بررسی اثر تزریق درون صفاقی لیپوپلی‌ساکارید (LPS) بر فرایندهای آپوپتوز، حافظه و ایجاد آلزایمر در هیپوکمپ موش‌های نر صحرایی نژاد ویستار در یک روش وابسته به زمان

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه فیزیولوژی جانوری، دانشکده‌ی زیست‌شناسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه فیزیولوژی جانوری، دانشکده‌ی زیست‌شناسی،دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه سلولی مولکولی، دانشکده‌ی زیست‌شناسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

4 استادیار، گروه سلولی و مولکولی، دانشکده‌ی زیست‌شناسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

5 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

چکیده

مقدمه: در این مطالعه اثر تزریق درون صفاقی لیپوپلی‌ساکارید (LPS یا Lipopolysaccharide) در ایجاد آپوپتوز با افزایش مقدار پروتئین‌های آپوپتوزی Bax (associated X protein-2-Bcl) و 3-Caspase و کاهش مقدار پروتئین ضد آپوپتوزی 2-Bcl (2-B-cell lymphoma) در هیپوکمپ رت و نیز اثر آن بر روی حافظه و بروز آلزایمر به صورت وابسته به زمان در ساعت‌های 12، 24، 48، 72 و 120 بعد از تزریق بررسی شد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر عفونت باکتریایی (از طریق LPS) در ایجاد اختلال شناختی در حافظه در اثر یک بار تزریق LPS و نیز ایجاد مدل دیگری از موش‌های مبتلا به آلزایمر به جای تزریق آمیلوئید بتا (Aβ یا Amyloid-beta) و استرپتوزوتوسین (STZ یا Streptozotocin) به داخل مغز -که با مرگ و میر زیاد حیوانات همراه است- بود.روش‌ها: از موش‌های صحرایی نر نژاد ویستار 250-230 گرمی برای تزریق درون صفاقی LPS و انجام آزمایش‌های مولکولی وسترن بلات (Western blot)، آزمایش آنزیمی و سنجش حافظه با دستگاه شاتل باکس (Shuttle-box) به صورت وابسته به زمان استفاده شد. در این مدل به جای تزریق Aβ و STZ به داخل مغز از LPS استفاده گردید. این ترکیب، به خاطر توانایی که در عبور از سد خونی- مغزی (BBB یا Blood–brain barrier) دارد، می‌تواند به سلول‌های مغزی به ویژه سلول‌های ناحیه‌ی هیپوکمپ حمله کند و موجب مرگ این سلول‌ها و ایجاد اختلال در حافظه شود.یافته‌ها: افزایش مقدار پروتئین‌های آپوپتوزی Bax و 3-Caspase و کاهش مقدار پروتئین ضد آپوپتوزی 2-Bcl به صورت وابسته به زمان در گروه مورد نسبت به گروه شاهد مشاهده شد. همچنین نتیجه‌ی آزمایش آنزیمی 3-Caspase نتایج وسترن بلات را تأیید نمود. اختلال ایجاد شده به وسیله‌ی LPS در حافظه نیز توسط آزمایش شاتل باکس به صورت وابسته به زمان مشخص گردید. نتایج به دست آمده، معنی‌دار بودند (001/0 > P).نتیجه‌گیری: LPS موجب افزایش بروز آپوپتوز و مرگ سلول‌های نورونی در ناحیه‌ی هیپوکمپ مغز موش‌های نر صحرایی نژاد ویستار به صورت وابسته به زمان می‌شود که این آپوپتوز، موجب کاهش قدرت حافظه‌ی حیوان می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Intraperitoneal Injection of Lipopolysaccharide (LPS) on Apoptosis, Memory and Alzheimer’s Disease Processes in the Hippocampus of Male Wistar Rats in a Time-Dependent Manner

نویسندگان [English]

  • Shahrbanoo Oryan 1
  • Morteza Nazari-Serenjeh 2
  • Masoud Bagherpoor-Zarchi 2
  • Fariba Khodagholi 3
  • Mohammad Nabiuni 4
  • Kiana Shahzamani 5
1 Associate Professor, Department of Animal Physiology, School of Biology, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Department of Animal Physiology, Schoo of Biology, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Cellular and Molecular Biology, School of Biology, Kharazmi University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Cellular and Molecular Biology, School of Biology, Kharazmi University, Tehran, Iran
5 Assistant Professor, Department of Biology, School of Science, Lorestan University, Khorramabad, Iran
چکیده [English]

Background: In this study, the effects of intraperitoneal injection of lipopolysaccharide (LPS) in causing apoptosis by increasing the amount of protein apoptotic B-cell lymphoma-2- associated X protein (Bax) and Caspase-3 and decreasing protein anti-apoptotic B-cell lymphoma-2 (bcl-2) in the hippocampus of rats and its effect on memory in a time-dependent manner at 12, 24, 48, 72 and 120 hours after injection were examined.Methods: Male Wistar rats of 230 to 250 g for Western blotting, enzymatic test and shuttle box were used.Findings: Increase in the protein content of apoptotic Bax and Caspase-3 and decrease in antiapoptotic bcl-2 protein in a time-dependent manner was observed in cases compared to the controls. The results of testing the enzyme Caspase-3 confirmed Western blotting results. Dysfunction caused by LPS in memory determined by shuttle box test. All the results were significant at the level of P ˂ 0.001.Conclusion: Results showed that LPS increased the incidence of apoptosis and neuronal cell death in the hippocampus region of the brain of male Wistar rats in a time-dependent manner and decrease animal's memory.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alzheimer's disease
  • Apoptosis
  • Shuttle box
  • Lipopolysaccharide

مراجع

  1. Querfurth HW, LaFerla FM. Alzheimer's disease. N Engl J Med 2010; 362(4): 329-44.
  2. Mufson EJ, Counts SE, Perez SE, Ginsberg SD. Cholinergic system during the progression of Alzheimer's disease: therapeutic implications. Expert Rev Neurother 2008; 8(11): 1703-18.
  3. Coleman P, Federoff H, Kurlan R. A focus on the synapse for neuroprotection in Alzheimer disease and other dementias. Neurology 2004; 63(7): 1155-62.
  4. Squire LR. Memory systems of the brain: a brief history and current perspective. Neurobiol Learn Mem 2004; 82(3): 171-7.
  5. Gold CA, Budson AE. Memory loss in Alzheimer's disease: implications for development of therapeutics. Expert Rev Neurother 2008; 8(12): 1879-91.
  6. Heneka MT, O'Banion MK. Inflammatory processes in Alzheimer's disease. J Neuroimmunol 2007; 184(1-2): 69-91.
  7. Khan AA, Iadarola M, Yang HY, Dionne RA. Expression of COX-1 and COX-2 in a clinical model of acute inflammation. J Pain 2007; 8(4): 349-54.
  8. Elmore S. Apoptosis: a review of programmed cell death. Toxicol Pathol 2007; 35(4): 495-516.
  9. Roth KA. Caspases, apoptosis, and Alzheimer disease: causation, correlation, and confusion. J Neuropathol Exp Neurol 2001; 60(9): 829-38.
  10. Mazumder S, Plesca D, Almasan A. Caspase-3 activation is a critical determinant of genotoxic stress-induced apoptosis. Methods Mol Biol 2008; 414: 13-21.
  11. Breitner JC, Gau BA, Welsh KA, Plassman BL, McDonald WM, Helms MJ, et al. Inverse association of anti-inflammatory treatments and Alzheimer's disease: initial results of a co-twin control study. Neurology 1994; 44(2): 227-32.
  12. Barry CE, Nolan Y, Clarke RM, Lynch A, Lynch MA. Activation of c-Jun-N-terminal kinase is critical in mediating lipopolysaccharide-induced changes in the rat hippocampus. J Neurochem 2005; 93(1): 221-31.
  13. Tanaka S, Ide M, Shibutani T, Ohtaki H, Numazawa S, Shioda S, et al. Lipopolysaccharide-induced microglial activation induces learning and memory deficits without neuronal cell death in rats. J Neurosci Res 2006; 83(4): 557-66.
  14. Choi DY, Lee JW, Lin G, Lee YK, Lee YH, Choi IS, et al. Obovatol attenuates LPS-induced memory impairments in mice via inhibition of NF-kappaB signaling pathway. Neurochem Int 2012; 60(1): 68-77.
  15. Semmler A, Okulla T, Sastre M, Dumitrescu-Ozimek L, Heneka MT. Systemic inflammation induces apoptosis with variable vulnerability of different brain regions. J Chem Neuroanat 2005; 30(2-3): 144-57.
  16. Yamada K, Komori Y, Tanaka T, Senzaki K, Nikai T, Sugihara H, et al. Brain dysfunction associated with an induction of nitric oxide synthase following an intracerebral injection of lipopolysaccharide in rats. Neuroscience 1999; 88(1): 281-94.
  17. Pacher P, Beckman JS, Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiol Rev 2007; 87(1): 315-424.
  18. Cakala M, Malik AR, Strosznajder JB. Inhibitor of cyclooxygenase-2 protects against amyloid beta peptide-evoked memory impairment in mice. Pharmacol Rep 2007; 59(2): 164-72.
  19. Ola MS, Nawaz M, Ahsan H. Role of Bcl-2 family proteins and caspases in the regulation of apoptosis. Mol Cell Biochem 2011; 351(1-2): 41-58.
  20. Perrin BJ, Huttenlocher A. Calpain. Int J Biochem Cell Biol 2002; 34(7): 722-5.
  21. Quan N, Sundar SK, Weiss JM. Induction of interleukin-1 in various brain regions after peripheral and central injections of lipopolysaccharide. J Neuroimmunol 1994; 49(1-2): 125-34.
  22. Loscher CE, Donnelly S, Mills KH, Lynch MA. Interleukin-1beta-dependent changes in the hippocampus following parenteral immunization with a whole cell pertussis vaccine. J Neuroimmunol 2000; 111(1-2): 68-76.
  23. Vereker E, Campbell V, Roche E, McEntee E, Lynch MA. Lipopolysaccharide inhibits long term potentiation in the rat dentate gyrus by activating caspase-1. J Biol Chem 2000; 275(34): 26252-8.
  24. Lonergan PE, Martin DS, Horrobin DF, Lynch MA. Neuroprotective actions of eicosapentaenoic acid on lipopolysaccharide-induced dysfunction in rat hippocampus. J Neurochem 2004; 91(1): 20-9.
  25. Gupta S, Barrett T, Whitmarsh AJ, Cavanagh J, Sluss HK, Derijard B, et al. Selective interaction of JNK protein kinase isoforms with transcription factors. EMBO J 1996; 15(11): 2760-70.
  26. Zimmermann KC, Bonzon C, Green DR. The machinery of programmed cell death. Pharmacol Ther 2001; 92(1): 57-70.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 32، شماره 285 - شماره پیاپی 285
خرداد و تیر 1393
صفحه 650-659

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 اسفند 1392
  • تاریخ بازنگری: 28 فروردین 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار