اثر تمرین هوازی بر بهبود التهاب عصبی ناشی از ایسکمی مغزی: بررسی نقش میکروگلیاها و آستروسیت‌ها

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه علوم ورزشی، دانشکده‌ی علوم انسانی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

چکیده

مقدمه: : التهاب عصبی، یک مجموعه‌ی پیچیده از فعل و انفعالات بین سلول‌های التهابی و مولکول‌ها می‌باشد که پس از ایسکمی مغزی رخ می‌دهد و به طور قابل توجهی به توسعه‌ی پاتولوژی ناحیه‌ی ایسکمیک کمک می‌کند. در این مطالعه، اثر محفاظتی تمرین هوازی بر بهبود التهاب عصبی ناحیه‌ی هیپوکامپ موش‌های صحرایی نر به دنبال ایسکمی مغزی با تأکید بر نقش میکروگلیاها و آستروسیت‌ها مورد بررسی قرار گرفت.روش‌ها: تعداد 18 سر موش صحرایی نر نژاد Wistar با وزن 300-250 گرم به سه گروه ایسکمی، ورزش + ایسکمی و شم تقسیم شدند. حیوانات گروه ورزش به مدت 4 هفته، 5 روز در هفته بر روی نوار گردان دویدند. ایسکمی مغزی با انسداد هر دو شریان کاروتید مشترک به مدت 20 دقیقه ایجاد شد. برای بررسی میزان التهاب عصبی بر اساس شاخص آستروسیت‌ها و میکروگلیاهای فعال شده به ترتیب از بررسی سطح بیان پروتئین‌های Glial fibrillary acidic protein (GFAP) و Ionized calcium binding adaptor molecule-1 (1-Iba) به روش رنگ‌آمیزی ایمنوهیستوشیمی استفاده شد.یافته‌ها: تمرین هوازی تعداد آستروسیت‌ها و میکروگلیاهای فعال شده در ناحیه‌ی 1CA هیپوکامپ پس از ایسکمی مغزی را کاهش می‌دهد (010/0 > P).نتیجه‌گیری: تمرین هوازی با کاهش فعال‌سازی میکروگلیاها و آستروسیت‌ها، التهاب عصبی را کاهش می‌دهد و موجب اثرات محافظتی در برابر ایسکمی مغزی خواهد شد. با توجه به نقش کلیدی التهاب عصبی در شروع پیام‌رسانی پاتولوژی ناحیه‌ی ایسکمیک، این موضوع می‌تواند به عنوان یک مسیر مهم برای کاهش آسیب مغزی ناشی از ایسکمی مطرح باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Aerobic Exercise on the Improvement of Neuronal Inflammation Caused by Cerebral ischemia: Investigation of the Role of Microglia and Astrocytes

نویسنده [English]

  • Nabi Shamsaei
Assistant Professor, Department of Sports Science, School of Humanities, Ilam University, Ilam, Iran
چکیده [English]

Background: Neuronal inflammation is a complex set of interactions between inflammatory cells and molecules that occurs after cerebral ischemia, and significantly contributes to the development of ischemic pathology. In this study, the protective effect of aerobic exercise on neuronal inflammation of the hippocampus of male rats following cerebral ischemia was investigated with emphasis on the role of microglia and astrocytes.Methods: 18 male Wistar rats weighing 250-300 g were divided into three groups of ischemia, exercise and ischemia, and sham. Rats in the exercise group ran on the treadmill for 4 weeks, 5 days a week. Cerebral ischemia was induced by blocking both common carotid arteries (CCA) for 20 minutes. To evaluate the rate of neuronal inflammation based on astrocytes and activated microglia index, expression levels of glial fibrillary acidic protein (GFAP) and ionized calcium binding adaptor molecule-1 (Iba-1) protein were determined by immunohistochemical staining.Findings: Aerobic training reduced the number of activated astrocytes and microglia in CA1 area of hippocampus after brain ischemia (P < 0.010).Conclusion: Aerobic exercise reduces neuronal inflammation by decreasing the activation of microglia and astrocytes, and has protective effects against cerebral ischemia. According to the key role of neuroinflammation in the initiation of ischemic pathology signaling, this may be an important pathway to reduce ischemic brain injury.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exercise
  • Hippocampus
  • Ischemia
  • Reperfusion
  • Inflammation

مراجع

  1. Kawabori M, Yenari MA. Inflammatory responses in brain ischemia. Curr Med Chem 2015; 22(10): 1258-77.
  2. Majid A. Neuroprotection in stroke: past, present, and future. ISRN Neurol 2014; 2014: 515716.
  3. Tuttolomondo A, Pecoraro R, Arnao V, Maugeri R, Iacopino DG, Pinto A. Developing drug strategies for the neuroprotective treatment of acute ischemic stroke. Expert Rev Neurother 2015; 15(11): 1271-84.
  4. Nowicka D, Rogozinska K, Aleksy M, Witte OW, Skangiel-Kramska J. Spatiotemporal dynamics of astroglial and microglial responses after photothrombotic stroke in the rat brain. Acta Neurobiol Exp (Wars) 2008; 68(2): 155-68.
  5. Stoll G, Kleinschnitz C, Nieswandt B. Combating innate inflammation: A new paradigm for acute treatment of stroke? Ann N Y Acad Sci 2010; 1207: 149-54.
  6. Chu K, Yin B, Wang J, Peng G, Liang H, Xu Z, et al. Inhibition of P2X7 receptor ameliorates transient global cerebral ischemia/reperfusion injury via modulating inflammatory responses in the rat hippocampus. J Neuroinflammation 2012; 9: 69.
  7. Hovens I, Nyakas C, Schoemaker R. A novel method for evaluating microglial activation using ionized calcium-binding adaptor protein-1 staining: Cell body to cell size ratio. Neuroimmunology and Neuroinflammation 2014; 1: 82-8.
  8. Price A, Kinsner-Ovaskainen A. Role of microglia and astrocytes in the process of neuroinflammation. In: Kaur C, Ling EA, editors. Glial Cells: Embryonic Development, Types/functions and Role in Disease. Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, Inc.; 2013.
  9. Kim JY, Park J, Chang JY, Kim SH, Lee JE. Inflammation after ischemic stroke: The role of leukocytes and glial cells. Exp Neurobiol 2016; 25(5): 241-51.
  10. Cordeau P, Lalancette-Hebert M, Weng YC, Kriz J. Live imaging of neuroinflammation reveals sex and estrogen effects on astrocyte response to ischemic injury. Stroke 2008; 39(3): 935-42.
  11. Nishijima Y, Niizuma K, Fujimura M, Akamatsu Y, Shimizu H, Tominaga T. Consistent delayed unilateral neuronal death after modified transient focal cerebral ischemia in mice that mimics neuronal injury after transient global cerebral ischemia. J Neurosurg 2015; 123(1): 243-53.
  12. Zare MF, Shoshtari A, Mohseni F, Khastar H, Norozi P, Asadi Y, et al. Sulfur dioxide reduces hippocampal cell death and improves learning and memory deficits in a rat model of transient global ischemia/reperfusion. Iran J Basic Med Sci 2018; 21(10): 998-1003.
  13. Phillips C, Baktir MA, Srivatsan M, Salehi A. Neuroprotective effects of physical activity on the brain: a closer look at trophic factor signaling. Front Cell Neurosci 2014; 8: 170.
  14. Vecchio LM, Meng Y, Xhima K, Lipsman N, Hamani C, Aubert I. The neuroprotective effects of exercise: Maintaining a healthy brain throughout aging. Brain Plast 2018; 4(1): 17-52.
  15. Kregel KC, Allen DL, Booth FW, Fleshner MR, Henriksen EJ, Musch TI, et al. Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols. Rockville, MD: American Physiological Society; 2006. p. 23-57.
  16. Zhang F, Jia J, Wu Y, Hu Y, Wang Y. The effect of treadmill training pre-exercise on glutamate receptor expression in rats after cerebral ischemia. Int J Mol Sci 2010; 11(7): 2658-69.
  17. Erfani S, Khaksari M, Oryan S, Shamsaei N, Aboutaleb N, Nikbakht F. Nampt/PBEF/visfatin exerts neuroprotective effects against ischemia/reperfusion injury via modulation of Bax/Bcl-2 ratio and prevention of caspase-3 activation. J Mol Neurosci 2015; 56(1): 237-43.
  18. Malkiewicz MA, Szarmach A, Sabisz A, Cubala WJ, Szurowska E, Winklewski PJ. Blood-brain barrier permeability and physical exercise. J Neuroinflammation 2019; 16(1): 15.
  19. Shigemoto-Mogami Y, Hoshikawa K, Sato K. Activated microglia disrupt the blood-brain barrier and induce chemokines and cytokines in a rat in vitro model. Front Cell Neurosci 2018; 12: 494.
  20. Chen ZX, Xu QQ, Shan CS, Shi YH, Wang Y, Chang RC, et al. Borneol for regulating the permeability of the blood-brain barrier in experimental ischemic stroke: Preclinical evidence and possible mechanism. Oxid Med Cell Longev 2019; 2019: 2936737.
  21. Jayaraj RL, Azimullah S, Beiram R, Jalal FY, Rosenberg GA. Neuroinflammation: Friend and foe for ischemic stroke. J Neuroinflammation 2019; 16(1): 142.
  22. Dantzer R, O'Connor JC, Freund GG, Johnson RW, Kelley KW. From inflammation to sickness and depression: When the immune system subjugates the brain. Nat Rev Neurosci 2008; 9(1): 46-56.
  23. Phillips C, Fahimi A. Immune and neuroprotective effects of physical activity on the brain in depression. Front Neurosci 2018; 12: 498.
  24. Chan PH. Reactive oxygen radicals in signaling and damage in the ischemic brain. J Cereb Blood Flow Metab 2001; 21(1): 2-14.
  25. Hoffman-Goetz L, Spagnuolo PA. Effect of repeated exercise stress on caspase 3, Bcl-2, HSP 70 and CuZn-SOD protein expression in mouse intestinal lymphocytes. J Neuroimmunol 2007; 187(1-2): 94-101.
  26. Somani SM, Ravi R, Rybak LP. Effect of exercise training on antioxidant system in brain regions of rat. Pharmacol Biochem Behav 1995; 50(4): 635-9.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 38، شماره 605 - شماره پیاپی 605
بهمن و اسفند 1399
صفحه 958-964

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 دی 1398
  • تاریخ بازنگری: 07 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار