Yaşlı sıçanlarda düzenli yapılan aerobik egzersizin kognitif fonksiyonlara etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of regular aerobic exercise on cognitive functions in elderly rats
Yazar: SEVİM KANDİŞ
Danışman: DOÇ. DR. FERDA ULVİYE HOŞGÖRLER
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Amaç: Son yıllarda egzersizin çeşitli hastalıkların tedavileriyle ilişkilendirilmesi
araştırmacıların oldukça dikkatini çekmektedir. Araştırmalar; kronik, bulaşıcı olmayan
hastalıkların tedavilerinde egzersizin o hastalığın ilerlemesinin yavaşlatılması, önceden var
olan hastalığın önlenmesi, hastalığa bağlı komplikasyonların ve mortalitenin azaltılmasında
oldukça önemli olduğunu göstermektedir. Egzersizin kas ve aerobik kapasite üzerine olumlu
etkileri olduğu kadar, beyin üzerinde de önemli yararlı etkileri olduğu bilinmektedir. Bu
çalışmanın amacı, yaşlı sıçanlarda yüksek yoğunluklu aralıklı egzersiz ve orta yoğunluklu
devamlı egzersiz uygulamalarının, bilişsel fonksiyonlara etkisini araştırmaktır. Aynı zamanda,
farklı egzersiz protokollerinin yaşlı sıçanlarda bilişsel fonksiyonlar, anksiyete ve depresyon
benzeri davranış üzerine etkileri de değerlendirilmiştir.
Yöntem: Bu çalışmada 24 adet yaşlı, 8 adet genç erişkin erkek Sprague Dawley sıçan
kullanılmıştır. Tüm sıçanlar kafeslerde 2 adet sıçan olacak şekilde 14 gün boyunca herhangi
bir uygulama yapılmadan bir arada tutulmuşlardır. Alıştırma periyodundan sonra sıçanlar; (1)
devamlı egzersiz grubu (n=8), (2) aralıklı egzersiz grubu (n=8), (3) yaşlı kontrol grubu (n=8),
(4) genç erişkin kontrol grubu (n=8) olarak dört gruba ayrılmıştır. Daha sonra, egzersiz grupları
5 gün boyunca günde 10 dakika 0° eğimde 0,6 km/saat hızda koşu bandında alıştırma
periyoduna tabi tutulmuştur. Kontrol grupları, koşu bandı üzerinde aynı süre boyunca egzersiz
yapmadan bekletilmiştir. Sıçanlar gruplara ayrıldıktan sonra egzersiz grupları 6 hafta boyunca
haftada 3 gün devamlı ya da aralıklı egzersiz yapmışlardır. 6 haftalık koşu bandı egzersizi
uygulamalarından sonra, Morris su labirenti testi uygulanarak farklı türdeki egzersizlerin
bilişsel fonksiyonlara etkileri değerlendirilmiştir. Ardından açık alan ve yükseltilmiş artı
labirent testi yapılarak anksiyete benzeri davranış değerlendirilmiştir. Son olarak depresyon
benzeri davranışın değerlendirilmesi amacıyla Porsolt zorlu yüzme testi uygulanmıştır.
vii
Davranış deneylerinden sonra, kan örnekleri karbondioksit anestezisi altında alınmıştır.
Biyokimyasal analizler için hipokampüs, kas ve serum ayrılmıştır.
Bulgular: Açık alan testinde kenar alanlarda geçirilen sürenin aralıklı egzersiz
grubunda yaşlı egzersiz grubuna göre azaldığı görülmüştür. Depresyon benzeri davranışta
gruplar arası anlamlı fark görülmemiştir. Yükseltilmiş artı labirent testinde gruplar arası
anlamlı fark görülmemiştir. Morris su labirenti testinin ilk 4 gün öğrenme deneyinin 4. gününün
sonunda devamlı ve aralıklı egzersiz gruplarının yaşlı kontrol grubuna göre daha hızlı
öğrendiği gösterilmiştir. Deneyin 5.gününde hedef kadranda geçirilen sürenin aralıklı egzersiz
grubunda devamlı egzersiz ve yaşlı kontrol grubuna göre yüksek olduğu görülmüştür.
Biyokimyasal analizlerde hipokampus beyin türevli nörotrofik faktör (BDNF) ve interlökin-10
(IL-10) ELISA sonuçları aralıklı egzersiz grubunda tüm gruplara göre yüksek bulunmuştur.
Süperoksit dizmutaz (SOD) ELISA sonuçlarının yine aralıklı egzersiz grubunda devamlı
egzersiz ve yaşlı kontrol grubuna göre yüksek olduğu gösterilmiştir. Hipokampus GPx ELISA
sonuçlarının devamlı egzersiz grubunda diğer tüm gruplara göre yüksek, kas GPx ELISA
sonuçlarının devamlı ve aralıklı egzersiz gruplarında yaşlı kontrol grubuna göre yüksek, serum
GPX ELISA sonuçlarının tüm gruplarda yaşlı kontrol grubuna göre yüksek olduğu
gösterilmiştir.
Sonuç: Bu çalışmada yaşlı sıçanlarda egzersiz uygulamasının, egzersiz yapılmamasına
göre; aralıklı egzersizin devamlı egzersize göre öğrenme ve bellek, beyin türevli nörotrofik
faktör, oksidatif stres parametreleri üzerine daha olumlu etkileri olduğu gösterilmiştir.
Literatürde yaşlı sıçanlarda devamlı ve aralıklı egzersiz uygulamalarının öğrenme ve bellek,
anksiyete benzeri davranış, depresyon benzeri davranış, beyin türevli nörotrofik faktör, anti-
enflamatuar sitokinler ve antioksidan sistem parametreleri üzerinden karşılaştırıldığı bir
çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmanın özgün değerini, yaşlı sıçanlarda farklı egzersiz
uygulamalarının hem davranış hem de biyokimyasal parametreler üzerine etkinliğinin
değerlendirilmesi oluşturmaktadır. Çalışma sonuçlarımızın bu alanda yapılacak yeni deneysel
araştırmalara öncülük edeceği, yaşlılarda tedavi edici ve rehabilite edici egzersiz
uygulamalarına yön vereceği düşünülmektedir.
Anahtar kelimeler: yaşlı sıçan, devamlı egzersiz, aralıklı egzersiz, bilişsel
fonksiyonlar, anksiyete

Abstract:
Objective: Recently, the association of exercise with various disease treatments has
drawn significant attention from researchers. Studies indicate that physical activity is essential
for preventing previous health issues, decreasing the probability of complications and fatalities
from diseases, and reducing the progression of chronic, non-communicable diseases. The
benefits of exercise are widely acknowledged not only on muscle and aerobic capacity but also
on the brain. The purpose of this research is to examine if elderly rats' cognitive abilities are
affected by high-intensity interval exercises and moderate-intensity continuous exercise.
Additionally, the effects of different exercise protocols on cognitive functions, anxiety, and
depression-like behaviors in elderly rats have also been evaluated.
Method: In this research, 24 elderly male Sprague Dawley rats and 8 young adult male
Sprague Dawley rats were used. For a duration of 14 days, two rats each cage were kept
together with all the rats. There is no treatments were carried out during this time. After the
acclimatization period, the rats were divided into: (1) continuous exercise group (n=8), (2)
interval exercise group (n=8), (3) elderly control group (n=8), and (4) young adult control
group (n=8). Subsequently, the exercise groups underwent a 5-day acclimatization period on a
treadmill at a speed of 0,6 km/h with 0° inclination for 10 minutes per day. The control groups
were kept on the treadmill without exercise for the same duration. After the rats were allocated
to their respective groups, the exercise groups underwent continuous or interval exercise three
days a week for 6 weeks. Following the 6-week treadmill exercise regimen, the impact of
different exercise regimens on cognitive abilities was assessed using the Morris water maze
test. Subsequently, anxiety-like behavior was assessed through open field and elevated plus
maze tests. Finally, the Porsolt forced swim test was conducted to evaluate depression-like
ix
behavior. After the behavioral experiments, carbon dioxide anesthesia was used for obtaining
blood samples. The hippocampus, muscle, and serum were seperated for biochemical analysis.
Findings: As compared to the elderly exercise group, the interval exercise group spent
less time in the periphery zones during the open field test. No significant difference was
observed between groups in depression-like behavior. No significant difference was observed
between groups in elevated plus maze test. In the initial 4 days of the Morris water maze test,
by the end of the fourth day, it was demonstrated that both the continuous and interval exercise
groups had learnt with greater speed than the elderly control group. In comparison to the
continuous exercise and elderly control groups, the interval exercise group spent more time in
the target quadrant on the 5th day. The biochemical studies revealed that the interval exercise
group had greater levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and interleukin-10 (IL-
10) ELISA findings than the remaining group. Results from the ELISA test for superoxide
dismutase (SOD) also revealed that the interval exercise group had greater levels of SOD than
the continuous exercise and elderly control groups. When compared to all other groups, the
continuous exercise group's glutathione peroxidase (GPx) ELISA findings were higher in the
hippocampus, and both the interval and continuous exercise groups' results were higher in the
muscle when compared to the elderly control group. In comparison to the elderly control group,
all groups' serum GPX ELISA results were higher.
Result: This study demonstrated that exercise intervention in elderly rats has more
positive effects on learning and memory, brain-derived neurotrophic factor, and oxidative
stress parameters compared to no exercise, and intermittent exercise showing more favorable
effects compared to continuous exercise. A comparison of interval versus continuous exercise
regimens in elderly rats has not been documented in the literature. in terms of learning and
memory, anxiety-like behavior, depression-like behavior, brain-derived neurotrophic factor,
anti-inflammatory cytokines and antioxidant system parameters. Evaluating the effectiveness
of different exercise interventions on both behavioral and biochemical parameters in elderly
rats constitutes the original contribution of this research. It is anticipated that the findings of
this research will provide the way for further experimental research in this field and guide
therapeutic and rehabilitative exercise interventions in the elderly population.
Keywords: Exercise, elderly rat, continuous exercise, interval exercise, cognitive
functions, anxiety