مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان

گزارش کوتاه
مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان
دوره 20، فروردین 1400، 128-119
 
 
بهبود آسیب حافظه فضایی به دنبال ورزش ارادی در موش­های صحرایی وابسته به مرفین: یک گزارش کوتاه
 
ولی نوذری^[1]، ابوذر زارع^[2]
 
دریافت مقاله:25/08/1399 ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح:15/09/1399 دریافت اصلاحیه از نویسنده:04/11/1399 پذیرش مقاله: 07/11/1399
 
 
 
 
چکیده
زمینه و هدف: یکی از راه­های درمان اعتیاد، ورزش کردن می­باشد. هدف این پژوهش تعیین بهبود آسیب حافظه فضایی به دنبال ورزش ارادی در موش­های وابسته به مرفین بود.
مواد و روش­ها: در این مطالعه تجربی، موش­ها همزمان با 10 روز فعالیت دویدن، مرفین (10 میلی­گرم بر کیلوگرم) را روزی دو بار با فاصله 12 ساعت دریافت کردند. سپس همه موش­ها برای 5 روز متوالی و هر روز 2 بار در ماز آبی موریس آموزش دیدند. برای تحلیل داده­ها از آزمون آنالیز واریانس (ANOVA) و آزمون Tukey استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که گروه­های وابسته به مرفین و کنترل ورزشکار به صورت معنی­داری مدت زمان بیش‌تری را در ناحیه هدف در مقایسه با گروه مرفین و کنترل ورزش نکرده سپری نمودند (به ترتیب، 0001/0P= و 04/0P=) و این نشان می­دهد که ورزش موجب بهبود به خاطرآوری حافظه فضایی گردید.
نتیجه‌گیری: ورزش ارادی ممکن است یک روش بالقوه­ای برای درمان برخی از نقایص رفتاری ناشی از مرفین باشد.
کلمات کلیدی: وابستگی به مرفین، ورزش ارادی، ماز آبی موریس، موش صحرایی
 
 
 
 
 
 

مقدمه
اعتیاد از دست دادن کنترل فرد در مصرف دارو و یا جستجو مصرف اجباری دارو علیرغم آثار زیانبار آن است. مشابه سایر بیماری­ها، یک فهم درست از پایه زیست­شناسی اعتیاد، به یافتن درمان­های مؤثرتری منجر خواهد شد ]1.[ به دنبال مصرف دراز مدت مواد مخدر بر خلاف دیگر داروهای محرک، همانند موش­ها در انسان خارها و شاخه‌های دندریتی نورون‌های هسته Accumbens، نورون‌های هرمی ‌قشر پره فرونتال میانی کاهش می­یابد ]2[. اعتیاد به مخدرها اختلالات شناختی از جمله تخریب حافظه و یادگیری را سبب می­شوند. برای مثال، موش­های صحرایی که به­طور مزمن با مرفین مواجه شده­اند در اکتساب حافظه رجوعی اختلال نشان می‌دهند ]3[. بر این اساس احتمالاً مصرف مزمن داروهای اعتیادآور با تخریب سیستم طبیعی یادگیری و حافظه موجب رفتار ناسازگار عادت جستجوی اجباری دارو می­گردند ]4[. هم­چنین توانایی یادگیری موش‌های وابسته به مرفین در ماز آبی موریس با کنترل­ها متفاوت نمی­باشد اما وابستگی به مرفین به خاطرآوری حافظه دراز مدت فضایی را مختل می‌کند ]5[. پیدا کردن راه­های مؤثر برای جلوگیری از تغییرات سیناپسی ناشی از داروهای مخدر، می­تواند نقش مهمی‌در درمان و جلوگیری از عود آن داشته باشد. متأسفانه به علت عدم شناخت دقیق مکانیسم­های این بیماری، روش‌های درمان مؤثر و جلوگیری از ایجاد وابستگی و عود آن، در دسترس نیست. به نظر می‌رسد یکی از روش­های مؤثر و کم هزینه درمان اعتیاد ورزش باشد. مطالعات جدید نشان می­دهند که ورزش می­تواند برخی از نشانه­های شناختی و پیامدهای تخریبی ریخت­زایی زوال عقلی را کاهش دهد و موجب بازگرداندن یادگیری فضایی در موش‌های مسن گردد ]6[. در این راستا نشان داده شده است که ورزش ارادی موجب بازگرداندن نقایص حافظه فضایی در موش­های دچار ایسکمی‌مغزی موضعی گردید. مطالعات اخیر Vanpraag و همکاران نشان داد که ورزش ارادی می­تواند موجب افزایش 50 درصدی نورون­زایی در هیپوکامپ موش‌های مسن و همچنین در قشر حرکتی و مخچه و بازگرداندن حافظه فضایی در ماز آبی گردد ]7[. در پژوهشی Kauer و همکارش نشان دادند که ورزش ارادی با کاهش دادن وسعت آسیب بعد از صدمه مغزی و به تاخیر انداختن شروع بیماری آلزایمر می­تواند برخی از پیامدهای تخریبی ریختی و رفتاری حاصل از پیری را نیز از بین ببرد ]8[. گزارش­ها نشان داده­اند که سطوح بالای Norepinephrine، کاتکول آمین­ها (Catecholamines)، Serotonin و Neurotransmitterهای (انتقال دهنده عصبی) دیگر ممکن است اثرات ورزش در حافظه و یادگیری را توجیه کند. سلامتی مغز یکی از اهداف مهم در زندگی انسان­ها است. جهت دست یافتن به این هدف ورزش می‌تواند کارساز باشد. تحقیقات زیادی در مورد اثرات ورزش در اعمال مغزی انجام گرفته است. با توجه به تحقیقات فوق و این که تحقیقی مشابه تاکنون در این زمینه انجام نشده است، در این مطالعه بهبود آسیب حافظه فضایی به دنبال ورزش ارادی در موش­های صحرایی وابسته به مرفین بررسی گردید.
مواد و روش­ها
این مطالعه در سال 1395 در آزمایشگاه فیزیولوژی دانشگاه آزاد اسلامی‌یاسوج انجام شد. تجربی موش­های صحرایی نر بالغ نژاد ویستار به وزن 250-200 گرم که همگی در حیوان خانه مرکز تحقیقات فیزیولوژی دانشگاه علوم پزشکی سمنان پرورش داده شده بودند به صورت اتفاقی در گروه­های مورد نظر قرار گرفتند. در طی آزمایش ها تمام حیوانات در قفس‌های انفرادی پلی‌اتیلنی با ابعاد (50 26 25 سانتی‌متر) و در یک اتاق با درجه حرارت ثابت (2±22) و سیکل شبانه­روزی منظم (12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی) نگهداری شدند و آب و غذای کافی در اختیار آنها قرار داشت. تحقیق حاضر در کمیته پژوهش دانشگاه آزاد اسلامی واحد یاسوج با کد 12021404942033 تأیید و ثبت شد.
داروی مورد استفاده در این تحقیق مرفین سولفات بود. وسایل مورد نیاز شامل قفس­های مجهز به چرخ­گردان، ماز آبی موریس جهت ارزیابی حافظه فضایی، نرم افزار نروتریس 23، نسخه 1 (Neuro Trace)، رایانه برای دریافت و تجزیه و تحلیل داده­های الکتروفیزیولوژی و قفس فارادی استفاده شد. برای انجام آزمایش حیوانات با تزریق زیرجلدی مرفین (10 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن) دو بار در روز با فاصله 12 ساعت به مدت 10 روز همزمان به ورزش ارادی به صورت مزمن وابسته شدند. تجویز مزمن مرفین تولید وابستگی فیزیکی و روانی می­کند. تظاهرات فیزیکی وابستگی (نشانه‌های رفتاری و Autonomic) به عنوان قطع مرفین در نظر گرفته شد. موش­های ورزشکار کنترل و موش­های وابسته به مرفین ورزشکار پس از آشنا شدن با دستگاه تردمیل مدل 5 لاین، شرکت فنی مهندسی کیمیا کهربای مبین ساخت ایران هر روز به مدت یک ساعت دویدند. این گروه­ها در ابتدا با سرعت 5 متر در دقیقه برای 5 دقیقه اول، 10 متر در دقیقه برای 5 دقیقه بعد و سپس 17 متر در دقیقه برای 50 دقیقه آخر با شیب صفر درجه ورزش کردند.
ماز آبی یک مخزن فلزی حلقوی با دیواره مشکی (قطر 140 سانتی‌متر و ارتفاع 55 سانتی‌متر) است که تا ارتفاع 25 سانتی‌متری از آب 2±22 درجه سانتی‌گراد پر شد. یک سکوی Plexiglass روشن (با قطر 11 سانتی‌متر) 2 سانتی‌متر زیر سطح آب در مرکز یکی از چهار ربع شمال شرقی، جنوب شرقی، شمال غربی، جنوب غربی قرار داده شد. این سکو توسط یک پایه روی کف مخزن نگهداری می‌شد.
سکوی فوق فقط وسیله­ای برای فرار حیوان از آب بود. اتاقی که ماز در آن قرار داشت، حاوی اجسام و علامت­های اضافی تعبیه شده از قبیل پوستر، قفسه، پنجره و غیره بود. حرکت و رفتار حیوان به وسیله یک دوربین تلویزیونی مادون قرمز که در ارتفاع دو متری بالای ناحیه مرکزی مخزن قرار گرفته ردیابی و تشخیص داده و کنترل می­شد. سیگنال تلویزیونی دیجیتال وارد یک سیستم ردیاب کامپیوتری شده که حرکت موش را هر 100 میلی‌ثانیه ارزیابی و ذخیره می‌کند از این رو امکان ثبت دقیق مسیر شنای موش در هر بار آموزش فراهم می‌شد ]9[.
برای جلوگیری از اثرات حاد تزریق مرفین، آموزش در ماز آبی 2 ساعت بعد از تزریق مرفین از روز 11 بعد از شروع ورزش ارادی شروع شد. حیوان یک ساعت قبل از شروع آموزش به صورت قفس­های انفرادی به منظور سازش با محیط جدید با اتاق ماز آبی حمل گردیدند. به منظور یادگیری فضایی، آموزش حیوانات در مازآبی طی 5 روز انجام گرفت. هر موش 2 بار در روز (2 آزمایش در روز) برای مدت 60 ثانیه از یکی از کناره­های دیواره ماز به صورت تصادفی به داخل آب رها می­گردید تا با استفاده از علائم محیطی، محل سکوی پنهان در زیر آب را پیدا نماید و به موش اجازه داده می­شد به مدت 20 ثانیه روی صفحه باقی بماند. در صورتی که موش قادر به پیدا کردن سکو در مدت 60 ثانیه نباشد با دست به طرف آن هدایت خواهد شد. این پروتکل تست خوبی برای ارزیابی اثر ورزش بر روی یادگیری و حافظه است که تفاوت­ها را بهتر نشان می‌دهد ]10[. در تجزیه و تحلیل داده­ها از آزمون آنالیز واریانس (ANOVA) و نیز برای داده‌های مکرر از اندازه‌گیری مکرر استفاده گردید هم­چنین از تست تعقیبی Tukey، جهت تعیین تفاوت بین گروه­ها استفاده شد و از نرم‌افزار SPSS نسخه 22 استفاده گردید. اطلاعات به صورت خطای معیار± میانگین برای هر گروه ارائه شده و سطح معنی‌دار 05/0>P در نظر گرفته شده است.
نتایج
ابتدا نرمال بودن داده­ها با آزمون SmirnovKolmogrov بررسی شد و چون توزیع داده­ها نرمال بود از آنالیز واریانس و تست تعقیبی Tukey استفاده شد و ملاک معنی­داری 05/0p< در نظر گرفته شد. آنالیز واریانس دو طرفه با اندازه‌گیری مکرر داده­ها در مسافت دویدن در طی 10 روز ورزش ارادی حاکی از فقدان اثر معنی­دار گروه­ها (587/0=P، 306/0=_18/1F)، یک اثر معنی­دار روزها (0001/0=P، 03/7=_162/9F) و فقدان تعامل معنی­دار بین گروه­ها و روزها (53/0=P، 89/0=_162/9F) است. در حالی­که هیچ اختلاف معنی‌داری بین مسافت کل دویدن در طی 10 روز بین دو گروه ورزشکار وابسته (400±10990) و غیر وابسته (531±12247­) به مرفین وجود نداشت (557/0=P ،6/0=₁₈t).
آنالیز واریانس دو طرفه حاکی از اثرات معنی­دار ورزش (001/0P= ، 64/32F_1.36=) درمان با مرفین (037/0P=، 44/4F_1.36=) می­باشد. مقایسه بین گروه­ها نشان داد که زمان رسیدن به محل سکو در گروه وابسته به مرفین ورزش نکرده به­طور معنی­داری بیش‌تر از گروه سالین ورزش نکرده می‌باشد (042/0P=). شکل 1، نشان دهنده آسیب به خاطرآوری حافظه فضایی ناشی از وابستگی مرفین می‌باشد. زمان رسیدن به محل سکو در گروه وابسته به مرفین ورزشکار به طور معنی‌داری کم‌تر از گروه وابسته به مرفین ورزش نکرده می‌باشد (001/0P=). اختلاف مشابه در زمان رسیدن به محل سکو در بین گروه­های کنترل سالین ورزشکار و ورزش نکرده دیده شد.

 

نمودار 1- میانگین زمان رسیدن به سکو در آزمون به خاطرآوری حافظه فضایی در ماز آبی را نشان می­دهد. همان‌طوری که مشاهده می­شود گروه­های ورزشکار به صورت معنی‌دار در زمان کم‌تری به محل سکو رسیدند و این نشان می­دهد که ورزش موجب بهبود به خاطرآوری حافظه فضایی گردید. ^*: نشان دهنده اختلاف معنی­دار بین گروه­های موش‌های ورزشکار کنترل و موش­های ورزش نکرده کنترل (046/0P=)،
 #: موش‌های ورزش نکرده کنترل و موش­های وابسته به مرفین ورزش نکرده (042/0P=)، ^***: موش­های وابسته به مرفین ورزشکار و موش­های ورزشکار کنترل (001/0P=) می­باشد.
 

نمودار 2 میانگین مدت زمان سپری شده در 20 سانتی‌متری مرکز سکو (ناحیه هدف) و محل­های مشابه در نواحی دیگر را نشان می­دهد. همان­طوری که مشاهده می‌شود گروه‌های ورزشکار به­صورت معنی­دار مدت زمان بیش‌تری را در ناحیه هدف سپری نمودند و این نشان می­دهد که ورزش موجب بهبود به خاطرآوری حافظه فضایی گردید.
* : نشان­دهنده موش­های ورزشکار کنترل و موش­های ورزش نکرده کنترل (04/0=P)، #: موش­های وابسته به مرفین ورزش نکرده و موش­های ورزش نکرده کنترل (048/0=P)، ***: موش­های وایسته به مرفین ورزشکار و موش­های وابسته به مرفین ورزش نکرده (0001/0=P)، +: موش­های ورزشکار کنترل و موش­های ورزش نکرده کنترل (048/0=P)،$ : موش‌های وابسته به مرفین ورزش نکرده و موش­های ورزش نکرده کنترل (032/0=P)،  : موش­های وابسته به مرفین ورزشکار و موش­های وابسته به مرفین ورزش نکرده (0001/0=P) می­باشد.
 

بحث
مطالعات قبلی نشان داده­اند که تجویز مزمن مرفین موجب آسیب یادگیری و یا به خاطرآوری حافظه فضایی می­گردد. در راستای این مطالعات، مطالعه حاضر نیز نشان داد مرفین مزمن باعث آسیب حافظه فضایی گردید. هیچ اختلافی در استراتژی جستجو در ماز آبی در بین دو گروه وابسته و غیر وابسته به مرفین یافت نشد. هر دو گروه در طول پیشرفت آموزش به تدریج تمایل بیش‌تری برای ترک کردن دیواره مخزن ماز نشان دادند. در این مطالعه یادگیری و حافظه فضایی در همه موش ها 2 ساعت بعد از تزریق مرفین ارزیابی گردید. Berchuld و همکاران در مطالعه ای نشان دادند که نیمه عمر پایانی مرفین 3/8 ساعت می­باشد. هم‌چنین نشان داده شد که بیش حرکتی ناشی از مرفین بیش از 2 ساعت به طول می‌انجامد ]11[. هم‌چنین نیمه عمر مرفین زمان بیش‌تری نیاز دارد. در مطالعه­ای دیگر نشان داده شد که یک ساعت بعد از آخرین تزریق مرفین در موش­های سوری که تزریق 10 روزه مرفین گرفتند میزان مرفین آزاد در خونشان بالا بود، که تا 3 ساعت بعد از تزریق به شدت کاهش یافت ]12[. بنابراین، آسیب شناختی مشاهده شده در این مطالعه نمی­تواند ناشی از اثر حاد مرفین یا قطع خود­ به خودی مرفین باشد. اگر چه مکانیسم عمل آسیب حافظه فضایی ناشی از مرفین ناشناخته باقی مانده است، ولیکن پیشنهاد گردید مرفین مزمن احتمالأ از طریق آسیب پتانسیل دراز­مدت (LTP) ناحیه CA1 هیپوکامپ (Cornu Ammonis area 1) و یا تجمع آدنوزین هیپوکامپ موجب آسیب حافظه فضایی می­گردد. یافته­های حاضر نشان داد که ورزش ارادی به خاطرآوری حافظه فضایی را افزایش داد و آسیب شناختی ایجاد شده بدنبال مرفین مزمن را بهبود بخشید. در حقیقت در این مطالعه بین میزان به خاطرآوری حافظه فضایی در گروه­های وابسته به مرفین و سالینی ورزشکار با میزان دویدن در روز همبستگی معنی‌داری یافت شد. بر اساس این یافته پیشنهاد می­گردد که ورزش ممکن است مسئول بهبود شناختی در موش­های وابسته به مرفین باشد. اثرات مشاهده شده ورزش در گروه وابسته به مرفین ممکن است به­تنهایی نتواند اثر مرفین مزمن را خنثی نماید، احتمال اثرات مستقل و جمعی را نباید نادیده گرفت. در تأیید این یافته حاضر در مطالعه­ای نشان داده شد که هر دو نوع ورزش ارادی و ورزش اجباری تردمیل یادگیری فضایی را در ابزارهای یادگیری وابسته به هیپوکامپ در حیوانات آزمایشگاهی افزایش یافت ]13[.
نتیجه‌گیری
نتایج نشان داد که ورزش موجب بهبود به خاطرآوری حافظه فضایی گردید و فعالیت فیزیکی شدت وابستگی به مرفین را کاهش داده است. بنابراین ورزش ارادی ممکن است به عنوان یک روش بالقوه، برخی از پیامدهای تخریبی رفتاری ناشی از داروهای مورد سوء مصرف هم‌چون نقایص شناختی را درمان نماید. پیشنهاد می‌شود در مطالعات بعدی، شدت وابستگی به مرفین در گروه‌های ورزشکار در هر دو مدل ورزش ارادی و تردمیل بدنبال مرفین با دوز بالا ارزیابی شود.
تشکر و قدردانی
این مطالعه نتیجه پایان نامه کارشناسی ارشد فیزیولوژی ورزشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد یاسوج بود. از مدیران و مسئولین بخش پژوهش دانشگاه کمال تشکر و قدردانی به عمل می آید.

 
 
References
 
 

[1] Pu L, Bao GB, Xu NJ, Ma L, Pei G. Hippocampal long-term potentiation is reduced by chronic opiate treatment and can be restored by re-exposure to opiates. J Neurosci 2002; 22(19): 14-21.
 [2] Bibb JA. Role of Cdk5 in Neuronal Signaling, Plasticity, and Drug Abuse. Neurosignals 2003; 12(8): 191-9.
[3] Salmanzadeh F, Fathollahi Y, Semnanian S, Shafizadeh M. Long-term potentiation as an electrophysiological assay for morphine dependence and withdrawal in rats: an in vitro study. J Neurosci Meth 2003; 12(4): 189-96. [Farsi]
[4] Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ, Goldstein RZ. Role of Dopamine, the Frontal Cortex and Memory Circuits in Drug Addiction: Insight from Imaging Studies. Neurobiol Learn Mem 2002; 7(8): 610-24.
[5] Miladi Gorji H, Rashidypour A, Fathollahi Y. Effects of morphine dependence on the performance of rats in reference and working versions of the water maze. Physiol Behav 2008; 9(3): 622-7. [Farsi]
[6] Cotman CW, Berchtold NC. Physical activity and the maintenance of cognition: Learning from animal models. Alzheimer's Dement 2007; 3(5): 30-7.
[7] Vanpraag H, Shubert T, Zhao C, and Gage FH. Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. J Neurosci 2005; 25(38): 8680-5.
[8] Kauer JA, Malenka RC. Synaptic plasticity and addiction. Nat Rev Neurosci 2007; 8(3): 844-58.
 [9] Akhavan MM, Emamiabarghoie M, Safari M, Sadighi Moghaddam B, Vafaei AA, Bandegi AR, et al. Serotonergic and noradrenergic lesion suppress the enhancing effect of maternal exercise during pregnancy on learning and memory in rat pups. Neuroscience 2008; 15(1):1173-83. [Farsi]
[10] Ding Q, Vaynman S, Akhavan MM, Ying Z, Gomezpinilla F. Insulin- like growth factor interfaces with brain derived neurotrophic factor mediated synaptic plasticity to modulate aspects of exercise - induced cognitive function. Neuroscience 2006; 14(4): 823-33.
 [11] Berchuld G, Kang L, Li H, Li Y, Pu L, Xia P, et al. Morphine and heroin differentially modulate In Vivo hippocampal LTP in opiate-dependent rat. Neuropsychopharmacology 2010; 3(2): 1738-49.
[12] Ying Z, Roy R, Zhong H, Zdunowski S, Edgerton V, Gomez-Pinilla F. BDNF– exercise interactions in the recovery of symmetrical stepping after a cervical hemisection in rats. Neuroscience 2008; 15(5): 107-18.
[13] Ebrahimi S, Rashidypour A, Vafaei A, Akhavan M. Central β - adrenergic receptors play an important role in the enhancing effect of voluntary exercise on learning and memory in rat. Behav Brain Res 2010; 8(2): 189-93. [Farsi]

---