نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی ،گروه زیست شناسی، واحد دامغان ، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان ، ایران

2 استاد یار گروه زیست شناسی، واحد دامغان ، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان ، ایران

3 استادیار گروه زیست شناسی ، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

4 استاد یارگروه زیست شناسی، واحد دامغان ، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان ، ایران

5 دانشیار گروه بیوشیمی ، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

چکیده

مطالعات نشانمی دهد که استرس  اکسیداتیو در پاتوژنز بیماری آلزایمر نقش مهمی دارد. بتائین دارای خواص پاداکسایشی و محافظت نورونی است. هدف از انجام پژوهش حاضر بررسی اثر بتائین بر نقص حافظه ناشی از تزریق پروتئین آمیلوئید بتا()به درون هیپوکمپ و  ارزیابی فعالیت آنزیم پاداکسایشی (اندوژنی) سوپراکسید دیسموتاز است. دراین تحقیق تجربی 40 سر موش بزرگ آزمایشگاهی نر، نژاد ویستار به 5 گروه ۸ تایی شامل گروه شاهد،گروه  آلزایمری القاء شده با پروتئین آمیلوئید بتا، وگروه­های آلزایمری دریافت کننده مقادیر مختلف بتائین ( 5، 10، 15  میلی گرم بر کیلو گرم وزن بدن) تفسیم شدند. یک هفته پس از تزریق پروتئین آمیلوئید بتا، ارزیابی حافظه با استفاده از روش یادگیری اجتنابی غیر فعال انجام شد.  فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز نیز  به روش شیمیایی اندازه گیری شد. نتایج با استفاده از آزمون واریانس یک طرفه تجزیه و تحلیل شدند.نتایج نشان داد، تزریق آمیلوئید بتا  میزان به یادآوری حافظه و فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز را در مقایسه با گروه شاهد کاهش داد. تزریق بتائین در دوز ۱۵ میلی گرم بر کیلو گرم وزن بدن، اثر ناشی از تزریق آمیلوئید بتا را مهار و سبب بهبود حافظه و افزایش فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز شد که نشان دهنده کاهش اثر استرس  اکسیداتیو است این مطالعه نشان می دهد که بتائین، با کاهش استرس  اکسیداتیو می تواند سبب بهبود حافظه در موش های آلزایمری القایی گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Betaine on memory dysfunction and Activity ofsuperoxide dismutase (SOD) enzyme in Alzheimer's model induced by intra-hippocampal Beta-Amyloid Protein Injection

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Alipourfard 1
  • Hooman Shajiee 2
  • farzaneh nazari-serenjeh 3
  • vida hojati 4
  • Masoud alirezaie 5

1 Ph.D. Student, Department of Biology, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran

2 Assistant Professor, Department of Biology, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran

3 Assistant Professor, Department of Biology, Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran

4 Assistant Professor, Department of Biology, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran

5 Associated Professor, Department of Biochemistery, Faculty of Dampezechki, Lorestan Univer sity , KHoramabad Iran

چکیده [English]

Studies indicate that oxidative stress has important role in the pathogenesis of Alzheimer disease. Betaine has neuroprotective and antioxidant properties.  The purpose of this study was to investigate the effect of betaine on memory dysfunction induced by intra-hippocampal injection of amyloid beta and measurement of superoxide dismutase (SOD) activity. In this experimental study, animals were divided into 5 groups (n=8 in each group) including: control group, Alzheimer group and betaine (5, 10, and 15 mg/kg body weight + Aß) groups. Seven days after Aß injection memory was assessed by avoidant learning. The activity of antioxidant enzyme was measured via chemical methods. Data were analyzed by One-way ANOVA test. Results: The results showed in the Alzheimer's group, Aß impaired memory and reduced SOD activity in comparison with control group.  In contrast, betaine pretreatment significantly improved memory and increased SOD activity.This study shows that betaine as an antioxidant can improve memory by decreasing the oxidative stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alzheimer
  • Betaine
  • Passive avoidance learning
  • superoxide dismutase

Alirezaei, M. , Jelodar, G. Niknam, P. Ghayemi, Z. and Nazifi, S. (2011).Betaine prevents ethanol-induced oxidative stress and reduces total homocysteine in the rat cerebellum. J Physiol Biochem 67(4): 605-612.

 

 Alirezaei ,M. , Dezfoulian, O. Sookhtehzari ,A. Asadian, P.and  Khoshdel, Z. (2014). Antioxidant effects of oleuropein versus oxidative stress induced by ethanol in the rat intestine. Comp Clin Pathol23:1359–1365

Alirezaei, M. , Jelodar, G. Niknam, P. Ghayemi, Z. and Nazifi, S. (2011).Betaine prevents ethanol-induced oxidative stress and reduces total homocysteine in the rat cerebellum. J Physiol Biochem 67(4): 605-612.

 

. Alirezaei, M., Jelodar ,G. and Ghayemi, Z. (2012). Antioxidant defense of betaine against oxidative stress induced by ethanol in the rat testes. Int J Pept Res Ther; 18(3): 239-47.

Aoi, Enokishima  . ,Toshitaka, Nabeshima. Yumiko Nog, uchi. Masaya, Miw a. Mizuki, Tsubo i. and ki, Hiramatsu. (2017). Effects of betaine on lipopolysaccharide-induced memory impairment in mice and the involvement of GABA transporter.796(5) :122-130.

Bo, Su. Xinglong, Wang. Akihiko ,Nunomura. Paula I, Moreira. Hyoung-gon, Lee.. George, Perry. Mark A, Smith. and Xiongwei, Zhu. (2008). Oxidative Stress Signaling in Alzheimer’s Disease.5(9) :525-532.

Cacciapuoti,  F. ( 2013). Lowering homocysteine levels with folic acid and B-vitamins4 do not reduce early atherosclerosis, but could interfere with cognitive decline and Alzheimer’s disease. J Thromb Thrombolysis 36:258–262.

Cai, Z,. Zhao, B, and Ratka, A. (2011).Oxidative stress and β-amyloid protein in Alzheimer's disease. Neuromolecular Med 13(4): 223-50.

Chai, GS. Jiang ,X. Ni ,ZF. Ma, ZW. Xie, AJ. Cheng ,XS. Wang, Q. ,and Wang, JZ. (2013) . Liu GP. Betaine attenuates hcy-induced cognitive deficits induced by homocycteine. International Society for Neurochemistry. J. Neurochem 124: 388—396.

   Chaieb, I. (2010). Saponins as insecticides. Tunisian Journal of Plant Protection, 5(1):39-50.

Craig, S.A. (2004). Betaine in human nutrition. The American Journal of Clinical Nutrition 80:539-549.

Das, SK., Vasudevan, DM. (2005). Effect of ethanol on liver antioxidant defensee systems; a dose dependent study. Indian Journal of Clinical Biochemistr, 20(1):80-84.

Deto, poulou p. panagiotak os, DB. and pitsavos, c. (2008).  Stefandisc.dietary choline and betaine takes in relation concentractions of in flamm atory markers in healthy anults. American Journal of Clinical Nutrition, 87(5):424-430.

Fang, Xie. ,Yu n, Z h a o.   Jing, Ma. Jing-Bo, Gong  . Sh i- Da ,Wa ng. Liang, Zhang. Xiu-Jie, Gao. and Ling-Jia, Qia.(2016). The involvement of homocysteine in stress-induced Aβ precursor protein misprocessing and related cognitive decline in rats. Cell Stress Chaperones,  Sep;21(5):915-26

Ganesan ,B., Buddhan, S. Anandan, R.Sivakumar, R.and Anbinezhilan, R.( 2010). Antioxidant defense of betaine against isoprenaline-induced myocardial infarction in rats. Mole Biol Rep,37(3): 1319-27

Heim, KE. and Taglia Ferro, AR.  and Bobilya DJ. (2012).  Flavonoid  antioxidants: chemistry, metabolismand structure activity relationships. J Nutr Biochemical ,13(10): 572-84

Ho, PI,. Ortiz, D. Rogers, E.and Shea ,TB. )2002( .Multiple aspects of homocysteine neurotoxicity: glutamate excitotoxicity, kinase hyperactivation and DNA damage. J Neurosci Res, 70: 694-702.

Hung, s. ( 2010).Rozmaric acidinhibits angiogenesisand its mechanism of actin in vitro  236: 211- 280.

Joanna, W. Katarzyna Marta, Z. Katarzyna LK. and Urszula, W. (2018). Oxidant/A ntioxidant Imbalance in Alzhei mer’ s Disease: Therapeu tic and Diagnostic Prospe cts. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 22: 1-17.

Massaad, CA. , Washington, TM.Pautler, RG. andKlann, E. (2009). Overexpression of SOD‐2 reduces hippocampal superoxide and prevents memory deficits in a mouse model of Alzheimer's disease. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A,106(32):13576‐13581

Nazari-Serenjeh, F,. Darbandi, N. Majidpour ,S.and Moradi ,P. (2019).Ghrelin modulates morphinenicotine interaction in avoidance memory: involvement of CA1 nicotinic receptors. Brain Research, 1720:1420-1436.

Paxinos ,G., and Watson ,C. (2007). The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, 3rd ed. Academic Press San Diego.

Reisi, P. ,Alaei, H. , Babri ,S. , Sharifi, MR,.and Mohaddes, G. , )2009.(Effects of treadmill running on spatial learning and memory in streptozotocin-induced diabetic rats. Neurosci Lett, 455(2): 79-83.

Singh ,Gill., S. and Tuteja, N. (2010). Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance. Plant Physiology and Biochemistry, 48:909-930.

Tanzi, R.,and Bertram, L. , ( 2005).Twenty years of the Alzheimer's disease amyloid hypothesis. a genetic perspective Cell. 120:545‐555.

Van, Dam. ,and  Van, Gool. (2008). Hyperhomocysteinemia and Alzheimer's disease: A systematic review. Archives of Gerontology and Geriatrics, 48(3) 425-430.

Wang, M.(2010).Functions and Biotechnology of plant secondry Metabolites. Second edition.Inc. New Delhi, India. 20-30. with poor prognosis. Tumour Biol,37:5911–5917

YaTing C, hang. , Wen-Neng Chang, Nai-Wen. Tsai Chih-Cheng, Huang. Chia,Te Kung.  Yu-Jih, Su. Wei-Che, Lin. Ben-Chung, C. heng, Chih.Min. Su. Yi-Fang, Chiang.and C heng-Hsien, Lu.(2014). The Roles of Biomarkers of Oxidative Stress and Antioxidant in Alzheimer’s Disease.A Systematic Review. BioMed Research Internationa ,2014:182303.

Yao, P. , Li, k. jin,Y. Song,F.Zho.S. Sun, X. Nussler ,A. K. andLiu, L. (2006).Oxidative damage after  chronic ethanoi intake in  rat tissues: prophylaxis of  Ginkgo biloba extract. Food chemistry, 99(2) :305-314.

Zhang ,C. E., Tian, Q. Wei ,W. Peng, J. H. Liu, G. P.Zhou, X. W. Wang ,Q. Wang, D. W. and Wang, J. Z. (2008). .Homocysteine induces tau phosphorylation by inactivating protein phosphatase 2A in rat hippocampus. Neurobiol Aging, 29: 1654–1665.

Zhang, C. E., Wei, W. Liu ,Y. H. Peng, J. H. Tian, Q. Liu ,G. P.Zhang, Y. and Wang ,J. Z. (2009). Hyperhomocysteinemia increases beta amyloid by enhancing expression of gamma-secretase and phosphorylation of amyloid precursor protein in rat brain. Am. J.Pathol, 174, 1481–1491.

Zhang,  H. Ma Q., Zhang,  Yw.and Xu,  H.  (2012) .Proteolyticprocessing of Alzheimer’s β-amyloid precursor protein.J Neurochem, 120(1): 9-21.

Zhu , X., Perry,  G. Smith,  MA. andWang , X.(2013). Abnor- 885 mal mitochondrial dynamics in the pathogenesis of 886 Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis ,33(Suppl 1), S253- 887.