تاثیر چاقی و مکمل‌یاری عصاره سیر درکنار فعالیت هوازی بر بیان ژن‌های فاکتور نورون‌زایی مشتق‌شده از مغز، تیروزین کینازB و حافظه فضائی کوتاه مدت رت‌های نر ویستار

فصلنامه زیست شناسی جانوری

دوره 14، شماره 4، شهریور 1401، صفحه 65-75   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/ascij.2022.1945458.1343

نویسندگان

بهروز اسفندیاری¹؛ رضا رضائی شیرازی^{* 1}؛ سیدجواد ضیاءالحق²؛ سعید قربانی¹؛ حبیب اصغرپور¹

¹گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد علی آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی آباد کتول، ایران

²گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

چکیده

میزان اختلال عملکرد شناختی در چاقی چند سالی است بسیار مورد تحقیق قرار گرفته‌است. همچنین تاثیر عصاره سیر و فعالیت هوازی بر این اختلالات شناختی در افراد چاق همچنان ناشناخته است. 40 سر رت نر ویستار جهت القاء چاقی به مدت 12 هفته رژیم غذایی پرچرب قرار گرفتند و در نهایت 30 سر رت چاق با استفاده از شاخص Lee  شناسایی شده و سپس به طور تصادفی به 5 گروه کنترل، چاق، سیر، تمرین هوازی، سیر+ تمرین هوازی تقسیم شدند. تمرینات هوازی شامل30 دقیقه در روز، m/min 8  و 5 روز در هفته و عصاره سیر و استویا با غلظت mg/kg 250 نیز به آب مصرفی روزانه اضافه شد. بافت مغز جهت مطالعات بیان ژن به روش real-time PCR به آزمایشگاه ارسال شد. از آزمون ANOVA یکطرفه و آزمون تعقیبی LSD جهت تعیین اختلاف بین گروه‌ها استفاده و سطح معنی‌داری 0.05 درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد در مقایسه با گروه کنترل، 12 هفته تغذیه پرچرب، وزن بدن موش‌های صحرائی را افزایش داد (05/0 > p) و حتی در طول مداخلات عصاره‌ای 8 هفته ای و تمرینات، همچنان نسبت به گروه کنترل بالاتر باقی ماند. بعلاوه مقادیر بیان ژن BDNF کاهش غیرمعنی‌دار داشته (05/0 < p) و مقادیر بیان ژن TrKB، نیز در 12 هفته رژیم پرچرب در موش‌های صحرائی، نسبت به گروه کنترل سالم، افزایش غیرمعنی‌دار داشت (05/0 < p). از طرفی، در ماز Y، درصد تناوب در موش‌های صحرائی چاق به طورمعنی‌داری کمتر از گروه کنترل بود (05/0 >p ). القاء رژیم پرچرب در کودکی موجب تغییرات خفیف ژنی در موش‌های صحرائی نر ویستار شده و همچنین بنظر می‌رسد ترکیب فعالیت های بدنی هوازی و عصاره‌ای موثر تر از مداخله‌های هوازی و عصاره‌ای به تنهائی باشد.

کلیدواژه‌ها

چاقی؛ اختلال شناختی؛ ماز Y؛ فعالیت بدنی هوازی؛ عصاره سیر

مراجع

1. An, Y. A., Crewe, C., Asterholm, I. W., Sun, K., Chen, S., Zhang, F., Scherer, P. E. 2019. Dysregulation of amyloid precursor protein impairs adipose tissue mitochondrial function and promotes obesity. Nature Metabolism, 1(12): 1243-1257.
2. Cheke, L.G., Bonnici, H. M., Clayton, N. S., Simons, J.S. 2017. Obesity and insulin resistance are associated with reduced activity in core memory regions of the brain. Neuropsychologia, 96: 137-149.
3. Choi, D.H., Kwon, I.S., Koo, J.H., Jang, Y.C., Kang, E.B., Byun, J.E., Cho, J.Y. 2014. The effect of treadmill exercise on inflammatory responses in rat model of streptozotocin-induced experimental dementia of Alzheimer’s type. Journal of Exercise Nutrition and Biochemistry, 18(2): 225.
4. Coppin, G., Nolan-Poupart, S., Jones-Gotman, M., Small, D. M. 2014. Working memory and reward association learning impairments in obesity. Neuropsychologia, 65: 146-155.
5. Daliri, E. B.M., Kim, S.H., Park, B.J., Kim, H.S., Kim, J.M., Kim, H.S., Oh, D.H. 2019. Effects of different processing methods on the antioxidant and immune stimulating abilities of garlic. Food Science and Nutrition, 7(4): 1222-1229.
6. de Almeida, A. A., Gomes da Silva, S., Lopim, G.M., Vannucci Campos, D., Fernandes, J., Cabral, F.R., Arida, R.M. 2018. Physical exercise alters the activation of downstream proteins related to BDNF‐TrkB signaling in male Wistar rats with epilepsy. Journal of Neuroscience Research, 96(5): 911-920.
7. Eidi, A., Eidi, M., Oryan, S., Esmaeili, A. 2004. Effect of garlic (Allium sativum) extract on levels of urea and uric acid in normal and streptozotocin-diabetic rats. Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 3(2): 52-52.
8. Fanaei, H. 2018. Effect of Resistance and Aerobic Exercises with Different Intensities on BDNF and TrkB Receptor Gene Expression in Ovariectomized Mice. Complementary Medicine Journal, 8(2): 2304-2316.
9. Gdula-Argasińska, J., Paśko, P., Sułkowska-Ziaja, K., Kała, K., Muszyńska, B. 2017. Anti-inflammatory activities of garlic sprouts, a source of α-linolenic acid and 5-hydroxy-L-tryptophan, in RAW 264.7 cells. Acta Biochimica Polonica, 64(3): 551-559.
10. Ghasemi, S., Hosseini, M., Feizpour, A., Alipour, F., Sadeghi, A., Vafaee, F., Beheshti, F. 2017. Beneficial effects of garlic on learning and memory deficits and brain tissue damages induced by lead exposure during juvenile rat growth is comparable to the effect of ascorbic acid. Drug and Chemical Toxicology, 40(2): 206-214.
11. Ghyasi, R., Mohaddes, G., Naderi, R. 2019. Combination effect of voluntary exercise and garlic (Allium sativum) on oxidative stress, cholesterol level and histopathology of heart tissue in type 1 diabetic rats. Journal of Cardiovascular and Thoracic Research, 11(1): 61.
12. Giles, E.D., Jackman, M.R., MacLean, P.S. 2016. Modeling diet-induced obesity with obesity-prone rats: implications for studies in females. Frontiers in Nutrition, 3: 50.
13. Hamer, M., Batty, G.D. 2019. Association of body mass index and waist-to-hip ratio with brain structure: UK Biobank study. Neurology, 92(6): 594-600.
14. Hashimoto, K. 2020. Brain-derived neurotrophic factor-TrkB signaling and the mechanism of antidepressant activity by ketamine in mood disorders. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 270(2): 137-138.
15. Hashimoto, M., Nakai, T., Masutani, T., Unno, K., Akao, Y. 2020. Improvement of Learning and Memory in Senescence-Accelerated Mice by S-Allylcysteine in Mature Garlic Extract. Nutrients, 12(6): 1834.
16. Huang, Y.J., Lu, K.H., Lin, Y.E., Panyod, S., Wu, H.Y., Chang, W.T., Sheen, L.Y. 2019. Garlic essential oil mediates acute and chronic mild stress-induced depression in rats via modulation of monoaminergic neurotransmission and brain-derived neurotrophic factor levels. Food and Function, 10(12): 8094-8105.
17. Khoobkhahi, N., Delavar, R., Nayebifar, S.H. 2019. The combinatory effects of combined training (endurance–resistance) and garlic supplementation on oxidative stress and antioxidant adaptations in untrained boys. Science and Sports, 34(6): 410-e1.
18. Kraeuter, A.K., Guest, P.C., Sarnyai, Z. 2019. The Y-maze for assessment of spatial working and reference memory in mice. Methods in Molecular Biology, 1916: 105-111.
19. Kuo, H. K., Jones, R. N., Milberg, W.P., Tennstedt, S., Talbot, L., Morris, J.N., Lipsitz, L.A. 2006. Cognitive function in normal‐weight, overweight, and obese older adults: an analysis of the advanced cognitive training for independent and vital elderly cohort. Journal of the American Geriatrics Society, 54(1): 97-103.
20. Lebrun, B., Bariohay, B., Moyse, E., Jean, A. 2006. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and food intake regulation: a minireview. Autonomic Neuroscience, 126: 30-38.
21. Lee, C. G., Rhee, D. K., Kim, B.O., Um, S.H., Pyo, S. 2019. Allicin induces beige-like adipocytes via KLF15 signal cascade. The Journal of Nutritional Biochemistry, 64: 13-24.
22. Liang, J., Matheson, B.E., Kaye, W.H., & Boutelle, K.N. 2014. Neurocognitive correlates of obesity and obesity-related behaviors in children and adolescents. International Journal of Obesity, 38(4): 494-506.
23. Livingston, G., Huntley, J., Sommerlad, A., Ames, D., Ballard, C., Banerjee, S., Mukadam, N. 2020. Dementia prevention, intervention, and care: 2020 report of the Lancet Commission. The Lancet, 396(10248): 413-446.
24. Loprinzi, P.D., Moore, D., Loenneke, J.P. 2020. Does Aerobic and Resistance Exercise Influence Episodic Memory through Unique Mechanisms?. Brain Sciences, 10(12): 913.
25. Luo, L., Li, C., Du, X., Shi, Q., Huang, Q., Xu, X., & Wang, Q. 2019. Effect of aerobic exercise on BDNF/proBDNF expression in the ischemic hippocampus and depression recovery of rats after stroke. Behavioural Brain Research, 362: 323-331.
26. Parrini, M., Ghezzi, D., Deidda, G., Medrihan, L., Castroflorio, E., Alberti, M., Contestabile, A. 2017. Aerobic exercise and a BDNF-mimetic therapy rescue learning and memory in a mouse model of Down syndrome. Scientific Reports, 7(1): 1-22.
27. Picone, P., Di Carlo, M., Nuzzo, D. 2020. Obesity and Alzheimer’s disease: Molecular bases. European Journal of Neuroscience, 52(8): 3944-3950.
28. Prickett, C., Brennan, L., Stolwyk, R. 2015. Examining the relationship between obesity and cognitive function: a systematic literature review. Obesity research and clinical practice, 9(2): 93-113.
29. Reichelt, A.C., Maniam, J., Westbrook, R.F., Morris, M.J. 2015. Dietary-induced obesity disrupts trace fear conditioning and decreases hippocampal reelin expression. Brain, Behavior, and Immunity, 43: 68-75.
30. Rhea, E. M., Salameh, T. S., Logsdon, A. F., Hanson, A. J., Erickson, M. A., Banks, W. A. 2017. Blood-brain barriers in obesity. The AAPS journal, 19(4): 921-930.
31. Ryu, J.H., Kang, D. 2017. Physicochemical properties, biological activity, health benefits, and general limitations of aged black garlic: A review. Molecules, 22(6): 919.
32. Sahu, M.P., Pazos-Boubeta, Y., Steinzeig, A., Kaurinkoski, K., Palmisano, M., Borowecki, O., Castrén, E. 2021. Depletion of TrkB receptors from adult serotonergic neurons increases brain serotonin levels, enhances energy metabolism and impairs learning and memory. Frontiers in Molecular Neuroscience, 14: 616178.
33. Salehi, I., Komaki, A., Karimi, S.A., Sarihi, A., Zarei, M. 2018. Effect of garlic powder on hippocampal long-term potentiation in rats fed high fat diet: an in vivo study. Metabolic Brain Disease, 33(3): 725-731.
34. Sandrini, L., Di Minno, A., Amadio, P., Ieraci, A., Tremoli, E., Barbieri, S. S. 2018. Association between obesity and circulating brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels: systematic review of literature and meta-analysis. International Journal of Molecular Sciences, 19(8): 2281.
35. Saunders, N.A., Lee, M.A. (Eds.). 2013. Real-time PCR: advanced technologies and applications. Horizon Scientific Press.
36. Sayols-Baixeras, S., Subirana, I., Fernández-Sanlés, A., Sentí, M., Lluís-Ganella, C., Marrugat, J., Elosua, R. 2017. DNA methylation and obesity traits: An epigenome-wide association study. The regicor Epigenetics, 12(10): 909-916.
37. Soares, T.S., Andreolla, A.P., Miranda, C.A., Klöppel, E., Rodrigues, L.S., Moraes-Souza, R.Q., Campos, K.E. 2018. Effect of the induction of transgenerational obesity on maternal-fetal parameters. Systems biology in Reproductive Medicine, 64(1): 51-59.
38. Takase, K., Tsuneoka, Y., Oda, S., Kuroda, M., Funato, H. 2016. High‐fat diet feeding alters olfactory-, social-, and reward‐related behaviors of mice independent of obesity. Obesity, 24(4): 886-894.
39. Tanaka, H., Gourley, D.D., Dekhtyar, M., Haley, A.P. 2020. Cognition, brain structure, and brain function in individuals with obesity and related disorders. Current Obesity Reports, 9(4):544-549.
40. van Boxtel, M.P.J., Baars, L., Jolles, J. 2007. Obesity, blood pressure and cognitive function: a reply to Waldstein and Katzel. International Journal of Obesity, 31(7): 1186-1186.
41. Vilela, T.C., Muller, A.P., Damiani, A.P., Macan, T.P., da Silva, S., Canteiro, P.B., de Pinho, R.A. 2017. Strength and aerobic exercises improve spatial memory in aging rats through stimulating distinct neuroplasticity mechanisms. Molecular Neurobiology, 54(10): 7928-7937.
42. Zhao, Z., Yao, M., Wei, L., Ge, S. 2020. Obesity caused by a high-fat diet regulates the Sirt1/PGC-1α/FNDC5/BDNF pathway to exacerbate isoflurane-induced postoperative cognitive dysfunction in older mice. Nutritional Neuroscience, 23(12): 971-982.