بررسی اثرات تزریق نانوذرات بیولوژیک نقره تولید شده توسط قارچ فوزاریوم به همراه دو نوع پیش‌آمادگی تمرینی بر تغییرات مورفولوژیک بافت مغز رت‌های نر ویستار

Afrooz Mottahedi1
, Sayyed-Javad Ziaolhagh2
1- گروه فیزیولوژی ورزشی- دانشکده علوم پایه- واحد شاهرود- دانشگاه آزاد اسلامی شاهرود- شاهرود- ایران.
2- مرکز تحقیقات نانوذرات بیولوژیک در پزشکی- واحد شاهرود- دانشگاه آزاد اسلامی شاهرود- شاهرود- ایران.

چکیده


مقدمه: امروزه تولید نانوذرات بیولوژیک به‌واسطه اثرگذاری بهتر در صنایع مختلف بسیار گسترش‌یافته است. اگرچه هنوز به‌طور کامل عوارض جانبی آنها بر بافت مغز مورد بررسی قرار نگرفته است. به‌علاوه از طریق اعمال محرک استرس‌زایی کمتر از آستانه آسیب به بافت (پیش‌آمادگی)، نظیر فعالیت بدنی، می‌توان مقاومت آن بافت را به محرک‌های آتی قدرتمندتر افزایش داد. لذا هدف از این پژوهش بررسی تأثیر تزریق دوزهای بالای نانوذرات بیولوژیک به‌همراه دو نوع پیش‌آمادگی تمرینی متفاوت بر تغییرات ساختاری بافت مغز رت‌های نر ویستار بود.

مواد و روش‌ها: پژوهش بر روی 30 رت نر نژاد ویستار در 6 گروه که شامل کنترل سالم، نانو ذرات بیولوژیک نقره، پروتکل تمرین 1 (هوازی)، پروتکل تمرین 2 (بی‌هوازی)، نانو ذرات بیولوژیک نقره + پروتکل تمرین 1، نانو ذرات بیولوژیک نقره + پروتکل تمرین 2 بود، انجام شد. تزریق درون صفاقی نانو ذرات نقره پس از اجرای 10 هفته پروتکل هوازی و بی‌هوازی به ازای 10 درصد وزن بدن هر رت در 5 نوبت انجام شد و پس از 48 ساعت بعد از آخرین تزریق، رت‌ها بی‌هوش شده و نمونه‌گیری صورت پذیرفت. سپس نمونه‌ها با رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین- ائوزین و توسط میکروسکوپ نوری عکس‌برداری و مورد مطالعه قرار گرفتند.

نتایج: نتایج پژوهش حاضر نشان داد 10 هفته پیش‌آمادگی تمرین هوازی و بی‌هوازی به‌صورت معنی‌داری بر میزان مسافت طی شده در آزمون استقامتی پیشرونده بر روی تردمیل جوندگان (000/0>P) و وزن بدن رت‌های نر (000/0>P) اثر‌گذار بود. همچنین تزریق درون صفاقی نانوذرات بیولوژیک نقره با دوز بالا موجب التهاب و پرخونی خفیف سلول‌های عصبی بافت مغز در رت‌های بدون تمرین شد و ماده سفید و خاکستری سلول‌های عصبی تغییری نداشت. از طرفی در گروه‌های تمرینی التهاب و پرخونی تقلیل‌یافته بود و در گروه پیش‌آمادگی هوازی نسبت‌به بی‌هوازی این کاهش معنی‌دارتر بود.

نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد پیش‌آماده‌سازی تمرینی مخصوصاً هوازی می‌تواند در کاهش درجه تخریب بافت مغزی ناشی از تزریق نانو ذرات بیولوژیک نقره با دوز بالا مؤثر باشد.


واژه های کلیدی


نانو ذرات بیولوژیک نقره، پروتکل تمرین هوازی، پروتکل تمرین بی‌هوازی، پیش‌آماده‌سازی، بافت مغز.

تمام متن:

PDF XML

مراجع


Win-Shwe TT, Fujimaki H. Nanoparticles and Neurotoxicity. Int J Mol Sci 2011;12:6267-80. doi:10.3390/ijms12096267

Locht L J, Pedersen M Ø, Markholt S, Bibby BM, Larsen A, Penkowa M, et al. Metallic silver fragments cause massive tissue loss in the mouse brain. Basic Clin Pharmacol Toxicol 2011;109:1-10. doi:10.1111/j.1742-7843.2010.00668.x

Hadrup N, Loeschner K, Mortensena A, Sharmaa A.K, Qvortrupc K, Larsen E.H, et al. The similar neurotoxic effects of nanoparticulate and ionic silver in vivo and in vitro. Neurotoxicology 2012;33:416-23. doi:10.1016/j.neuro.2012.04.008

Panayala NR, Pena-Mendez ME, Havel J. Silver or silver nanoparticles. J Appl Biomed 2008;6:117-29. doi:10.32725/jab.2008.015

Borm P, Robbins D, Haubold S, Kuhlbusch T, Fissan H, Donaldson K, et al. The potential risks of nanomaterials: a review carried out for ECETOC. Particle and Fibre Toxicology 2006;3:1-35. doi:10.1186/1743-8977-3-11

Prasad K, Jha AK, Kulkarni A. Lactobacillus assisted synthesis of titanium nanoparticles. Nanoscale Res Lett 2007;2:248-50. doi:10.1007/s11671-007-9060-x

Rai M, Yadav A, Gade A. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol Adv 2009;27:76-83. doi:10.1016/j.biotechadv.2008.09.002

Prucek R, Ranc V, Balzerová O, Panáček A, Zboĭil R, Kvítek L. Preparation of silver particles and its application for surface enhanced Raman scattering with near-infrared excitation. Materials Research Bulletin 2014;50:63-7. doi: 10.1016/j.materresbull.2013.10.014

Elechiguerra J, Burt J, Morones J, Camacho – Bragado A, Gao X, Lara H, Yacaman M. Interactionof silver nanoparticles with HIV–1. J Nanobiotechnology 2005;3:1-10. doi:10.1186/1477-3155-3-6

Azami F, S A Manafi, P Pourali. Production of silver nanoparticles by the fungus fusarium oxysporum that was cultured in different environmental conditions and comparision of their antibacterial efficiency whith each other. Jornal of Nanomaterials I.A.U Shahroud Branch 2018;10:178-187.

William J, Trickler Susan M, Lantz Richard C, Murdock Amanda M, Schrand Bonnie L, Robinson Glenn D, et al. Silver nanoparticle induced blood-brain barrier inflammation and increased permeability in primary rat brain microvessel endothelial cells. Toxicological Sciences 2010;118:160-170. doi:10.1093/toxsci/kfq244

Warburton Darren ER, Bredin Shannon SD. Health benefits of physical activity: a systematic review of current systematic reviews. Curr Opin Cardiol 2017;32:541-56. doi:10.1097/hco0000000000000437

Bothwell M. Recent advances in understanding neurotrophin signaling. F1000Res 2016;5:1-9. doi:10.12688/f1000research.8434.1.ecollection 2016

Arora S, Jain J, Rajwade JM, Paknikar KM. Cellular responses induced by silver nanoparticles: in vitro studies. Toxicol Lett 2008; 179:93-100. doi:10.1016/j.toxlet.2008.04.009

Hoelting L, Scheinhardt B, Bondarenko O, Schildknecht S, Kapitza M, Tanavde V, et al. A 3-dimensional human embryonic stem cell (hESC)-derived model to detect developmental neurotoxicity of nanoparticles. Arch Toxicol 2013;87:721-33. doi:10.1007/s00204-012-012-0984-2

Liu Y, Guan W, Ren G, Yang Z. The possible mechanism of silver nanoparticle impact on hippocampal synaptic plasticity and spatial cognition in rats. Toxicol Lett 2012; 209:227-31. doi:10.1016/j.toxlet.2012.01.001

Wu J, Wang C, Sun J, Xue Y. Neurotoxicity of silica nanoparticles: brain localization and dopaminergic neurons damage pathways. ACS Nano 2011;5:4476-89. doi:10.1021/nn103530b

Mogharnasi M, Bayat J, Foaddini M, Salehinia A, Hosseini M, Shhamat Nashtifani F.The effect of colostrum along whith aerobic and anaerobic exercise on lipid peroxidation and total antioxidant capacity of male wistar rats. Armaghan-e-Danesh 2016;21:265-277.

Ahamed M, Siddiqui MA, Akhtar MJ, Ahmad I, Pant AB, Alhadlaq HA. Genotoxic potential of copper oxide nanoparticles in human lung epithelial cells. Biochem Biophys Res Commun 2010;396:578-83. doi:10.1016/j.bbrc.2010.04.156

Ishida K, Cipriano TF, Rocha GM, Weissmuller G, Gomes F, Miranda K, et al. Silver nanoparticle production by the fungus Fusarium oxysporum: nanoparticle characterisation and analysis of antifungal activity against pathogenic yeasts. Memorias do Instituto Oswaldo Cruz 2014;109:220. doi:10.1590/0074-0276130269

Nasrollahzade H, Khodarahmi P, Nasrabadi M. Evaluation of necrotic effects of intraperitoneal administration of nano-silve on rat hippocampal cells. Journal of Animal Physiology and Development 2015;28:23-31.

Xu L, Shao A, Zhao Y, Wang Z, Zhang C, Sun Y, et al. Neurotoxicity of silver nanoparticles in rat brain after intragastric exposure. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 2015;15:4215-23. doi:10.1166/jnn.2015.9612

Cramer S, Tacke S, Bornhorst J, Klingauf G, Schwerdtle T, Galla HJ. The influence of silver nanoparticles on the blood-brain and the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro. J Nanomed Nanotech 2014;5:1-12.

Joanna Skalska, Małgorzata Frontczak-Baniewicz, Lidia Strużyńska. Synaptic degeneration in rat brain after prolonged oral exposure to silver nanoparticles. NeuroToxicology 2015;46:145-54. doi:10.1016/J.NEURO.2014.11.002

Nithya R, Ragunathan R. Synthesis of silver nanoparticle using Pleurotus sajor caju and its antimicrobial study. Dig J nanomater biostruct 2009;4:9-623.

Gonzalez-Carter DA, Leo BF, Ruenraroengsak P, Chen SE, Goode A, Theodorou LG, et al. Silver nanoparticles reduce brain inflammation and related neurotoxicity through induction of H2S-synthesizing enzymes. Sci Rep 2017;7. doi:10.1038/srep42871

Park EJ, Bae E, Yi J, Kim Y, Choi K, Lee SH, et al. Repeated-dose toxicity and inflammatory responses in mice by oral administration of silver nanoparticles. Environ Toxicol Pharmacol 2010;30:162-8. doi:10.1016/j.etap.2010.05.004

Nagender Reddy Panyala, Eladia Maria Pena-Mendez, Josef Havel. Silver or silver nano-particles: a hazardous threat to the environments and human healyh?. Journal of applied medicine 2008;6:117-129. doi:10.32725/jab.2008.015

Huang EJ, Reichardt LF. Neurotrophins: roles in neuronal development and function. Annu Rev Neurosci 2001;24:677-736. doi:10.1146/annurev.neuro.24.1.677

Miller FD, Kaplan DR. Neurotrophin signalling pathways regulating neuronal apoptosis. Cell Mol Life Sci 2001;58:1045-53. doi: 10.1007/pl00000919

Dornbos III D, Ding Y. Mechanisms of neuroprotection underlying physical exercise in ischemia-reperfusion injury. In Tech 2012; p. 299-326. doi:10.5772/32119

Lo EH, Dalkara T, Moskowitz MA. Mechanisms, challenges and opportunities in stroke. Nat Rev Neurosci 2003;4:399-414. doi:10.1038/nrn1106

Zhang F, Wu Y, Jia J. Exercise preconditioning and brain ischemic tolerance. Neuroscience 2011; 177: 170-76. doi:10.1016/j.neuroscience.2011.01.018

Ding Y, Li J, Luan X, Ding YH, Lai Q, Rafols J, et al. Exercise pre-conditioning reduces brain damage in ischemic rats that may be associated with regional angiogenesis and cellular overexpression of neurotrophin. Neuroscience 2004;124:583-591. doi: 10.1016/j.neuroscience.2003.12.029

Bullitt E, Rahman F, Smith J, Kim E, Zeng D, Katz L, et al. The effect of exercise on the cerebral vasculature of healthy aged subjects as visualized by MR angiography. Am J Neuroradiol 2009;30:1857-63. doi:10.3174/ajnr.A1695

Obrenovitch TP. Molecular physiology of preconditioning-induced brain tolerance to ischemia. Physiol Rev 2008;88:211-47. doi:10.1152/physrev.00039.2006

Hamakawa M, Ishida A, Tamakoshi K, Shimada H, Nakashima H, Noguchi T, et al. Repeated short-term daily exercise ameliorates oxidative cerebral damage and the resultant motor dysfunction after transient ischemia in rats. J Clin Biochem Nutr 2013;53:8-14.

Samadi A, Exercise Preconditioning and Neuroprotection: A Review of Mechanisms. The Neuroscience Journal of Shefaye Khatam 2015;3:115-130. doi:10.18869/acadpub.shefa.3.1.115

Vollert C, Zagaar M, Hovatta I, Taneja M, Vu A, Dao A, et al. Exercise prevents sleep deprivationassociated anxiety-like behavior in rats: potential role of oxidative stress mechanisms. Behav Brain Res 2011;224:233-240. doi:10.1016/j.bbr.2011.05.010

Barari AR, Bashiri J, Rahimi AR, Mokhtari E. The effect of endurance and circuit resistance training on serum brain-deriveved neurotrophic factor and cortisol in inactive male students: A randomized clinical trial. J Shahrekord Univ Med Sci 2015;17:43-53.

Del Bonis-O Donnell JT, Chio L, Dorlhiac GF, MCfarilane IR, Landry MP. Advances in nanomaterials for brain microscopy. Nano Research 2018;11:1-29. doi:10.1007/s12274-018-2145-2

Murry CE, Jennings RB, Reimer KA. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation 1986;74:1124-36. doi:10.1161/01.cir.74.5.1124

Dirnagl U, Meisel A. Endogenous neuroprotection: mitochondria as gateways to cerebral preconditioning? Neuropharmacology 2008;55: 433-44. doi:10.1016/j.neuropharm.2008.02.017

Del Zoppo GJ. The neurovascular unit in the setting of stroke. J Intern Med 2010;267:156-71.

Kochanski R, Dornbos III D, Ding Y. Neuroprotection and Physical Preconditioning: Exercise, Hypothermia, and Hyperthermia. Innate Tolerance in the CNS: Springer 2013; p. 105-31.

Wang X, Zhang M, Feng R, Li WB, Ren SQ, Zhang J, et al. Physical exercise training and neurovascular unit in ischemic stroke. Neuroscience 2014;271:99-107. doi:10.1016/j.neuroscience.2014.04.030




DOI: 10.22100/jkh.v14i2.2257