اثر تجویز سولفید هیدروژن بر اختلالات حافظه و یادگیری و مرگ سلولی نکروز در ناحیه هیپوکامپ در مدل سمیت عصبی ناشی از مت‌آمفتامین

Fateme Ghanbari1
, Mehdi Khaksari2*
, Golamhassan Vaezi3
, Vida Hojati4
, Abdolhossein Shiravi5
1- دانشجوی دکترای تخصصی- گروه زیست‌شناسی- دانشگاه آزاد اسلامی دامغان - دامغان- ایران.
2- دانشیار- گروه فیزیولوژی- دانشگاه علوم پزشکی شاهرود- شاهرود- ایران.
3- استاد- گروه زیست‌شناسی- دانشگاه آزاد اسلامی دامغان - دامغان- ایران.
4- استادیار- گروه زیست‌شناسی- دانشگاه آزاد اسلامی دامغان- دامغان- ایران.
5- دانشیار- گروه زیست‌شناسی- دانشگاه آزاد اسلامی دامغان- دامغان- ایران.

چکیده


مقدمه: مت‌آمفتامین یکی از انواع محرک‌های مصنوعی است که سبب ایجاد آسیب‌های بازگشت‌ناپذیر در سیستم عصبی مرکزی می‌گردد؛ مطالعات اخیر نشان داده‌اند که مت‌آمفتامین از مسیرهای متعددی همچون اثر بر نوروترانسمیترهای مغزی از جمله دوپامین، افزایش تشکیل رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو، تسریع روند مرگ سلولی نکروز و آپوپتوز منجر به آسیب‌های نورونی می‌گردد. به‌علاوه بررسی‌ها و شواهد بسیاری مبنی‌بر اثرات ضدالتهابی، ضدآپوپتوزی و آنتی‌اکسیدانی هیدروژن سولفید در انواع بیماری‌های عصبی وجود دارد. از این‌رو این مطالعه در جهت کمک به اثبات عملکرد محافظت نورونی سولفید هیدروژن در برابر فعالیت نوروتوکسیک مت‌آمفتامین انجام گرفته است.

مواد و روش‌ها: نوروتوکسیسیته مت‌آمفتامین به‌وسیله تزریق مت با دوز 40 میلی‌گرم/کیلوگرم در چهار نوبت هر بار به مقدار 10 میلی‌گرم/کیلوگرم، با فاصله زمانی دو ساعت ایجاد شد سپس در گروه‌های تیمار تزریق سولفید هیدروژن به‌صورت ترکیب سولفید هیدروژن سدیم و درون صفاقی انجام گرفت؛ به این صورت که نوبت‌های تزریق 30 دقیقه، 24 ساعت و 48 ساعت پس از آخرین تزریق مت‌آمفتامین انجام شدند. سپس جهت بررسی عملکرد یادگیری و حافظه فضایی آزمون ماز آبی موریس انجام گرفت و در آخرین روز بعد از آزمون نهایی، مغزها جهت رنگ‌آمیزی نیسل خارج گردیدند.

نتایج: داده‌های رفتاری نشان داد که در گروههای تیمار شده با سولفید هیدروژن میزان یادگیری نسبتبه گروه مت‌آمفتامین افزایشیافته و در آزمون پروب درصد حضور حیوانات در ربع دایره هدف در گروه‌های تیمار شده به‌طور معناداری از گروه مت‌آمفتامین بیشتر بود که نشان‌دهنده بهبود عملکرد حافظه می‌باشد. به‌علاوه در گروه مت‌آمفتامین افزایش مرگ سلولی نکروز در ناحیه CA1 هیپوکامپ مشاهده گردید که تیمار با سولفید هیدروژن کاهش معناداری در میزان سلول‌های نکروتیک نشان داد (01/0>P).

نتیجه‌گیری: براساس یافته‌ها سولفید هیدروژن به‌دلیل خاصت آنتی‌اکسیدانی‌اش اثرات نوروپروتکتیو (محافظت‌کننده نورونی) مشخصی در برابر نوروتوکسیته ناشی از مت‌آمفتامین نشان میدهد که می‌تواند سبب بهبود عملکرد حافظه و یادگیری در رت‌ها گردد.


واژه های کلیدی


نوروتوکسیسیته مت‌آمفتامین، سولفید هیدروژن، نکروز، یادگیری و حافظه فضایی، ماز آبی موریس.

تمام متن:

PDF XML

مراجع


Yu S, Zhu L, Shen Q, Bai X, Di X. Recent advances in methamphetamine neurotoxicity mechanisms and its molecular pathophysiology. Behav Neurol 2015;2015:103969. doi: 10.1155/2015/103969

Gonçalves J, Martins T, Ferreira R, Milhazes N, Borges F, Ribeiro CF, et al. Methamphetamine‐induced early increase of il‐6 and tnf‐α mrna expression in the mouse brain. Ann N Y Acad Sci 2008;1139:103-11. doi: 10.1196/annals.1432.043

Cadet JL, Krasnova IN, Jayanthi S, Lyles J. Neurotoxicity of substituted amphetamines: molecular and cellular mechanisms. Neurotox Res 2007;11:183-202. doi:10/1007/BF03033567

Thomas DM, Walker PD, Benjamins JA, Geddes TJ, Kuhn DM. Methamphetamine neurotoxicity in dopamine nerve endings of the striatum is associated with microglial activation. J Pharmacol Exp Ther 2004;311:1-7. doi: 10.1124/jpet.104.070961

Cubells JF, Rayport S, Rajendran G, Sulzer D. Methamphetamine neurotoxicity involves vacuolation of endocytic organelles and dopamine-dependent intracellular oxidative stress. J Neurosci 1994;14:2260-71. doi: 10.1523/JNEUROSCI.14-04-02260.1994

Bowyer JF, Clausing P, Gough B, Slikker Jr W, Holson RR. Nitric oxide regulation of methamphetamine-induced dopamine release in caudate/putamen. Brain Res 1995;699:62-70. doi: 10.1016/0006-8993(95)00877-S

Davidson C, Gow AJ, Lee TH, Ellinwood EH. Methamphetamine neurotoxicity: necrotic and apoptotic mechanisms and relevance to human abuse and treatment. Brain Res Rev 2001;36:1-22. doi: 10.1016/S0165-0173(01)00054-6

Seiden LS, Sabol KE. Methamphetamine and methylenedioxymethamphetamine neurotoxicity: possible mechanisms of cell destruction. NIDA Res Monogr 1996;163:1276.

Khademi S, Zarei E. Surveying effective factors on increase in addiction of self-introduced addicts in Shiraz city. International Journal of Advanced Studies in Humanities and Social Science 2014; 3:24-9.

Jayanthi S, Deng X, Ladenheim B, McCoy MT, Cluster A, Cai N-s, et al. Calcineurin/NFAT-induced up-regulation of the Fas ligand/Fas death pathway is involved in methamphetamine-induced neuronal apoptosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2005 January 18; Sweden.p.868-73. doi: 10.1073/pnas.0404990102

Sriram K, Miller DB, O'callaghan JP. Minocycline attenuates microglial activation but fails to mitigate striatal dopaminergic neurotoxicity: role of tumor necrosis factor‐α. Journal of neurochemistry 2006;96:706-18. doi: 10.1111/j.1471-4159.2005.03566.x

Bruno V, Scapagnini U, Canonico P. Excitatory amino acids and neurotoxicity. Funct neurol 1993;8:279-92.

Nicholls D. Mitochondrial dysfunction and glutamate excitotoxicity studied in primary neuronal cultures. Current Molecular Medicine 2004;4:149-77. doi: 10.2174/1566524043479239

Yamaguchi T, Kuraishi Y, Minami M, Nakai S, Hirai Y, Satoh M. Methamphetamine-induced expression of interleukin-1β mRNA in the rat hypothalamus. Neuroscience Letters 1991;128:90-2.

Escubedo E, Guitart L, Sureda FX, Jiménez A, Pubill D, Pallàs M, et al. Microgliosis and down-regulation of adenosine transporter induced by methamphetamine in rats. Brain research 1998;814:120-6. doi: 10.1016/S0006-8993(98)01065-8

Guilarte T, Nihei M, McGlothan J, Howard A. Methamphetamine-induced deficits of brain monoaminergic neuronal markers: distal axotomy or neuronal plasticity. Neuroscience 2003;122:499-513. doi: 10.1016/S0306-4522(03)00476-7

Pubill D, Canudas AM, Pallàs M, Camins A, Camarasa J, Escubedo E. Different glial response to methamphetamine-and methylenedioxymethamphetamine-induced neurotoxicity. Naunyn-Schmiedeberg's archives of pharmacology 2003;367:490-9.

Zou JY, Crews FT. TNFα potentiates glutamate neurotoxicity by inhibiting glutamate uptake in organotypic brain slice cultures: neuroprotection by NFκB inhibition. Brain research 2005;1034:11-24. doi: 10.1016/j.brainres.2004.11.014

Chen W-L, Niu Y-Y, Jiang W-Z, Tang H-L, Zhang C, Xia Q-M, et al. Neuroprotective effects of hydrogen sulfide and the underlying signaling pathways. Reviews in the Neurosciences 2015;26:129-42. doi: 10.1515/revneuro-2014-0051

LaVoie MJ, Card JP, Hastings TG. Microglial activation precedes dopamine terminal pathology in methamphetamine-induced neurotoxicity. Experimental neurology 2004;187:47-57. doi: 10.1016/j.expneurol.2004.01.010

Fan H, Guo Y, Liang X, Yuan Y, Qi X, Wang M, et al. Hydrogen sulfide protects against amyloid beta-peptide induced neuronal injury via attenuating inflammatory responses in a rat model. Journal of biomedical research 2013;27:296. doi: 10.7555/JBR.27.20120100

Zanardo RC, Brancaleone V, Distrutti E, Fiorucci S, Cirino G, Wallace JL, et al. Hydrogen sulfide is an endogenous modulator of leukocyte mediated inflammation. The FASEB journal 2006;20:2118-20. doi: 10.1096/fj.06-6270fje

Wei H-j, Xu J-h, Li M-h, Tang J-p, Zou W, Zhang P, et al. Hydrogen sulfide inhibits homocysteine-induced endoplasmic reticulum stress and neuronal apoptosis in rat hippocampus via upregulation of the BDNF-TrkB pathway. Acta Pharmacologica Sinica 2014;35:707. doi: 10.1038/aps.2013.197

Yin J, Tu C, Zhao J, Ou D, Chen G, Liu Y, et al. Exogenous hydrogen sulfide protects against global cerebral ischemia/reperfusion injury via its anti-oxidative, anti-inflammatory and anti-apoptotic effects in rats. Brain research 2013;1491:188-96. doi: 10.1016/j.brainres.2012.10.046

Kimura H, Shibuya N, Kimura Y. Hydrogen sulfide is a signaling molecule and a cytoprotectant. Antioxidants & Redox Signaling 2012;17:45-57. doi: 10.1089/ars.2011.4345

Kimura Y, Goto Y-I, Kimura H. Hydrogen sulfide increases glutathione production and suppresses oxidative stress in mitochondria. Antioxidants & Redox Signaling 2010;12:1-13. doi: 10.1089/ars.2008.2282

Xue X, Bian J-S. Neuroprotective effects of hydrogen sulfide in Parkinson's disease animal models: methods and protocols. Methods in enzymology. 554: Elsevier; 2015.p.169-86. doi: 10.1016/bs.mie.2014.11.015

CADET JL, JAYANTHI S, DENG X. Speed kills: cellular and molecular bases of methamphetamine-induced nerve terminal degeneration and neuronal apoptosis. The FASEB Journal 2003;17:1775-88. doi: 10.1096/fj.03-0073rev

Cadet JL, Jayanthi S, Deng X. Methamphetamine-induced neuronal apoptosis involves the activation of multiple death pathways. Review Neurotoxicity Research 2005;8:199-206.

Stephans SE, Yamamoto BK. Methamphetamine‐induced neurotoxicity: roles for glutamate and dopamine efflux. Synapse 1994;17:203-9. doi: 10.1002/syn.890170310

Kimura Y, Kimura H. Hydrogen sulfide protects neurons from oxidative stress. The FASEB Journal 2004;18:1165-7. doi: 10.1096/fj.04-1815fje

Stoll G, Kleinschnitz C, Nieswandt B. Combating innate inflammation: a new paradigm for acute treatment of stroke? Annals of the New York Academy of Sciences 2010;1207:149-54.

Chu K, Yin B, Wang J, Peng G, Liang H, Xu Z, et al. Inhibition of P2X7 receptor ameliorates transient global cerebral ischemia/reperfusion injury via modulating inflammatory responses in the rat hippocampus. Journal of Neuroinflammation 2012;9:69. doi: 10.1186/1742-2094-9-69

Feuerstein G, Liu T, Barone F. Cytokines, inflammation, and brain injury: role of tumor necrosis factor-alpha. Cerebrovascular and Brain Metabolism Reviews 1994;6:341-60.

Kimura H. Hydrogen sulfide and its therapeutic applications: Springer Science & Business Media; 2013 .

Opitz B, Mothes HK, Clausing P. Effects of prenatal ethanol exposure and early experience on radial maze performance and conditioned taste aversion in mice. Neurotoxicology and Teratology 1997;19:185-90. doi: 10.1016/S0892-0362(96)00225-5

Ito R, Canseliet M. Amphetamine exposure selectively enhances hippocampus-dependent spatial learning and attenuates amygdala-dependent cue learning. Neuropsychopharmacology 2010;35:1440. doi: 10.1038/npp.2010.14

Cao G, Zhu J, Zhong Q, Shi C, Dang Y, Han W, et al. Distinct roles of methamphetamine in modulating spatial memory consolidation, retrieval, reconsolidation and the accompanying changes of ERK and CREB activation in hippocampus and prefrontal cortex. Neuropharmacology 2013;67:144-54. doi: 10.1016/j.neuropharm.2012.10.020

Strupp B, Bunsey M, Levitsky D, Kesler M. Time-dependent effects of post-trial amphetamine treatment in rats: evidence for enhanced storage of representational memory. Behavioral and neural biology 1991;56:62-76. doi: 10.1016/0163-1047(91)90291-W

Kaushal N, R Matsumoto R. Role of sigma receptors in methamphetamine-induced neurotoxicity. Current neuropharmacology 2011;9:54-7. doi: 10.2174/157015911795016930

Hart CL, Marvin CB, Silver R, Smith EE. Is cognitive functioning impaired in methamphetamine users? A critical review. Neuropsychopharmacology 2012;37:586. doi: 10.1038/npp.2011.276




DOI: 10.22100/jkh.v14i2.2229