مقایسه تاثیر دو نوع تمرین هوازی بر روی بیان ژن GDNF و گیرنده آن GFRα1 در رت های دچار ضایعه نخاعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری،گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد بجنورد،دانشگاه آزاد اسلامی، بجنورد، ایران.

2 استادیار گروه علوم ورزشی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بجنورد، بجنورد، ایران(نویسنده مسئول)

3 استادیار گروه فیزیک پزشکی و رادیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، بجنورد، ایران

4 استادیار، گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد بجنورد،دانشگاه آزاد اسلامی، بجنورد، ایران.

چکیده

مقدمه: هدف از این مطالعه بررسی چهار هفته تمرین هوازی منتخب بر بیان ژن GDNF و گیرنده آن GFRα1 در هیپوکامپ رت های مبتلا به ضایعه نخاعی بود.
روش کار: در این مطالعه تجربی، رت ها به صورت تصادفی به 6 گروه تقسیم شدند. حیوانات تحت بیهوشی عمومی و از طریق جراحی ستون فقرات T11-T9  مورد ضایعه نخاعی قرار گرفتند و پس از گذشت دو هفته ریکاوری تمرینات هوازی در دو مدل بر روی آن ها اجرا شد. پس از تمرین بافت هیپوکامپ مغزی جهت بررسی بیان ژن فاکتور GDNF و گیرنده آن GFRα1 برداشته شد.
نتایج:  بیان ژنGDNF  در مدل آسیب نخاعی نسبت به گروه کنترل کاهش معناداری داشت، همچنین بیان این ژن در گروه آسیب نخاعی تمرین اول و در گروه آسیب نخاعی تمرین دوم نسبت به گروه آسیب نخاعی افزایش داشت؛ اما این افزایش بین دو گروه آسیب نخاعی با دو تمرین هوازی تفاوت معناداری را نشان نداد. بیان ژن گیرنده GFRα1  در مدل آسیب نخاعی نسبت به گروه کنترل کاهش معناداری داشت. بیان این ژن در گروه آسیب نخاعی تمرین اول و در گروه آسیب نخاعی تمرین دوم نسبت به گروه آسیب نخاعی افزایش داشت؛ اما این افزایش بین دو گروه آسیب نخاعی با دو تمرین هوازی تفاوت معناداری را نشان نداد. نتیجه‌گیری: پروتکل های تمرینی این مطالعه باعث افزایش بیان ژن GDNF و گیرنده آن GFRα1  در رت های ضایعه نخاعی شده و میتوان آن را به عنوان عامل کمک کننده به رشد عصبی و و بقای نرونی در مدل های ضایعه نخاعی در نظر گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of the effect of two types of aerobic exercise on the expression of GDNF gene and its receptor GFRα1 in Spinally Injured Rats

نویسندگان [English]

  • Sina Jalili Rasti 1
  • Sadegh Cheragh Birjandi 2
  • Mohammad YounesiHeravi 3
  • Ali Yaghoubi 4
1 Ph.D Candidate, Department of Physical Education and Sport Sciences, Bojnourd Branch, Islamic Azad University, Bojnourd, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Sport Science, Islamic Azad University, Bojnurd Branch, Bojnurd, Iran
3 Assistant Professor, Department of medical physics and radiology, North Khorasan University of Medical Sciences, Bojnurd, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Physical Education and Sport Sciences, Bojnourd Branch, Islamic Azad University, Bojnourd, Iran.
چکیده [English]

Introduction
This study aimed to investigate 4-weeks of selected aerobic training on the expression of GDNF gene and its receptor GFRα1 in hippocampal rats with spinal cord injury (SCI).
Material and Method
In this experimental study, rats were randomly divided into 6 groups. Animals were subjected to spinal cord injury under general anesthesia and T11-T9 spine surgery, and after 2 weeks of recovery, aerobic exercises were performed on them. After training, hippocampal tissue was removed to examine the gene expression.
Results
The expression of GDNF in the SCI model was significantly decreased compared to the control group, and the expression of this gene was increased in the SCI group of the first exercise and in the SCI group of the second exercise compared to the SCI group; However, this increase did not show a significant difference between the two SCI groups. The expression of the GFRα1 receptor in the SCI model had a significant decrease compared to the control group. This expression was increased in the SCI group of the first exercise and in the SCI group of the second exercise compared to the SCI group; However, this increase did not show a significant difference between the two SCI groups.
Conclusion
The training protocols of this study increased the expression of the GDNF gene and its receptor GFRα1 in SCI rats, and it can be considered as a contributing factor to neural growth and neuronal survival in SCI models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerobic Exercise
  • Spinal Cord Injury
  • GDNF
  • GFRα1

مراجع

  1. Maier IC, Schwab ME. Sprouting, regeneration and circuit formation in the injured spinal cord: factors and activity. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2006;361(1473):1611-34.
  2. Lim PA, Tow AM. Recovery and regeneration after spinal cord injury: a review and summary of recent literature. Annals-Academy of Medicine Singapore. 2007;36(1):49.
  3. SCHIRÒ, Giuseppe, et al. A brief overview on BDNF-Trk pathway in the nervous system: a potential biomarker or possible target in treatment of multiple sclerosis?. Frontiers in Neurology, 2022, 13: 917527.

‏4.Hallbook F, Ibanez CF, Persson H. Evolutionary studies of the nerve growth factor family reveal a novel member abundantly expressed in Xenopus ovary. Neuron. 1991;6(5):845-58.

  1. Harada, C., Harada, T., Quah, H. M. A., Namekata, K., Yoshida, K., Ohno, S. Role of neurotrophin-4/5 in neural cell death during retinal development and ischemic retinal injury in vivo. Investigative ophthalmology & visual science, 2005, 46.2: 669-673.
  2. Ying Z, Roy RR, Zhong H, Zdunowski S, Edgerton VR, Gomez-Pinilla F. BDNF–exercise interactions in the recovery of symmetrical stepping after a cervical hemisection in rats. Neuroscience. 2008;155(4):1070-8.
  3. Wehrwein EA, Roskelley EM, Spitsbergen JM. GDNF is regulated in an activity-dependent manner in rat skeletal muscle. Muscle Nerve. 2002 Aug;26(2):206-11. doi: 10.1002/mus.10179. PMID: 12210384.
  4. Duarte Azevedo M, Sander S, Tenenbaum L. GDNF, A Neuron-Derived Factor Upregulated in Glial Cells during Disease. J Clin Med. 2020 Feb 7;9(2):456. doi: 10.3390/jcm9020456. PMID: 32046031; PMCID: PMC7073520.
  5. Saarma M, Sariola H. Other neurotrophic factors: glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF). Microsc Res Tech. 1999 May 15-Jun 1;45(4-5):292-302. doi: 10.1002/(SICI)1097-0029(19990515/01)45:4/5<292::AID-JEMT13>3.0.CO;2-8. PMID: 10383122.
  6. Grondin R, Gash DM. Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF): a drug candidate for the treatment of Parkinson's disease. J Neurol. 1998 Nov;245(11 Suppl 3):P35-42. doi: 10.1007/pl00007744. PMID: 9808338
  7. Bonafina A, Trinchero MF, Ríos AS, Bekinschtein P, Schinder AF, Paratcha G, Ledda F. GDNF and GFRα1 Are Required for Proper Integration of Adult-Born Hippocampal Neurons. Cell Rep. 2019 Dec 24;29(13):4308-4319.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.11.100. PMID: 31875542
  8. Irala D, Bonafina A, Fontanet PA, Alsina FC, Paratcha G, Ledda F. The GDNF-GFRα1 complex promotes the development of hippocampal dendritic arbors and spines via NCAM. Development. 2016 Nov 15;143(22):4224-4235. doi: 10.1242/dev.140350. Epub 2016 Oct 5. PMID: 27707798
  9. Voss MW, Vivar C, Kramer AF, van Praag H. Bridging animal and human models of exercise-induced brain plasticity. Trends Cogn Sci. 2013 Oct;17(10):525-44. doi: 10.1016/j.tics.2013.08.001. Epub 2013 Sep 9. PMID: 24029446; PMCID: PMC4565723.
  10. Silva NA, Sousa N, Reis RL, Salgado AJ. From basics to clinical: a comprehensive review on spinal cord injury. Prog Neurobiol. 2014 Mar;114:25-57. doi: 10.1016/j.pneurobio.2013.11.002. Epub 2013 Nov 20. PMID: 24269804.
  11. Salarinia R, Sadeghnia HR, Alamdari DH, Hoseini SJ, Mafinezhad A, Hosseini M. Platelet rich plasma: Effective treatment for repairing of spinal cord injury in rat. Acta Orthop Traumatol Turc. 2017 May;51(3):254-257. doi: 10.1016/j.aott.2017.02.009. Epub 2017 Apr 25. PMID: 28462801; PMCID: PMC6197298.
  12. Rodrigues NR, Letaif OB, Cristante AF, Marcon RM, Oliveira RP, Barros Filho TE. Standardization of spinal cord injury in Wistar rats. Acta Ortop Bras. 2010;18(4):182-186.
  13. Barros Filho TE, Molina AE. Analysis of the sensitivity and reproducibility of the Basso, Beattie, Bresnahan (BBB) scale in Wistar rats. Clinics. 2008;63(1):103-108. DOI:10.1590/s180759322008000100018 PMID: 18305873
  14. Chae CH, Jung SL, An SH, Jung CK, Nam SN, Kim HT. Treadmill exercise suppresses muscle cell apoptosis by increasing nerve growth factor levels and stimulating p-phosphatidylinositol 3-kinase activation in the soleus of diabetic rats. J Physiol Biochem. 2011;67(2):235-241. DOI:10.1007/s13105-010-0068-9 PMID: 21207218

19. Mohamadi R, Falah Z, Aghajani KH, Taghavi A. The pre-treatment effect of voluntary exercise by BDNFon lesion injected by 6 hydroxydopamine in brain stem of male rat. Journal of Sport and Exercise Physiology 2014; 6(1):1029-1035.

20.Jafari, M., Askari, R., Kakhk, A. H., & Etemadifar, M. Effect of 8 weeks aquatic exercise with two different intensities on serum levels of GDNF and NGF in women with multiple sclerosis. Razi Journal of Medical Sciences, 2020; 27(2), 80-90.

  1. Bonafina, A., Trinchero, M. F., Ríos, A. S., Bekinschtein, P., Schinder, A. F., Paratcha, G., & Ledda, F. GDNF and GFRα1 are required for proper integration of adult-born hippocampal neurons. Cell Reports, 2019; 29(13), 4308-4319.
  2. Legg Ditterline BE, Aslan SC, Randall DC, Harkema SJ, Castillo C, Ovechkin AV. Effects

of Respiratory respiratory Training training on Heart heart Rate rate Variability variability and

Baroreflex baroreflex Sensitivity sensitivity in Individuals individuals With with Chronic chronic

Spinal spinal Cord cord Injuryinjury. Arch Phys Med Rehabil. 2018; 99(3): 423-432.

  1. Bilchak JN, Caron G, Côté MP. Exercise-Induced induced Plasticity plasticity in Signaling

signaling Pathways pathways Involved involved in Motor motor Recovery recovery after Spinal

spinal Cord cord Injuryinjury. Int J Mol Sci. 2021; 22(9).

مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد
دوره 67، شماره 5 - شماره پیاپی 5
آذر-دی 1403
آذر و دی 1403
صفحه 1346-1357

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار