system in Alzheimer’s disease-induced rat brain. BioImpacts: BI, 6(4):203.


14. Mayeux R., Stern Y. 2012. Epidemiology of Alzheimer disease. Cold Spring Harbor perspectives in medicine, 2(8):a006239.


15. Mehrabadi S., Sadr S. S. 2020. Assessment of probiotics mixture on memory function, inflammation markers, and oxidative stress in an Alzheimer's disease model of rats. Iranian biomedical journal, 24(4):220.


16. Miettinen M., Vuopio-Varkila J., Varkila K. 1996. Production of human tumor necrosis factor alpha, interleukin-6, and interleukin-10 is induced by lactic acid bacteria. Infection and immunity, 64(12): 5403-5405.


17. Mulak A., Bonaz B. 2015. Brain-gut-microbiota axis in Parkinson's disease. World journal of gastroenterology: WJG, 21(37):10609.


18. O'Hagan C., Li J. V., Marchesi J. R., Plummer S., Garaiova I., Good M. A. 2017. Long-term multi-species Lactobacillus and Bifidobacterium dietary supplement enhances memory and changes regional brain metabolites in middle-aged rats. Neurobiology of learning and memory, 144:36-47.


19. Plaza-Díaz J., Ruiz-Ojeda F. J., Vilchez-Padial L. M., Gil A. 2017. Evidence of the anti-inflammatory effects of probiotics and synbiotics in intestinal chronic diseases. Nutrients, 9(6):555.


20. Reitz C., Brayne C., Mayeux R. 2011. Epidemiology of Alzheimer disease. Nature Reviews Neurology, 7(3):137-152.


21. Simone C. D., Ciardi A., Grassi A., Gardini S. L., Tzantzoglou S., Trinchieri V., Jirillo E. 1992. Effect of Bifidobacterium bifidum and Lactobacillus acidophilus on gut mucosa and peripheral blood B lymphocytes. Immunopharmacology and immunotoxicology, 14(1-2):331-340.


22. Weller J., Budson A. 2018. Current understanding of Alzheimer’s disease diagnosis and treatment. 7:F1000 Faculty Rev-1161.


23. Westfall S., Lomis N., Kahouli I., Dia S. Y., Singh S. P., Prakash S. 2017. Microbiome, probiotics and neurodegenerative diseases: deciphering the gut brain axis. Cellular and molecular life sciences, 74(20):3769-3787.