Alzheimer hastalığı modelinde uzun süreli egzersizin moleküler yolaklar ve bilişsel davranışlar üzerine koruyucu etkisinin araştırılması
Investigation of the protective effect of long-term exercise on molecular pathways and cognitive behaviors in alzheimer disease model
Yazar: SEDA KÖSE
Danışman: DOÇ. DR. KÜBRA AKILLIOĞLU
Çukurova Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Amiloid = Amyloid ; Amiloid beta protein = Amyloid beta protein ; Egzersiz = Exercise ; Nörodejeneratif hastalıklar = Neurodegenerative diseases ; Sinir büyüme faktörleri = Nerve growth factors ; Skopolamin = Scopolamine

Özet:
Egzersizin nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde ve önlenmesindeki rolü, yapılan çalışmalara rağmen belirsizliğini korumaya devam etmektedir. Çalışmamızda skopolaminle oluşturulan Alzheimer hastalığı modelinde, koşu bandı egzersizinin moleküler yolaklar ve bilişsel davranışlar üzerindeki koruyucu etkisi araştırıldı.
Bu amaçla, 21. günde annelerinden ayrılan erkek Balb/c farelere (n=69) 12 hafta boyunca koşu bandı egzersizi yaptırıldı. Egzersiz uygulamasının son 4 haftasında (28 gün) farelere skopolamin enjeksiyonu (2mg/kg, günde 1 defa) periton içine yapıldı. Enjeksiyonu takiben açık alan testi ve morris su havuzu testi ile duygusal ve bilişsel davranışları değerlendirildi. Farelerin hipokampus ve prefrontal korteksi izole edilerek Western blot ile BDNF, TrkB, p-GSK3ßSer389, immünohistokimya yöntemi ile APP ve Aß-40 seviyeleri değerlendirildi.
Yaptığımız çalışmada, farelerde skopolamin uygulaması bilişsel ve duygusal işlevlerde bozulmaya neden oldu. Skopolamin hipokampusta p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0,014) ve TrkB (p=0,01) düzeyinin azalmasına neden oldu. Prefrontal kortekste ise p-GSK3ßSer389 ve BDNF (p=0,014) düzeyleri azalırken, TrkB (p=0,013) düzeyinde artış görüldü. İmmünohistokimyasal analiz sonucunda skopolamin uygulaması ile hipokampus ve prefrontal kortekste APP ve Aß-40'ın nöronal ve perinöronal alanlarda arttığı saptandı. Çalışmamızda uzun süreli egzersiz uygulamasının bilişsel ve duygusal işlevlerde bozulmaya karşı koruyucu etkiler gösterdiği saptandı. Koşu bandı egzersizi yaptırılan grupta hipokampusta p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0,01) ve TrkB (p=0,02) düzeyinde artış bulundu. Prefrontal kortekste de p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0,02) ve TrkB (p=0,01) düzeyinde artış saptandı. İmmünohistokimyasal incelemede, Aß-40 ve APP'nin egzersiz gruplarında azaldığı görüldü. 
Sonuç olarak, skopolamin uygulamasının neden olduğu bilişsel ve duygusal davranışlardaki bozulmaya karşı, uzun süreli koşu bandı egzersizinin koruyucu etkisi olabilir. Bu koruyucu etkiye artan BDNF düzeyi ve GSK3ßSer389 fosforilasyonunun aracılık ettiği ileri sürülebilir. 

Anahtar sözcükler: Alzheimer hastalığı, Amiloid beta, BDNF, Egzersiz, p-GSK3ßSer389, Skopolamin

Abstract:
The role of exercise in the treatment and prevention of neurodegenerative diseases continues to remain unclear despite studies. In our study, the protective effect of treadmill exercise on molecular pathways and cognitive behaviors was investigated in the Alzheimer disease model induced by scopolamine.
For that purpose, male Balb/c mice (n=69) which was separated from their mothers on day 21 were subjected to treadmill exercise for 12 weeks. In the last 4 weeks (28 days) of the exercise, scopolamine injection (2mg/kg, once a day) was administered intraperitoneally to the mice. Following the injection emotional and cognitive behaviors were evaluated with open field test and morris water maze test. The hippocampus and prefrontal cortex of the mice were isolated and BDNF, TrkB, p-GSK3ßSer389 levels were evaluated by Western blotting, and APP and Aß-40 levels were analyzed by immunohistochemistry.
In our study, scopolamine administration in mice caused impairment in cognitive and emotional functions. Scopolamine caused a decrease in p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0.014) and TrkB (p=0.01) levels in the hippocampus. In the prefrontal cortex, p-GSK3ßSer389 and BDNF (p=0.014) levels decreased, while TrkB (p=0.013) levels increased. As a result of immunohistochemical analysis, it was found that APP and Aß-40 in the hippocampus and prefrontal cortex increased in neuronal and perineuronal areas with scopolamine administration. In our study, it was found that long-term exercise had protective effects against impairment in cognitive and emotional functions. There was an increase in p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0.01) and TrkB (p=0.02) levels in the hippocampus in the treadmill exercise group. There were also increases in p-GSK3ßSer389, BDNF (p=0.02) and TrkB (p=0.01) levels in the prefrontal cortex. In the immunohistochemical analysis it was observed that Aß-40 and APP were decreased in the exercise groups. 
In conclusion, long-term treadmill exercise may have a protective effect against the impairment in cognitive and emotional behaviors induced by scopolamine. It can be suggested that this protective effect is mediated by increased BDNF level and GSK3ßSer389 phosphorylation.

Key Words: Alzheimer's disease, Amyloid beta, BDNF, Exercise, p-GSK3ßSer389, Scopolamine