Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa بررسی تاثیر فعالیت فیزیکی بر عملکرد شناختی و تغییرات ساختاری در هیپوکمپ و میزان BDNF در قشر پره فرونتال در موش‌های بزرگ آزمایشگاهی SPS Effects of Physical Activity on Cognitive Function and Neuroplasticity in SPS Rats: Hippocampal Changes and BDNF Level فيزيولوژي physiology پژوهشي-کامل Research(Original) سابقه و هدف: عارضه استرس پس از تروما(PTSD) نوعی بیماری روانپریشی است که به دنبال جنگ، آزار و اذیت‌های دوران کودکی، تجاوز، حوادث و بلایای طبیعی چون زلزله، و سایر حوادث ناگوار زندگی به وجود می آید. این استرس‌ها می‌توانند باعث آسیب نواحی مختلف مغزی و در نتیجه رفتارهای مرتبط با این نواحی شوند. استرس مزمن منجر به تشدید فعالیت سلول‌های میکروگلیا و در نتیجه از دست دادن خارهای دندریتی در قشر پره فرونتال میانی و هیپوکمپ می‌شود. هم‌چنین تخریب شکل‌گیری حافظه به دنبال مواجهه با استرس مشاهده می‌گردد، لذا ناتوانی در جایگزینی خاطرات جدید به جای خاطرات آزار دهنده قبلی به‌وجود می‌آید. پاتوفیزیولوژی PTSD شامل تغییرات در مناطق و مدارهای آناتومیک خاص مغز است. آسیب به قشر جلوی مغز (PFC) می‌تواند مانع از فراموشی خاطرات نامناسب و آزار دهنده شود. PFC نقش مهمی در پاسخ‌های فیزیولوژیک مغز ایفا کرده و عملکرد لازم برای ایجاد پاسخ‌های آرام، منطقی و انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند. مطالعات نشان داده است که استرس حاد باعث تضعیف قشر پره فرونتال می‌شود. داروهای مرتبط با بیماری‌های روانپریشی دارای اثرات جانبی می‌باشند و احتمال برگشت بیماری در برخی از بیماران وجود دارد پیدا کردن راه‌های درمانی جدید با سودمندی بیش‌تر و کم‌ترین اثرات جانبی از اهمیت بسیار برخوردار است. ورزش به‌عنوان یک روش درمانی کمکی قادر به بهبود تغییرات ساختمانی و عملکردی ایجاد شده به‌وسیله استرس می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این آزمایش از موش‌های نر آزمایشگاهی نژاد ویستار و مدل حیوانی single prolonged stress به‌عنوان یه مدل معتبر برای القای PTSD استفاده شد. پس از انجام مداخله ورزشی با تردمیل به‌مدت 4 هفته (ورزش اجباری با شدت متوسط) (دو هفته اول با سرعت 10 متر بر دقیقه به مدت نیم ساعت در روز و دو هفته دوم با سرعت 15 متر بر دقیقه به مدت نیم ساعت در روز و 5 روز در هفته)، حافظه شناختی و خاموشی ترس به‌وسیله تست‌های رفتاری (ORMT و ٍExtinction) مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس حیوانات تحت بیهوشی عمیق با کتامین و زایلازین و با استفاده از بی‌دردی کشته و مغزها خارج شده و هیپوکمپ جهت انجام مطالعات بافتی به روش رنگ‌آمیزی گلژی فیکس شد. قشر پره‌فرونتال نیز جهت اندازه‌گیری BDNF در 80- درجه فریز گردید. یافته‌ها: نتایج این بررسی نشان داد رت‌های مبتلا به PTSD کاهش خاموشی ترس به‌عنوان یک توانایی برای فراموشی خاطرات آزار دهنده و افزایش فریزینگ و کاهش حافظه شناختی و هم‌چنین کاهش میزان BDNF در قشر پره فرونتال و کاهش انشعابات دندریتی را نشان می‌دهند. برنامه ورزشی انتخاب شده قادر به بهبود معنی‌دار آسیب‌های رفتاری ایجاد شده (حافظه‌شناختی و خاموشی ترس و هم‌چنین کاهش رفتار فریزینگ به عنوان معیاری از ترس) و افزایش سطح BDNF در قشر پره‌فرونتال بود. هم‌چنین افزایش نسبی اشعابات دندریتی در هیپوکمپ پس از این پروتکول ورزشی مشاهده شد. استنتاج: تاثیر یک دوره منظم 4 هفته‌ایی از ورزش با شدت متوسط قادر است آسیب‌های ناشی از استرس اعمال شده توسط یک مدل حیوانی PTSD را بر ساختمان بافتی و عملکرد نواحی هیپوکمپ و قشر پره فرونتال بهبود ببخشیده و آسیب‌های وارده به حافظه شناختی و خاموشی ترس را کاهش دهد.   Background and Purpose: Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a type of psychotic illness that can occur after traumatic events such as war, childhood abuse, rape, natural disasters like earthquakes, and other unfortunate life events. These stresses can damage different brain areas, leading to behavioral changes associated with these regions. Chronic stress increases the activity of microglial cells, resulting in the loss of dendritic spines in the medial prefrontal cortex and hippocampus. Additionally, memory formation is impaired after stress exposure, leading to the inability to replace new memories with previous disturbing ones. The pathophysiology of PTSD involves changes in specific anatomical regions and circuits of the brain. Damage to the prefrontal cortex (PFC) can hinder the ability to forget inappropriate and disturbing memories. The PFC plays a crucial role in the brain's physiological response, providing the necessary functions to create calm, rational, and flexible responses. Studies have shown that acute stress weakens the prefrontal cortex. Medications for psychotic disorders have side effects, and there is a risk of relapse in some patients. Finding new treatment methods with greater benefits and minimal side effects is essential. Exercise, as an adjunctive treatment, may improve the structural and functional changes caused by stress. Materials and Methods: In this experiment, Wistar male laboratory rats and a single prolonged stress animal model were used as valid models for PTSD induction. Following a 4-week exercise intervention on a treadmill (forced exercise at moderate intensity) — the first two weeks at a speed of 10 m/min for half an hour a day and the second two weeks at a speed of 15 m/min for half an hour a day, 5 days per week — cognitive memory and fear extinction were evaluated using behavioral tests (ORMT and Extinction). The animals were then euthanized under deep anesthesia with ketamine and xylazine. The brains were removed, and the hippocampus was fixed for histological studies using the Golgi staining method. The prefrontal cortex was also frozen at -80°C for BDNF measurement. Results: The results of this study showed that rats suffering from PTSD exhibited a decrease in fear extinction (the ability to forget disturbing memories), an increase in freezing behavior, a reduction in cognitive memory, a decrease in BDNF levels in the prefrontal cortex, and a reduction in dendritic branches. The selected exercise program significantly improved behavioral deficits (cognitive memory and fear extinction) and reduced freezing behavior as a measure of fear. Additionally, BDNF levels in the prefrontal cortex increased, and a relative increase in dendritic branches in the hippocampus was observed after the exercise protocol. Conclusion: A regular 4-week course of moderate-intensity exercise can improve the structural and functional damage caused by stress in an animal model of PTSD, particularly in the hippocampus and prefrontal cortex, as well as ameliorate deficits in cognitive memory and reduce fear responses.   عارضه استرس پس از تروما, حافظه شناختی, خاموشی ترس, رنگ‌آمیزی گلژی, فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز Post-traumatic stress disorder, cognitive memory, fear extinction, Golgi staining, brain-derived neurotrophic factor 14 28 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1637-7&slc_lang=fa&sid=1 Sakineh Shafia سکینه شفیعا srshafia@yahoo.com 1003194753284600171405 1003194753284600171405 No Associated Professor, Department of Physiology, Immunogenetics Research Center, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دانشیار، گروه فیزیولوژی، مرکز تحقیقات ایمنوژنتیک، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Mehrzad Mardani مهرزاد مردانی initiative98@gmail.com 1003194753284600171406 1003194753284600171406 No Medical Student, Faculty of Medicine, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دانشجوی پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Mansooreh Mirzaee منصوره میرزایی mirzaee@yahoo.com 1003194753284600171407 1003194753284600171407 No PhD in Comparative Histology, Department of Anatomy, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دکترای بافت شناسی مقایسه ای، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Fereshteh Talebpour Amiri فرشته طالب پور امیری ftaleb2001@yahoo.co.uk 1003194753284600171408 1003194753284600171408 Yes Professor, Department of Anatomy, Molecular and Cell Biology Research Center, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استاد، گروه علوم تشریح، مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران