Mitochondriale Proteine ​​enthüllen den Mechanismus, durch den körperliche Betätigung das Gedächtnis, das Lernen und die motorische Aktivität im Rattenmodell mit hypoxischer ischämischer Enzephalopathie verbessert, Teil 1

Abstrakt:

Hintergrund: Körperliche Bewegung verbessert nachweislich die kognitiven und motorischen Funktionen, fördert die Neurogenese und zeigt therapeutische Vorteile bei neurodegenerativen Erkrankungen.

Die körperlichen Vorteile von Bewegung gehen über die bloße Gesunderhaltung Ihres Körpers hinaus. Es hilft auch, die Gehirnfunktion, insbesondere das Gedächtnis, zu verbessern. Untersuchungen zeigen, dass regelmäßige Bewegung die neuronalen Verbindungen im Gehirn stärkt und eine gesunde Durchblutung fördert.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Gedächtnis durch Bewegung zu verbessern. Unter ihnen sind Aerobic-Übungen wie Laufen, Radfahren, Schwimmen usw. besonders effektiv. Diese Übungen erhöhen die Herz- und Atemfrequenz und erhöhen die Blutzirkulation im Körper. Noch wichtiger ist, dass Aerobic-Übungen auch das Gehirn dazu anregen können, Neurotransmitter wie Dopamin freizusetzen, was die Stimmung verbessert, die Angstschwelle erhöht und Depressionen und andere Probleme reduziert.

Darüber hinaus kann Krafttraining auch zur Verbesserung des Gedächtnisses beitragen. Diese Art des Trainings trägt zum Aufbau des Stoffwechsels des Körpers bei und fördert die Ausscheidung von mehr Fettsäuren. Dadurch wird der Lipidspiegel im Blut erhöht, was sich positiv auf die Gehirnfunktion auswirkt.

Darüber hinaus können auch Übungen mit geringer Intensität wie Yoga dazu beitragen, die neuronalen Verbindungen im Gehirn zu stärken. Diese Art von Übung hat eine sanfte Wirkung auf das Gehirn und kann das Gehirn beruhigen und entspannen.

Insgesamt ist der Einfluss von Bewegung auf die menschliche Gesundheit sehr wichtig, insbesondere auf die Verbesserung der Gehirnfunktion. Egal für welche Art von Übung wir uns entscheiden: Solange wir beharrlich und beharrlich sind, werden wir positive Ergebnisse erzielen und ein gesundes, entspanntes und glückliches Leben führen können! Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola ein traditionelles chinesisches Arzneimittel ist, das viele einzigartige Wirkungen hat, darunter die Verbesserung des Gedächtnisses. Die Wirksamkeit von Cistanche deserticola beruht auf den zahlreichen darin enthaltenen Wirkstoffen, darunter Gerbsäure, Polysaccharide, Flavonoidglykoside usw. Diese Inhaltsstoffe können die Gesundheit des Gehirns auf verschiedene Weise fördern.

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Dennoch ist es von entscheidender Bedeutung, die zellulären und molekularen Mechanismen zu untersuchen, durch die dies geschieht. Ziel der Studie war es, die Wirkung von Schwimmübungen auf die Veränderungen mitochondrialer Proteine ​​im Gehirn von Ratten mit hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie (HIE) zu untersuchen und zu bewerten. Methoden: Der Vertikalstab- und Morris-Wasserlabyrinth-Test wurden verwendet, um die motorischen und kognitiven Funktionen der Tiere zu bewerten, und Western Blot und Immunfluoreszenz von Gehirngewebe wurden verwendet, um die Biomarker der mitochondrialen Apoptose und Cristae-Stabilität als Reaktion auf körperliches Training zu bewerten.

Es wurden vier Gruppen von Ratten verwendet: (1) Schein-Sitzgruppe (SHAM, NT), (2) Schein-Trainingsgruppe (SHAM, T), (3) Gruppe mit sitzender Hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie (HIE, NT) und (4) Hypoxie -Übungsgruppe für ischämische Enzephalopathie (HIE, T).

Ergebnisse: Tiere mit HIE zeigten motorische und kognitive Defizite sowie eine erhöhte apoptotische Proteinexpression. Sport hingegen verbessert die motorischen und kognitiven Funktionen und unterdrückt gleichzeitig die Expression apoptotischer Proteine.

Schlussfolgerungen: Durch die Stabilisierung der mitochondrialen Cristae und die Unterdrückung der apoptotischen Kaskade sorgte körperliche Betätigung für Neuroprotektion bei durch hypoxische Ischämie verursachten Hirnverletzungen.

1. Einleitung

Hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE) ist eine schwere Schädigung des Zentralnervensystems bei Neugeborenen, die durch perinatale Hypoxie verursacht wird. HIE ist eine der Hauptursachen für den Tod von Säuglingen sowohl bei Frühgeborenen als auch bei Frühgeborenen sowie für schwerwiegende chronische Probleme, einschließlich Zerebralparese, neurosensorische Anomalien und kognitive Defizite [1,2].

HIE betrifft 1 bis 8 von 1000 Lebendgeburten in entwickelten Ländern und bis zu 26 von 1000 Lebendgeburten in Entwicklungsländern und ist für bis zu 23 % aller Todesfälle bei Säuglingen weltweit verantwortlich [3,4].

Perinatale Anomalien wie Hypoxie können Hirnschäden verursachen, auf die häufig neurologische Störungen wie Zerebralparese oder geistige Behinderung folgen. Die Prozesse, die zu Hirnschäden bei Neugeborenen führen, bleiben unklar; Allerdings spielen Mitochondrien eine entscheidende Rolle, da sie nicht nur für den Stoffwechsel essentiell sind, sondern auch mehrere Proteine ​​mit apoptotischen Fähigkeiten enthalten [5].

Sport reduziert durch Hirnverletzungen verursachte motorische Defizite, indem es den apoptotischen neuronalen Zelltod im motorischen Kortex unterdrückt [6]. Darüber hinaus hat es sich unter pädiatrischen Physiotherapeuten einen Ruf als Intervention der Wahl für Kinder mit Zerebralparese erworben [7].

Es häufen sich Erkenntnisse aus Tier- und Humanstudien, die die Ansicht stützen, dass körperliche Bewegung die Neuroplastizität steigert und somit das Risiko mehrerer neurodegenerativer Erkrankungen verringert [8–10]. Während viele Studien [11–14] darin übereinstimmen, dass körperliche Betätigung die Gehirnfunktion verbessert, indem sie Neuroplastizität und Kognition fördert, haben nur wenige versucht, die Reaktion der an der Apoptose beteiligten mitochondrialen Proteine ​​auf körperliche Betätigung aufzuklären.

Da Bewegung für die regelmäßige Aufrechterhaltung einer guten Gesundheit so wichtig ist, ist ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, durch die Bewegung positive Auswirkungen auf den Körper hat, von grundlegender Bedeutung, um spezifischere Wege zu identifizieren, die zur Vorbeugung oder Behandlung von Krankheiten manipuliert werden können [15].

Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle bei der neugeborenen Neurodegeneration nach Hypoxiestress, und ihre Funktionsstörung ist ein kritisches Stadium im neurodegenerativen Fortschreiten, das mit der anschließenden Induktion von Zelltodpfaden verbunden ist, die ein Schlüsselmerkmal einer hypoxisch-ischämischen Schädigung sind [16].

Mitochondrien aktivieren mehrere apoptotische Signalwege und Proteininteraktionen, darunter; Cytochrom C (Cyto. C), Apoptose-induzierender Faktor (AIF), Endonuklease G (Endo G) und zweiter aus Mitochondrien stammender Aktivator von Caspase (Smac), um proapoptotische Proteine ​​aus den Intermembranen auszustoßen, was in intrinsischer Apoptose gipfelt [17 ,18].

Der mitochondriale Weg, der den Zelltod durch Apoptose signalisiert, wird durch eine Vielzahl von Stressfaktoren aktiviert, einschließlich hypoxischer Ischämie. Die Permeabilisierung der äußeren Mitochondrienmembran, OMM (auch als Permeabilisierung der mitochondrialen Außenmembran (MOMP) bezeichnet), ist das primäre Ereignis bei der mitochondrial vermittelten Apoptose, wodurch verschiedene mitochondriale Proteine ​​in das Zytosol verlagert werden und die Procaspase-Aktivierung verstärkt wird [19].

Darüber hinaus berichteten [20], dass körperliche Betätigung die Kopienzahl mitochondrialer DNA (mtDNA) im Kortex und Hippocampus erhöht, was direkt von HIE betroffen ist. Diese Studie untersuchte die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf die kognitive und motorische Leistung, indem sie die Reaktion mitochondrialer apoptotischer Proteine ​​hervorhob nach hypoxisch-ischämischer Belastung und körperlicher Betätigung.

Wir untersuchten die Auswirkungen von Schwimmübungen auf die mitochondriale Apoptose im Hippocampus und in der Großhirnrinde bei HIE-induzierter motorischer und kognitiver Beeinträchtigung.
2. Ergebnisse

2.1. Schwimmübungen fördern die motorische und kognitive Leistungsfähigkeit

Wir führten die Vertikalstangen- und Morris-Wasserlabyrinth-Tests (MWM) durch, um festzustellen, ob Schwimmübungen die Motorik, das Lernen und die räumliche Gedächtnisleistung bei HIE-Ratten verbessern.

Laut [21] wird der Vertikalstangentest zur Beurteilung der motorischen Leistung verwendet, und die Ergebnisse in Abbildung 1A zeigten, dass die motorische Leistung der HIE-Ratten geringer war als die der Kontrollratten (p < 0.{{ 4}}5). Schwimmübungen hingegen verbesserten die motorische Leistung von Ratten, allerdings statistisch nicht signifikant (p < 0,05). Das MWM ist eine räumliche Lernaufgabe, bei der Ratten anhand visueller Hinweise eine versteckte Plattform in einem undurchsichtigen Wasserbecken lokalisieren müssen.

Der Erwerb räumlichen Lernens wurde sowohl bei Kontrollratten als auch bei HIE-Ratten als verringerte Latenzzeit bis zum Erreichen der verborgenen Plattform am 6. Tag beobachtet. Ratten, die Schwimmübungen durchführten, übertrafen die Kontrollratten deutlich, wie in Abbildung 1B dargestellt.

Um das Referenzgedächtnis zu bewerten, führten wir 24 Stunden nach der letzten Trainingseinheit (Tag 6) einen Sondierungstest durch, der ohne versteckte Plattform durchgeführt wurde. Wie erwartet zeigten trainierende Ratten eine erhebliche Verbesserung des Gedächtnisses, was sich in der erhöhten Häufigkeit, mit der sie die Plattform überquerten, zeigte Zielquadranten (Abbildung 1E). Während der MWM-Sitzungen legten die Kontroll- und Trainingsratten unterschiedliche Distanzen zurück und schwammen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (Abbildung 1C, D).

Diese Ergebnisse legen nahe, dass Schwimmübungen die motorischen und kognitiven Funktionen verbessern. Zusammenfassend stützen unsere Ergebnisse das Konzept, dass Bewegung die Motorik, das räumliche Lernen und die Gedächtnisleistung verbessert.

2.2. Mitochondriale Proteine ​​im Zytoplasma des Hippocampus

Die mitochondrialen Apoptoseindikatoren im zytosolischen Teil; Cytochrom c, Apoptose-induzierender Faktor (AIF) und gespaltene Caspase-3 sowie Smac/Diablo und OPAl stiegen in HlE deutlich an, wie durch Western-Blot-Semiquantifizierung gezeigt wurde (Abbildung 2).

Cytochrom c (Abbildung 2B), gespaltene Caspase-3 (Abbildung 2C), AlF (Abbildung 2A) und Smac/Diablo (Abbildung 2D) wurden alle in HlE mit und ohne Training unterschiedlich exprimiert, es gab jedoch keine statistische Signifikanz Unterschied im Vergleich zu SHAM, NT. Dennoch zeigte cytosolicOPA1 einen statistisch signifikanten Unterschied in HlE, NT, Abbildung 2E.

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