بررسی تاثیر دو شیوه‌ تمرینی اجباری و اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده بر واکنش آستروگلیوزیس در بافت سفید هیپوکامپ موش‌های صحرایی مبتلا به دیابت نوع 3

زمینه و هدف: بیماری آلزایمر با کاهش نورون‌ها در چندین منطقه‌ مهم برای حافظه و یادگیری در مغز، ‌به‌ویژه در هیپوکامپ مرتبط است. آلزایمر اختلال مغزی پیشرونده‌ای است که به‌صورت تدریجی سبب از بین رفتن حافظه، اختلال در توانایی آموختن و برقراری رابطه با دیگران می‌شود. پژوهشگران با مشاهده‌ میزان ابتلای یک‌ونیم برابری افراد دیابتی به آلزایمر، این دیدگاه را که بیماری آلزایمر ممکن است نشان‌دهنده‌ نوع خاصی از دیابت در مغز باشد، مطرح کرده‌اند؛ هرچند در پذیرش این تقسیم‌بندی و عنوان‌بندی بین پژوهشگران و متخصصان بحث وجود دارد. آستروسیت‌ها از فراوان‌ترین انواع سلول‌های گلیا هستند که در پاسخ به هر نوع آسیب در دستگاه عصبی مرکزی دچار تغییر و هایپرتروفی می‌شوند. مشخصه‌ مهم واکنش گلیال، افزایش ساخت پروتئین gfap است که یک پروتئین واسط رشته‌ای اسکلت سلولی و اصلی‌ترین عامل مشخص‌کننده‌ واکنشی شدن آستروسیت‌ها و آسیب‌های سلولی است. این پدیده به‌عنوان واکنش آستروگلیوزیس شناخته شده است و از آسیب‌های رایج در دیابت نوع 3 و آلزایمر به‌شمار می‌رود. براساس گزارش‌ها تغییرات بافت سفید در هیپوکامپ از بهترین نشانگرهای زیستی برای شناخت پیشرفت بیماری آلزایمر است.مواد و روش‌ها: 25 سر موش صحرایی به‌صورت تصادفی به پنج گروه 1. گروه کنترل دیابت نوع 3، 2. گروه کنترل سالم، 3. گروه دیابت نوع 3 و تمرین اجباری، 4. گروه دیابت نوع 3 و تمرین اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده و 5. گروه شم تقسیم شدند. روش فعالیت موش‌ها در گروه تمرین اجباری به‌صورت تمرین تناوبی شدید و مطابق با آزمایش بیشترین ظرفیت تمرینی وانگ و همکاران (2017) انجام گرفت. موش‌های گروه تمرین اختیاری پنج روز در هفته به مدت دو ساعت در روز و همزمان با فعالیت گروه تمرین اجباری در محیط غنی‌سازی‌شده قرار داده شدند. gfap به روش ایمونوهیستوشیمیایی dab سنجیده شد. برای ارزیابی یادگیری و حافظه‌ فضایی حیوانات از آزمون ماز آبی موریس استفاده شد. به‌منظور سنجش توزیع طبیعی داده‌ها از آزمون شایپروویلک استفاده شد. برای تحلیل داده‌ها از آزمون آنوا یکطرفه و آزمون تعقیبی توکی با سطح معناداری 5 درصد استفاده شد. تحلیل‌های آماری و ترسیم نمودارها به‌وسیله‌ نرم‌افزار گراف پد پریزم نسخه‌ 8، spss نسخه‌ 21 و نرم‌افزار مایکروسافت اکسل نسخه‌ 2010 انجام گرفت.نتایج: نتایج نشان داد که گروه کنترل دیابت نوع 3 دارای بیشترین مقدار بیان gfap بوده و این تفاوت با تمام گروه‌های پژوهشی معنادار است (0.05≤p). گروه تمرین اختیاری در محیط غنی و گروه تمرین اجباری پرشدت به‌صورت معناداری نسبت به گروه کنترل دیابت نوع 3 میزان gfap کمتری داشتند (0.05≤p). در مقایسه‌ این دو شیوه‌ تمرینی با یکدیگر، گروه تمرین اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده دارای میانگین پایین‌تری از درصد بیان gfap (67/%23( نسبت به میانگین گروه تمرین اجباری (26.01%) بود . با این حال تفاوت بین دو گروه تمرینی از نظر آماری معنادار نبود (0.05>p). آزمون ارزیابی حافظه‌ فضایی ماز آبی موریس نشان داد که گروه کنترل سالم و شم مدت زمان بیشتری را در ناحیه‌ هدف طی می‌کنند و این اختلاف فقط با گروه دیابت نوع 3 معنادار بود (0.05≤p). هر دو شیوه‌ تمرینی عملکرد بهتری در زمان سپری‌شده در ناحیه‌ هدف نسبت به گروه دیابت نوع 3 داشتند، اما این اختلاف از لحاظ آماری معنادار نبود (0.05>p). در مقایسه‌ این دو شیوه‌ تمرینی با یکدیگر، موش‌های گروه تمرینات اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده زمان بیشتری را در ناحیه‌ هدف سپری کردند و عملکرد این گروه در به‌خاطرآوری اطلاعات و حافظه‌ فضایی بهتر از گروه تمرین پرشدت اجباری بود، اما این اختلاف معنادار نبود (0.05>p).نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد فعالیت‌های گروهی اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده تاثیرات بهتری در کاهش gfap در بافت سفید هیپوکامپ موش‌های مبتلا به دیابت نوع 3 خواهد داشت؛ هرچند تمرینات پرشدت اجباری نیز واکنش آستروگلیوزیس را نسبت به گروه کنترل دیابت نوع 3 کاهش داد. گروه تمرین اختیاری در محیط غنی‌سازی‌شده، عملکرد بهتری در به‌خاطر آوردن اطلاعات در آزمون حافظه‌ فضایی ماز آبی نسبت به گروه تمرین اجباری پرشدت داشتند، به‌نحوی که زمان سپری‌شده توسط آنها در چارک ناحیه‌ هدف، بیشتر از گروه تمرین اجباری پرشدت بود.

effect of involuntary and voluntary exercise in an enrichment environment on astrogliosis reaction of hippocampus white matter in type 3 diabetic rat models

background and purpose: alzheimer’s disease (ad) is associated with decreases in neurons in several important areas for memory and learning in the brain, especially in the hippocampus. ad is a progressive brain disorder that causes gradual loss of memory, impaired learning ability, and connection problems with other people. researchers have found that people with diabetes are 1.5 times more likely to develop ad. and suggests that alzheimer’s disease may indicate a specific type of diabetes in brain. although this issue needs more research. astrocytes are one of the most abundant types of glial cells that change and become hypertrophy in response to any damage to the central nervous system (cns). an important feature of the glial reaction is the increased synthesis of gfap protein, which is a protein that mediates cytoskeletal fibers and is the main determinant of the reactivation of astrocytes and cell damage. this phenomenon is known as the astrogliosis reaction and is one of the most common injuries in type 3 diabetes and ad. white matter changes in the hippocampus are one of the best biomarkers for recognizing the progression of alzheimer’s disease.materials and methods: twentyfive rats were randomly divided into five groups: 1type 3 diabetes group (dm iii), 2healthy control group (control), 3type 3 diabetes and involuntary training (dm iii + hiit), 4type 3 diabetes and voluntary activities in an enriched environment group (dm iii + re), and 5the sham group (sham). the activity method of the rats in the involuntary training group was performed as high intensity interval training and in accordance with the test of maximum training capacity by wang et al. the rats of the voluntary training group were placed in the enriched environment for five days a week for two hours a day and simultaneously with the activity of the involuntary training group. gfap was measured by dab immunohistochemical method. morris water maze test was used to evaluate spatial learning and memory of animals. shaperowilk test was used to measure the normal distribution of data. oneway anova and tukey posthoc test with a significance level of 5% was used to analyze the data. statistical calculations were performed by graphpad prism software version 8, spss version 21, and microsoft excel software version 2010.results: the present study results showed that the type3 diabetes control group had the highest amount of gfap expression. this difference with all the research groups was statistically significant (p ≤ 0.05). the voluntary exercise group in the enriched environment and the involuntary exercise group had significantly lower gfap than the type3 diabetes control group. the voluntary exercise group had a lower gfap expression percentage (23.67%) than the involuntary training group (26.01%). however, the difference between these two training groups was not statistically significant (p > 0.05). the morris water maze test showed that the healthy control and sham groups spent more significant time in the target area and this difference was statistically significant only with the type3 diabetes group (p ≤ 0.05). both exercise groups spent more time in the target area than the type3 diabetic group, but this difference was not statistically significant (p > 0.05). the voluntary exercise group spent more time in the target area and this group performed better in remembering information and spatial memory than the involuntary exercise group. still, this difference was not statistically significant (p > 0.05).conclusion: voluntary group activities in an enriched environment may have greater effects in reducing gfap in the hippocampus white tissue of the diabetic type 3 rats. however, involuntary highintensity interval training was also able to reduce the astrogliosis reaction compared to the diabetic type 3 control group. the voluntary exercise group in the enriched environment performed better in the morris water maze test than the involuntary exercise group so the time spent in the target area quadrant by them was higher than the involuntary highintensity exercise group.