بررسی تاثیر تمرین تناوبی متوسط همراه با مصرف لتیوم و منیزیم بر حافظه و یادگیری فضایی در رت های نر نژاد ویستار : نقش پروتئین BDNF

لتیوم؛

فلزات نادر بعنوان کوفاکتورهای آنزیمی عمل می کنند و عملکردهای سلولی را تنظیم می کنند. تجمع فلزات در مغز، نشان دهنده ی نقش مهمی از آنها در سیستم عصبی است و فقدان آنها همرا با بسیاری از بیماری های عصبی شناختی است[1].تا به امروز اثراتی از عدم تعادل فلزات مغزی در بیماری هایی نظیر آلزایمر، پارکینسون، مالتیپل اسکلروزیس وهانگهینتون گزارش شده است[2]. در قرن نوزدهم برای اولین‌بار مصرف لیتیوم به عنوان یک روش درمانی برای افراد دارای اختلالات روانی مورد استفاده قرار گرفت [3]. کلمه 'لیتیوم' برای اکثر مردم، تصاویری از ناآرامی‌های روانی، عدم‌تعادل یا بیماری‌های روانی آشکار را نشان می‌دهد. دلیل درک جامعه از مصرف این دارو در 100 سال گذشته منحصراً استفاده از این دارو در دوزهای بالا (150-360 میلی لیتر عنصر لیتیوم) به عنوان یک روش درمانی برای اختلالات دوقطبی و اشکال مختلف بیماری‌های روانی تعریف شده است. اما مصرف این دارو در دوزهای پایین، به عنوان یک ماده مغذی مورد نیاز برای عملکرد بسیاری از فرایندهای بیوشیمیایی در انسان و حیوان عمل کرده [4] و چندین مسیر پیام‌رسانی در سلول‌ها را تعدیل می‌کند. به عنوان مثال، لیتیوم در عضله اسکلتی از طریق تنظیم پیچیدهI ، II  و III زنجیره انتقال الکترون در میتوکندری، عضله را در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می‌کند [3]. نتایج نوروفیزیولوژی کمی درمورد بیمارانی که لیتیوم مصرف کرده اند وجود دارد و این احتمالا به این دلیل است که تمام بیماران عوارض عصبی شناختی جانبی را تجربه نمی کنند[5]. اخیرا تحقیقات نشان داده که درمان با میکرودوز کربنات لیتیوم(1.5mg/day) در جلوگیری از زوال شناختی بیماران با تشخیص آلزایمر[6] موثر بوده است[6]. مکانیسم های محافظت نورونی لیتیم شامل اثرات مفید لیتیم در مهارGSK-3β ودرنتیجه کاهش فسفریلاسیون tua و آمیلوئید بتا می شود[7]. ازجمله اثرات نوروپروتکتیو دیگر لیتیوم، تحریک سنتز و رهایش نوروتروفین هاست، مخصوصا فاکتور رشد مشتق از مغز(BDNF)   و نیز فاکتور رشد مشتق عروقی(VEGF). درمان طولانی مدت با لیتیوم میتواند موجب تعدیل ترشح اینترلوکین های ضدالتهابی در سلولهای هیپوکمپ و قشر مغز شود[8]. در بسیاری از مطالعات، لتیوم به عنوان مهارکننده گلیکوژن سنتاز کیناز             3 (GSK-3)[1] مورد استفاده قرار می‌گیرد که میتواند موجب سرکوب التهاب القا شده با LPS و کاهش تولید TNF-α شود. بنابراین درمان با لیتیوم به دلیل اینترکشن های بین اثرات ضدالتهابی ومهار  GSK-3 امیدوار کننده است، زیرا مهار GSK یک مکانیسم مهم برای کاهش هایپرفسفریلاسیون است[8]. یکی از سازوکارهای مهم مهار گلیکوژن سنتاز توسط لتیوم، فعالیت کلسینورین[2] و بیان عامل هسته‌ای سلول‌های T فعال‌شده (NFAT) [3] در عضله اسکلتی می‌باشد. سیگنال‌دهی کلسینورین و فعال‌سازی NFAT در عضله اسکلتی، بیان ژن(PGC-1)   [4]و زنجیره سنگین میوزین (MHC) I[5] را افزایش می‌دهد. این امر موجب افزایش مقاومت در برابر خستگی، افزایش میوژنز عضله اسکلتی و کاهش عوامل تاثیرگذار بر دیستروفی عضله می‌شود [9].در مورد اثرات نوروپروتکتیو لیتیوم، تحقیقات قبلی نشان داده اند که تشکیل حافظه ی دراز مدت(LTP) در هیپوکمپ موش های درمان شده با لیتیوم(بصورت درون صفاقی) به مدت 2 تا 28 روز افزایش یافته است در حالی که هیچ اثری از درمان حاد با آن مشاهده نشده بود[10]. مطالعاتی وجود دارند که نشان میدهند درمان حاد و درازمدت با لیتیم در بیماران با اختلالات شناختی همراه با افزایش آبشارهای بیولوژیکی مربوط به حفاظت عصبی می شوند و بطور معناداری موجب افزایش غلظت پلاسمایی BDNF در پاسخ به درمان می شود[11]. همچنین مشاهداتی در مورد اثرات لیتیم در کاهش آمیلوئید بتا  و پروتئین تاو درموش های مدل آلزایمر و نیز بهبود عملکرد شناختی موشهای ترانس ژنیک وجود دارد[7]. بررسی های ما نتایجی درمورد اثرات نوروتوکسیسیتی لیتیم نشان نداد، بالعکس مطالعاتی درمورد اثرات نوروپروتکتیو لیتیم وجود دارد که نشان میدهد لیتیم میتواند موجب القای نوروژنزیس در یک مدل آسیب جسم مخطط در خرگوش ها شود[12]. همچنین در مطالعات دیگری، درمان مزمن لیتیوم باعث افزایش نوروژنز در هیپوکمپ موش صحرایی شد، هرچند در موش های مسن تر تنها تقویت درازمدت حافظه افزایش یافت و تغییری در نوروژنز مشاهده نشد[13].

فعالیت ورزشی؛ امروزه به نقش فعالیت‌های ورزشی به عنوان محرک فیزیولوژیکی توجه ویژه‌‌‌ای می‌شود. فعالیت‌های ورزشی گوناگون پاسخ‌ها و سازگاری‌های متفاوت و گسترده‌ای به همراه دارند [14]. برای کاهش عوارض مصرف داروها روی فرایند یادگیری و حافظه روش های زیادی پیشنهاد شده است که ورزش یکی از این روش های تاثیرگذار است و مدارکی وجود دارد که نشان می دهد راه رفتن روی تردمیل موجب افزایش تشکیل و زنده بودن سلول های جدید در هیپوکامپ خرگوش ها همراه با افزایش اجراهای شناختی می شود، شاید به این علت که ورزش یکی از ضروری ترین دلایل ترشح هورمون هاست و هورمون ها نیز نقش مهمی در یادگیری و حافظه دارند[15]. امروزه اثرات ورزش بر سلامتی بطور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته ازجمله در پیشگیری از نقایص شناختی، اخیرا تمرینات ورزشی مداوم با شدت متوسط بعنوان یک رژیم فعالیتی کارامد در بهبود برخی شرایط بیماری پیشنهاد شده است[16]. دوره های حاد ورزش های قلبی عروقی موجب بهبود عملکردهای شناختی ازجمله: توجه،پردازش ذهنی و عملکردهای هیجانی می شود[17].تاثیر ورزش بر حافظه احتمالا به رابطه ی زمانی بین دوره ی ورزش ، رمزگذاری اطلاعات، تثبیت و به یادآوری اطلاعات بستگی دارد، مشاهده شده است که تمرین های ورزشی قبل از رمز گذاری اطلاعات اثرات مفید بیشتری نسبت به تمرینات ورزشی بعد از رمزگذاری اطلاعات دارد[18].

مطالعات مربوط به طول دوره ی تمرینات ورزشی نشان داده اند که شدت تمرینات هوازی نقش مهمی در بهبود عملکردهای شناختی سالمندان ایفا می کند بعنوان مثال گزارش شده که افراد مسن تری که با شدت کمتری تمرینات ورزشی داشتند نسبت به سالمندان با شدت بالاتر تمرینات ورزشی، بیشتر در معرض بیماری های زوال عقل بودند[19]. همچنین گروه تحقیقاتی دیگری نشان دادند که میانگین شدت فعالیت های ورزشی هفتگی افراد نسبت مستقیمی با عملکرد شناختی دارد و همچنین شدت فعالیت های ورزشی، بجای کمیت، نقش مهمتری در بهبود عملکردهای شناختی دارد[16].

در یکی از مطالعات درمورد بررسی اثر تمرینات ورزشی  با شدت متوسط و با شدت زیاد روی بیومارکرهای استرس اکسیداتیو و فعالیت های آنزیم های اکسیداتیودر هیپوکمپ و نیز روی حافظه ی فضایی موشهای گنادکتومی شده مشخص شد که یادگیری و حافظه ی فضایی در گروه با تمرین تناوبی با شدت متوسط بطور معناداری بهتر از گروه تمرین تناوبی با شدت بالاست و نیز فعالیت آنزیم گلوتاتیون پروکسیداز(GPx) در گروه تمرین تناوبی متوسط بالاتر از سایر گروه هاست، همچنین در گروه تمرین تناوبی با شدت متوسط، استرس اکسیداتیو در هیپوکامپ کاهش پیدا می کند و یادگیری و حافظه ی فضایی بهبود می یابد[20].

درمورد اندازه ی هیپوکامپ توجه به این نکته جالب است که اندازه ی هیپوکامپ در اواخر بزرگسالی کوچک می شود که این امر منجر به اختلالات حافظه و افزایش خطر ابتلا به بیماری زوال عقل می شود. حجم هیپوکامپ و لوب گیجگاهی داخلی در بزرگسالان با تناسب اندام بیشتر، بالاتر است و مشخص شده که تمرینات ورزشی موجب افزایش پرفیوژن هیپوکامپ همسو با افزایش مقدار BDNF می شود اما هنوز این موضوع که تمرینات ورزشی هوازی در چه حد و شدتی می تواند موجب تعدیل و تغییر حجم هیپوکامپ شود، ناشناخته مانده است[21]. محققان اطمینان دارند که فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز(BDNF) یک ترانسپورتر اصلی برای تکثیر سلول های هیپوکامپ مغز است که در اثر ورزش ایجاد می شود[15]. علاوه بر این مطالعات، مطالعاتی وجود دارند که نشان داده محیط های غنی شده ، ورزش بدنی و تجربیات یادگیری می توانند موجب القاء تغییراتی در مسیر سیگنالینگ BDNF/TrKB و درنتیجه تغییر در فرایند یادگیری و حافظه شوند[22]. در نتیجه فعالیت های ورزشی با میزان رهایش BDNF و تحویل آن به مغز مرتبط است و احتمالا از این طریق در بهبود یادگیری و حافظه دخیل است. از سوی دیگر درحالی که فعالیت بدنی منظم درفرایند یادگیری و حافظه در کل دوره ی زندگی اهمیت دارد با اینحال فواید آن به جنبه های مختلفی ازجمله شدت و طول دوره ی ورزش نیز بستگی دارد[23]. برای مثال ورزش متوسط روی تردمیل بطور مثبتی موجب تعدیل غلظت BDNF و نیز رسپتور تیروزین کینازTrkB در مدل های حیوانی می شود و بنابراین دوز ورزش عامل مهمی در دستیابی به افزایش قابلیت های شناختی است[24].

سولفات منیزیم؛ منیزیم به عنوان یک ماده معدنی و چهارمین یون فراوان در بدن با عملکردهای حیاتی می‌باشد که برای فعالیت بسیاری از آنزیم‌ها از جمله آنزیم‌های درگیر در متابولیسم گلوکز مانند هگزوکیناز، فسفوفروکتوکیناز، آلدولاز، فسفوگلیسیرات کیناز و پیروات کیناز، سنتز و شکست اسیدهای چرب و متابولیسم پروتئین و DNA ضروری می‌باشد [25]. منیزیم یک ماده معدنی ضروری بوده و یک کوفاکتور برای بیش از 325 واکنش آنزیمی درگیر در تولید و ذخیره انرژی سلولی است. این ماده معدنی نقش مهمی در کنترل فعالیت عصبی، انتقال عصبی، عملکرد عضلانی و بیشتر فرایندهای بیولوژیکی را دارد [26]. طبق پژوهش‌های انجام شده لیتیوم با منیزیم برای گیرنده گلوتامات (NMDA) [6] برای افزایش دسترسی به گلوتامات در نورون‌های پس‌سیناپسی رقابت می‌کند. همچنین لتیوم و منیزیم دارای فعالیت‌های ضدالتهابی و آنتی‌اکسیدانی بسیار بالایی هستند و در واقع نقش بسیار قوی در کاهش رادیکال‌های آزاد و اثرات ضدالتهابی دارند [3, 4]. یکی از مهمترین اعمال منیزیم در مغز، تنظیم بلوک وابسته به ولتاژ رسپتورهای NMDA و نیز کنترل بازشدن آن هاست که این عمل برای پلاستیسیتی سیناپسی ضروری است[27]. مطالعات قبلی نشان داده اند که منیزیم تنظیم کننده ی مثبت پلاستیسیتی سیناپسی است و افزایش غلظت منیزیم در مایع خارج سلولی در محدوده ی فیزیولوژیک موجب افزایش پلاستیسیتی سیناپسی در نورون های هیپوکامپ در محیط ازمایشگاهی(In vitro) می شده است[28]. در یکی از مطالعات که به بررسی اثر افزایش منیزیم روی فرایند یادگیری و حافظه ی موش های صحرایی در سنین مختلف پرداخته بودند به این نتیجه رسیدند که افزایش منیزیم مغز درهر دو شرایط سنی جوان و مسن موجب بهبود حافظه ی فضایی شد و احتمالا این کار را از طریق افزایش تعداد جایگاههای پیش سیناپسی انجام می دهد ، بنابراین افزایش محتوای منیزیم مغزی ازطریق افزایش جذب منیزیم ممکن است استراتژی جدیدی برای افزایش توانایی های شناختی و جلوگیری از کاهش حافظه ی وابسته به سن باشد[27].

بعلاوه، رژیم غذایی نقش مهمی در شکل گیری عملکردهای شناختی دارد و احتمالا یکی از فاکتورهای محیطی مهم دخیل در اختلالات روانی است و منیزیم یکی از مواد معدنی ضروری برای حفظ فعالیت های سلولی نرمال است[29]. بنابراین کمبود منیزیم در بدن نیز موجب اختلال در تعادل فرایندهای بیولوژیک می شود، بعنوان مثال یک رژیم غذایی کم منیزیم(MgD) موجب ایجاد اختلالاتی در عملکردهای کیه و یا مغز می شود.Tatsuro و همکارانش در سال 2019، اثرات رژیم غذایی کم منیزیم روی تشکیل حافظه ی وابسته و غیروابسته به هیپوکامپ و دانسیته و مورفولوژی نورون های هیپوکامپ بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که رژیم غذایی کم منیزیم موجب نقص حافظه ی وابسته به هیپوکامپ بدون اثرگذاشتن روی مورفولوژی نورون های هیپوکامپ می شود[15].

نقش منیزیم در متابولیسم کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها و الکترولیت ها آن را به یکی از مهم ترین منابع معدنی در شکل دادن به ظرفیت شناختی و عملکرد مغز تبدیل کرده است[15]. مصرف طولانی مدت و خوراکی منیزیم موجب بهبود توانایی حیوانات برای ذخیره ی اطلاعات، افزایش قدرت به یادآوری حافظه و نیزافزایش قابل ملاحظه ی فعالیت حرکتی می شود. منیزیم موجب تسهیل انتقال گلوکز به فضای غشایی می شود و بنابراین یکی از مهمترین کوفاکتورهای سیستم های آنزیمی ازقبیل اکسیداسیون گلوکز است، همچنین منیزیم بعنوان مکمل اصلی موجب بهبود حافظه ی کوتاه مدت و بلند مدت می شود و نیز بعنوان فاکتور حیاتی برای فعالیت عصبی و رهایش نوروترانسمیترها عمل می کند[30]. داده های ارائه شده درمورد بررسی اثرات مصرف منیزیم به همراه تمرینات ورزشی با شدت متوسط روی یادگیری و حافظه مشخص کرده که تفاوت معناداری در یادگیری و فعالیت حرکتی بین گروه های تحت ورزش و نیز دریافت منیزیم در مقایسه با گروه کنترل وجود دارد. مشاهده شد که دریافت منیزیم به تنهایی و یا تمرینات ورزشی به تنهایی می توانند اثراتی روی فاز یادگیری داشته باشند و درصورتی که با هم دریافت شوند(هم منیزیم و هم تمرینات ورزشی) می توانند فاز حافظه را نیز متاثر کنند[31]. درمورد اثرات  سیتوتوکسیسیتی منیزیم در مغز مطاعاتی یافت نشد اما درمورد اثرات آن در حفاظت نورونی مشاهداتی وجود دارد که ثابت می کند سطح سرمی منیزیم در بیماران آلزایمری کاهش می یابد و تزریق درون صفاقی منیزیم سولفات به موش های مدل الزایمر موجب افزایش سطح مغزی منیزیم شده و میتواند بعنوان پتانسیل درمانی موثر برای بیماران آلزایمری مورد تو جه قرار گیرد[32].همچنین مطالعه ای درمورد اثرات  نوروتوکسیسیتی نانوذره ی منیزیم اکساید روی سلول های رده ی نوروبلاستومای انسانی انجام شد و هیچگونه اثرات توکسیکی از آن ها مشاهده نشد و به همین علت بعنوان یک ماده نوروپروتکتیو پیشنهاد شد[33]. مشاهده بسیاری از اثرات لیتیم وابسته به رقابت برگشت پذیر شیمیایی و فیزیکی با منیزیم است و مدارکی وجود دارد که نشان دهنده ی توانایی لیتیم برای مهار آنزیم های وابسته به منیزیم است و بنابراین عملکردهای فارماکولوژی لیتیم غالبا وابسته به نسبت Li/Mg است[34]. بررسی های ما مطالعاتی در زمینه ی اثرات تداخلی یونهای ذکرشده در فرایند یادگیری و حافظه نشان نداد و نیز با توجه به اثرات متفاوت شناختی این یونها در دوز های پایین درمقایسه با دوز های بالا بنظر می رسد بررسی تداخل این اثرات در دوزهای ذکرشده جالب توجه باشد.

1. مدت زمان سپری شده در ربع هدف(شاخص حافظه) در گروه های تحت مطالعه چقدر است؟
2. تعداد دفعات عبور کرده از ربع هدف(شاخص حافظه) در گروه های تحت مطالعه چقدر است؟
3. زمان تاخیر برای یافتن سکوی پنهان (شاخص یادگیری) در گروه های تحت مطالعه چقدر است؟
4. مسافت پیموده شده برای یافتن سکوی پنهان(شاخص یادگیری) در گروه های تحت مطالعه چقدر است؟
5. میزان سطح پروتئین BDNF  بافت هیپوکمپ در گروه های تحت مطالعه چقدر است؟

بررسی تاثیر تمرین تناوبی متوسط همراه با مصرف لتیوم و منیزیم بر حافظه و یادگیری فضایی در رت های نر نژاد ویستار : نقش پروتئین BDNF

1.  تعیین و مقایسه ی مدت زمان سپری شده در ربع هدف(شاخص حافظه) در گروه های تحت مطالعه
2. تعیین و مقایسه ی تعداد دفعات عبور کرده از ربع هدف(شاخص حافظه) در گروه های تحت مطالعه
3. تعیین و مقایسه ی زمان تاخیر برای یافتن سکوی پنهان (شاخص یادگیری) در گروه های تحت مطالعه
4. تعیین و مقایسه ی مسافت پیموده شده برای یافتن سکوی پنهان(شاخص یادگیری) در گروه های تحت مطالعه
5. تعیین و مقایسه ی میزان سطح پروتئین BDNF  بافت هیپوکمپ در گروه های تحت مطالعه

این مطالعه در حال حاضر یک مطالعه پایه است. اما نتایج آن می تواند مبنایی برای مطالعات بالینی و کاربردی در این زمینه باشد.

نقش یون هایی چون منیزیم و لیتیوم همراه با تمرینات ورزشی سطح متوسط روی فرایند حافظه و یادگیری بررسی می شود و در این زمینه سطح پروتئین BDNF در گروههای مورد مطالعه مقایسه می شود.

لتیوم: لیتیوم کاتیون تک ظرفیتی از گروه یک جدول تناوبی عناصر می‌باشد که ارتباط نزدیکی با سدیم و پتاسیم دارد و می‌تواند در بسیاری ازکانال های سدیمی، جایگزین سدیم شود و به عنوان یک روش درمانی موثر برای اختلالات عاطفی دو قطبی استفاده شده است.

سولفات منیزیم: منیزیم چهارمین کاتیون فراوان در بدن است.یکی از کاتیون های عمده داخل سلولی است ودر حفظ تعادل یونی و عملکردهای آنزیمی نقش دارد و به عنوان یک ماده معدنی با عملکردهای حیاتی می‌باشد که برای فعالیت بسیاری از آنزیم ها از جمله آنزیم‌های درگیر در متابولیسم گلوکز نقش دارد.

BDNF: فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) در فرایندهای حافظه و یادگیری مغز دخیل است همBDNF و هم گیرنده ی آن (TrKB ) تراکم بالایی در هیپوکمپ دارند و در نتیجه نقش مهمی در یادگیری و تشکیل حافظه ازجمله در حافظه ی فضایی دارند.

 مطالعات تجربی(Experimental)

در این پژوهش از موش‏های صحرایی نر بالغ نژاد ویستار با محدوده وزنی 160-200  گرم و سن 7-9 هفته استفاده می شود.

بر اساس مطالعات قبلی مشابه و بر اساس این که همه حیوانات از یک نژاد می باشند و تعداد حیوانات در هر گروه 7سر، می باشد .

ابر اساس مطالعات قبلی مشابه و بر اساس این که همه حیوانات از یک نژاد می باشند و تعداد حیوانات در هر گروه7 سر، می باشد [22].

• بررسی میزان بیان پروتئین BDNF  از طریق تکنیک الایزا از ناحیه هیپوکمپ

پس از تصویب طرح، تعداد  84 رت نر از نژاد ویستار (در محدوده وزنی 200-160 گرم) در12 گروه به طور تصادفی قرار می گیرند. حیوانات یک هفته قبل از شروع آزمایش ،در اتاق حیوانات با دمای 2± 22 درجه سانتی گراد با تهویه مناسب و رطوبت15-10%  وسیکل نوری 12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی با دسترسی آزاد به آب و غذا در قفس های فایبر گلاس نگه داری خواهند شد.  بعد از یک هفته سازگاری رت با محیط آزمایشگاه، برای آشنایی و سازگاری با تردمیل رت ها به مدت پنج روز با سرعت 10 متر در دقیقه و به مدت 5 دقیقه بر روی تردمیل میدوند. بعد از آن برای تعیین حداکثر سرعت دویدن، در هر شش ثانیه به سرعت دویدن رت ها یک متر در دقیقه اضافه خواهد شد. شدت دویدن تا 10 متر در دقیقه ادامه خواهد یافت و بعد از آن هر دو دقیقه یکبار سه متر در دقیقه به سرعت دویدن اضافه خواهد شد و تا مرز خستگی موش ها ادامه خواهد یافت. بعد از انجام تست حداکثر سرعت دویدن رت ها تمرینات ورزشی به روش تمرینی تناوبی متوسط اعمال می گردد[35].

تمرین تناوبی متوسط [30]: تمرینات ورزشی در هفته اول با شدت 55% حداکثر اکسیژن مصرفی به مدت 37 دقیقه، اعمال می گردد و تا پایان هفته ششم شدت تمرینات ورزشی تا 70 % حداکثر اکسیژن مصرفی و مدت 46 دقیقه افزایش خواهد یافت. شدت ورزش مطابق استادنداردی که در جدول زیل مشاهده می شود، انتخاب شده است.

گروه بندی حیوانات:  موش ها به صورت تصادفی به 8 گروه 7 تایی تقسیم خواهند شد[22]. 

گروه 1: گروه کنترل لتیوم صفر  mg/kg+ بدون تمرین

گروه 2: موش های دریافت کننده: لتیوم(Merck) صفر  mg/kg+ تمرین تناوبی متوسط MIT

گروه 3: موش های دریافت کننده: لتیوم صفر  mg/kg+ سولفات منیزیم(80 mg/kg)(Merck)

گروه 4: موش های دریافت کننده: لتیوم صفر  mg/kg+ سولفات منیزیم(80 mg/kg) + تمرین تناوبی متوسط MIT  

گروه 5: موش های دریافت کننده: لتیوم 10 mg/kg+ بدون تمرین

گروه 6: موش های دریافت کننده: لتیوم 10 mg/kg + تمرین تناوبی متوسط MIT

گروه 7: موش های دریافت کننده: لتیوم 10 mg/kg + سولفات منیزیم(80 mg/kg) + بدون تمرین

گروه 8: موش های دریافت کننده: لتیوم 10 mg/kg + سولفات منیزیم(80mg/kg) + تمرین تناوبی متوسط MIT

گروه 9: موش های دریافت کننده: لتیوم 40 mg/kg + بدون تمرین

گروه 10: موش های دریافت کننده: لتیوم 40 mg/kg + تمرین تناوبی متوسط MIT

گروه 11: موش های دریافت کننده: لتیوم 40 mg/kg + سولفات منیزیم (80mg/kg)+ بدون تمرین

گروه 12: موش های دریافت کننده: لتیوم 40 mg/kg + سولفات منیزیم(80mg/kg) + تمرین تناوبی متوسط MIT

 نمونه گیری و آنالیز آزمایشگاهی

تمامی موش ها بلافاصله پس از آخرین جلسه فعالیت ورزشی و انجام تست رفتاری یادگیری و حافظه با استفاده از مخلوط ماده بیهوشی کتامین(75 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و زایلازین (5/3 میلی‌گرم بر کیلوگرم) بیهوش خواهند شد که عمل تزریق بیهوشی با سرنگ انسولین محتوی مخلوط مواد بیهوشی بسته به وزن هر موش انجام خواهد شد. پس از اطمینان از بیهوش شدن کامل موش ها و این که بی حرکت هستند، عمل نمونه گیری را شروع کرده، در ابتدا پوست ناحیه  برش داده  خواهد شد و نمونه بافتی هیپوکامپ برداشته خواهد شد. نمونه ها را بلافاصله در سرم نمکی شستشو داده و پس از پیچیده شدن در فویل آلومینیوم در ازت مایع قرارخواهیم دادیم. نمونه ها برای انجام تجزیه و تحلیل های مربوط در فریزر منفی 80 درجه سانتی گراد نگهداری خواهند شد. پس از اتمام کار با حیوانات، سر موشها با گیوتین قطع شده و اجساد حیوانات به کوره ی لاشه سوز منتقل می شود.

1. اندازه گیری مقدارBDNF:

برای اندازه گیری شاخص های فوق در مغز، ابتدا بافت هیپوکمپ هموژن می گردد. هموژناسیون در بافر سرد و روی یخ انجام می گیرد. بافت هموژن شده سانتریفیوژ(Eppendorf) می شود و سپس سوپرناتانت برداشته می شود با استفاده از کیت های مربوطه به روش الایزا(BDNF ELIZA KIT, Zellbio) اندازه گیری ها انجام می شود.[36]

جهت محاسبات آماری از نرم افزار SPSS نسخه 18 استفاده خواهد شد. جهت مقایسه متغیرها بسته به نوع مقایسه از آزمون تحلیل واریانس(یک سویهone-way، دو سویهTwo-Way و یا بعد بالاتر ) , آنووای پرتکرار(repeated mesure) یا معادل ناپارامتری آن استفاده خواهد شد. سطح معنی داری p<0.05 در نظر گرفته می شود.

در طول مطالعه بر اساس پروتکل کار با حیوانات آزمایشگاهی رفتار شده وانجام کار به تایید کمیته اخلاق دانشگاه علوم پزشکی زاهدان خواهد رسید،وهمچنین چک لیست کار با حیوانات آزمایشگاهی مورد تایید وزارت متبوعه تکمیل وپیوست می شود.

تصویب بموقع طرح  و اجرای مراحل بعدی و تامین به موقع هزینه های جاری و نیز در صورت تهیه مواد و دستگاه لازم و کارایی مطلوب دستگاههای آزمایشگاهی مورد نیاز تصور می شود که طرح در زمان پیش بینی شده به پایان خواهد رسید. به دلیل احتمال مرگ و میر ،تعداد حیوانات بیشتری جهت انجام این مطالعه در نظر گرفته می شود.

1.            Chen, P., N. Parmalee, and M. Aschner, Genetic factors and manganese-induced neurotoxicity. Frontiers in genetics, 2014. 5: p. 265.

2.            Banci, L. and I. Bertini, Metallomics and the cell: some definitions and general comments, in Metallomics and the Cell. 2013, Springer. p. 1-13.

3.            Lee, J.-H., et al., Lithium Chloride Protects against Sepsis-Induced Skeletal Muscle Atrophy and Cancer Cachexia. Cells, 2021. 10(5): p. 1017.

4.            Marshall, T.M., Lithium as a nutrient. Journal of American Physicians and Surgeons, 2015. 20(4): p. 104-109.

5.            Tremont, G. and R.A. Stern, Minimizing the cognitive effects of lithium therapy and electroconvulsive therapy using thyroid hormone. International Journal of Neuropsychopharmacology, 2000. 3(2): p. 175-186.

6.            Andrade Nunes, M., T. Araujo Viel, and H. Sousa Buck, Microdose lithium treatment stabilized cognitive impairment in patients with Alzheimer's disease. Current Alzheimer Research, 2013. 10(1): p. 104-107.

7.            Forlenza, O.V., V.d.J.R. De-Paula, and B. Diniz, Neuroprotective effects of lithium: implications for the treatment of Alzheimer’s disease and related neurodegenerative disorders. ACS chemical neuroscience, 2014. 5(6): p. 443-450.

8.            Budni, J., et al., Lithium and memantine improve spatial memory impairment and neuroinflammation induced by β-amyloid 1-42 oligomers in rats. Neurobiology of learning and memory, 2017. 141: p. 84-92.

9.            Whitley, K.C., et al., GSK3 inhibition with low dose lithium supplementation augments murine muscle fatigue resistance and specific force production. Physiological Reports, 2020. 8(14): p. e14517.

10.         Yousef, M., et al., Effects of chronic and acute lithium treatment on the long-term potentiation and spatial memory in adult rats. Clinical Psychopharmacology and Neuroscience, 2019. 17(2): p. 233.

11.         Tabari, E., et al., THE EFFECTS OF INTERVAL TRAINING INTENSITY ON SKELETAL MUSCLE PGC-1Α IN TYPE2 DIABETIC MALE RATS. Iranian Journal of Diabetes and Lipid Disorders, 2019. 18(4): p. 179-188.

12.         Serita, T., et al., Dietary magnesium deficiency impairs hippocampus-dependent memories without changes in the spine density and morphology of hippocampal neurons in mice. Brain Research Bulletin, 2019. 144: p. 149-157.

13.         Mekari, S., et al., High-intensity interval training improves cognitive flexibility in older adults. Brain sciences, 2020. 10(11): p. 796.

14.         McMorris, T. and B.J. Hale, Differential effects of differing intensities of acute exercise on speed and accuracy of cognition: a meta-analytical investigation. Brain and cognition, 2012. 80(3): p. 338-351.

15.         Marchant, D., et al., The effects of acute moderate and high intensity exercise on memory. Frontiers in Psychology, 2020. 11: p. 1716.

16.         Van Gelder, B., et al., Physical activity in relation to cognitive decline in elderly men: the FINE Study. Neurology, 2004. 63(12): p. 2316-2321.

17.         Kaidah, S., et al., Moderate-intensity interval exercise but not high-intensity interval exercise improves the spatial memory of ovariectomized rats. Journal of the Medical Sciences (Berkala Ilmu Kedokteran), 2018. 50(3).

18.         Erickson, K.I., et al., Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the national academy of sciences, 2011. 108(7): p. 3017-3022.

19.         Xu, L., et al., Moderate Exercise Combined with Enriched Environment Enhances Learning and Memory through BDNF/TrkB Signaling Pathway in Rats. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2021. 18(16): p. 8283.

20.         Azimi, M., et al., Moderate treadmill exercise ameliorates amyloid-β-induced learning and memory impairment, possibly via increasing AMPK activity and up-regulation of the PGC-1α/FNDC5/BDNF pathway. Peptides, 2018. 102: p. 78-88.

21.         Just-Borràs, L., et al., Running and swimming prevent the deregulation of the BDNF/TrkB neurotrophic signalling at the neuromuscular junction in mice with amyotrophic lateral sclerosis. Cellular and Molecular Life Sciences, 2020. 77(15): p. 3027-3040.

22.         Yavuz, Y.C., et al., Can magnesium sulfate prophylaxis reduce colistin nephrotoxicity? Nefrología, 2021.

23.         Talebi, V. and Z. Falahmommadi, Effects of magnesium supplementation on the central and peripheral fatigue indices of active individuals following an anaerobic activity. Koomesh journal, 2019. 21(2): p. 286-291.

24.         Slutsky, I., et al., Enhancement of learning and memory by elevating brain magnesium. Neuron, 2010. 65(2): p. 165-177.

25.         Slutsky, I., et al., Enhancement of synaptic plasticity through chronically reduced Ca2+ flux during uncorrelated activity. Neuron, 2004. 44(5): p. 835-849.

26.         Kida, S. and T. Kato, Microendophenotypes of psychiatric disorders: phenotypes of psychiatric disorders at the level of molecular dynamics, synapses, neurons, and neural circuits. Current Molecular Medicine, 2015. 15(2): p. 111-118.

27.         BOANCA, M., et al., The effects of magnesium nanovesicle formulations on spatial memory performance in mice. The Medical-Surgical Journal, 2014. 118(3): p. 847-853.

28.         Hajizade Ghonsulakandi, S., et al., The association between effective dose of magnesium and mild compulsive exercise on spatial learning, memory, and motor activity of adult male rats. Biological trace element research, 2017. 178(2): p. 235-245.

29.         Amaral, L.S.d.B., et al., Beneficial effects of previous exercise training on renal changes in streptozotocin-induced diabetic female rats. Experimental biology and medicine, 2016. 241(4): p. 437-445.

30.         de Azua, S.R., et al., Plasma brain-derived neurotrophic factor levels, learning capacity and cognition in patients with first episode psychosis. BMC psychiatry, 2013. 13(1): p. 27.

31.         Riebe, C.J., et al., Estrogenic regulation of limbic cannabinoid receptor binding. Psychoneuroendocrinology, 2010. 35(8): p. 1265-1269.

32.         Fattore, L. and W. Fratta, How important are sex differences in cannabinoid action? British journal of pharmacology, 2010. 160(3): p. 544-548.

طرح فاقد پرسشنامه می باشد.