دوره 27، شماره 5 - ( 10-1403 )                   جلد 27 شماره 5 صفحات 270-263 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Keshvari M, Heidarianpour A, Chehelcheraghi F. Superiority of Combined Endurance-Resistance Exercise for Increasing the Molecular and Pyramidal Layers Thickness of Hippocampal Tissue in Alzheimer's Laboratory Large White Rats. J Arak Uni Med Sci 2024; 27 (5) :263-270
URL: http://jams.arakmu.ac.ir/article-1-7734-fa.html
کشوری مریم، حیدریان پور علی، چهلچراغی فرزانه. برتری تمرین ترکیبی استقامتی- مقاومتی برای افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال بافت هیپوکامپ در موش‌های سفید بزرگ آزمایشگاهی آلزایمر. مجله دانشگاه علوم پزشكي اراك. 1403; 27 (5) :263-270

URL: http://jams.arakmu.ac.ir/article-1-7734-fa.html


1- گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2- گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران ، heidarian317@gmail.com
3- مرکز تحقیقات اخلاق و حقوق پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
متن کامل [PDF 1265 kb]   (340 دریافت)     |   چکیده (HTML)  (790 مشاهده)
متن کامل:   (138 مشاهده)
مقدمه
بیماری آلزایمر (Alzheimer's Disease) AD، یک اختلال عصبی است که با کاهش پیشرونده شناختی و از دست دادن حافظه مشخص می‌شود. هیپوکامپ، یکی از نواحی کلیدی مغز است که تحت تأثیر این بیماری قرار می‌گیرد و نقش مهمی در شکل‌گیری و تثبیت حافظه ایفاء می‌کند (1). یکی از علائم پاتولوژیک اولیه AD، تجمع غیرطبیعی پلاک‌های آمیلوئید- بتا (Amyloid beta) و گره‌های نوروفیبریلاری است. وجود این تجمعات غیرطبیعی، منجر به اختلال عملکرد عصبی و در نهایت مرگ سلولی می‌شود (2). بعلاوه، با پیشرفت بیماری، از بین رفتن تدریجی نورونها در هیپوکامپ وجود دارد، که در نهایت به زوال شناختی و اختلال حافظه مشاهده شده در AD کمک می‌کند (3).
در AD، آتروفی هیپوکامپ یک ویژگی برجسته است که با نازک شدن لایه‌های خاصی مانند لایه‌های مولکولار و پیرامیدال مشخص می‌شود، که احتمالاً به از دست دادن سلول‌های عصبی و سیناپس‌ها نسبت داده می‌شود (4، 5). با پیشرفت بیماری، سلول‌های گلیال، به‌ویژه آستروسیت‌ها و میکروگلیا، در پاسخ‌های التهابی و محافظت عصبی در هیپوکامپ نقش بسزایی دارند (5). مطالعات بر اهمیت درک فعل و انفعالات بین سلول‌های گلیال و اختلال در تنظیم هومئوستاز کلسیم در پاتوژنز AD، و بر فرایندهای التهابی واسطه سلول‌های گلیال و تأثیر آنها بر عملکرد عصبی تأکید می‌کنند (6).
علاوه بر این، نشان داده شده است که وجود پروتئین‌های و تاو در قشر مغز، که مشخصه‌های اصلی AD هستند، می‌تواند بر ضخامت قشر مغز تأثیر بگذارد. در نهایت اثرات هم افزایی تعامل پیچیده بین و تاو که منجر به نازک شدن قشر مغز می‌شود، سبب پیشرفت AD می‌شود (7). به‌طور کلی، این تغییرات مختلف در بافت هیپوکامپ به کاهش شناختی مشاهده شده در ADکمک می‌کند. درک این تغییرات می‌تواند به محققان کمک کند تا به دنبال درمان‌های هدفمندی با حفظ عملکرد هیپوکامپ و کاهش سرعت پیشرفت بیماری باشند.
تمرین ورزشی به عنوان یک مداخله امیدوار‌کننده برای رسیدگی به ناهنجاری‌های عملکردی و ساختاری در هیپوکامپ مرتبط با AD ظاهر شده است. مطالعات نشان داده‌اند که ورزش می‌تواند نوروژنز هیپوکامپ را تقویت کند، عملکرد شناختی را بهبود بخشد، استرس اکسیداتیو را کاهش دهد و پاسخ‌های التهابی را در بیماران مبتلاء به AD تعدیل کند (8-10). علاوه بر این، ورزش با تنظیم مثبت ژن‌های دخیل در التهاب عصبی و کاهش مسیرهای مرتبط با تجمع و آسیب عصبی در قشر موش‌های AD مرتبط است (11). این یافته‌ها در مجموع نشان می‌دهد که تمرین ورزشی نوید قابل توجهی در کاهش اثرات مضر AD بر بافت هیپوکامپ با ارتقای مکانیسم‌های محافظت کننده عصبی و بهبود نتایج شناختی دارد.
ثابت شده است که ورزش استقامتی منظم، مانند دویدن یا شنا، اثرات مثبتی بر ساختار و عملکرد هیپوکامپ دارد و در نهایت باعث بهبود حافظه و عملکرد شناختی می‌شود. مطالعات نشان داده‌اند که ورزش استقامتی می‌تواند اندازه هیپوکامپ را افزایش دهد، یادگیری و حافظه فضایی را تقویت کند و سلامت نورون‌ها را با افزایش بیان عوامل نوروتروفیک مانند BDNF و IGF-1 افزایش دهد (12، 13). همچنین، ورزش هوازی با بهبود اتصال هیپوکامپ- قشر مغز، به طور بالقوه از طریق مدولاسیون در رویدادهای همزمان عصبی مانند امواج، که برای فرایندهای یادگیری و حافظه بسیار مهم هستند، مرتبط شده است (14).
از سوی دیگر، ورزش مقاومتی شکل ارزشمندی از فعالیت بدنی است که نه تنها با هدف افزایش قدرت و توده عضلانی انجام می‌شود، بلکه فواید قابل توجهی فراتر از سیستم اسکلتی عضلانی را نیز نشان می‌دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که تمرینات مقاومتی با تقویت اثرات محافظتی عصبی، کاهش بار آمیلوئید و کاهش التهاب عصبی، نقش مهمی در بهبود عملکرد شناختی و کاهش خطر بیماری‌های عصبی مانند AD ایفاء می‌کند (15، 16). به‌طور کلی، با توجه مزایای بالقوه هر دو ورزش استقامتی و مقاومتی برای حفظ یا بهبود ساختار و عملکرد هیپوکامپ، این احتمال وجود دارد که گنجاندن ترکیبی از هر دو نوع ورزش سبب افزایش مزایای بهینه‌ای برای سلامت مغز ایجاد کند.
با این حال، علاوه بر مزایای بالقوه ورزش بر سلامت مغز، نشان داده شده است که شدت و انواع خاصی از ورزش ممکن است اثرات نامطلوبی به ویژه در زمینه بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر داشته باشد. تمرین استقامتی بیش از حد می‌تواند منجر به خستگی، استرس و التهاب شود و به طور بالقوه تخریب عصبی را تشدید کند. همچنین ورزش استقامتی با شدت بالا ممکن است سطح کورتیزول را افزایش دهد، که در افزایش مزمن می‌تواند بر عملکرد و ساختار هیپوکامپ تأثیر منفی بگذارد. دوره‌های طولانی ورزش هوازی شدید ممکن است پاسخ‌های التهابی را تحریک کند و منجر به آسیب عصبی شود (17).
بعلاوه، تمرینات مقاومتی با شدت بالا نیز ممکن است باعث واکنش استرسی شود که می‌تواند سطوح هورمون‌های استرسی را افزایش دهد و بر سلامت هیپوکامپ تأثیر منفی بگذارد. به طور کلی، اگر تمرین مقاومتی بیش از حد شدید و بدون ریکاوری کافی باشد، ممکن است منجر به کاهش عملکرد شناختی و یکپارچگی ساختاری هیپوکامپ شود (18). در صورت عدم مدیریت صحیح ممکن است ترکیبی از تمرینات استقامتی و مقاومتی، منجر به تمرین بیش از حد شود و در نتیجه باعث خستگی شود که می‌تواند عملکرد شناختی را مختل کند (19). در حالی که برخی از مطالعات نشان می‌دهد که تمرین ترکیبی می‌تواند مفید باشد (20، 21)،اما اگر به درستی متعادل نشود، ممکن است منجر به پاسخ‌های فیزیولوژیکی متناقض شود که به طور بالقوه به ساختار هیپوکامپ آسیب می‌رساند. همچنین پیچیدگی تمرین ترکیبی ممکن است خطر آسیب را افزایش دهد که می‌تواند منجر به استرس و التهاب شود و بر سلامت مغز تأثیر منفی بگذارد (20). در حالی که ورزش برای حفظ سلامت مغز، به ویژه در بیماری آلزایمر، حیاتی است، بررسی انواع تمرین که اثرات منفی بالقوه را بر سیستم مرکزی بخصوص هیپوکامپ نگذارند، ضروری است .تاکنون در زمینه اثرات انواع تمرینات ورزشی طولانی‌مدت با شدت بالا بر تغییرات بافتی هیپوکامپ در AD اطلاعات کمی گزارش شده است. به همین دلیل این مطالعه با هدف بررسی و مقایسه اثر 12 هفته تمرینات پیشرونده استقامتی، مقاومتی و ترکیبی بر ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال هیپوکامپ موش‌های آلزایمری طراحی شد.

روش کار
فرایندهای تجربی: چهل سر موش سفید بزرگ آزمایشگاهی نر نژاد ویستار 6 هفته‌ای با وزن 200-180 گرم در این مطالعه استفاده شد. حیوانات از دانشگاه علوم پزشکی همدان خریداری و در شرایط استاندارد آزمایشگاه با دمای 1 ± 23 درجه سانتی‌گراد، شرایط نور کنترل شده (12:12 ساعت چرخه روشنایی تا تاریکی) و دسترسی آزادانه به آب و غذا به صورت سه‌تایی در قفسه‌های شفاف پلی‌کربنات نگهداری شدند. یک هفته پس از آشنایی حیوانات با محیط آزمایشگاه و اجرای تمرینات ورزشی، به‌روش تصادفی به پنج گروه (8 = n) سالم کنترل (HC)، آلزایمر (Alzh)، تمرین شنای استقامتی (Ex)، تمرین مقاومتی (Rx) و تمرین ترکیبی (Cx) تقسیم ‌شدند. معیار خروج حیوانات در این مطالعه، القای ناموفق آلزایمر و عدم همکاری حیوانات در اجرای تمرینات ورزشی بود.
القاء آلزایمر: برای القای آلزایمر تری‌متیل‌تین کلراید (Trimethyltin chloride) TMT با دوز 8 میلی‌گرم/کیلوگرم به روش درون صفاقی به حیوانات مشخص شده در گروه‌های آلزایمری، تزریق شد. 10 روز پس از تزریق TMT، برای تأیید القای AD، از بررسی نشانه‌های رفتاری حیوانات استفاده شد. بر‌ اساس مطالعات انجام شده لرزش عضلات، بالارفتن درجه حرارت بدن، حالت تهوع، تشنج، پیچش دم، رفتار پرخاشگرانه، خود‌گاز گرفتن از نشانه‌های کلینیکی القای آلزایمر بودند (22، 23).
در مطالعه ما نیز موش‌ها دچار این رفتارها شدند، که در همه موش‌ها حداقل یک رفتار قابل مشاهده بود و اکثر موش‌ها، چندین رفتار از جمله لرزش عضلات، حالت تهوع، پیچش دم، رفتار پرخاشگرانه و خود‌ گاز گرفتن از خود نشان دادند. برخلاف انتظار دو سر موش رفتار‌های کلینیکی مشهودی را نشان ندادند به همبن دلیل از مطالعه خارج شدند.
پروتکل‌های ورزشی: تمرین استقامتی: تمرین استقامتی به صورت شنا، به مدت 12 هفته و 5 روز در هفته بود. در هفته اول جهت سازگاری با آب 5 تا 15 دقیقه، هفته دوم 20 دقیقه، هفته سوم 30 دقیقه، هفته چهارم 45 دقیقه و هفته پنجم تا دوازدهم نیز 60 دقیقه در داخل استخر ویژه موش سفید بزرگ آزمایشگاهی، که دارای موج‌ساز آب بود، در آب با دمای 30 تا 33 درجه سانتی‌گراد شنا کردند. تعداد جلسات تمرینی در هفته‌های اول تا نهم یک بار در روز بود و در هفته دهم دو بار در روز با فاصله استراحتی چهار ساعت، هفته یازدهم 3 بار در روز با فاصله استراحتی سه ساعت و در هفته دوازدهم چهار بار در روز با فاصله استراحتی دو ساعت بود (24).
تمرین مقاومتی: تمرین مقاومتی به مدت 12 هفته و 5 روز در هفته و به صورت بالا رفتن همراه با وزنه‌های متصل به دم حیوانات، از نردبانی به طول یک متر با 26 پله، و زاویه 85 درجه نسبت به زمین، انجام شد. در هفته اول حیوانات بدون وزنه از نردبان بالا رفتند، و در هفته دوم با
30 درصد، هفته سوم تا پنجم با 70 تا 90 درصد، هفته ششم تا هشتم با 100 تا 110 درصد، هفته نهم و دهم با 120 تا 130 درصد، و هفته یازدهم و دوازدهم با 140تا 150 درصد وزن بدن از نردبان بالا رفتند.
هر جلسه تمرینی شامل 3 مجموعه 4 تکراری با استراحت بین هر تکرار 30 تا 60 ثانیه، و بین هر مجموعه 120 تا 150 ثانیه بود (25).

تمرین ترکیبی: برنامه ترکیبی به صورت 2روز در هفته تمرین مقاومتی، و 3 روز در هفته تمرین استقامتی طبق برنامه‌های تمرین
استقامتی و مقاومتی توسط حیوانات گروه ترکیبی اجرا شد.

تشریح: 48 ساعت پس از آخرین جلسه مداخلات، تمامی حیوانات با استنشاق 2 درصد هالوتان در مخلوطی از 30 درصد O2 و 70 درصد N2O بیهوش شدند و با 100 میلی‌لیتر نرمال سالین و به دنبال آن
250 میلی‌لیتر پارافرمالدئید 4 درصد در بافر فسفات 1/0 میلی‌گرم

(pH 7.4) پرفیوژن شدند (26). برای تجزیه و تحلیل مطالعات بافتی، جمجمه حیوان برداشته و هیپوکامپ از مغز حیوان خارج و در داخل ظرف محتوی فرمالین 10 درصد قرار داده شد.

مطالعه مورفومتریک لایه‌های هیپوکامپ: برای انجام مطالعات بافت‌شناسی در بافت هیپوکامپ موش‌های آلزایمری، بعـﺪ از 24 ساعت ﺗﺜﺒﯿــﺖ ﻧﻤﻮﻧــﻪﻫــﺎ در فرمالین، ﻣﺮاﺣــﻞ ﺗﻬﯿــﻪ بافتی؛ از جمله آب‌گیری، ﺷﻔﺎفﺳﺎزی و آغشتگی ﺑﺎ پارافین اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. سپس ﻣﻘﺎﻃﻊ بافتی ﺑـﻪ ﺿــﺨﺎﻣﺖ 5 میکرومتر ﺗﻬﯿــﻪ گردید و ﺑﻌــﺪ از رﻧــگ‌آﻣﯿــﺰی ﺑــﺎ هماتوکسیلین و ائوزین (H&E)، ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال بافت هیپوکامپ در منطقه CA1 بررسی شد. اندازه‌گیری‌های مورفومتریک با سیستم کامپیوتری تحلیلگر تصویر و میکروسکوپ نوری (Olympus) انجام شد. هر پارامترها توسط دو محقق بصورت کور با استفاده از
20 میدان دید غیرهمپوشانی از هر حیوان در گروه‌های مختلف اندازه‌گیری شد. سپس با کمک نرم‌افزار
IMAGE J، ضخامت لایه‌های مولکولار (ML) و پیرامیدال (PL) با بزرگ‌نمایی 100 میکرومتر اندازه‌گیری شد (شکل 1).

پس از جمع‌آوری داده‌ها از آمار توصیفی و استنباطی استفاده شد. برای نرمال بودن توزیع داده‌ها از آزمون Shapiro-Wilk استفاده شد. سپس با توجه به توزیع طبیعی داده‌ها از آزمون واریانس یک طرفه جهت بررسی اختلاف میانگین‌های بین گروه‌ها استفاده شد همه نتایج به صورت میانگین ± انحراف معیار نشان داده شده است و مقادیر 05/0 > P از نظر آماری معنی‌دار تلقی شد. کلیه تجزیه و تحلیل داده‌ها در محیط نرم‌افزار SPSS نسخه 26 (version 26, IBM Corporation, Armonk, NY) انجام شد.
پروتکل مطالعه توسط کمیته مراقبت و استفاده از حیوانات دانشگاه بوعلی سینا همدان (کد: IR.BASU.REC.1401.019.) تأیید شد.
 


شکل 1. تصاویر بافتی رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین در ناحیه CA1 هیپوکامپ گروه‌های سالم کنترل (HC)، آلزایمر کنترل (Alzh)، استقامتی (Ex
مقاومتی (
Rx) و ترکیبی (Cx). ضخامت لایه‌های مولکولار (ML) و پیرامیدال (PL) با بزرگ‌نمایی 100 میکرومتر اندازه‌گیری شد.

یافته‌ها
برتری تمرین ترکیبی نسبت به تمرینات استقامتی و مقاومتی در افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ موش‌های آلزایمری: نتایج آزمون واریانس یک طرفه نشان داد که تفاوت معنی‌داری بین گروه‌ها مورد مطالعه در ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ وجود دارد (001/0 = P، 202/26 = F، 807/0 = f2). شکل 1، تصاویر بافت هیپوکامپ گروه‌های مختلف را نشان می‌دهد.
مقایسه گروه‌های مورد مطالعه با استفاده از آزمون تعقیبی Tukey نشان داد که کاهش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ گروه آلزایمر-کنترل در مقایسه با گروه سالم-کنترل، معنی‌دار نبود (879/0 = P). 12 هفته اجرای تمرین استقامتی، مقاومتی و ترکیبی سبب افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ حیوانات این گروه‌ها نسبت به گروه آلزایمر- کنترل شد (001/0 = P).
از نتایج جالب این مطالعه افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ گروه ترکیبی به نسبت گروه‌های استقامتی (003/0 = P)، مقاومتی (005/0 = P) و گروه سالم کنترل (001/0 = P) بود. به طوری که میانگین ضخامت لایه‌‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ گروه ترکیبی (99/65 ± 50/383)، استقامتی (58/60 ± 33/278)، مقاومتی (77/37 ± 66/282)، آلزایمر کنترل (80/18 ± 153) و سالم کنترل (68/3 ± 177) میکرومتر بود (شکل2).


شکل 2. میانگین و انحراف معیار ضخامت لایه هامولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ گروه سالم کنترل (HC)، آلزایمر کنترل (Alzh)، استقامتی (Ex)، مقاومتی (Rx) و ترکیبی (Cx). علائم‌های * سطح 05/0 > P، ** سطح 01/0 > P و *** سطح 001/0 > P تفاوت‌های آماری را نشان می‌دهند.

بحث
نتایج ما نشان داد که 12 هفته تمرینات استقامتی، مقاومتی و ترکیبی سبب افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه CA1 هیپوکامپ موش‌های آلزایمری شدند. به‌طوری که اثرگذاری تمرین ورزشی بر تغییرات ضخامت لایه‌های پیرامیدال و مولکولار 7/80 درصد بود. نکته قابل توجه در نتایج این مطالعه، برتری تمرین ترکیبی نسبت به تمرینات استقامتی و مقاومتی در این پارامتر بود، که سبب افزایش قابل توجه ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال هیپوکامپ حیوانات این گروه نسبت به گروه‌های تمرین استقامتی و مقاومتی شد. مطالعات اندکی به بررسی تغییرات ضخامت لایه‌های بافت هیپوکامپ به دنبال ورزش پرداخته است. همسوی با نتایج این مطالعه، به طور خاص، مطالعه‌ای بر روی موش‌های ماده نشان داد که موش‌های ورزش‌کننده ضخامت قابل‌توجهی در لایه دوم قشر آنتورینال در مقایسه با موش‌های کم‌تحرک داشتند(27). علاوه بر این، یک متاآنالیز تأثیر مثبت ورزش را بر حجم کل هیپوکامپ، به ویژه در جمعیت‌های مسن‌تر و مداخلاتی که بیش از 24 هفته طول می‌کشید با مقادیر ورزش متوسط نشان داد (28). مطالعه دیگری نشان داد که شرکت در سطوح بالاتر ورزش با حجم هیپوکامپ، غلظت N-استیل آسپارتات و جداسازی الگو در بزرگسالان جوان تا میانسال ارتباط مثبتی دارد که نشان‌دهنده فوایدی برای یکپارچگی و عملکرد هیپوکامپ است (29). این یافته‌ها در مجموع نشان می‌دهد که تمرین ورزشی می‌تواند بر ضخامت لایه‌های هیپوکامپ تأثیر بگذارد و به‌طور بالقوه به بهبود سلامت مغز و عملکرد شناختی کمک کند.
هیپوکامپ، یک ناحیه حیاتی مغز است که در حافظه و عملکرد شناختی نقش دارد. در AD، هیپوکامپ یکی از اولین مناطقی است که تحت تأثیر قرار می‌گیرد و منجر به اختلال در حافظه و یادگیری می‌شود (3). لایه مولکولار، به عنوان خارجی‌ترین لایه هیپوکامپ، نقش مهمی در دریافت ورودی از مناطق مختلف مغز ایفاء می‌کند (4). تحقیقات نشان داده‌اند که تغییرات در ضخامت لایه مولکولار می‌تواند بر انعطاف‌پذیری عصبی و عملکرد سیناپسی تأثیر بگذارد و به طور بالقوه بر فرایندهای شناختی تأثیر
بگذارد
(30). در مدل‌های AD، افزایش ضخامت لایه مولکولار با افزایش یادگیری فضایی، حافظه و عملکرد کلی شناختی مرتبط است که یک هدف درمانی بالقوه برای نقص‌های شناختی مرتبط با این بیماری را پیشنهاد می‌کند (32). این اهمیت درک تغییرات ساختاری در هیپوکامپ، مانند ضخامت لایه مولکولار، در زمینه شرایط عصبی مانند AD برای توسعه مداخلات هدفمند برای بهبود نتایج شناختی را نشان می‌دهد (32، 33).

بعلاوه، لایه پیرامیدال در هیپوکامپ نیز حاوی نورون‌های تحریک‌کننده اصلی است که برای شکل‌گیری حافظه و یادآوری حیاتی هستند (4). تحقیقات نشان می‌دهد که افزایش ضخامت لایه پیرامیدال باعث افزایش اتصال عصبی، تراکم سیناپسی و عملکرد کلی هیپوکامپ می‌شود (30). در مدل‌های موش آلزایمر، ضخیم شدن لایه پیرامیدال با بهبود عملکرد در وظایف مربوط به حافظه فضایی، تشخیص اشیا و یادگیری معکوس مرتبط است (17). این ضخیم شدن لایه پیرامیدال با پیامدهای شناختی بهتر مرتبط است و ممکن است در کاهش اثرات بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر نقش داشته باشد و اهمیت درک و به‌طور بالقوه دستکاری ساختار هیپوکامپ برای تقویت شناختی و مدیریت بیماری را برجسته کند.
در این مطالعه، ترکیب تمرینات استقامتی و مقاومتی توانست مزایای
بهینه‌ای برای افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال ناحیه
CA1 هیپوکامپ موش‌های آلزایمری ایجاد کند. تحقیقات نشان می‌دهد که ورزش مقاومتی می‌تواند از علائم شبه افسردگی- اضطرابی و التهاب عصبی محافظت کند، در حالی که عملکرد شناختی را نیز افزایش می‌دهد (34). علاوه بر این، نشان داده شده است که تمرینات استقامتی از دست دادن حافظه در مدل‌های AD را کاهش می‌دهد و یادگیری فضایی و حافظه را بهبود می‌بخشد (16). علاوه بر این، ورزش مقاومتی با فوایدی در حافظه، عملکرد شناختی و محافظت عصبی مرتبط است که برای کاهش خطر بیماری‌های عصبی مانند AD بسیار مهم است (35). هنگام در نظر گرفتن اثرات هم‌افزایی بالقوه هر دو نوع تمرین، قابل قبول است که ترکیبی از تمرینات استقامتی و مقاومتی می‌تواند حمایت جامعی از سلامت مغز و رویکردی جامع برای بهزیستی شناختی و به‌طور بالقوه به حداکثر رساندن فواید برای سلامت و عملکرد هیپوکامپ ارائه دهد.

از جمله مکانیسم‌های احتمالی که ممکن است تأثیر ترکیبی این تمرینات را بر ضخامت لایه‌های مولکولی و هرمی هیپوکامپ توضیح دهد، می‌توان به اثربخشی تمرینات استقامتی و مقاومتی بر نوروژنز و نوروپلاستیسیته بافت هیپوکامپ اشاره کرد. تمرینات استقامتی، مانند دویدن، با تحریک نوروژنز در هیپوکامپ مرتبط است، در حالی که تمرینات مقاومتی، مانند تمرین با وزنه، می‌توانند با ترویج سازماندهی مجدد و تقویت اتصالات عصبی، انعطاف‌پذیری عصبی را افزایش دهند (36، 37). تأثیر ورزش بر انعطاف‌پذیری مغز و عملکرد شناختی بسته به روش تمرین متفاوت است. تمرینات هوازی و بی‌هوازی عمدتاً با تغییرات در فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) و سایر پروتئین‌ها واسطه می‌شوند، در حالی که ورزش مقاومتی بر نوروژنز از طریق میوکین‌هایی مانند میوکین‌هایی مانند آیریزین و فاکتور رشد انسولین-1  (IGF1)تأثیر می‌گذارد (37). علاوه بر این، نوروژنز به‌عنوان یک تنظیم‌کننده در شبکه‌های هیپوکامپ عمل می‌کند، و باعث تعمیم در افزایش وظایف یادگیری می‌شود و به‌طور بالقوه تصمیم‌گیری مبتنی بر حافظه را بهبود می‌بخشد (39). بنابراین، ترکیبی از تمرینات استقامتی و مقاومتی ممکن است به‌طور هم‌افزایی باعث رشد نورون‌های جدید و تقویت اتصالات عصبی موجود در هیپوکامپ شود که به‌طور بالقوه منجر به افزایش ضخامت لایه‌های مولکولار و پیرامیدال می‌شود، بنابراین بر عملکرد شناختی و حافظه تأثیر مثبت می‌گذارد (39).
یکی دیگر از مکانیسم‌های احتمالی در بهبود ضخامت لایه های مولکولار و پیرامیدال بافت هیپوکامپ موش‌های آلزایمری پس از اجرای تمرینات ورزشی می‌توان به بهبود پرفیوژن مغز و اکسیژن‌رسانی اشاره کرد. نشان داده شده است که تمرینات بدنی، هم تمرینات استقامتی و هم تمرینات مقاومتی تأثیر مثبتی بر پرفیوژن مغز و اکسیژن‌رسانی دارند و به‌طور بالقوه برای عملکرد شناختی و سلامت مغز مفید هستند. تمرین استقامتی در بزرگسالان کم تحرک جوان با افزایش پرفیوژن مغز به ویژه در مناطقی مانند شکنج گیجگاهی فوقانی و جسم مخطط شکمی با افزایش حداکثر جذب اکسیژن مرتبط است (40).
علاوه بر این، مطالعات نشان داده‌اند که افزایش پرفیوژن مغز ناشی از ورزش ممکن است مستقیماً با عملکرد شناختی ارتباط نداشته باشد، اما تحقیقات بیشتری با تمرکز بر متغیرهای شناختی و پرفیوژن برای روشن شدن این رابطه مورد نیاز است (41). نشان داده شده است که ورزش مقاومتی، به ویژه ورزش مقاومتی سنگین، خودتنظیمی دینامیک مغز را به شدت تغییر می‌دهد، که نشان‌دهنده تغییرات در تنظیم سمپاتیک جریان خون مغزی است که پس از ورزش بهبود می‌یابند (42). علاوه بر این، تمرینات ورزشی با بهبود عملکرد عروق مغزی همراه است، با تغییراتی در جریان خون منطقه‌ای مغز که در نواحی مانند قشر کمربندی قدامی و هیپوکامپ مشاهده می‌‌شود و به‌‌طور بالقوه بر عملکرد شناختی تأثیر می‌گذارد (43).
بعلاوه، تمرینات استقامتی و مقاومتی به دلیل خواص ضد‌التهابی و آنتی‌اکسیدانی می‌تواند با التهاب عصبی و استرساکسیداتیو در آلزایمر مقابله کند (16، 44). مشخص شده است که این تمرینات باعث کاهش بار آمیلوئید بتا، ارتقای حافظه و بهبود شناختی و محافظت در برابر انحطاط هیپوکامپ در مدل‌های آلزایمر می‌شوند (45).
توجه به این نکته مهم است که مکانیسم‌های خاص زیربنای اثرات ترکیبی تمرینات استقامتی و مقاومتی بر روی هیپوکامپ در موش‌های آلزایمری هنوز در حال بررسی است و تحقیقات بیشتری برای روشن کردن کامل تعامل پیچیده بین این روش‌های ورزشی و نتایج عصبی مورد نیاز است. این مطالعه مکانیسم‌های مولکولی زیربنای تغییرات مشاهده‌شده در ضخامت بافت هیپوکامپ را مورد بررسی قرار نداد، که می‌تواند بینش‌های ارزشمندی را در مورد اثرات محافظت عصبی تمرین‌های مختلف ورزشی ارائه دهد. تحقیقات آینده باید بر روی تعیین پروتکل‌های ورزشی بهینه تمرکز کند که منافع را به حداکثر برساند و در عین حال خطرات را برای افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی همچون الزایمر به حداقل برساند. مفاهیم درک تأثیرات منفی ورزش می‌تواند به توسعه مداخلات ورزشی ایمن‌تر و مؤثرتر برای بیماران آلزایمر کمک کند و اطمینان حاصل کند که فعالیت بدنی به سلامت شناختی کمک می‌کند. بعلاوه اهمیت متعادل کردن شدت ورزش را برای جلوگیری از اثرات مضر بر سلامت مغز، به‌ویژه در افرادی که در معرض خطر بیماری‌های عصبی هستند، برجسته می‌کند.

نتیجه‌گیری
این یافته‌ها نشان می‌دهد که یک برنامه تمرینی جامع شامل اجزای استقامتی و مقاومتی باشد، ممکن است یک رویکرد غیردارویی مؤثر برای کمک به بهبود تغییرات ساختاری هیپوکامپ مرتبط با بیماری آلزایمر باشد. تحقیقات بیشتر برای روشن کردن مکانیسم‌های سلولی و مولکولی زمینه‌ای که این سازگاری‌های عصبی-آناتومیکی ناشی از ورزش را هدایت می‌کنند، ضروری است.

تشکر و قدردانی
بنیاد ملی علوم ایران (INSF) این پژوهش را با کد تأیید 4003775 پشتیبانی کرده است، به این وسیله نویسندگان مراتب سپاس خود را از حمایت ارزشمند INSF در زمینه پیشبرد اجرای این مطالعه را
تقدیم می‌داریم.


سهم نویسندگان
همه نویسندگان در طراحی مطالعه، تحلیل و تفسیر داده‌ها، تهیه پیش‌نویس مقاله و اصلاح نمودن آن، تأیید نهایی نسخه آماده شده برای ارسال به مجله، مشارکت داشتند.
تضاد منافع
نویسندگان اعلام می‌دارند که هیچ تضاد منافعی در رابطه با نویسندگی و یا انتشار این مقاله ندارند.
 
نوع مطالعه: پژوهشي اصیل | موضوع مقاله: عمومى
دریافت: 1403/3/28 | پذیرش: 1403/5/27

فهرست منابع
1. Kaushik M, Kaushik P, Parvez S. Memory related molecular signatures: the pivots for memory consolidation and Alzheimer's related memory decline. Ageing Research Reviews. 2022;76:101577.
2. Ashrafian H, Zadeh EH, Khan RH. Review on Alzheimer's disease: inhibition of amyloid beta and tau tangle formation. International journal of biological macromolecules. 2021;167:382-94.
3. Rao YL, Ganaraja B, Murlimanju B, Joy T, Krishnamurthy A, Agrawal A. Hippocampus and its involvement in Alzheimer’s disease: a review. 3 Biotech. 2022;12(2):55.
4. Siddique M, Yousif M, Camicioli R, Khan A, Steve T. E. 4 Hippocampal subfield thickness measurements evaluated using HippUnfold in patients with mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Canadian Journal of Neurological Sciences. 2023;50(s2):S54-S5.
5. Berron D, Baumeister H, Diers K, Reuter M, Xie L, Olsson E, et al. Hippocampal subregional thinning related to tau pathology in early stages of Alzheimer’s disease. Alzheimer's & Dementia. 2022;18:e067057.
6. Di Benedetto G, Burgaletto C, Bellanca CM, Munafò A, Bernardini R, Cantarella G. Role of Microglia and astrocytes in Alzheimer’s disease: From neuroinflammation to Ca2+ homeostasis dysregulation. Cells. 2022;11(17):2728.
7. Hojjati SH, Butler TA, Chiang GC, Habeck C, RoyChoudhury A, Feiz F, et al. Distinct and joint effects of low and high levels of Aβ and tau deposition on cortical thickness. NeuroImage: Clinical. 2023;38:103409.
8. Freberg E, Taglialatela G. Exercise as a potential therapeutic strategy to target the clinical link between depression and Alzheimer’s disease: A narrative review. Journal of Alzheimer's Disease. 2022;89(3):759-67.
9. de Farias JM, dos Santos Tramontin N, Pereira EV, de Moraes GL, Furtado BG, Tietbohl LTW, et al. Physical exercise training improves judgment and problem-solving and modulates serum biomarkers in patients with Alzheimer’s disease. Molecular Neurobiology. 2021;58(9):4217-25.
10. Zarezadehmehrizi A, Hong J, Lee J, Rajabi H, Gharakhanlu R, Naghdi N, et al. Exercise training ameliorates cognitive dysfunction in amyloid beta-injected rat model: possible mechanisms of Angiostatin/VEGF signaling. Metabolic Brain Disease. 2021;36(8):2263-71.
11. Widjaya MA, Cheng Y-J, Kuo Y-M, Liu C-H, Cheng W-C, Lee S-D. Transcriptomic Analyses of Exercise Training in Alzheimer’s Disease Cerebral Cortex. Journal of Alzheimer's Disease. 2023(Preprint):1-15.
12. Taghipour M, Joukar S, Sadat Alavi S, Mohammadi F, Asadi-Shekari M, Alibolandi Z. Endurance exercise training attenuates the waterpipe smoke inhaling-induced learning and memory impairment in Rats: Role of neurotrophic factors and apoptotic system. Nicotine and Tobacco Research. 2023;25(12):1865-74.
13. Cardenas AR, Ramirez-Villegas JF, Kovach CK, Gander PE, Cole RC, Grossbach AJ, et al. Exercise modulates human hippocampal-cortical ripple dynamics. bioRxiv. 2023:2023.05. 19.541461.
14. Reitlo LS, Mihailovic JM, Stensvold D, Wisløff U, Hyder F, Håberg AK. Hippocampal neurochemicals are associated with exercise group and intensity, psychological health, and general cognition in older adults. Geroscience. 2023;45(3):1667-85.
15. Tyler J, Thanos P. Raising the bar for public health: resistance training and health benefits. International Journal of Strength and Conditioning. 2023;3(1).
16. Azevedo CV, Hashiguchi D, Campos HC, Figueiredo EV, Otaviano SFS, Penitente AR, et al. The effects of resistance exercise on cognitive function, amyloidogenesis, and neuroinflammation in Alzheimer’s disease. Frontiers in neuroscience. 2023;17:1131214.
17. Adedayo L, Ojo G, Umanah S, Aitokhuehi G, Emmanuel I-O, Bamidele O. Hippocampus: Its Role in Relational Memory. 2023.
18. Bermejo J-L, Valldecabres R, Villarrasa-Sapiña I, Monfort-Torres G, Marco-Ahulló A, Do Couto BR. Increased cortisol levels caused by acute resistance physical exercise impair memory and learning ability. PeerJ. 2022;10:e13000.
19. Haghighat N, Stull T. Up-to-date understanding of overtraining syndrome and overlap with related disorders. Sports Psychiatry. 2024.
20. Paśnik J, Sendecka G, Kistela N, Hądzlik I, Durowicz M, Piotrowski J. Impact of physical activity on the development of Alzheimer's disease. Journal of Education, Health and Sport. 2024;71:51112-.
21. Andrade-Guerrero J, Rodríguez-Arellano P, Barron-Leon N, Orta-Salazar E, Ledesma-Alonso C, Díaz-Cintra S, et al. Advancing Alzheimer’s therapeutics: Exploring the impact of physical exercise in animal models and patients. Cells. 2023;12(21):2531.
22. Malekzadeh S, Edalatmanesh MA, Mehrabani D, Shariati M. Drugs induced Alzheimer’ s disease in animal model. Galen Medical Journal. 2017;6(3):e820-e.
23. Noura M, Arshadi S, Zafari A, Banaeifar A. The effect of running on positive and negative slopes on TNF-α and INF-γ gene expression in the muscle tissue of rats with Alzheimer’s disease. Journal of Basic Research in Medical Sciences. 2020;7(1):35-42.
24. Stanojevic D, Jakovljevic V, Barudzic N, Zivkovic V, Srejovic I, Ilic KP, et al. Overtraining does not induce oxidative stress and inflammation in blood and heart of rats. Physiological research. 2016;65(1):81.
25. Saremi A. Comparison of the effects of endurance, resistance and concurrent training on insulin resistance and adiponectin-leptin ratio in diabetic rat. Journal of Inflammatory Disease. 2017;21(3):22-13.
26. Sharifi AM, Baniasadi S, Jorjani M, Rahimi F, Bakhshayesh M. Investigation of acute lead poisoning on apoptosis in rat hippocampus in vivo. Neuroscience letters. 2002;329(1):45-8.
27. Woodward M, Ker A, Barr A, Beasley C, Hercher C, Boyda H, et al. Decreased medial entorhinal cortical thickness in olanzapine exposed female rats is not ameliorated by exercise. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 2020;188:172834.
28. Wilckens KA, Stillman CM, Waiwood AM, Kang C, Leckie RL, Peven JC, et al. Exercise interventions preserve hippocampal volume: A meta‐analysis. Hippocampus. 2021;31(3):335-47.
29. Hendrikse J, Chye Y, Thompson S, Rogasch NC, Suo C, Coxon J, et al. The effects of regular aerobic exercise on hippocampal structure and function. bioRxiv. 2020:2020.08. 14.250688.
30. Siddique M, Yousif M, Camicioli R, Khan A, Steve T, Initiative AsDN. E. 4 Hippocampal subfield thickness measurements evaluated using HippUnfold in patients with mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Canadian Journal of Neurological Sciences. 2023;50(s2):S54-S5.
31. Diers K, Baumeister H, Jessen F, Düzel E, Berron D, Reuter M. An automated, geometry-based method for the analysis of hippocampal thickness. NeuroImage. 2023:120182-.
32. Wang C, Lee H, Rao G, Doreswamy Y, Savelli F, Knierim JJ. Superficial‐layer versus deep‐layer lateral entorhinal cortex: Coding of allocentric space, egocentric space, speed, boundaries, and corners. Hippocampus. 2023;33(5):448-64.
33. Craig MT, Witton J. A cellular switchboard in memory circuits. Science. 2022;377(6603):262-3.
34. Tennant VR, Rajagopalan P, Thomopoulos SI, Thompson PM. Independent and interactive effects of APOEε4 and β‐amyloid on cortical thickness in Alzheimer’s disease. Alzheimer's & Dementia. 2022;18:e066183.
35. Ghadiri N, Esfarjani F, Marandi SM, Banitalebi E, Saghaee E. Combined ursolic acid and resistance/endurance training improve type 3 diabetes biomarkers-related memory deficits in hippocampus of aged male wistar rats. International Journal of Preventive Medicine. 2023;14(1):65.
36. Jung JTK, Marques LS, Zborowski VA, Silva GL, Nogueira CW, Zeni G. Resistance training modulates hippocampal neuroinflammation and protects anxiety-depression-like dyad induced by an emotional single prolonged stress model. Molecular Neurobiology. 2023;60(1):264-76.
37. Hwang E, Portillo B, Grose K, Fujikawa T, Williams KW. Exercise-induced hypothalamic neuroplasticity: Implications for energy and glucose metabolism. Molecular Metabolism. 2023:101745.
38. Ben-Zeev T, Shoenfeld Y, Hoffman JR. The effect of exercise on neurogenesis in the brain. Isr Med Assoc J. 2022;24(8):533-8.
39. Tran LM, Santoro A, Liu L, Josselyn SA, Richards BA, Frankland PW. Can neurogenesis act as a neural regularizer? bioRxiv. 2022:2022.04. 07.487582.
40. Hwang D, Kyun S, Jang I, Park HY, Kim J, Lim K. The Effects of Exercise Training with Oral Intake of Lactate on Hippocampal Neurogenesis and Neurotrophic Factors in Mice. The FASEB Journal. 2022;36.
41. Upadhyay N, Schörkmaier T, Maurer A, Claus J, Scheef L, Daamen M, et al. Regional cortical perfusion increases induced by a 6-month endurance training in young sedentary adults. Frontiers in Aging Neuroscience. 2022;14:951022.
42. Renke MB, Marcinkowska AB, Kujach S, Winklewski PJ. A systematic review of the impact of physical exercise-induced increased resting cerebral blood flow on cognitive functions. Frontiers in aging neuroscience. 2022;14:803332.
43. Smail OJ, Clarke DJ, Al‐Alem Q, Wallis W, Barker AR, Smirl JD, et al. Resistance exercise acutely elevates dynamic cerebral autoregulation gain. Physiological Reports. 2023;11(8):e15676.
44. Kleinloog JP, Nijssen KM, Mensink RP, Joris PJ. Effects of physical exercise training on cerebral blood flow measurements: a systematic review of human intervention studies. International journal of sport nutrition and exercise metabolism. 2022;33(1):47-59.
45. Campos HC, Ribeiro DE, Hashiguchi D, Glaser T, Milanis MdS, Gimenes C, et al. Neuroprotective effects of resistance physical exercise on the APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease. Frontiers in Neuroscience. 2023;17:1132825.
46. Hao Z, Liu K, Zhou L, Chen P. Precious but convenient means of prevention and treatment: Physiological molecular mechanisms of interaction between exercise and motor factors and Alzheimer’s disease. Frontiers in Physiology. 2023;14:1193031.

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله دانشگاه علوم پزشکی اراک می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2025 CC BY-NC 4.0 | Journal of Arak University of Medical Sciences

Designed & Developed by : Yektaweb