Harjoituksen ja MitoQ:n neurosuojaavat edut muistin toimintaan, mitokondrioiden dynamiikkaan, oksidatiiviseen stressiin ja hermotulehdukseen D-galaktoosin aiheuttamilla ikääntyville rotille Osa 1

Abstrakti:

Harjoittelulla ja antioksidanteilla on terveyshyötyjä, jotka parantavat kognitiivisia häiriöitä ja voivat toimia synergistisesti. Tässä tutkimuksessa tarkastelimme juoksumattoharjoituksen (TE) ja mitokondrioihin kohdistetun antioksidanttimenakinonin (MitoQ), erikseen tai yhdistettynä, vaikutuksia oppimiseen ja muistiin, mitokondrioiden dynamiikkaan, NADPH-oksidaasiaktiivisuuteen sekä hermotulehdukseen ja antioksidanttiaktiivisuuteen D-hippokampuksessa. galaktoosin aiheuttamat ikääntyvät rotat.

Antioksidantit ovat aineita, jotka taistelevat vapaita radikaaleja vastaan. Ne auttavat kehoa estämään solujen hapettumista. Solujen hapettuminen voi johtaa erilaisiin sairauksiin, mukaan lukien Alzheimerin tauti.

Väestön ikääntymisen voimistuessa yhä useammat ihmiset ovat kiinnostuneita tavoista torjua Alzheimerin tautia. Nykyaikainen lääketieteellinen tutkimus on osoittanut, että antioksidantit voivat auttaa ihmisiä ylläpitämään hyvää muistia.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että antioksidantteja sisältävien elintarvikkeiden, kuten mansikoiden, mustikoiden, oliiviöljyn jne., säännöllinen nauttiminen voi vähentää tehokkaasti Alzheimerin taudin riskiä. Samaan aikaan kehon antioksidanttijärjestelmää voidaan tehostaa oikealla harjoituksella, säännöllisellä elämällä ja tasapainoisella ruokavaliolla, mikä voi myös tehokkaasti suojata aivojamme.

Muistin ylläpitämisen lisäksi antioksidanteilla on monia muita etuja. Ne voivat esimerkiksi parantaa ihon tilaa, vähentää sydän- ja verisuonitautien riskiä ja niin edelleen. Siksi antioksidantteja sisältävien ruokien oikea saanti ja terveiden elämäntapojen ylläpitäminen hyödyttävät kehoamme ja aivoamme.

Lyhyesti sanottuna antioksidantit ovat erottamattomia muistista. Kiinnittämällä huomiota ruokavalioomme ja elämäntapaamme voimme tehokkaasti ehkäistä Alzheimerin tautia ja ylläpitää hyvää fyysistä ja henkistä terveyttä. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche voi parantaa muistia merkittävästi, koska se voi myös säädellä välittäjäaineiden tasapainoa, kuten nostaa asetyylikoliinin tasoa ja kasvutekijöitä, jotka ovat erittäin tärkeitä muistille ja oppimiselle. Lisäksi Cistanche voi myös parantaa verenkiertoa ja edistää hapen toimitusta, mikä voi varmistaa, että aivot saavat riittävästi ravintoa ja energiaa, mikä parantaa aivojen elinvoimaa ja kestävyyttä.

Napsauta Know-lisäaineita lisätäksesi muistia

Pelkkä TE ja TE yhdistettynä MitoQ-hoitoa tekevien rottien kanssa vähensivät mitokondrioiden fissiotekijöitä (Drp1, Fis1) ja lisäsivät mitokondrioiden fuusiotekijöitä (Mfn1, Mfn2, Opa1).

Näillä ryhmillä oli myös parantunut NADPH-oksidaasiaktiivisuus ja antioksidanttiaktiivisuus (SOD-2, katalaasi). Pelkästään TE tai MitoQ vähensivät hermoston tulehdusvastetta (COX-2, TNF- ), mutta suppressio oli suurempi niiden yhdistelmällä.

Lisäksi ikääntymisen aiheuttama neurontulehdus hammaskivessä väheni TE:ssä, mutta ei MitoQ-hoidossa.

Oppimis- ja muistitestit osoittivat, että päinvastoin MitoQ yksin osoitti joitain samanlaisia ​​​​vaikutuksia kuin TE, mutta ei lopullista parannusta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus osoitti, että MitoQ:lla oli joitain myönteisiä vaikutuksia ikääntymiseen, kun sitä käytettiin erillisenä hoitona, mutta TE:llä oli tehokkaampi rooli kognitiivisten heikkenemien, oksidatiivisen stressin, tulehduksen ja mitokondrioiden toimintahäiriöissä.

Tuloksemme viittaavat siihen, että TE:n ja MitoQ:n yhdistelmällä ei ollut synergistisiä vaikutuksia ja että säännöllisen harjoittelun tulisi olla etusijalla ikääntymiseen liittyvän kognitiivisen heikkenemisen hermosolujen suojauksessa.

Avainsanat: ikääntyminen; juoksumatto harjoitus; MitoQ; NADPH-oksidaasi; mitokondrioiden dynamiikka; hermoston tulehdus.

1. Johdanto

Ikääntyminen on väistämätön fyysisen ja toiminnallisen heikkenemisen prosessi, mukaan lukien kognitiivisten kykyjen asteittainen heikkeneminen, kuten muistin ja tilakyvyn heikkeneminen [1].

Ikään liittyvät muutokset aivoissa lisäävät alttiutta erilaisille sairauksille ja johtavat viime kädessä elämänlaadun heikkenemiseen. Onnistuneella ikääntymisellä tarkoitetaan yleensä sairauden tai heikentymisen puuttumista, fyysisten ja kognitiivisten toimintojen säilymistä ja jatkuvaa osallistumista sosiaaliseen ja tuottavaan toimintaan [2]. Ihmisarvon ja arvon säilyttäminen on tärkeää myös ikääntymisprosessin aikana.

Useista tunnistetuista elämäntapamuutoksista kognitiivisen heikkenemisen ehkäisemiseksi ikääntymisen myötä viimeaikainen huomio on kääntynyt ei-lääkehoitoon, kuten fyysiseen aktiivisuuteen ja ravintolisäisiin, johtuen farmakologisten vaikutusten puutteesta ja tavanomaisen lääketieteen nousevista kustannuksista. Itse asiassa harjoituksen ja ruokavalion yhdistelmän antioksidanttilisän kanssa, kuten epikatekiinin ja astaksantiinin, on osoitettu aiheuttavan synergistisiä vaikutuksia hippokampuksesta riippuvaiseen toimintaan [3,4].

Sitä vastoin useat tutkimukset ovat paljastaneet, että liikunta yksin, mutta ei yhdessä ruokavaliomuutosten kanssa, parantaa oppimis- ja muistitoimintoja [5,6], mikä herättää kysymyksen, voisiko yhdistetyllä interventiolla olla suurempi vaikutus kognitiiviseen toimintaan kuin harjoituksella yksin.

Vaikka aivotursotoiminnan mahdollisiin harjoituksen ja/tai antioksidanttihoidon taustalla oleviin mekanismeihin liittyy hermosolujen plastisuus ja siihen liittyvät molekyylitasot neurotrooppisten tekijöiden kanssa [4,7], mekanismeja, kuten mitokondriodynamiikkaa ja neuroimmuunijärjestelmää, ei täysin ymmärretä.

Mitokondriot ovat dynaamisia solunsisäisiä organelleja, jotka vastaavat biologisesta hapettumisesta useimmissa eukaryoottisoluissa ja joiden dynamiikkaa säätelevät toistuvat fuusioprosessit (mitokondrioiden pidentyminen) ja fissio (mitokondrioiden fragmentoituminen) [8,9].

Useat fuusioon ja fissioon liittyvät proteiinit osallistuvat mitokondrioiden dynamiikkaan, jotka ovat välttämättömiä mitokondrioiden normaalin toiminnan ylläpitämiselle [10,11].

Proteiinien epäsäännöllinen ilmentyminen voi kuitenkin johtaa epänormaaleihin muutoksiin mitokondrioissa. Erityisesti mitokondrioiden toimintahäiriö on ikääntymisen ominaisuus [12], ja jatkuva tulehdus, oksidatiivinen stressi ja mitokondrioiden toimintahäiriöt vähentävät aivojen toimintaa kiihdyttäen aivojen ikääntymistä [13,14].

Lisäksi ikääntymiseen liittyy alhainen krooninen tulehdus immuunijärjestelmässä ja keskushermostossa (CNS), jonka tiedetään myötävaikuttavan moniin ikääntymiseen liittyviin sairauksiin [15,16].

Keskushermoston neurotulehdus etenee, kun gliasolut, kuten mikroglia ja astrosyytit, aktivoituvat jatkuvasti vasteena oksidatiiviselle stressille [17].

Reaktiivisia happilajeja (ROS) tuottaa NADPH-oksidaasi (NOX), joka on kalvoon sitoutunut entsyymikompleksi. NOX:lla on useita alatyyppejä, joista NOX2 ilmentyy eri solutyypeissä, mukaan lukien hermosolut ja endoteelisolut, ja sitä ilmentyy korkeina määrinä immuunivasteeseen ja tulehdukseen osallistuvissa mikrogliasoluissa [18–20].

NOX2 käsittää sekä kalvon (gp91phox, p22phox) että sytosolisen (p47phox, p67phox) alayksiköt. NOX-aktiivisuudesta johtuvat kohonneet ROS-tasot edistävät tulehdusta, aktivoivat gliasoluja, mikä puolestaan ​​lisää entisestään tulehdusta edistävien sytokiinien eritystä, oksidatiivista stressiä ja vapaiden radikaalien vaurioita, mikä johtaa lopulta hermosolujen solukuolemaan [21–23].

Aivojen ikääntymisellä on tärkeä rooli kognitiivisissa häiriöissä, ja se liittyy läheisesti neurodegeneratiivisiin häiriöihin. Vaikka luonnollisen ikääntymisen aikana tapahtuvaa yleistä aivojen toiminnan heikkenemistä on mahdotonta estää, fyysinen aktiivisuus ja antioksidanttien kulutus ovat hyödyllisiä noninvasiivisina menetelminä aivojen toiminnan, erityisesti kognitiivisen toiminnan, ylläpitämisessä.

Erityisesti harjoittelun kerrotaan parantavan aivojen toimintahäiriöitä edistämällä neuroplastisuutta, parantamalla aineenvaihdunnan tehokkuutta ja lisäämällä toleranssia oksidatiiviselle stressille [24,25].

Kognitiivisen toiminnan tehostamisesta tai sen heikkenemisen estämisestä vastaavat molekyylimekanismit ovat kuitenkin tuntemattomia. Mitä tulee antioksidantteihin, mitokondrioihin kohdistetun antioksidantin mitokinonin (MitoQ) tiedetään läpäisevän sisemmän mitokondrion kalvon ja kerääntyvän mitokondrioihin, toisin kuin muut antioksidantit, vähentäen suoraan mitokondrioissa syntyviä ROS-tasoja [26].

Vaikka MitoQ:sta on tehty vähän tutkimuksia, useat raportit kuvaavat sen antioksidanttisia vaikutuksia. Gioscia-Ryanin et al. [27] ja Rossman et ai. [28] osoitti, että MitoQ alensi ROS-tasoja ja lisäsi NO-tuotantoa ikääntyneiden verisuonten mitokondrioissa.

Vergeadeet al. [29] ja Braakhuis et ai. [30] raportoi, että MitoQ säilytti antioksidanttientsyymien, kuten SOD-2, katalaasin ja GPx:n, aktiivisuuden ikääntymisprosessin aikana.

Mitä tulee aivokehitykseen, lisätutkimukset ovat perusteltuja selvittääkseen molekyylimekanismeja, jotka ovat vastuussa harjoituksen ja MitoQ:n positiivisista vaikutuksista aivotoiminnan heikkenemiseen.

Tähän asti useilla eläinmalleilla tehty ikääntymistutkimus on tutkinut aivojen ikääntymisen taustalla olevia mekanismeja. Erityisesti D-galaktoosin (D-gal) antamisen on raportoitu aiheuttavan eläinten ikääntymistä, joka muistuttaa ihmisen ikääntymistä, mukaan lukien muistin menetys, neurodegeneraatio, muutokset oksidatiivisen stressin biokemiallisissa markkereissa, alentunut immuuniaktiivisuus ja epänormaali geeniekspression säätely [31].

Jyrsijät, joille on annettu D-gal, osoittavat asteittaista oppimisen ja muistin heikkenemistä, lisääntyneen vapaiden radikaalien tuotantoa aivoissa, heikentyneen kalsiumin homeostaasin ja mitokondrioiden toimintahäiriön [32,33], mikä tarjoaa eläinmallin aivojen ikääntymisestä [34].

Siksi D-galaktoosin aiheuttaman ikääntymisen rottamallia käyttämällä tutkimme juoksumattoharjoituksen (TE) ja MitoQ:n vaikutuksia itsenäisinä tai yhdistettyinä hoitoina mitokondrioiden fissioon ja fuusioon, tulehdukseen ja antioksidanttiaktiivisuuteen sekä hippokampuksesta riippuvaiseen kognitioon.

Oletimme, että 8-viikon yhdistetty juoksumattoharjoitus ja MitoQ D-galaktoosilla hoidetuilla rotilla parantaisi joko additiivisesti tai synergistisesti oppimis- ja muistitoiminnan heikkenemistä ja indusoisi hyödyllisiä muutoksia aivotursoalueen hermosolujen suojaukseen osallistuvien proteiinien tasoissa.

2. Materiaalit ja menetelmät

2.1. Koeeläimet

Kuuden viikon ikäiset urospuoliset Sprague-Dawley-rotat (SD) saatiin JA Biolta (Gyeonggi-do, Korea). Rotat kasvatettiin Korean kansallisen urheiluyliopiston eläinlaboratoriossa (22 ± 2 °C, 50 % ± 5 % kosteus ja 12/12 h valo/pimeä-jakso).

Ruokaa ja juomavettä toimitettiin ad libitum. Rotat jaettiin viiteen ryhmään: nuori kontrolliryhmä (Y-CON, n=12), D-galaktoosiryhmä (D-CON, n=12), D-galaktoosi plus TE-ryhmä (D- TE,n=12), D-galaktoosi plus MitoQ-ryhmä (D-MI, n=12) ja D-galaktoosi plus TE ja MitoQ-ryhmä (D-COMBI, n=12). Rotat lopetettiin 8 viikon TE- ja muistikäyttäytymistestien suorittamisen jälkeen CO2-hengityksellä käyttäen eutanasiakammiota.

Tutkimusprotokolla sai hyväksynnän Korean kansallisen urheiluyliopiston Institutional Animal Careand -käyttökomitealta (KNSU-IACUC-2018-05).

2.2. Lääkehallinto

Lei et ai. [31] käytettiin indusoimaan koe-eläinten ikääntymistä. Erityisesti D-gal (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) liuotettiin normaaliin suolaliuokseen ja 100 mg/kg annos annettiin intraperitoneaalisella (IP) injektiolla kerran viikossa 10 viikon ajan.

Smithin ja Murphyn [26] ehdottama ruokintamenetelmä sovitettiin MitoQ:n antamiseen tässä kokeessa.

MitoQ sekoitettiin steriiliin suolaliuokseen lopulliseen laimennokseen 0,1 mM/ml. D-galaktoosi-indusoiduille ikääntyville rotille injektoitiin sitten intraperitoneaalisesti 100 uM/kg MitoQ:ta (kahdesti viikossa) 8 viikon ajan.

2.3. Juoksumattoharjoitus (TE)

D-TE- ja D-COMBI-ryhmille suoritettiin progressiivinen kuormitusharjoitusohjelma jyrsijäjuoksumatolla (8 Lanes, Daemyung Scientific Co, Ltd., Soul, Korea).

Eläimet suorittivat ensin 1 viikon ajan sopeutumisharjoitusta (2 m/min ensimmäiset 5 minuuttia, 5 m/min seuraavat 5 minuuttia ja 8 m/min viimeiset 20 minuuttia).

Pääharjoitusohjelma suoritettiin 5 päivää viikossa seuraavien 8 viikon aikana. Tämä ohjelma suunniteltiin seuraavasti, koskien Hong et al.:n ehdottamaa progressiivista harjoitusohjelmaa. [35]: 10–12 m/min 10 minuutin ajan viikolla 1; 10–12 m/min 20 minuutin ajan viikolla 2; 18–20 m/min 20 minuutin ajan viikolla 3; 18–20 m/min 30 minuutin ajan viikolla 4; ja 18-20 m/min 50 min viikoilla 5-8. Juoksumaton kaltevuus oli 0 %.

2.4. Passiivinen välttämistehtävä

Passiivinen välttämistehtävä on pelkomotivoitunut testi, jolla mitataan pienten koe-eläinten työmuistikykyä. Tässä tutkimuksessa passiivinen välttämistehtävä suoritettiin 3 päivää ennen TE-ohjelman päättymistä.

Passiivisen välttelytehtävän laitteisto koostui kahdesta kammiosta: Etukammio oli hyvin valaistu, kirkas, valkoinen laatikko (18 × 18 × 25 cm3), joka oli yhdistetty takakammioon, joka oli tumma musta laatikko (18 × 18 × 25). cm3).

Takakammiossa oli ruostumattomasta teräksestä valmistettu lattia, joka pystyi antamaan sähköiskuja. Kahden kammion välisessä seinässä oli giljotiinityylinen ovi, joka voitiin avata ja sulkea.

Aika, joka kului eläimen saapumiseen takakammioon etukammion kautta, mitattiin (alkulatenssiaika), minkä jälkeen annettiin sähköisku (0,5 mA) 2 sekunnin ajan.

Eläin poistettiin 5 sekunnin kuluttua ja palautettiin kasvatushäkkiinsä. Tehtävä toistettiin 72 h myöhemmin identtisellä menetelmällä ja eläimen takakammioon saapumisaika etukammion kautta kirjattiin (retentiolatenssiaika) enintään 300 sekuntiin asti.

2.5. Morris Water Maze -testi

Morris-vesilabyrinttitestiä käytetään jyrsijöiden avaruudellisen oppimisen ja muistin arvioimiseen. Testi tehtiin huoneessa, jossa lämpötila (21–23 ◦C), kosteus (50–60 %) ja valaistus oli säädellyt pyöreällä vesisäiliöllä (halkaisija 120 cm × korkeus 15 cm), joka oli täytetty vedellä (20–24 ◦C). ).

Rasvaton maitojauhe lisättiin veteen peittämään poistumislava (halkaisija 10 cm), joka asetettiin säiliön pohjalle noin 1 cm vedenpinnan alapuolelle.

Eläimen ennen tasolle saavuttamista kulkema matka (pakomatka) ja tasolle saavuttamiseen kulunut aika (pakolatenssiaika) mitattiin ennen TE-ohjelmaa ja sen jälkeen EthoVision XT8 -videoseurantaohjelmistolla (Noldus, Wageningen, Alankomaat) ja kameralla. asennettu kattoon säiliön keskikohdan yläpuolelle. Vesisäiliö jaettiin neljään osaan, jotka oli merkitty vyöhykkeisiin 1–4, ja alusta sijoitettiin vyöhykkeelle 1.

Jokaiselle hoitoryhmälle suoritettiin vesilabyrinttitesti 5 päivää viikossa. Rotta aloitti aina samasta asennosta ja sai kaksi 60-s harjoitusyritystä yrittää päästä alustalle, joka oli aina samassa paikassa.

48 tunnin levon jälkeen alusta poistettiin seitsemäntenä päivänä; pakoetäisyys ja pakolatenssiaika mitattiin 60 sekuntia rotan alkaessa samasta paikasta.

For more information:1950477648nn@gmail.com