اثر اریتروپویتین بر یادگیری و حافظه در رات‌های آلزایمری شده پس از تزریق استرپتوزوتوسین به داخل بطن‌های طرفی مغز

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مرکز تحقیقات بیوسنسور و مرکز تحقیقات فیزیولوژی کاربردی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی فیزیولوژی پزشکی و عضو کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، گروه فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی کاشان، کاشان، ایران

3 دانشجوی فیزیولوژی پزشکی، کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، گروه فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استادیار، گروه علوم تشریح، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

5 استاد، گروه فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

6 دانشیار، گروه فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی کاشان، کاشان، ایران

7 استادیار، گروه فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی و مرکز تحقیقات فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی کاشان، کاشان، ایران

چکیده

مقدمه: با توجه به شیوع بیماری آلزایمر و اختلالات شدید یادگیری و حافظه در این بیماری و همچنین این که به تازگی مشخص شده است که اریتروپویتین (EPO) موجب بهبود عملکرد‌های شناختی می‌گردد و دارای اثرات نروپروتکتیو بارزی است، هدف این مطالعه بررسی اثر EPO بر یادگیری و حافظه در رات پس از آلزایمری کردن آن‌‌ها با تزریق استرپتوزوتوسین (STZ) به داخل بطن‌های طرفی مغز بود.روش‌ها: جهت ایجاد مدل آلزایمری در رات‌ها داروی استرپتوزوتوسین به درون بطن‌های طرفی مغز تزریق گردید و دو هفته بعد جهت تأیید القای اختلال یادگیری و حافظه، رات‌ها تحت آزمون یادگیری اجتنابی غیر فعال قرار گرفتند و سپس به مدت دو هفته اریتروپویتین به صورت یک روز در میان با دوز 5000 واحد به ازای هر کیلوگرم وزن بدن به آن‌ها تزریق شد و سپس به طور مجدد تحت مطالعه‌ی رفتاری قرار گرفتند.یافته‌ها: تزریق داخل بطن‌های مغزی استرپتوزوتوسین موجب کاهش شدید تأخیر زمانی برای اولین ورود به اتاق تاریک در رات‌ها شد و تفاوت معنی‌داری میان گروه‌های شم و استرپتوزوتوسین وجود داشت. هر چند اریتروپویتین تأثیر معنی‌داری بر تأخیر زمانی برای اولین ورود به اتاق تاریک در گروه شم نداشت، ولی از آسیب‌های ناشی از تزریق داخل بطن‌های مغزی استرپتوزوتوسین جلوگیری کرد، به طوری که این شاخص افزایش معنی‌داری در گروه استرپتوزوتوسین- اریتروپویتین نسبت به گروه استرپتوزوتوسین داشت. بین گروه استرپتوزوتوسین- اریتروپویتین و گروه شم تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد.نتیجه‌گیری: این نتایج پیشنهاد کننده‌ی این موضوع است که ممکن است کاربرد اریتروپویتین بتواند به صورت چشم‌گیری در بهبود آسیب‌های یادگیری و حافظه در بیماری آلزایمر، مؤثر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effects of Erythropoietin on Learning and Memory in Rats with Alzheimer’s Disease

نویسندگان [English]

  • Parham Reisi 1
  • Zohreh Arabpoor 2
  • Molood Shabrang 3
  • Bahman Rashidi 4
  • Hojjatallah Alaei 5
  • Mohammad Reza Sharifi 5
  • Mahmood Salami 6
  • Gholamali Hamidi 7
1 Assistant Professor, Biosensor Research Center and Applied Physiology Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Student of Medical Physiology, Student Research Committee, Department of Physiology, School of Medicine, Kashan University of Medical Sciences, Kashan, Iran
3 Student of Medical Physiology, Student Research Committee, Department of Physiology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Assistant Professor, Department of Anatomical Sciences, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
5 Professor, Department of Physiology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
6 Associate Professor, Department of Physiology, School of Medicine, Kashan University of Medical Sciences, Kashan, Iran
7 Assistant Professor, Department of Physiology, School of Medicine and Physiology Research Center, Kashan University of Medical Sciences, Kashan, Iran
چکیده [English]

Background: Alzheimer’s disease is a prevalent disease resulting in learning and memory impairments. Recently, erythropoietin (EPO) has been demonstrated to improve cognitive functions and to have neuroprotective effects. This study aimed to evaluate the effects of erythropoietin on learning and memory in rats after intracerebroventricular (ICV) injection of streptozotocin (STZ), a well defined model for Alzheimer’s disease.Methods: To produce Alzheimer’s disease model in rats, STZ was infused in lateral ventricles of the brain. Two weeks later, the rats were tested by passive avoidance learning test to confirm the induction of learning and memory impairments. They then received EPO (5000 IU/kg) once every two days for two weeks. Finally, behavioral tests were conducted again.Findings: A reduction in time delay for the first entrance of rats to dark chamber as a result of ICV-STZ was found; i.e. there was a significant deference between the sham and the ICV-STZ groups. Although EPO did not have any significant effects on time delay for the first entrance to dark chamber in the sham group, it prevented impairments resulting from ICV-STZ. In fact, the index significantly increased in the STZ-EPO group compared to the STZ group. However, there was not a significant difference between the STZ-EPO and sham groups. Conclusion: The present results suggest use of EPO to probably cause significant improvements of learning and memory defects in Alzheimer’s patients.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alzheimer
  • Erythropoietin
  • Streptozotocin
  • Learning and memory

مراجع

  1. Herring A, Ambree O, Tomm M, Habermann H, Sachser N, Paulus W, et al. Environmental enrichment enhances cellular plasticity in transgenic mice with Alzheimer-like pathology. Exp Neurol 2009; 216(1): 184-92.
  2. Lasne F, de CJ. Recombinant erythropoietin in urine. Nature 2000; 405(6787): 635.
  3. Kumral A, Uysal N, Tugyan K, Sonmez A, Yilmaz O, Gokmen N, et al. Erythropoietin improves long-term spatial memory deficits and brain injury following neonatal hypoxia-ischemia in rats. Behav Brain Res 2004; 153(1): 77-86.
  4. Spivak JL, Hogans BB. The in vivo metabolism of recombinant human erythropoietin in the rat. Blood 1989; 73(1): 90-9.
  5. Squadrito F, Altavilla D, Squadrito G, Campo GM, Arlotta M, Quartarone C, et al. Recombi-nant human erythropoietin inhibits iNOS activity and reverts vascular dysfunction in splanchnic artery occlusion shock. Br J Pharmacol 1999; 127(2): 482-8.
  6. Li F, Chong ZZ, Maiese K. Erythropoietin on a tightrope: balancing neuronal and vascular pro-tection between intrinsic and extrinsic pathways. Neurosignals 2004; 13(6): 265-89.
  7. Maiese K, Li F, Chong ZZ. New avenues of ex-ploration for erythropoietin. JAMA 2005; 293(1): 90-5.
  8. Gonzalez FF, McQuillen P, Mu D, Chang Y, Wendland M, Vexler Z, et al. Erythropoietin en-hances long-term neuroprotection and neuro-genesis in neonatal stroke. Dev Neurosci 2007; 29(4-5): 321-30.
  9. Grasso G, Sfacteria A, Meli F, Fodale V, Buemi M, Iacopino DG. Neuroprotection by erythropoi-etin administration after experimental traumatic brain injury. Brain Res 2007; 1182: 99-105.
  10. Wu Y, Shang Y, Sun SG, Liu RG, Yang WQ. Pro-tective effect of erythropoietin against 1-methyl-4-phenylpyridinium-induced neurodegenaration in PC12 cells. Neurosci Bull 2007; 23(3): 156-64.
  11. Lu D, Mahmood A, Qu C, Goussev A, Schallert T, Chopp M. Erythropoietin enhances neurogen-esis and restores spatial memory in rats after traumatic brain injury. J Neurotrauma 2005; 22(9): 1011-7.
  12. Zhu L, Wang HD, Yu XG, Jin W, Qiao L, Lu TJ, et al. Erythropoietin prevents zinc accumulation and neuronal death after traumatic brain injury in rat hippocampus: in vitro and in vivo studies. Brain Res 2009; 1289: 96-105.
  13. Kawakami M, Sekiguchi M, Sato K, Kozaki S, Takahashi M. Erythropoietin receptor-mediated inhibition of exocytotic glutamate release con-fers neuroprotection during chemical ischemia. J Biol Chem 2001; 276(42): 39469-75.
  14. Nakata S, Matsumura I, Tanaka H, Ezoe S, Satoh Y, Ishikawa J, et al. NF-kappaB family proteins participate in multiple steps of hemato-poiesis through elimination of reactive oxygen species. J Biol Chem 2004; 279(53): 55578-86.
  15. Ma R, Xiong N, Huang C, Tang Q, Hu B, Xiang J, et al. Erythropoietin protects PC12 cells from beta-amyloid(25-35)-induced apoptosis via PI3K/Akt signaling pathway. Neuropharmacolo-gy 2009; 56(6-7): 1027-34.
  16. Ishrat T, Khan MB, Hoda MN, Yousuf S, Ah-mad M, Ansari MA, et al. Coenzyme Q10 modu-lates cognitive impairment against intracerebro-ventricular injection of streptozotocin in rats. Behav Brain Res 2006; 171(1): 9-16.
  17. Lannert H, Hoyer S. Intracerebroventricular administration of streptozotocin causes long-term diminutions in learning and memory abili-ties and in cerebral energy metabolism in adult rats. Behav Neurosci 1998; 112(5): 1199-208.
  18. Reisi P, Alaei H, Babri S, Sharifi MR, Mohaddes G. Effects of treadmill running on spatial learn-ing and memory in streptozotocin-induced dia-betic rats. Neurosci Lett 2009; 455(2): 79-83.
  19. Li G, Ma R, Huang C, Tang Q, Fu Q, Liu H, et al. Protective effect of erythropoietin on beta-amyloid-induced PC12 cell death through anti-oxidant mechanisms. Neurosci Lett 2008; 442(2): 143-7.
  20. Ishrat T, Hoda MN, Khan MB, Yousuf S, Ah-mad M, Khan MM, et al. Amelioration of cogni-tive deficits and neurodegeneration by curcumin in rat model of sporadic dementia of Alzheimer's type (SDAT). Eur Neuropsychopharmacol 2009; 19(9): 636-47.
  21. Adamcio B, Sargin D, Stradomska A, Medrihan L, Gertler C, Theis F, et al. Erythropoietin en-hances hippocampal long-term potentiation and memory. BMC Biol 2008; 6: 37.
  22. Chu K, Jung KH, Lee ST, Kim JH, Kang KM, Kim HK, et al. Erythropoietin reduces epilepto-genic processes following status epilepticus. Epi-lepsia 2008; 49(10): 1723-32.
  23. El-Kordi A, Radyushkin K, Ehrenreich H. Eryth-ropoietin improves operant conditioning and stability of cognitive performance in mice. BMC Biol 2009; 7: 37.
  24. van der Kooij MA, Groenendaal F, Kavelaars A, Heijnen CJ, van BF. Neuroprotective properties and mechanisms of erythropoietin in in vitro and in vivo experimental models for hypox-ia/ischemia. Brain Res Rev 2008; 59(1): 22-33.
  25. Paxinos G, Watson C. The Rat Brain in Stereo-taxic Coordinates. 5th ed. San Diego: Elsevier Academic Press; 2005.
  26. Shin EJ, Jeong JH, Bing G, Park ES, Chae JS, Yen TP, et al. Kainate-induced mitochondrial oxidative stress contributes to hippocampal de-generation in senescence-accelerated mice. Cell Signal 2008; 20(4): 645-58.
  27. Vendramini AA, de Labio RW, Rasmussen LT, Dos Reis NM, Minett T, Bertolucci PH, et al. In-terleukin-8-251T > A, Interleukin-1alpha-889C > T and Apolipoprotein E polymorphisms in Alz-heimer's disease. Genet Mol Biol 2011; 34(1): 1-5.
  28. Zhou Y, Qu ZQ, Zeng YS, Lin YK, Li Y, Chung P, et al. Neuroprotective effect of preadministra-tion with Ganoderma lucidum spore on rat hip-pocampus. Exp Toxicol Pathol 2011. [Epub ahead of print].
  29. Wiese L, Hempel C, Penkowa M, Kirkby N, Kurtzhals JA. Recombinant human erythropoiet-in increases survival and reduces neuronal apop-tosis in a murine model of cerebral malaria. Ma-lar J 2008; 7: 3.
  30. White LD, Barone S Jr. Qualitative and quantita-tive estimates of apoptosis from birth to senes-cence in the rat brain. Cell Death Differ 2001; 8(4): 345-56.
  31. Biebl M, Cooper CM, Winkler J, Kuhn HG. Analysis of neurogenesis and programmed cell death reveals a self-renewing capacity in the adult rat brain. Neurosci Lett 2000; 291(1): 17-20.
  32. Gould E, Vail N, Wagers M, Gross CG. Adult-generated hippocampal and neocortical neurons in macaques have a transient existence. Proc Natl Acad Sci U S A 2001; 98(19): 10910-7.
  33. Schlessinger AR, Cowan WM, Gottlieb DI. An autoradiographic study of the time of origin and the pattern of granule cell migration in the den-tate gyrus of the rat. J Comp Neurol 1975; 159(2): 149-75.
  34. Ferri P, Cecchini T, Ciaroni S, Ambrogini P, Cup-pini R, Santi S, et al. Vitamin E affects cell death in adult rat dentate gyrus. J Neurocytol 2003; 32(9): 1155-64.
  35. Osredkar D, Sall JW, Bickler PE, Ferriero DM. Erythropoietin promotes hippocampal neuro-genesis in in vitro models of neonatal stroke. Neurobiol Dis 2010; 38(2): 259-65.
  36. Young D, Lawlor PA, Leone P, Dragunow M, During MJ. Environmental enrichment inhibits spontaneous apoptosis, prevents seizures and is neuroprotective. Nat Med 1999; 5(4): 448-53.
  37. Ning B, Zhang A, Song H, Gong W, Ding Y, Guo S, et al. Recombinant human erythropoietin pre-vents motor neuron apoptosis in a rat model of cervical sub-acute spinal cord compression. Neu-rosci Lett 2011; 490(1): 57-62.
  38. Viviani B, Bartesaghi S, Corsini E, Villa P, Ghezzi P, Garau A, et al. Erythropoietin protects primary hippocampal neurons increasing the expression of brain-derived neurotrophic factor. J Neuro-chem 2005; 93(2): 412-21.
  39. Ghezzi P, Brines M. Erythropoietin as an antiapoptotic, tissue-protective cytokine. Cell Death Differ 2004; 11(Suppl 1): S37-S44.
  40. Kim SM, Song J, Kim S, Han C, Park MH, Koh Y, et al. Identification of peripheral inflammato-ry markers between normal control and Alzhei-mer's disease. BMC Neurol 2011; 11: 51.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 29، شماره 159 - شماره پیاپی 159
آذر و دی 1390
صفحه 1648-1656

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 16 مرداد 1390
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار