تأثیر تمرین استقامتی بر بیان ژن GAP-43 و CAP-1 در بافت مخچه موش‌های صحرایی نر نژاد ویستار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری بیوشیمی و متابولیسم ورزشی، واحد بین الملل، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

2 استاد گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه تهران،تهران، ایران.

3 دانشیار بخش علوم ورزشی، دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

4 دانشیار گروه علوم ورزشی، دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

5 استادیار بخش علوم ورزشی، دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: پروتئین‌ وابسته به رشد 43 (CAP-43) و پروتئین وابسته به آدنیلات سیکلاز 1 (CAP-1)  با ترمیم سلول‌های عصبی ارتباط دارند. اما هنوز نقش تمرین ورزشی بر این دو پروتئین در مخچه مشخص نشده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی تأثیر شش هفته تمرین استقامتی بر بیان ژن CAP-43 و CAP-1 در بافت مخچه موش‌های صحرایی نر نژاد ویستار می‌باشد. روش تحقیق: 20 سر موش صحرایی سالم نر نژاد ویستار به روش تصادفی به 2 گروه، آزمایش (10 سر)و کنترل (10 سر) تقسیم ‏شدند؛ گروه‌ آزمایش 5 روز در هفته  به‏ مدت 6 هفته با سرعت بین 11 تا 18 متر بر دقیقه و بین 10 تا 30 دقیقه تمرین کردند. گروه کنترل هیچگونه تمرین ورزشی نداشتند. از روش کمی سازی Real time-PCR و 2-Δ ΔCTبرای اندازه گیری بیان ژن استفاده شد. از آزمون کولموگروف- اسمیرنوف طبیعی بودن داده‌ها استفاده شد و به علت طبیعی نبودن پراکندگی یافته ها از آزمون آماری ناپارامتریک U من-ویتنی استفاده شد. یافته‌ها: افزایش معنی داری در بیان ژن پروتئین‌های GAP-43 (002/0= p) و CAP-1 (002/0= p) در گروه‌ آزمایش نسبت به کنترل مشاهده شد. نتیجه‌گیری: با توجه به نقش مهم پروتئین‌های GAP-43 و CAP-1 در ترمیم سیستم عصبی به نظر می رسد تمرین استقامتی با افزایش بیان ژن این دو پروتئین در مخچه به عنوان یک روش غیر تهاجمی در ترمیم یا یا بازسازی سلولی  و بهبود عملکرد مخچه موثر می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effects of endurance exercise training on gene expression of GAP-43 and CAP-1 in cerebellar tissue of male wistar rats

نویسندگان [English]

  • Shiva Jahani Golbar 1
  • Abbasali Gaini 2
  • Maryam Koushkie Jahromi 3
  • Mohsen Salesi 4
  • Javad Nemati 5
1 PhD Exercise Biochemistry and Metaboblism, International Division, Shiraz University, Shiraz, Iran.
2 Full Professor, Departmrnt of Exercise Physiology, Faculty of physical education and sport sciences, University of Tehran, Tehran, Iran.
3 Associate Professor, Department of Sport Sciences, Faculty of Educational Science & Psychology, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 Associate Professor, Department of Sport Sciences, Faculty of Educational Science & Psychology, Shiraz University, Shiraz, Iran.
5 Assistant Professor, Department of Sport Sciences, Faculty of Educational Science & Psychology, Shiraz University, Shiraz, Iran.
چکیده [English]

Background and Aim: Growth Associated Protein 43 (GAP-43) and Adenylyl cyclase-associated protein 1 (CAP-1) proteins are related to nerve cells restorations. But the role of physical exercise on these two proteins in cerebellum has not been clarified yet. The purpose of present study was investigating the influence of six weeks endurance exercise training on gene expression of GAP-43 and CAP-1 in cerebellar tissue of male wistar rats. Materials and Methods: 20 healthy male wistar rats were selected and divided to two groups of experimental (n=10) and control (n=10). Experimental group performed aerobic exercise, five days in a week for six weekswith the speed of 11-18 m/min for 10-30minutes. Control group did not have any exercise training program. Real time-PCR and2-ΔΔCT were used to biochemistry analysis. Statistical test of kolmogorov-smirnov was used for  evaluating the data normality, and cosidering the violation of normal distribution, mann whitney u test was used for comparing the groups. Results: Gene expression of GAP-43 (P=0.002) and CAP-1 (P=0.002) proteins increased significantly in the experimental compared to control group. Conclusion:Given the important role of GAP-43 and CAP-1 proteins in improving the nervous syetem, it seems that endurance exercise training can play a key role as a non-invasive method in increasing the gene expression of the proteins in cerebellum and so recovering and regeneration of cells and improving cerebelluar function.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Endurance exercise
  • GAP-43 protein
  • CAP-1 protein
  • Cerebellum

Carriel, V., Garzón, I., Campos, A., Cornelissen, M., & Alaminos, M. (2017). Differential expression of GAP-43 and neurofilament during peripheral nerve regeneration through bio-artificial conduits. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 11(2), 553-563.
Cassilhas, R., Lee, K., Fernandes, J., Oliveira, M., Tufik, S., Meeusen, R., & De Mello, M. (2012). Spatial memory is improved by aerobic and resistance exercise through divergent molecular mechanisms. Neuroscience, 202, 309-317.
Chae, C. H., Jung, S. L., An, S. H., Jung, C. K., Nam, S. N., & Kim, H. T. (2011). Treadmill exercise suppresses muscle cell apoptosis by increasing nerve growth factor levels and stimulating p-phosphatidylinositol 3-kinase activation in the soleus of diabetic rats. Journal of Physiology and Biochemistry, 67(2), 235-241.
Cheon, S. H. (2015). The effect of a skilled reaching task on hippocampal plasticity after intracerebral hemorrhage in adult rats. Journal of Physical Therapy Science, 27(1), 131-133.
Feng, W., Kawauchi, D., Körkel-Qu, H., Deng, H., Serger, E., Sieber, L., … & Hanna, B. S. (2017). Chd7 is indispensable for mammalian brain development through activation of a neuronal differentiation programme. Nature Communications, 8, 14758.
Grasselli, G., & Strata, P. (2013). Structural plasticity of climbing fibers and the growth-associated protein GAP-43. Frontiers in Neural Circuits, 7, 25.
Hliscs, M., Sattler, J. M., Tempel, W., Artz, J. D., Dong, A., Hui, R., … & Schüler, H. (2010). Structure and function of a G-actin sequestering protein with a vital role in malaria oocyst development inside the mosquito vector. Journal of Biological Chemistry, 285(15), 11572-11583.
Kusik, B. W., Hammond, D. R., & Udvadia, A. J. (2010). Transcriptional regulatory regions of gap43 needed in developing and regenerating retinal ganglion cells. Developmental Dynamics: an Official Publication of the American Association of Anatomists, 239(2), 482–495.
Lu, J., Nozumi, M., Takeuchi, K., Abe, H., & Igarashi, M. (2011). Expression and function of neuronal growth-associated proteins (nGAPs) in PC12 cells. Neuroscience Research, 70(1), 85-90.
Miyake, K., Yamamoto, W., Tadokoro, M., Takagi, N., Sasakawa, K., Nitta, A., … & Takeo, S. (2002). Alterations in hippocampal GAP-43, BDNF, and L1 following sustained cerebral ischemia. Brain Research, 935(1), 24-31.
Nie, J., & Yang, X. (2017). Modulation of synaptic plasticity by exercise training as a basis for ischemic stroke rehabilitation. Cellular and Molecular Neurobiology, 37(1), 5-16.
Park, S. J., Jung, N. J., & Na, S. S. (2016). The effects of exercise on the GAP-43 expression in the spinal cord of arthritis-induced rats. Journal of Physical Therapy Science, 28(10), 2921-2923.
Shinoda, Y., Sadakata, T., Nakao, K., Katoh-Semba, R., Kinameri, E., Furuya, A., … & Furuichi, T. (2011). Calcium-dependent activator protein for secretion 2 (CAPS2) promotes BDNF secretion and is critical for the development of GABAergic interneuron network. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(1), 373-378.
Timmann, D., Drepper, J., Frings, M., Maschke, M., Richter, S., Gerwig, M. e., & Kolb, F. (2010). The human cerebellum contributes to motor, emotional and cognitive associative learning. A review. Cortex, 46(7), 845-857.
Tsai, S. W., Tung, Y. T., Chen, H. L., Shen, C. J., Chuang, C. H., Tang, T. Y., & Chen, C. M. (2013). Treadmill running upregulates the expression of acetylcholine receptor in rat gastrocnemius following botulinum toxin A injection. Journal of Orthopaedic Research, 31(1), 125-131.
Wang, C., & Huang, X. (2007). Effects of continuous peripheral nerve block by tetrodotoxin on growth associated protein-43 expression during neuropathic pain development. Neural Regeneration Research, 2(6), 350-354.
Zerf, M. (2016). Impact of theoretical courses on physical health performance. BLDE University Journal of Health Sciences, 1(1), 44.
Zhang, H., Ghai, P., Wu, H., Wang, C., Field, J., & Zhou, G. L. (2013). Mammalian adenylyl cyclase-associated protein 1 (CAP-1) regulates cofilin function, the actin cytoskeleton, and cell adhesion. Journal of Biological Chemistry, 288(29), 20966-20977.
Zhu, X., Yao, L., Guo, A., Li, A., Sun, H., Wang, N., … & Cao, J. (2014). CAP-1 was associated with actin and involved in Schwann cell differentiation and motility after sciatic nerve injury. Journal of Molecular Histology, 45(3), 337-348.