بررسی اثر هایپوکسی مزمن بر تائوپاتی ساقه مغز و عملکرد نورون‌های کمپلکس پره‌بوتزینگر در موش‌های صحرایی پیر و جوان

Abstract

هیپوکسی، به ویژه نوع مزمن آن، می‌تواند اثرات مخربی بر نرون‌ها داشته باشد و ممکن است در بیماری‌زایی برخی از اختلالات نرودژنراتیو، مثل آلزایمر (AD)، نقش داشته باشد. در پستانداران ریتم پایه تنفس توسط گروهی از نرون‌های واسط در کمپلکس پره‌بوتزینگر (preBötC)، واقع در قسمت شکمی-جانبی بصل النخاع (VLM) تولید می‌شود. فرض مطالعه حاضر بر این است که هایپوکسی مزمن پیوسته (CSH) به مدت 10 روز می‌تواند باعث اختلال عملکرد میتوکندری، استرس اکسیداتیو، تائوپاتی در هسته‌های تنفسی ساقه مغز و در نتیجه تغییر فعالیت الکتریکی نرون‌های تنفسی preBötC و همچنین فاکتور‌های تنفسی گردد. روش کار و مواد: در این مطالعه موش‌های صحرایی نر نژاد ویستار در دو گروه سنی پیر (20-22 ماهه) و جوان (2-3 ماهه) در معرض هیپوکسی مزمن پیوسته (۵/۰±10% O2 ) به مدت 10 روز قرار گرفتند. برای بررسی‌های بیوشیمیایی از بافت ساقه مغز (قسمت شکمی-جانبی بصل النخاع) نمونه برداری گردید. از روش‌های وسترن بلاتینگ و ایمونوفلوئورسنس برای اندازه‌گیری سطح تائوی فسفریله (p-Ser396Tau، p-Thr205Tau، p-Thr262Tau و p-Ser404Tau) و سطح فعال و غیر فعال آنزیم‌های GSK3β، CDK5، و PP2A در ساقه مغز (سطح شکمی-جانبی بصل النخاع) استفاده شد (۱۰ موش صحرایی در هر گروه). همچنین، برای بررسی عملکرد میتوکندری، از اندازه‌گیری پتانسیل غشاء میتوکندری (MMP) با روش JC-10 و میزان تولید گونه‌های واکنشی اکسیژن (ROS) توسط میتوکندری با روش DCFDA بهره برده شد (۴ موش صحرایی در هر گروه). به علاوه، جهت بررسی تغییر فعالیت الکتریکی نرون‌های preBötC و همچنین برای بررسی فاکتورهای تنفسی به ترتیب از ثبت الکتروفیزیولوژی (پتانسل‌های موضعی میدانی) در سطح preBötC و ثبت الکترومیوگرافی عضله دیافراگم (dEMG) استفاده گردید (۱۱ موش صحرایی در هر گروه). یافتهها: یافته‌های مطالعه حاضر نشان دادند که تولید ROS توسط میتوکندری در گروه‌های هیپوکسیک به طور معناداری افزایش یافته بود (۰۰۱/۰ p <) که با کاهش معنادار پتانسیل غشای میتوکندری (۰۰۱/۰ p <) در ارتباط بوده است. به علاوه، میزان p-tau در گروه‌های هیپوکسیک در مقایسه با گروه‌های کنترل متناظر افزایش معناداری داشت (۰۱/۰ p <) که با افزایش فعالیت آنزیم‌های GSK3β (۰۰۱/۰ p < بین گروه‌های پیر) و CDK5 (۰۱/۰ p <: بین گروه‌های پیر) و کاهش فعالیت آنزیم PP2A (۰۰۱/۰ p <: بین گروه‌های جوان) همراه بوده است. از طرفی، فعالیت الکتریکی نرون‌های preBötC درگروه‌های هیپوکسیک نسبت به گروه‌های کنترل متناظر کاهش معنی‌داری نشان داد (۰۰۱/۰ p <). این کاهش فعالیت نرونی با کاهش فرکانس تنفس (۰۱/۰ p <)، افزایش زمان کلی تنفس (۰۰۱/۰ p <) و کاهش زمان بازدم (۰۰۱/۰ p <) در حیوانات همراه بود. یافته‌های مطالعه حاضر نشان داد که علاوه بر CSH، پیری نیز می‌تواند باعث اختلال در عملکرد میتوکندری، تغییر فعالیت آنزیم‌های دخیل در فسفریلاسیون تائو، تائوپاتی و تغییر فعالیت نرون‌های مرکز تنفس شود. همچنین در این مطالعه رابطه‌ای قوی و مستقیم بین توان فعالیت الکتریکی preBötC و زمان دم در حیوانات مورد مطالعه مشاهده گردید.