نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 2- دانشگاه شهیدچمران اهواز، دانشکده دامپزشکی، گروه فارماکولوژی، اهواز، ایران
چکیده
هدف: در این مطالعه اثر نانواکسید منیزیم بر یادگیری و حافظه و تغییرات بیوشیمیایی هیپوکمپ در موشهای صحرایی محروم شده از خواب، مورد ارزیابی قرار گرفته است.
مواد و روشها: در این مطالعه از موشهای نر در گروههای کنترل، محرومیت از خواب و دریافت کنندههای نانواکسید منیزیم با دوزهای 1 و 5 و 10 میلیگرم بر کیلوگرم، استفاده شد. جهت ارزیابی حافظه احترازی غیرفعال از دستگاه استپ ثرو استفاده شده است. جهت بررسی بیوشیمیایی از کیت آزمایشگاهی و بررسی قند خون از گلوکومتر استفاده شد.
نتایج: نتایج نشان داد که نانو اکسید منیزیم با دوز 10 میلیگرم بر کیلوگرم، باعث بهبود حافظه در موشها میشود که بهوسیله محرومیت از خواب دچار نقص حافظه شده بودند. علاوه بر تغییرات رفتاری فوق، مشاهده شد که محرومیت از خواب باعث کاهش سطح آمینواسید تاورین و افزایش قند خون وافزایش فعالیت آنزیم کولیناستراز میشود و تاثیر معنیداری بر فاکتور رشد مشتق از مغز نداشت. با بهکارگیری نانواکسید منیزیم، میزان قند خون و فعالیت آنزیم کولیناستراز، کاهش یافت ولی میزان آمینواسید تاورین تغییر نکرد.
نتیجهگیری: یافتهها نشان میدهند که نانواکسید منیزیم علاوه بر اثرات رفتاری باعث تغییر در میزان فاکتورهای بیوشیمیایی موثر بر حافظ میشود. بنابراین برای یافتن نحوه اثر مثبت این ماده بر حافظه، لازم است اثر این ماده بر سایر فاکتورهای موثر بر حافظه، نیز مورد بررسی قرار گیرد.
تازه های تحقیق
-
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Behavioral and biochemical evaluation of the effect of magnesium Nano oxide on memory impaired by paradoxical sleep deprivation in male rats
نویسندگان [English]
- M Zarei 1
- LA Khajehpour 1
- M Kesmati 1
- H Najafzadeh 2
1 Department of Biology, Faculty of Science, Shahid chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of pharmacology, Faculty of Veterinary medicine, Shahid chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]
Aim:. The aim of the current study was to evaluate the effect of magnesium Nano Oxide on learning and memory and biochemical changes in the hippocampus of sleep-deprived rats.
Material and Methods: In this study, male rats were used in control groups whereas others used rats were sleep deprived and the rats receiving Magnesium Nano Oxide with doses of 1, 5, and 10 mg/kg. Step-through apparatus was used to evaluate passive avoidance memory. Laboratory kit and glucometer were used for biochemical evaluation.
Results: The results showed that the magnesium Nano oxide in 10 mg/kg/rat can result in increasing efficiency of memory in male rats that experienced memory impaired resulted from sleep deprivation .In addition to afore-mentioned behavioral changes, the investigator found that sleep deprivation decreases the level of Taurine Amino Acid. However, it can increase the blood sugar and cholinesterase enzyme activity. In addition, it didn''''''''t have significant effect on Brain-derived Neurotrophic factor. Upon application of Magnesium Nano oxide, the amount of blood sugar and collinstrase enzyme activity lowered, but the amount of Taurine Amino Acid remained unchanged.
Conclusion: The findings show that in addition to behavioral effects, magnesium Nano oxide causes a change in the amount of biochemical factors affecting memory. That needs to be further investigated.
کلیدواژهها [English]
- Magnesium Nano Oxide
- Memory
- Sleep Deprivation
مقدمه
یادگیری فرآیندی است که طی آن اطلاعاتی درباره دنیای پیرامون کسب میکنیم و حافظه مکانیسمی برای کدبندی، ذخیرهسازی و فراخوانی دوباره این اطلاعات است (1). حافظه در واقع بازتاب و انعکاس تجربهها در مغز است.
حافظه تحت تاثیر عوامل مختلفی است. یکی از این عوامل، خواب می باشد و کاهش میزان خواب میتواند باعث تخریب حافظه شود. خواب پدیده ایست که در مهرهداران فقدانش با رفتارهای غیرعادی مرتبط است (2) شرایط زندگی ماشینی وکاهش میزان خواب در افراد بزرگسال باعث آسیب رساندن به فرآیند حافظه شده است. ارتباط نزدیکی میان حافظه و خواب وجود دارد. خواب برای تثبیت حافظه حیاتی میباشد (3) محرومیت از خواب باعث تخریب حافظه کوتاه مدت و بلند مدت میشود (4). از طرفدیگر، منیزیم چهارمین کاتیون مهم بدن است که نقشهای متعددی را در بدن برعهده دارد. ازجمله در ارتباط با گیرندههای هورمونی، دریچه کانال کلسیمی، جریان یونی غشا، فعالیتهای عصبی و آزادسازی نوروترانسمیترها نقش داشته و عمل اصلی آن در مغز، تعدیل بلوک وابسته به ولتاژ گیرندههای NMDA میباشد (5، 6). در انسان کمتر از یک درصد آن در سرم وجود دارد و عمده آن در استخوان و بافتهای نرم وجود دارد (7). آسیبهای ناشی از ایسکمی در مغز میتواند بهوسیله استفاده از آنتاگونیستهای NMDA همچون کتامین و منیزیم کاهش یابد (8). همچنین منیزیم نقش مهمی در آزاد سازی نوروترانسمیترها، قابلیت تحریکپذیری نورونی و انعطافپذیری سیناپسی ایفا میکند (9). عبداله زاده و همکارانش (10) نشان دادند که تجویز نانواکسید منیزیم موجب بهبود حافظه دراز مدت میگردد و اثر قابل ملاحظهای در جلوگیری از فراموشی ناشی از مورفین اعمال مینماید. سرقلی و همکاران (11) نیز نشان دادندکه نانواکسید منیزیم در دوزهای 5/2 و 5 میلیگرم در کیلوگرم، باعث بهبودی حافظه در مدل یادگیری اجتنابی غیرفعال تا یک هفته میگردد. نشان داده شده که اتصالات سیناپسی و Long-Term Potentiation (LTP) نقش مهمی در فرآیند حافظه دارند (12). بنابراین هر فاکتور محیطی که میزان اتصالات را افزایش دهد باعث بهبود حافظه میشود. از میان فاکتورهای محیطی میتوان از منیزیم نام بردکه در درون مغز یکی از اعمال آن، تعدیل مسدود شدن وابسته به ولتاژ گیرنده NMDAمیباشد که بهنوبه خود، در انعطافپذیری سیناپسی نقش دارد (13). علاوه بر موارد ذکر شده، مطالعات نشان میدهند که محرومیت از خواب، فعالیت آنزیم کولیناستراز که غیرفعالکننده استیلکولین در شکاف سیناپسی میباشد (14) را در ساقه مغزی افزایش میدهد (15). M.A.C.Benedito و همکارانش نیز در سال2000 نشان دادند که محرومیت 92 ساعته از خواب REMباعث افزایش فعالیت آنزیم کولیناستراز در پل مغزی و مدولا می شود. نویان و همکارانش با بررسی آناتومیکی و رنگآمیزی در مغز موش های صحرایی که 120 ساعت محرومیت از خواب داشتند، نشان دادند که در ناحیه پری اپتیک آنها، مقدار فعالیت این آنزیم نسبت به گروه کنترل افزایش یافته است. Taurineنیز یکی از آمینواسیدهای درونزاد است که بهطور وسیعی در بدن انسان از جمله پلاسما، قلب و بافتهای عصبی دیده میشود. این آمینواسید دارای اثرات محافظت کنندگی در برابر اثرات سمیت تحریکی گلوتامات میباشد (16). مشاهده شده که مکملهای Taurine در فرآیند تولید سیناپس جدید مفید بوده و پیشنهاد میکند که باعث افزایش تغییر پذیری سیناپسی و بهبود حافظه میشود (17). مشخص شده که این آمینواسید اثرات حفاظتی را در بسیاری از حالات پاتولوژی همچون بیماریهای آلزایمر و هانتینگتون اعمال میکند (18، 19). این آمینواسید جهت نمو طبیعی سیستم عصبی مورد نیاز میباشد (20). اطلاعات زیادی در ارتباط با اثرات محافظت کنندگی آن در برابر آسیبهای سلولی در شرایط هیپوکسی و ایسکمی وجود دارد (21). همچنین اطلاعات زیادی در ارتباط با اثرات محافظتی آن بر اعمال شناختی وجود دارد (22). Wenig I نشان داد که (23) Taurine میتواند اثرات تخریب حافظه ناشی از آلومینیوم را درمان کند. اکنون روشن شده است که بیخوابی باعث اختلال متابولیکی از جمله دیابت و چاقی میگردد. مطالعات نشان میدهند که کمخوابی ممکن است باعث شود تا تحمل به گلوکز پایین بیاید و باعث افزایش قند خون شود. مشخص شده که هومئوستازی گلوکز در انسان، بهعنوان فاکتور مهمی برای عملکرد سیستم عصبی عمل مینماید. نشان داده شده که افزایش و کاهش قند خون با بیماریهای عصبی محیطی و مرکزی در ارتباط میباشد. همچنین نشان دادند که محرومیت از خواب تولید فاکتور رشد مشتق از مغز(BDNF) که با حافظه رابطه مستقیمی دارد (24) را کاهش میدهد که علت آنرا اثرات التهابی ناشی از محرومیت از خواب و همچنین اثرات کورتیکوسترون (که در هنگام محرومیت از خواب افزایش مییابد) بر بیان mRNA و پروتئین سازی میدانند. افزایش غلظت گلوکز مغز باعث تولید رادیکالهای آزاد میشود که آن هم باعث نقص در تولید BDNFمیگردد. BDNF نقش حیاتی در بقا نورونها دارد که در رشد آنها و تشکیل و عملکرد سیناپسها بسیار مهم میباشد (25). بهطوریکه بدون آن و دیگر فاکتورهای رشد مغزی، نورونها ازبین میروند. با توجه به اثرگذاری BDNF بر پلاستی سیتی و ارتباط بخش بین نورونها و اثر تغییرات آن بر یادگیری و حافظه، BDNF نقش مهمی در حافظه و یادگیری دارد (26). همچنین مشخص شده که BDNF در شرایط محرومیت از خواب در مغز و سرم کاهش مییابد (24). بین میزان BDNF و حافظه رابطه مستقیمی وجود دارد. کاهش آن در سرم افراد دچار بیماری آلزایمر و در استرس اکسیداتیو و پس از محرومیت از خواب دیده شده است (27). Alzoubi و همکارانش نیز نشان دادند که محرومیت از خواب سطح BDNF را کاهش داده و حافظه را مختل مینماید (28).
هدف از تحقیق: بهدلیل اثرات خواب برحافظه، بهبررسی اثر محرومیت ازخواب بر حافظه و همزمان بهبررسی میزان چند فاکتور مهم در حافظه یعنی قند خون،آمینواسید تاورین، فعالیت آنزیم کولیناستراز و فاکتور رشد مشتق از مغز، در حالت محرومیت از خواب و در زمان به کارگیری نانواکسید منیزیم، پرداخته شد. دراین مطالعه موشها قبل از انجام آموزش، دوره 72 ساعته محرومیت از خواب را گذراندهاند.
مواد و روشها
حیوانپات و مواد: پژوهش حاضر از نوع تجربی با طرح پیش آزمون (همراه با گروه کنترل) و بهشیوه آزمایشگاهی انجام خواهد شد. در این پژوهش از موش صحرایی نر بالغ با وزن 200 تا 250 گرم استفاده شده است. موازین اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی که مورد تایید کمیته اخلاق گروه زیست شناسی دانشگاه شهید چمران اهواز بود، هنگام کار با موشها رعایت شد. موشها بهمدت 72 ساعت از خواب متناقض، محروم شدهاند و سپس مراحل سازگاری و آموزش انجام گرفته و پس از آن دارو دریافت کردهاند. داروی مورد استفاده، نانواکسید منیزیم (در سه دوز 1، 5 و 10میلیگرم بر کیلوگرم) بوده که بهصورت درون صفاقی و یکبار درست بعد از آموزش تزریق شده است.
گروهبندی موشها: در این مطالعه موشها در گروههای ششتایی بهشرح زیر قرار گرفته اند.
گروه 1-گروه کنترل. این گروه از خواب محروم نشدهاند. بهعبارت دیگر چرخه خواب وبیداری عادی داشتهاند.
گروه 2-گروه محرومیت از خواب. این گروه بهمدت 72 ساعت از خواب متناقض محروم شدهاند و دارویی دریافت نکردهاند
گروه 3-گروه محروم شده از خواب که نانواکسید منیزیم در دوز 1 میلیگرم بر کیلوگرم بهصورت درون صفاقی دریافت کردهاند.
گروه 4- گروه محروم شده از خواب که نانواکسید منیزیم در دوز 5 میلی گرم بر کیلوگرم بهصورت درون صفاقی دریافت کردهاند.
گروه 5- گروه محروم شده از خواب که نانواکسید منیزیم در دوز 10 میلیگرم بر کیلوگرم بهصورت درون صفاقی دریافت کردهاند.
بررسی رفتاری: در این تحقیق، جهت ارزیابی حافظه احترازی غیر فعال از دستگاه Shuttle boxاستفاده شده است. این دستگاه متشکل از دو بخش روشن و تاریک میباشد. در این روش یادگیری، آزمایشها در سه مرحله انجام میگیرد. 1-مرحله اول سازگاری که در آن حیوان با دستگاه آشنا میشود. 2-مرحله دوم آموزش که بعد از 30 دقیقه حیوان را مجددا به بخش روشن منتقل شده و پس از گذشت ده ثانیه، دریچه باز می شود. بلافاصله پس از ورود حیوان به بخش تاریک، دریچه بسته شده و شوک الکتریکی بهشدت یک و نیم میلیآمپر بهمدت سه ثانیه با فرکانس 50 هرتز، به دست و پای حیوان داده میشود. 3-مرحله سوم آزمون حافظه بلند مدت: 24 ساعت پس از آموزش، زمان تاخیر ورود حیوان به بخش تاریک ثبت میگردد (29).
محرومیت از خواب: جهت محرومیت از خواب از روش پلت فرم چندتایی برای القای محرومیت از خواب استفاده شد. این دستگاه (95 سانتیمتر × 44 سانتی متر × 44 سانتی متر) حاوی 10 ستون (10 سانتی متر ارتفاع، 7 سانتی متر قطر، 2 سانتی متر بالاتر از سطح آب واقع شده) است که در دو ردیف طراحی شدهاند و 10 سانتیمتر از هم فاصله دارند (لبه به لبه). دستگاه اجازه حرکت موش از یک پلت فرم به پلت فرم دیگر را میدهد. حیوان بر روی پلت فرم کوچک قرار داده میشد (شکل 5 و6). هنگامی که حیوان به خواب با حرکات سریع چشم (REM) وارد میشود، محرومیت از خواب اعمال میشود، زیرا با از دست رفتن تنوس عضلانی موش با آب تماس پیدا کرده و باعث بیدار شدن آن میشود. در طول مطالعه، موش دسترسی به بطریهای تمیز آب و مواد غذایی موجود بر بالای محفظه دارد. در پژوهش حاضر، محرومیت از خواب بهمدت 72 ساعت القا شد (30).
ارزیابی بیوشیمیایی:
اندازه گیری گلوکز: در این تحقیق برای سنجش میزان قند خون از دستگاه گلوکومتر استفاده شده است. بعد از اعمال محرومیت از خواب با ایجاد زخم درناحیه دم حیوان، یک قطره خون گرفته میشد و بهوسیله گلوکومتر، قند خون اندازهگیری میشد.
تاورین: اندازگیری تاورین بهوسیله کیت آزمایشگاهی: کیت الایزا، آزمونی است که با استفاده از آنتیبادیها و تغییر رنگ، مادهی مورد نظر شناسایی میشود. در ارتباط با کیت تاورین (MBS744370 محصول شرکت Mybiosourse) اساس سنجش، تکنیک ایمنی رقابتی آنزیم بهکمک یک آنتیبادی ضد Taurine و یک کونژوگیت (ترکیب جفت) Taurine -HRP میباشد.
اندازه گیری میزان فعالیت آنزیم آنزیم کولیناستراز: برای سنجش میزان آنزیم کولیناستراز، از روش المن که روشی سریع برای ارزیابی میزان فعالیت آنزیم میباشد، استفاده شده است (31). در این روش از یک بافر)فسفات1/0مولار در PH برابر 8( و استیل تیوکولین یا اس-بوتریل تیوکولین بهعنوان سوبسترا، استفاده شده است.
اندازهگیریBDNF:در این ارتباط، BDNF مربوط به هیپوکامپ را پس از هموژنیزه کردن بافت هیپوکمپ، با استفاده از کیت الایزا (CK-E30666 محصولEast Bio pharm) اندازهگیری گردید. بهطورکل، الایزا روش بیوشیمیایی است که با استفاده از یک آنزیم ایمونواسی فاز جامد (EIA) برای تشخیص حضور یک ماده، معمولا یک آنتی ژن، در یک نمونه مایع استفاده میگردد.
آنالیز آماریدر این تحقیق از نرم افزار spssاستفاده شده است که در آن از آزمون T-testبرای بررسی تفاوت بین گروه کنترل و گروه محروم شده از خواب استفاده شد و برای بررسی تفاوت بین گروه محروم شده از خواب و گروههایی که دوزهای مختلفی از نانواکسید منیزم دریافت کرده بودن، از آنالیز ANOVA یکطرفه استفاده شده است.
نتایج
بررسی اثر محرومیت از خواب بر حافظه
مطابق شکل 1، آنالیز آماری T-test نشان میدهد که محرومیت از خواب 72 ساعته باعث کاهش حافظه طولانی مدت میشود. ( 001/0p
شکل 1: اثرمحرومیت بر حافظه بلند مدت. محرومیت از خواب بهصورت معنیداری (001/0p<) باعث کاهش حافظه شده است.گروه کنترل، تحت بیخوابی قرار نگرفتهاند اما گروه محروم از خواب، بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شده اند.
بررسی اثردوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر حافظه تخریب شده به وسیله محرومیت از خواب
شکل 2 آنالیز ANOVA یکطرفه را در ارتباط با اثردوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر حافظه تخریب شده بهوسیله محرومیت از خواب را نشان می دهد و همانطور که مشاهده میشود دوزهای 1 و 5 میلیگرم بر کیلوگرم، اثری برحافظه تخریب شده، نداشته این درحالی است که دوز 01 میلیگرم بر کیلوگرم آن میتواند باعث بهبود حافظه بلند مدت شود (50/0<p): 03/4=(3,23)f).
شکل 2: بررسی اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم بر حافظه تخریب شده بهوسیله محرومیت از خواب. دوزهای 1 و5میلیگرم بر کیلوگرم، نانواکسید منیزیم اثر معنیداری بر تخریب حافظه نداشتهاند. اما دوز 10 میلیگرم بر کیلوگرم، باعث شده تا حافظه بلندمدت نسبت به گروهی که تحت بیخوابی قرار گرفته و دارویی دریافت نکردهاند، بهبود یابند. در اینجا علاوه برگروه کنترل که بهمدت 72 ساعت از خواب REMمحروم شدهاند، بقیه گروههایی هم که دارو دریافت کردهاند همگی بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شدهاند.
بررسی اثر محرومیت از خواب بر میزان آمینواسید تاورین هیپوکمپ
در شکل 3، آنالیز آماری T-test نشان میدهد که محرومیت از خواب 72 ساعته باعث کاهش میزان آمینواسید تاورین هیپوکمپ درگروه محروم شده از خواب در مقایسه با گروه کنترل شده است (05/0p<).
شکل 3: اثر محرویت از خواب بر روی آمینواسید تاورین موجود در هیپوکمپ را نمایش میدهد. میزان این آمینواسید در هیپوکمپ گروه محروم شده از خواب نسبت به گروه کنترل، دچار کاهش شده است (05/0p<). گروه کنترل، تحت بیخوابی قرار نگرفتهاند اما گروه محروم از خواب، بهمدت 72 ساعت از خواب REMمحروم شدهاند.
بررسی اثردوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر میزان آمینواسید تاورین هیپوکمپ
شکل 4 آنالیز آماری ANOVA یکطرفه میزان آمینواسید تاورین هیپوکمپ رابعد از اثر دوزهای مختلف نانو اکسید بر گروه محرومیت از خواب را نشان میدهد. که نشان میدهد اختلاف معنیداری بین گروه محروم شده از خواب و گروههای محروم شده از خوابی که دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم را دریافت کردهاند، دیده نمیشود.
شکل 4: اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم بر آمینواسید تاورین در هیپوکمپ را نشان میدهد. این نمودار نشان میدهدکه استفاده از نانواکسید منیزیم اثرات معنیداری بر میزان این آمینواسید ندارند. همه گروهها بهمدت 72 ساعت از خواب REMمحروم شدهاند. اما گروه کنترل دارویی دریافت نکرده است ولی بقیه گروهها دوزهای مختلفی از نانواکسید منیزیم را دریافت کردهاند.
بررسی اثر محرومیت از خواب بر میزان فعالیت آنزیم کولیناستراز در هیپوکمپ
شکل 5، آنالیز آماری T-test رانشان میدهد که همانطور که دیده میشود، محرومیت از خواب 72 ساعته باعث افزایش فعالیت این آنزیم در هیپوکمپ درگروه محروم شده از خواب در مقایسه با گروه کنترل شده است (001/0p<).
شکل 5: اثرات بیخوابی بر فعالیت آنزیم کولیناستراز (Ache)را نشان میدهد که نشان میدهدگروه محروم شده ازخواب دچار افزایش چشمگیری در فعالیت این آنزیم نسبت گروه کنترل، شده است.گروه محروم از خواب، بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شدهاند. این درحالی است که گروه کنترل چرخه خواب–بیداری عادی داشتهاند.
بررسی اثر دوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر میزان فعالیت آنزیم کولین استراز هیپوکمپ
همانطوریکه شکل 6 نشان میدهد بهکارگیری دوز 10 میلیگرم بر کیلوگرم نانواکسید منیزیم باعث کاهش فعالیت آنزیم کولین استراز شده است (01/0p<): 42/8=(3,14)f).
شکل 6: اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم بر فعالیت آنزیم کولیناستراز (Ache) را نشان میدهدکه البته فقط دوز 10 میلیگرم برکیلوگرم توانسته است. باعث کاهش مجدد (01/0p<) آنزیم کولیناستراز شود. در اینجا علاوه برگروه کنترل که بهمدت 72 ساعت از خواب REMمحروم شدهاند، بقیه گروههایی هم که دارو دریافت کردهاند همگی بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شدهاند.
بررسی اثر محرومیت از خواب بر میزان قند خون
در شکل 7 آنالیز T-test اختلاف معنیدار میان گروه محروم شده از خواب و گروه کنترل از نظر میزان قند
خون را نشان میدهد و همانطورکه مشاهده میشود، محرومیت 72 ساعته سبب افزایش قند خون (001/0p<) شده است.
شکل 7: اثرمحرومیت از خواب بر قند خون را نشان میدهد. همانطورکه نشان داده شده است، محرومیت ازخواب باعث افزایش معنیداری درقند خون شده است (001/0p<). گروه محروم از خواب، بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شدهاند. این درحالی است که گروه کنترل چرخه خواب –بیداری عادی داشتهاند.
بررسی اثردوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر میزان قند خون
شکل 8 اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم را بر میزان قند خون موشهای محروم شده از خواب را نمایش میدهد. همانطورکه دیده میشود دوزهای 5 و 10 میلیگرم بر کیلوگرم نانواکسید منیزیم باعث کاهش معنیداری در میزان قند خون موشهای محروم شده از خواب شدهاند (001/0p<).
شکل 8: اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم بر روی قند خون را نشان میدهد: در اینجا دوز 1 نانواکسید منیزم اثر معنیداری بر قند خون نداشته. اما دوز 5 با 01/0p< و دوز 10 با 001/0p< باعث کاهش معنیداری در میزان قند خون میشودp
بررسی اثر محرومیت از خواب بر میزان فاکتور رشد مشتق شده از مغز، ( BDNF)در هیپوکمپ
شکل 9 نشان میدهد که محرومیت از خواب اثر معنیداری بر میزان این فاکتور رشد در هیپوکمپ نمیگذارد.
شکل 9: اثر محرومیت از خواب بر فاکتور رشد مشتق شده از مغز (BDNF) را نشان میدهد که مشخص میسازد محرومیت 72 ساعته از خواب متناقض اثر معنیداری بر این فاکتور نداشته است.گروه کنترل به اندازه کافی در طول شبانه روز خوابیده اند اما گروه محروم از خواب بهمدت 72ساعت بیدار ماندهاند.
بررسی اثردوزهای مختلف نانو اکسید منیزیم بر میزان فاکتور رشد مشتق شده از مغز،BDNF) هیپوکمپ)
شکل 10 آنالیز ANOVA یکطرفه را میان گروه محروم شده از خواب و گروههای محروم شده از خوابی که دوزهای مختلف نانواکسید منیزم را دریافت کردهاند را نشان میدهد که اثر معنیداری بر میزان این فاکتور نداشتهاند.
شکل 10: اثر دوزهای مختلف نانواکسید منیزیم را بر فاکتور رشد مشتق شده از مغز (BDNF) در هیپوکمپ را نشان میدهد که اثر معنیداری را نشان نمیدهند. همه گروهها بهمدت 72 ساعت از خواب REM محروم شدهاند. اما گروه کنترل دارویی دریافت نکرده است ولی بقیه گروهها دوزهای مختلفی از نانواکسید منیزیم را دریافت کردهاند.
بحث
نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که محرومیت از خواب بهمدت 72 ساعت باعث تخریب حافظه شده و با بررسی تعدادی از فاکتورهای موثر بر حافظه، مشخص گردید که محرومیت از خواب باعث تغییراتی در میزان این فاکتورها در درون خون و هیپوکمپ شده است. از طرفی با بهکارگیری نانواکسید منیزیم، نهتنها از نظر رفتاری، حافظه دچار بازگشت نسبی شد بلکه فاکتورهای مورد نظر نیز تغییرات مثبتی در جهت بهبود حافظه پیدا کردند. منیزیم بهطور گسترده ای در درون بدن یافت می شود و عملکردهای مختلفی دارا میباشد. پتانسیل بلند مدت (LTP) ارتباط بسیار مهمی با فرایند حافظه دارد و افزایش آن باعث تقویت حافظه (32) و کاهش آن سبب نقص حافظه میشود (33) مطالعات قبلی نشان دادهاند که افزایش منیزیم خارج سلولی باعث افزایش انعطاف پذیری سیناپسی و افزایش LTP در شبکه نورونی هیپوکمپ در شرایط In Vitro میشود (34) در مطالعه اخیر هم مشاهده کردیم که حافظه تخریب شده بهوسیله محرومیت از خواب با استفاده از نانواکسید منیزیم، بازگردانده شد. دراین مطالعه مشاهده کردیم که محرومیت از خواب باعث افزایش قند خون میشود که با مطالعات قبلی مطابقت دارد که بیان میکنند بین محرومیت از خواب و بروز مقاومت به انسولین و همینطور بروز دیابت ارتباط وجود دارد در واقع بیخوابی باعث اختلال متابولیکی از جمله دیابت و چاقی میگردد (23). مطالعات نشان میدهند که کمخوابی ممکن است باعث شود تا تحمل به گلوکز پایین بیاید و باعث افزایش قند خون شود (35). مشخص شده که هومئوستازی گلوکز در انسان، بهعنوان فاکتور مهمی برای عملکرد سیستم عصبی عمل مینماید. روشن شده که افزایش و کاهش قند خون با بیماریهای عصبی محیطی و مرکزی در ارتباط میباشد و مشاهده شده که استفاده از نانواکسید منیزیم باعث کاهش قند خون میشود (36) بنابراین میتوان یکی از علتهای اثر مثبت نانواکسید منیزیم بر بازگشت حافظه، همین کاهش دادن قند خون باشد. منیزیم کوفاکتور بیش از 300 آنزیم میباشد که برخی از آنها در ارتباط با متابولیسم گلوکز میباشند. از جمله در اکسیداسیون گلوکز و انتقال گلوکز و همچنین آزادسازی انسولین میباشند (37). از طرفی مطالعات قبلی نشان از اثرات مثبت آمینواسید تاورین بر روی حافظه دارند و در این مطالعه مشخص گردید که محرومیت از خواب باعث کاهش سطح این آمینواسید در درون هیپوکمپ میشود. بهاینصورت علت دیگر اثرات تخریبی حافظه بهوسیله محرومیت از خواب را میتوان به کاهش سطح این فاکتور مهم دانست. نکته مهم دیگر اثر محرومیت از خواب بر فعالیت آنزیم کولیناستراز میباشد که باعث افزایش فعالیت این آنزیم شده است. با توجه به اینکه این آنزیم تجزیه کننده استیلکولین است و افزایش فعالیت آن، باعث کاهش سطح استیلکولین میشود و از طرفی استیلکولین نقش مهمی در حافظه دارد، پس میتوان نتیجهگیری کرد که دلیل دیگر تخریب حافظه بهوسیله محرومیت از خواب، افزایش فعالیت این آنزیم باشد. جالب اینکه نانواکسید منیزیم توانست سطح فعالیت این آنزیم را کاهش دهد و به این صورت باعث بهبود حافظه گردید.
نتیجهگیری
محرومیت از خواب بهمدت 72 ساعت باعث تخریب حافظه می شود و بهکارگیری نانواکسید منیزیم باعث بازگرداندن حافظه تخریب شده بهوسیله محرومیت از خواب میشود و علاوه بر آن باعث تغییرات بیوشیمیایی در جهت بهبود حافظه میشود. بهطوریکه دوز 10 میلی گرم بر کیلوگرم آن سبب کاهش قند خون وکاهش سطح فعالیت آنزیم کولین استراز شده که همین تغییرات به شکلی باعث بهبود حافظه تخریب شده بهوسیله محرومیت از خواب میشود.
تشکر و قدردانی
این تحقیق در آزمایشگاه دانشکدههای علوم و دامپزشکی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام گرفته است و بدینوسیله از کلیه عزیزانی که ما را در انجام آن یاری کردهاند بهخصوص جناب اقای دکتر شهریاری که آزمایشگاه بیوشیمی را در اختیار ما قرار دادند نهایت تشکر و قدردانی را داریم.