Le proteine ​​mitocondriali svelano il meccanismo mediante il quale l'esercizio fisico migliora la memoria, l'apprendimento e l'attività motoria nel modello di ratto con encefalopatia ipossico ischemica - Parte 2

2.3. Proteine ​​mitocondriali nei nuclei dell'ippocampo

Gli indicatori di apoptosi mitocondriale nella porzione nucleare, il citocromo c, il fattore che induce l'apoptosi (AIF) e la caspasi scissa-3, così come Smac/Diablo e OPA1, sono aumentati in modo significativo nell'HIE, come dimostrato dalla semi-quantificazione Western blot (Figura 3).

Il citocromo è un importante neurochimico che facilita la comunicazione tra i neuroni e aiuta le persone a mantenere una buona memoria. Molti studi hanno dimostrato che i citocromi hanno un enorme impatto sulla funzione del cervello umano e sono indispensabili nell’apprendimento, nella memoria, nella cognizione e in altri aspetti.

Innanzitutto, i citocromi possono migliorare l'attenzione e la concentrazione delle persone, che è uno dei fattori importanti per migliorare la memoria. Il ruolo dei citocromi diventa più evidente quando abbiamo bisogno di ricordare determinate informazioni e dobbiamo concentrarci su di esse con la massima concentrazione. Può coordinare l'attività dei neuroni e migliorare la trasmissione delle informazioni tra diverse aree, aiutandoci così ad apprendere e ricordare in modo più efficace.

In secondo luogo, i citocromi possono anche promuovere la connettività tra i neuroni cerebrali e migliorare ulteriormente l’efficienza della trasmissione delle informazioni. La presenza di citocromi modula la trasmissione sinaptica e rafforza le connessioni sinaptiche. Questo processo promuove le interazioni e il trasferimento di informazioni tra i neuroni, rendendo il cervello più flessibile ed efficiente.

Infine, i citocromi possono anche aiutare le persone a elaborare e archiviare meglio le informazioni della memoria. La ricerca mostra che i citocromi svolgono un ruolo molto importante nel processo di formazione e conservazione della memoria. Può rafforzare le connessioni e le interazioni tra i neuroni, aiutandoci così a memorizzare e ricordare meglio le informazioni e a migliorare l’efficacia e la durata della memoria.

Per riassumere, i citocromi hanno un impatto molto importante sulla funzione cerebrale e sulla memoria. Dovremmo concentrarci sul mantenimento e sulla promozione della produzione del citocromo, sul mantenimento della salute del cervello e sul miglioramento della memoria attraverso una dieta sana, un esercizio fisico moderato e un buon sonno. Si può vedere che dobbiamo migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria, perché la Cistanche deserticola ha effetti antiossidanti, antinfiammatori e antinvecchiamento, che possono aiutare a ridurre l’ossidazione e le reazioni infiammatorie nel cervello, proteggendo così il cervello. salute del sistema nervoso. Inoltre, Cistanche deserticola può anche promuovere la crescita e la riparazione delle cellule nervose, migliorando così la connettività e la funzione delle reti neurali. Questi effetti possono aiutare a migliorare la memoria, l’apprendimento e la velocità di pensiero e possono anche prevenire lo sviluppo di disfunzioni cognitive e malattie neurodegenerative.

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Il citocromo c (Figura 3B), la caspasi scissa-3 (Figura 3C) e Smac/Diablo (Figura 3D) erano tutti espressi in modo diverso nell'HIE con e senza esercizio, ma non vi era alcuna differenza statisticamente significativa rispetto a SHAM, NT . Tuttavia, l'AIF nucleare e l'OPA1 (Figura 3A, E) hanno mostrato risultati statisticamente significativi.

2.4. Proteine ​​mitocondriali nel citoplasma della corteccia cerebrale

Gli indicatori di apoptosi mitocondriale nella porzione citoplasmatica, il fattore che induce l'apoptosi (AIF), il citocromo c, la caspasi scissa-3, così come Smac/Diablo e OPA1, sono aumentati in modo significativo nell'HIE, come dimostrato dalla semi-quantificazione Western blot (Figura 4).

AIF (Figura 4A), Citocromo c (Figura 4B) e Smac/Diablo (Figura 4D) erano tutti espressi in modo diverso nell'HIE con e senza esercizio, ma non è stata riscontrata alcuna differenza statisticamente significativa rispetto a SHAM, NT. Nonostante ciò, la caspasi-3 scissa (Figura 4C) e l'OPA1 (Figura 4E) hanno mostrato cambiamenti statisticamente significativi.

2.5. Proteine ​​mitocondriali nei nuclei della corteccia cerebrale

Gli indicatori di apoptosi mitocondriale nella porzione nucleare, il citocromo c, il fattore che induce l'apoptosi (AIF) e la caspasi scissa-3, così come Smac/Diablo e OPA1, sono aumentati in modo significativo nell'HIE, come dimostrato dalla semi-quantificazione Western blot (Figura 5), ​​AIF (Figura 5A), Citocromo c (Figura 5B), caspasi scissa-3 (Figura 5C) e OPA1 (Figura 5E) erano tutti espressi in modo diverso nell'HIE e nell'esercizio ed erano statisticamente significativi rispetto a Sham, NT.

I cambiamenti nel nucleare Smac/Diablo (Figura 5D), d'altro canto, non erano statisticamente significativi.

Nel loro insieme, questi risultati supportano l’ipotesi che l’esercizio migliora la funzione motoria, l’apprendimento e il recupero della memoria sopprimendo l’espressione delle proteine ​​apoptotiche ippocampali e corticalmitocondriali nel cervello dei ratti HIE.

2.6. Analisi di immunofluorescenza delle proteine ​​nella corteccia motoria

La Figura 6 mostra immagini rappresentative di immunofluorescenza dalla corteccia motoria della regione della corteccia cerebrale colorata per AlF, citocromo C, caspasi scissa-3, Smac e OPAl. Viene inoltre riepilogata l'analisi quantitativa dell'intensità fluorescente media (MFI) delle proteine nelle Figure 6 e 7. L'esercizio di nuoto ha causato una significativa riduzione dell'espressione delle proteine. immagini e i grafici dell'intensità fluorescente media (MFI).

Figura 6. Immagini di immunofluorescenza e intensità fluorescenti medie delle proteine ​​nella corteccia motoria. (A) Immagini rappresentative di immunofluorescenza e MFI di AIF nella corteccia motoria di ciascun gruppo. Le molecole AIF sono verdi. Le molecole AIF sono state analizzate nella corteccia motoria.

I risultati sono presentati come media ± SEM di 3 ratti di ciascun gruppo. (** p < 0.001 e *** p < 0,0001) rispetto al gruppo SHAM, NT; (## p < 0,001 rispetto al gruppo HIE, NT; ciascun gruppo, n=3). Barra della scala, 100 µm. (B) Immagini rappresentative di immunofluorescenza e MFI del citocromo C nella corteccia motoria di ciascun gruppo. Le molecole di citocromo C (verde) sono state analizzate nella corteccia motoria.

I dati sono presentati come media ± SEM di 3 ratti di ciascun gruppo. (** p < 0.001 e *** p < 0,0001) rispetto al gruppo SHAM, NT; (## p < 0,001 rispetto al gruppo HIE, NT); ciascun gruppo, n=3. Barra della scala, 100 µm. (C) Immagini rappresentative di immunofluorescenza e MFI della caspasi scissa-3 nella corteccia motoria di ciascun gruppo. Le molecole di caspasi-3 scisse (verdi) sono state analizzate nella corteccia motoria.

I risultati sono presentati come media ± SEM di 3 ratti di ciascun gruppo. (* p < 0.05 e *** p < 0,0001)rispetto al gruppo SHAM, NT); ciascun gruppo, n=3. Barra della scala, 100 µm. (D) Immagini rappresentative di immunofluorescenza e MFI di SMAC nella corteccia motoria di ciascun gruppo.

Le molecole SMAC (verdi) sono state analizzate nella corteccia motoria. I risultati sono presentati come media ± SEM di 3 ratti di ciascun gruppo. (** p < 0.001 e *** p < 0,0001) rispetto al gruppo SHAM, NT); ciascun gruppo, n=3. Barra della scala, 100 µm. (E) Immagini rappresentative di immunofluorescenza e MFI di OPA1 nella corteccia motoria di ciascun gruppo. Le molecole OPA1 (verdi) sono state analizzate nella corteccia motoria.

I dati individuali sono presentati come media ± SEM di 3 ratti in ciascun gruppo. (*** p < 0.0001) rispetto al gruppo SHAM-NT; (## p < 0,001 rispetto al gruppo HIE, NT); ciascun gruppo, n=3. Barra della scala, 100 µm.

3. Discussione

Poiché i mitocondri sono essenziali per la produzione di energia all'interno delle cellule cerebrali [23,24], abbiamo studiato l'effetto dell'esercizio di nuoto sui segnali apoptotici e dinamici mitocondriali nell'HIE.

Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo utilizzato una routine di esercizi e valutato cinque regolatori della funzione mitocondriale (AIF, citocromo c, caspasi scissa-3, Smac/Diablo e OPA1). I nostri risultati hanno dimostrato che l’allenamento fisico influenza queste proteine ​​indipendentemente dallo stato di salute (cioè nei modelli di ratti HIE o nei gruppi fittizi).

L’esercizio di nuoto ha abbassato l’espressione delle proteine ​​​​correlate all’apoptosi mitocondriale; AIF, citocromo c e caspasi scissa-3 nel citosol e nei nuclei dell'ippocampo e della corteccia, il che è coerente con l'affermazione fatta da Moore et al. [25] che l'attività fisica ha un impatto su ogni aspetto del mitocondrio.

Inoltre, le quattro settimane di esercizio hanno abbassato i livelli di espressione del marcatore di fissione Smac/Diablo e della proteina di rimodellamento delle creste OPA1, in concomitanza con un miglioramento delle prestazioni motorie, dell'apprendimento e della ritenzione della memoria.

Nell'ippocampo e nella corteccia cerebrale dei ratti HIE e sedentari, i livelli degli indicatori apoptotici mitocondriali; il citocromo c, l'AIF e la caspasi scissa-3 sono aumentati in modo significativo. In confronto ai ratti SHAM e NT, quando i ratti HIE e normali venivano sottoposti a esercizi di nuoto, i livelli di AIF, citocromo c e caspasi scissa-3 diminuivano in modo significativo, un'osservazione insieme ai risultati [24,26] che l'esercizio ripristina Funzione dei mitocondri nelle malattie neurodegenerative.

Con l'AIF indicato come uno dei principali fattori che contribuiscono alla perdita di neuroni nel cervello immaturo in seguito all'ipossia-ischemia e una mutazione ipomorfica che causa una diminuzione dell'espressione dell'AIF segnalata per proteggere dall'ipossicischemia neonatale [27], osserviamo qui che l'esercizio di nuoto ha lo stesso effetto nel cervello del ratto HIE di sopprimendo la traslocazione citosolica e nucleare della proteina.

L’impatto antiapoptotico dell’allenamento fisico corrisponde a miglioramenti nella funzione motoria, nell’apprendimento e nella memoria, il che implica che l’allenamento fisico elude il malfunzionamento mitocondriale e l’apoptosi.

Ciò spiega i meccanismi protettivi neuronali riportati dopo l'allenamento fisico che promuovono la neurogenesi e la riparazione della mielina nella penombra dopo l'ictus [28], poiché si tratta di processi ad alto consumo di energia che necessitano di mitocondri funzionali stabili.

Data la capacità dell’esercizio di modulare la stabilizzazione delle proteine ​​mitocondriali e di migliorare la funzione motoria, l’apprendimento e la memoria, sarebbe notevole determinare se il metabolita correlato all’esercizio, il lattato, che attraversa la barriera emato-encefalica [29] contribuisce in modo significativo agli effetti benefici dell’esercizio di sopprimere l’apoptosi. e promuovere la funzione motoria, l'apprendimento e la memoria nell'HIE.

L'esercizio di nuoto ha migliorato significativamente l'attività motoria, la memoria e l'apprendimento nei ratti affetti da HIE riducendo l'apoptosi mitocondriale attraverso le vie di segnalazione Cyto.C/Cleaved Caspase-3 e AIF.

A parte questo, è stato dimostrato che l'intervento con esercizi di nuoto stabilizza le creste mitocondriali e il potenziale di membrana nei ratti HIE, come evidenziato dall'inversione di Smac/Diablo e OPA1 in questi animali, il che è coerente con i risultati [30,31] che sottolineano l'importanza di OPA1 nelle creste mitocondriali. stabilizzazione.

Con i meccanismi neurobiologici sottostanti della neuroplasticità indotta dall’esercizio fisico ancora per lo più sfuggenti [8], i nostri risultati forniscono una piattaforma intrigante e plausibile per la ricerca futura sull’identificazione di ulteriori percorsi molecolari che potrebbero essere modulati per gestire efficacemente l’HIE e i conseguenti disturbi.

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