Farnoosh Khosrobakhsh

Nowadays, there is increasing attention to natural compounds with antioxidant properties in plants, as they generally have fewer side effects. Studies have been conducted on the compounds and biological effects of the species Ferula orientalis from the Apiaceae family, which was collected from the highlands of the Kosalan region in Kurdistan Province, and some of its biological properties were examined. Parkinson's disease (PD) is among the incurable and rapidly growing diseases in human societies. In Parkinson's, with the loss of neurons, especially in the substantia nigra of the brain, the patient faces irreversible motor and cognitive impairments. Neuronal damage and death are associated with accumulations of the alpha-synuclein protein. In this study, we observed that certain toxins, such as rotenone, can induce Parkinson’s by creating stress conditions on neuronal cells (SH-SY5Y). Rotenone acts as a neurotoxin, leading to the destruction of neuronal cells. This study investigated the antioxidant effects and potential of Ferula extract at various concentrations on Parkinsonian cells induced by rotenone using the MTT assay. Antioxidant capacity assessments of the extract were conducted through ferric reducing power (FRAP) and DPPH radical scavenging tests. Additionally, the total phenol and flavonoid content of the species was evaluated using the Folin-Ciocalteu method and the aluminum chloride colorimetric method, respectively. The chemical composition of the plant's essential oil was also analyzed using GC-MS. The results showed that this species has significant reducing power and radical scavenging activity, which may be attributed to its high phenol and flavonoid content, amounting to 30.82 mg of gallic acid per gram of extract and 15.96 mg of quercetin per gram of extract, respectively. However, the IC50 value of 4232 µg/mL for DPPH radical scavenging indicates a relatively low antioxidant potential compared to the Trolox standard. At the tested concentrations (62.5 to 1000 µg/mL), the plant extract could not inhibit 50% of free radicals, and higher amounts of the extract would be required for inhibition. In assessing the survival rate of neuronal cells treated with rotenone and the extract through the MTT assay, it was found that treatment with the extract in all three conditions (treatment, pretreatment, and simultaneous) at relatively low extract concentrations (3 to 50 µg/mL) yielded favorable results. However, in the pretreatment and simultaneous conditions (particularly pretreatment), cell survival rates were higher than in the treatment condition, possibly due to the presence of antioxidants from the extract before rotenone, which could neutralize the free radicals generated by rotenone before causing cellular damage. At higher extract concentrations (100 and 150 µg/mL), in all conditions, cell survival rates decreased. Based on the obtained results, it can be concluded that Ferula orientalis can reduce oxidative stress, one of the main causes of Parkinson's, and prevent further cell destruction. This plant can be introduced as an effective medicinal herb with high antioxidant properties and may also serve as a potent anti-cancer agent by inhibiting the growth and proliferation of cancer cells.

From ancient times to the present, medicinal plants have been utilized in various aspects. The genus Thymus, belonging to the Lamiaceae family, comprises 928 species worldwide, with 18 aromatic species found in Iran. Thymus kotschyanus has numerous medicinal and culinary uses. In this study, ecotypes of this species were collected from the Kousalan region of Kurdistan province, and some of its biological properties were examined. Parkinson's disease is the second most prevalent neurodegenerative disorder, characterized by the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra of the brain. Various genetic and environmental factors contribute to its pathogenesis, including oxidative stress. Oxidative stress can lead to mitochondrial dysfunction, disrupting its function and increasing apoptosis. Rotenone, a type of pesticide, can have adverse effects on human health by inhibiting Complex I of the electron transport chain, leading to mitochondrial dysfunction, increased oxidative stress, and apoptosis. This study investigated the antioxidant potential of Thymus kotschyanus extract and essential oil in enhancing the viability of a Parkinson's cellular model induced by rotenone using the MTT assay and immunocytochemistry. Additionally, the antibacterial potential of the extract and essential oil was evaluated against Bacillus subtilis and Salmonella typhi using the disk diffusion method and the tube dilution method to determine MIC and MBC. It is worth mentioning that evaluations of the antioxidant potential of the extract and essential oil were conducted using methods such as iron reduction and DPPH radical scavenging assays. Furthermore, the total phenolic and flavonoid contents of the studied species were assessed using the Folin-Ciocalteu and aluminum chloride colorimetric methods. The chemical composition of Thymus kotschyanus essential oil was also analyzed using GC-MS. The results indicated significant radical scavenging and inhibitory activities of this species, likely due to its high phenolic and flavonoid content. Although there was a significant difference compared to ascorbic acid and trolox standards, the IC50 of 557 µg/ml for DPPH radical inhibition demonstrated the high antioxidant potential of this species. The phenolic and flavonoid contents were 25.38 mg GAE/g and 58.91 mg QUE/g, respectively. The extract inhibited the growth of both Gram-positive (B. subtilis) and Gram-negative (S. typhi) bacteria, with MIC and MBC values of 100 and 200 mg/ml, respectively. The essential oil was effective at all concentrations against both strains, with the highest inhibition zone at the highest concentration (300 µl/ml) exceeding that of the antibiotic (positive control). The results of the tube dilution test showed that the extract had MIC and MBC values of 0.78 and 1.56 µl/ml for B. subtilis and 0.39 and 0.78 µl/ml for S. typhi, respectively, indicating high inhibitory and bactericidal activity of the studied species at low concentrations for both strains. Regarding the MTT assay, the essential oil was unable to reduce rotenone-induced toxicity and, conversely, acted as a factor in decreasing cell viability. Different concentrations of the essential oil showed that pre-treatment with the oil resulted in the highest cell viability, while post-rotenone treatment resulted in the lowest cell viability. Similarly, the extract showed the highest cell viability when treated before rotenone exposure, and the lowest viability post-rotenone treatment. The results of the immunocytochemistry assay demonstrated that the expression of the gene or the appearance of tyrosine hydroxylase protein increased at a concentration of 50 µg/ml, indicating an increase in dopamine precursor in the Parkinson's cellular model under study. The obtained results lead to the conclusion that ecotypes of the T. kotschyanus species from the Kousalan region of Kurdistan province can be introduced as an effective medicinal plant, possessing high antioxidant and antibacterial properties. Additionally, this plant, with its significant inhibitory effect on the growth of prokaryotic cells, can be a suitable option for inhibiting the growth and proliferation of cancer cells as well.

1. Bose, A. and M.F. Beal, Mitochondrial dysfunction in Parkinson's disease. Journal of neurochemistry, 2016. 139: p. 216-231. 2. Toulorge, D., A.H. Schapira, and R. Hajj, Molecular changes in the postmortem parkinsonian brain. Journal of Neurochemistry, 2016. 139: p. 27-58. 3. Oertel, W. and J.B. Schulz, Current and experimental treatments of Parkinson disease: A guide for neuroscientists. Journal of neurochemistry, 2016. 139: p. 325-337. 4. Tysnes, O.-B. and A. Storstein, Epidemiology of Parkinson’s disease. Journal of neural transmission, 2017. 124(8): p. 901-905. 5. Hernandez, D.G., X. Reed, and A.B. Singleton, Genetics in Parkinson disease: Mendelian versus non‐Mendelian inheritance. Journal of neurochemistry, 2016. 139: p. 59-74. 6. Ball, N., W.-P. Teo, S. Chandra, and J. Chapman, Parkinson's disease and the environment. Frontiers in neurology, 2019: p. 218. 7. Schulz, J.B., L. Hausmann, and J. Hardy, 199 years of Parkinson disease–what have we learned and what is the path to the future? Journal of Neurochemistry, 2016. 139: p. 3-7. 8. Sveinbjornsdottir, S., The clinical symptoms of Parkinson's disease. Journal of neurochemistry, 2016. 139: p. 318-324. 9. Beitz, J.M., Parkinson's disease: a review. Frontiers in Bioscience-Scholar, 2014. 6(1): p. 65-74. 10. Wakabayashi, K., et al., The Lewy body in Parkinson’s disease and related neurodegenerative disorders. Molecular neurobiology, 2013. 47(2): p. 495-508. 11. Rietdijk, C.D., P. Perez-Pardo, J. Garssen, R.J. Van Wezel, and A.D. Kraneveld, Exploring Braak’s hypothesis of Parkinson’s disease. Frontiers in neurology, 2017. 8: p. 37. 12. Kieburtz, K. and K.B. Wunderle, Parkinson's disease: evidence for environmental risk factors. Movement Disorders, 2013. 28(1): p. 8-13. 13. Adams, J.D., Possible causes of Parkinson’s disease. Frontiers in Bioscience-Landmark, 2021. 26(8): p. 387-394. 14. Pankratz, N. and T. Foroud, Genetics of Parkinson disease. Genetics in medicine, 2007. 9(12): p. 801-811. 15. Guadagnolo, D., M. Piane, M.R. Torrisi, A. Pizzuti, and S. Petrucci, Genotype-phenotype correlations in monogenic Parkinson disease: A review on clinical and molecular findings. Frontiers in Neurology, 2021. 12: p. 648588. 16. Beilina, A. and M.R. Cookson, Genes associated with Parkinson's disease: regulation of autophagy and beyond. Journal of neurochemistry, 2016. 139: p. 91-107. 17. Park, J.-S., R.L. Davis, and C.M. Sue, Mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease: new mechanistic insights and therapeutic perspectives. Current neurology and neuroscience reports, 2018. 18(5): p. 1-11. 18. Cackowski, M., A. Rosiek, and J. Jóźwiak, Increased incidence of CNS tumours in Parkinson Disease. Advances in Biomedical Research–selected topics: p. 139. 19. Tan, E.K. and L.M. Skipper, Pathogenic mutations in Parkinson disease. Human mutation, 2007. 28(7): p. 641-653. 20. Gasser, T., Molecular pathogenesis of Parkinson disease: insights from genetic studies. Expert reviews in molecular medicine, 2009. 11. 21. Dolgacheva, L.P., A.V. Berezhnov, E.I. Fedotova, V.P. Zinchenko, and A.Y. Abramov, Role of DJ-1 in the mechanism of pathogenesis of Parkinson's disease. Journal of Bioenergetics and Biomembranes, 2019. 51(3): p. 175-188. 22. Fais, M., et al., Parkinson’s Disease-Related Genes and Lipid Alteration. International journal of molecular sciences, 2021. 22(14): p. 7630. 23. Larsen, S., Z. Hanss, and R. Krüger, The genetic architecture of mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease. Cell and tissue research, 2018. 373(1): p. 21-37. 24. Arshad, A.R., et al., MicroRNAs and target genes as biomarkers for the diagnosis of early onset of Parkinson disease. Frontiers in molecular neuroscience, 2017. 10: p. 352. 25. Fu, R.-H., et al., Aberrant alternative splicing events in Parkinson's disease. Cell transplantation, 2013. 22(4): p. 653-661. 26. Moret, I., et al., Assessing an improved protocol for plasma microRNA extraction. PloS one, 2013. 8(12): p. e82753. 27. Titze-de-Almeida, S.S., et al., The promise and challenges of developing miRNA-based therapeutics for Parkinson’s disease. Cells, 2020. 9(4): p. 841. 28. Goh, S.Y., Y.X. Chao, S.T. Dheen, E.-K. Tan, and S.S.-W. Tay, Role of microRNAs in Parkinson’s disease. International journal of molecular sciences, 2019. 20(22): p. 5649. 29. Shaker, F., A. Nikravesh, R. Arezumand, and S.H. Aghaee-Bakhtiari, Web-based tools for miRNA studies analysis. Computers in biology and medicine, 2020. 127: p. 104060. 30. Singh, N.K., miRNAs target databases: developmental methods and target identification techniques with functional annotations. Cellular and Molecular Life Sciences, 2017. 74: p. 2239-2261. 31. Roser, A.E., L. Caldi Gomes, J. Schünemann, F. Maass, and P. Lingor, Circulating miRNAs as diagnostic biomarkers for Parkinson’s disease. Frontiers in neuroscience, 2018. 12: p. 625. 32. Oliveira, S.R., et al., Circulating inflammatory miRNAs associated with Parkinson’s disease pathophysiology. Biomolecules, 2020. 10(6): p. 945. 33. Grossi, I., et al., MicroRNA‑34a‑5p expression in the plasma and in its extracellular vesicle fractions in subjects with Parkinson's disease: An exploratory study. International Journal of Molecular Medicine, 2021. 47(2): p. 533-546. 34. Aguilar, M.A., et al., Neuronally enriched microvesicle RNAs are differentially expressed in the serums of Parkinson’s patients. Frontiers in Neuroscience, 2023. 17. 35. Javadov, S., A.V. Kozlov, and A.K. Camara, Mitochondria in health and diseases. 2020, MDPI. p. 1177. 36. Annesley, S.J. and P.R. Fisher, Mitochondria in health and disease. 2019, MDPI. p. 680. 37. Alberts, B., et al., Essential cell biology. 2015: Garland Science. 38. Protasoni, M. and M. Zeviani, Mitochondrial structure and bioenergetics in normal and disease conditions. International Journal of Molecular Sciences, 2021. 22(2): p. 586. 39. Ulbricht, J., Insights into Polymer Biodegradation-Investigations on oxidative, hydrolytic and enzymatic Pathways. 2018, Universität Würzburg. 40. Nicoletti, V., G. Palermo, E. Del Prete, M. Mancuso, and R. Ceravolo, Understanding the Multiple role of mitochondria in Parkinson’s disease and related disorders: Lesson from genetics and protein–interaction network. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2021. 9: p. 636506. 41. Yu, R., U. Lendahl, M. Nistér, and J. Zhao, Regulation of mammalian mitochondrial dynamics: opportunities and challenges. Frontiers in endocrinology, 2020. 11: p. 374. 42. Chen, C., D.M. Turnbull, and A.K. Reeve, Mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease—cause or consequence? Biology, 2019. 8(2): p. 38. 43. Westermann, B., Bioenergetic role of mitochondrial fusion and fission. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics, 2012. 1817(10): p. 1833-1838. 44. Tilokani, L., S. Nagashima, V. Paupe, and J. Prudent, Mitochondrial dynamics: overview of molecular mechanisms. Essays in biochemistry, 2018. 62(3): p. 341-360. 45. Xicoy, H., B. Wieringa, and G.J. Martens, The SH-SY5Y cell line in Parkinson’s disease research: a systematic review. Molecular neurodegeneration, 2017. 12: p. 1-11. 46. Innos, J. and M.A. Hickey, Using rotenone to model Parkinson’s disease in mice: a review of the role of pharmacokinetics. Chemical Research in Toxicology, 2021. 34(5): p. 1223-1239. 47. Sherer, T.B., et al., Mechanism of toxicity in rotenone models of Parkinson's disease. Journal of Neuroscience, 2003. 23(34): p. 10756-10764. 48. Berthet, A., et al., Loss of mitochondrial fission depletes axonal mitochondria in midbrain dopamine neurons. Journal of Neuroscience, 2014. 34(43): p. 14304-14317. 49. Filichia, E., B. Hoffer, X. Qi, and Y. Luo, Inhibition of Drp1 mitochondrial translocation provides neural protection in dopaminergic system in a Parkinson’s disease model induced by MPTP. Scientific reports, 2016. 6(1): p. 32656. 50. Ramonet, D., et al., Optic atrophy 1 mediates mitochondria remodeling and dopaminergic neurodegeneration linked to complex I deficiency. Cell Death & Differentiation, 2013. 20(1): p. 77-85. 51. Glauser, L., S. Sonnay, K. Stafa, and D.J. Moore, Parkin promotes the ubiquitination and degradation of the mitochondrial fusion factor mitofusin 1. Journal of neurochemistry, 2011. 118(4): p. 636-645. 52. Gegg, M.E., et al., Mitofusin 1 and mitofusin 2 are ubiquitinated in a PINK1/parkin-dependent manner upon induction of mitophagy. Human molecular genetics, 2010. 19(24): p. 4861-4870. 53. Zhao, F., et al., Mfn2 protects dopaminergic neurons exposed to paraquat both in vitro and in vivo: implications for idiopathic Parkinson's disease. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease, 2017. 1863(6): p. 1359-1370. 54. De Luna, N., et al., Downregulation of miR-335-5P in amyotrophic lateral sclerosis can contribute to neuronal mitochondrial dysfunction and apoptosis. Scientific Reports, 2020. 10(1): p. 1-12. 55. Joshi, S.R., et al., MicroRNA-140 is elevated and mitofusin-1 is downregulated in the right ventricle of the Sugen5416/hypoxia/normoxia model of pulmonary arterial hypertension. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, 2016. 56. Zhu, Z.-R., et al., MiR-140-3p is involved in in-stent restenosis by targeting C-Myb and BCL-2 in peripheral artery disease. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis, 2018: p. 44024. 57. Li, H., et al., Bcl-xL induces Drp1-dependent synapse formation in cultured hippocampal neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008. 105(6): p. 2169-2174. 58. Cleland, M.M., et al., Bcl-2 family interaction with the mitochondrial morphogenesis machinery. Cell Death & Differentiation, 2011. 18(2): p. 235-247. 59. Navarro, E., G. Serrano-Heras, M. Castaño, and J. Solera, Real-time PCR detection chemistry. Clinica chimica acta, 2015. 439: p. 231-250. 60. Artika, I.M., Y.P. Dewi, I.M. Nainggolan, J.E. Siregar, and U. Antonjaya, Real-time polymerase chain reaction: current techniques, applications, and role in COVID-19 diagnosis. Genes, 2022. 13(12): p. 2387. 61. Poewe, W., et al., Parkinson disease. Nature reviews Disease primers, 2017. 3(1): p. 1-21. 62. Stefanis, L., α-Synuclein in Parkinson's disease. Cold Spring Harbor perspectives in medicine, 2012. 2(2): p. a009399. 63. Peng, K., et al., Mitochondrial ATP-sensitive potassium channel regulates mitochondrial dynamics to participate in neurodegeneration of Parkinson's disease. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease, 2018. 1864(4): p. 1086-1103. 64. Wang, X., et al., Parkinson’s disease‐associated DJ‐1 mutations impair mitochondrial dynamics and cause mitochondrial dysfunction. Journal of neurochemistry, 2012. 121(5): p. 830-839. 65. Zilocchi, M., et al., Mitochondrial alterations in Parkinson's disease human samples and cellular models. Neurochemistry International, 2018. 118: p. 61-72. 66. Miller, R.M., et al., Dysregulation of gene expression in the 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine-lesioned mouse substantia nigra. Journal of Neuroscience, 2004. 24(34): p. 7445-7454. Abstract Parkinson's disease is one of the most common neurological diseases in the world, which affects about two percent of people over the age of 60. Lack of dopamine release from dopaminergic neurons in the substantia nigra is one of the main reasons for this disease. This disease is caused by the increase of fibrous masses of alpha-synuclein called Lewy bodies, which affects intracellular processes such as cellular respiration, lysosomal destruction, substance exchange, messaging, and metabolism. It also affects and disrupts the normal function of nerve cells and leads them to apoptosis. Mitochondria is one of the organelles that has received attention in recent years concerning this disease. The health and proper functioning of mitochondria in nerve cells are very related to this disease, and any disruption in mitochondrial function changes the conditions in favor of this disease. Mitochondrial health depends on its dynamics, which include fission and fusion. These two processes are carried out by several proteins whose amount changes depending on the cell conditions and any change in the expression of these proproteins puts fission and fusion out of balance and affects mitochondrial function which becomes problematic. One of the molecular factors of changing gene expression is the effect of microRNAs on their inhibition. These microRNAs prevent gene expression by complementing one or more regions of it. The purpose of this research is to investigate the expression of the Drp1 gene (responsible for mitochondrial fission) and the mfn1 and mfn2 genes (responsible for mitochondrial fusion). This study also investigates the expression of miR-140-3p and its relationship with Drp1 and mfn1 genes in the SH-SY5Y cell line treated with rotenone as a model of Parkinson's disease. SH-SY5Y cells were treated with different concentrations of 0.1, 0.2, 0.5, and 1 µM of rotenone for two periods of 12 and 24 hours and the effect of rotenone toxicity on the cells was studied. In order to examine the expression of Drp1, mfn1, mfn2, and miR-140-3p genes, the cells were exposed to concentrations of 0.1, 0.2, and 0.5 µM rotenone for 24 hours. Then, after RNA extraction and the production of cDNA, gene expression was evaluated using real-time PCR. To detect microtubule-associated protein (MAP2) and tyrosine hydroxylase (TH), labeled antibodies were used in cell samples treated with concentrations of 0.5 and 1 µM rotenone, and then protein concentration was investigated in each one. It was found that at concentrations greater than 0.2 µM rotenone, the shape of the cells changes and they go out of the normal state, and at a concentration of 1 µM rotenone, the cells are die due to rotenone toxicity. The effect of rotenone toxicity by MTT showed that treatment with concentrations of 0.5 and 1 μM rotenone for 24 hours is lethal for cells and reduces their density. The expression of mfn1 and mfn2 genes was significantly decreased in concentrations greater than 0.2 μM of rotenone, while the expression of Drp1 was relatively increased in different concentrations of rotenone. The expression of miR-140-3p was generally decreased in different concentrations of rotenone, and this decrease in expression in the concentration of 0.1 μM rotenone may be related to the increase in the expression of Drp1 in the same concentration. The amount of protein tyrosine hydroxylase in the samples treated with rotenone was decreased compared to untreated cells, which reduces the production of dopamine precursor. The amount of MAP2 protein did not change much in the control and treated samples, but in the control samples, the nerve growths of the cells were clearly visible and the appearance of the cells was normal. In the case of the treated samples, these nerve growths disappeared. The developed Parkinson's model showed that mitochondrial fusion decreases and fission increases in this disease. On the other hand, in nerve cells, the production process of dopamine was reduced by the enzyme tyrosine hydroxylase with the reduced expression of this enzyme. In addition, the strength of the cell structure was reduced due to the decrease in the quality of the MAP2 protein, which in turn prepared the conditions for leading the nerve cells towards apoptosis.

Due to the nature of nerve tissue, damage to it is often irreversible or occurs at a slow rate. Stem cells are considered as a potential therapeutic strategy in nerve tissue repair due to the secretion of numerous nutritional factors and also with the ability to transform into lost nerve cells and replace them. On the other hand, the use of biomaterials in the field of diagnosis as biosensors as well as the treatment of damage to the nervous system are being considered today, for example, the cutting of nerve vessels, which can lead to the loss of the overall function of a part of the body, and as a serious injury.Today, biomaterials can be used to compensate for the lost part of nerve vessels, which are known as nerve allografts. This method helps to restore nerve tissue. In new techniques, in addition to benefiting from biomaterials, they can be exploited by using stem cells in neural allografts due to the secretion of nutrients in order to accelerate treatment. This study was designed to investigate the biological properties of chitosan/PEO nanofibers containing the drug rosuvastatin on mesenchymal stem cells derived from human adipose tissue for nerve tissue repair. The increase in the survival of mesenchymal stem cells can be an effective factor in the treatment, so that the increase in the survival of the stem cells means that the damaged tissue is more exposed to the nutrient secretions of the stem cells. Loading effective compounds such as rosuvastatin in nanofibers used in nerve allograft can be a useful factor in this direction. In this study, after extracting mesenchymal stem cells derived from human fat and checking the identity of these cells with the help of flow cytometry technique, we investigated the survival effect of rosuvastatin drug on these cells with the help of Alamarblue method. The resulting data from this part of the project led to the selection of doses of 0.001, 0.1 And 1 micromolar of this drug was added to prepare chitosan/PEO nanofibers. Then, with the help of single nozzle electrospinning machine, the desired nanofibers were spun. In the next step, the produced nanofibers were examined, confirmed and measured with the help of FTIR technique, and all the produced nanofibers were confirmed. Also, in order to check the structure of the spun nanofibers, an image of the nanofibers was taken with the help of an electron microscope and processed with the help of Image j software, and all the nanofibers were confirmed in this test. Next, to investigate the behavior of nanofibers in physiological conditions and to investigate the swelling of nanofibers, the water absorption capacity test was used, and all the nanofibers produced in this test showed stability and appropriate conditions during 24 hours. Finally, after the mentioned initial measurements of nanofibers, the toxicity of the produced nanofibers was examined, for this purpose, 5 experimental groups including the group without nanofibers, the chitosan/PEO nanofiber group with zero concentration of rosuvastatin and the chitosan/PEO nanofiber groups containing concentrations of 0.001. 0.1 and 1 μM of rosuvastatin were considered. The results of this test showed that chitosan/PEO nanofibers have no toxicity effect on mesenchymal stem cells, also the concentration of 0.001 μM of rosuvastatin can cause a positive increase in the growth and proliferation of stem cells. Other concentrations also did not have a significant effect on reducing the viability of stem cells due to the speed of drug release. Therefore, all concentrations are suggested to be investigated in vivo and to investigate the effect of rosuvastatin on increasing secretions and inducing neural differentiation on stem cells.

ناکارآمدی زنجیره انتقال الکترون میتوکندری باعث آسیب زایی و ایجاد اختلالات عصبی مانند بیماری نوروپاتی بینایی توارثی لِبِر (LHON) می شود. نقص کمپلکس I باعث کاهش عملکرد ATP سنتاز شده و در نتیجه سطح استرس اکسیداتیو افزایش یافته و تخریب حمل و نقل گلوتامات رخ می دهد که همگی منجر به نقص سلول های گانگلیونی شبکیه (RGC) و سرانجام آپوپتوز و مرگ سلول می شود. در بیماری LHON به دلیل اختلال عملکرد سلول های گانگلیونی و در نهایت آتروفی عصب بینایی، کاهش تدریجی دقت بینایی و فقدان دید مرکزی ایجاد می شود. روتنون، یک مهارکننده کمپلکس I میتوکندری است که باعث تخریب شبکیه می شود و برای تولید مدل شیمیایی بیماری LHON استفاده می شود. پروتئین X برناویروس، به ویروس قابلیت حضور در هسته و میتوکندری سلول میزبان را می دهد. پپتید PX3 قسمتی از ساختار پروتئین X است که توالی MPP، جهت عبور اختصاصی پپتید به درون غشا سلولی و به درون میتوکندری، به آن اضافه شده است. هدف مطالعه حاضر، بررسی اثر پپتید PX3 بر روی مدل حیوانی LHON القا شده با روتنون است. در این مطالعه تزریق داخل زجاجیه روتنون در موش های نر نژاد C57BL/6J انجام شد و در داخل زجاجیه موش های کنترل شم، DMSO (حلال روتنون) تزریق شد. 72 ساعت بعد از تزریق روتنون، دقت بینایی با پاسخ اُپتوکینتیک ارزیابی شد. سپس برای بررسی تغییرات ضخامت لایه-های شبکیه در حضور روتنون و پپتید درمانی، مورفومتری شبکیه با رنگ آمیزی DAPI انجام شد. تغییرات تعداد سلول های RGC، پایانه های عصبی آن ها و گلیوز با روش ایمونوهیستوشیمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که کاهش بینایی ایجاد شده در اثر تزریق روتنون در حضور پپتید PX3 بهبود پیدا کرده است. همچنین در موش هایی که همزمان با روتنون، پپتید درمانی را دریافت کردند، کاهش معنی دار تعداد سلول های RGC مشاهده نشد. افزایش گلیوز ایجاد شده در اثر تزریق داخل زجاجیه روتنون، توسط پپتید PX3 کاهش پیدا کرد. در این مطالعه در موش های تیمار شده با روتنون کاهش بیان پروتئین های طبیعی موجود در ساختار دندریت های سلول های RGC مشاهده شد. این کاهش بیان درحضور پپتید PX3 کمتر مشاهده شد. اما افزایش ضخامت لایه OPL در شبکیه موش های دریافت کننده روتنون، در حضور پپتید نیز مشاهده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که پپتید مشتق شده از پروتئین X توانسته است جلوی آسیب های بینایی و ساختاری ایجاد شده در چشم موش های مدل بیماری LHON را بگیرد. این نتایج تایید کننده مطالعات قبلی مبنی بر اثر محافظت کنندگی عصبی پروتئین X است.

مقدمه: نوروپاتی بینایی ارثی لبر (LHON) یک بیماری میتوکندریایی و تحلیل برنده عصبی است که عمدتاً سلول های گانگلیونی شبکیه (RGCs) را درگیر می کند. نقص کمپلکس 1 به دلیل جهش DNA میتوکندریایی منجر به نارسایی بینایی می شود. LHON به طور انتخابی RGCها را هدف قرار می دهد، که بر خلاف اکثر سلول های دیگر، به شدت به عملکرد میتوکندری بستگی دارند. پاتولوژی LHON با کاهش ضخامت لایه شبکیه و از دست دادن RGC مشخص می شود. امروزه هیچ درمان قطعی برای بهبود نقص بینایی در LHON وجود ندارد. روتنون، یک مهارکننده کمپلکس 1 میتوکندریایی، از طریق مکانیسم های ناشناخته باعث تخریب شبکیه می شود و برای تولید مدل های القا شده شیمیایی برای LHON استفاده شده است. این سم، یوبیکوینون را مهار می کند و هنگامی که به صورت داخل زجاجیه در موش تزریق می شود، باعث ایجاد نقص های بیوشیمیایی، ساختاری و عملکردی شبکیه مشابه LHON می گردد و به طور قابل توجهی منجر به از دست دادن RGCs و تحلیل رفتن عصب بینایی می شود. روتنون، رادیکال های آزاد میتوکندری و پراکسیداسیون لیپیدی در کشت های اولیه شبکیه موش ها را افزایش می دهد. هدف مطالعه حاضر توسعه یک مدل روتنون بهبود یافته و بسیار تکرارپذیر از LHON است. روش کار: در این مطالعه، تزریق داخل زجاجیه روتنون (2 ul) در حامل ویژه به موش های نر C57BL/6J (7 تا 8 هفته) انجام شد. مدل سازی فقط در یک چشم انجام می گردد و چشم دیگر به عنوان کنترل در نظر گرفته می شود. در قبل از هر تیمار، محلول روتنون به صورت تازه در حلال DMSO تهیه شد. بعد از تزریق روتنون، تست های بینایی و مورفومتریک در چهار بازه زمانی مختلف (1 ساعت، 24 ساعت، 48 ساعت و 7 روز) انجام شد و دقت بینایی با پاسخ اپتوکینتیک (OKR) ارزیابی گردید. همانطور که در بالا بیان شد، LHON با کاهش ضخامت لایه های شبکیه و از دست دادن RGC مشخص می شود؛ بنابراین ضخامت لایه های شبکیه با رنگ آمیزی DAPI و تعداد RGCs با روش ایمونوهیستوشیمی ارزیابی می شود. در نهایت نتایج مقاطع زمانی مختلف با هم مقایسه شدند. نتایج: تصاویر بدست آمده از تست های مورفومتری با نرم افزار ImageJ تجزیه و تحلیل شدند. به طرز عجیبی، نتایج بدست آمده از مورفومتری و تست های بینایی با همدیگر همخوانی داشت. ضخامت لایه های شبکیه و تعداد سلول های شبکیه، 24 ساعت پس از تزریق داخل زجاجیه روتنون نسبت به گروه کنترل به طور معنی داری کاهش یافت.در بازه زمانی 48 ساعت و 7 روز پس از تزریق روتنون، نقص بینایی و شبکیه یسار شدیدتر بوده است. نتایج نشان می دهد که مناسبترین مدل LHON در بازه زمانی 24 ساعت پس از تزریق داخل زجاجیه روتنون در موش ها بوده است. نتیجه گیری: در این مطالعه با تزریق روتنون در داخل چشم موش ها، مدل روتنون ایجاد گردید. در چشم هایی که تزریق روتنون انجام شد، کاهش دید و تغییر در لایه های شبکیه به ویژه در لایه پلکسی فرم داخلی (IPL) به طور قابل توجهی مشاهده گردید. در این پژوهش نشان داده شده است که تزریق روتنون مشابه آنچه در بیماری LHON رخ می دهد، باعث مرگ سلول های شبکیه توسط آپپتوز می گردد. به طور خلاصه، این نسخه از مدل روتنون بسیار قابل تکرار است و می تواند ابزار مناسبی برای بررسی راهکارهای درمانی جدید محافظت کننده عصبی باشد.

مقدمه: نوروپاتی بینایی ارثی لبر نوعی بیماری میتوکندریایی است که در آن سلول های عصبی دژنره می شوند. در این بیماری سلول های گانگلیون شبکیه مورد حمله قرار می گیرند. اختلال در کمپلکس I میتوکندری، منجر به درگیری این سلول ها می شود. روتنون، سمی است که مانع فعالیت زنجیره تنفسی میتوکندری می شود. این سم بر کمپلکس I میتوکندری اثر مخرب خود را اعمال می کند. روتنون در القای بیماری های تحلیل رونده عصبی از جمله لبر، در مدل های سلولی و مدل های حیوانی به کار برده می شود. کشت بافت شبکیه یک بستر ساده سازی شده و فضایی مناسب برای مطالعه سلول های گانگلیون شبکیه به منظور بررسی درمان های مربوط به این بافت را فراهم می کند. هدف تحقیق حاضر مشاهده تاثیر پروتئین ایکس بر مدل ex vivo بیماری لبر است. مواد و روش ها: رتینال اکسپلنت، یک مدل ساده سازی شده در خارج از بدن موجود زنده است. که به ما امکان مطالعه شبکیه و تاثیر دارو بر آن را پیاده سازی می کند. در این تحقیق قابلیت حفاظت از سلول های گانگلیون شبکیه به وسیله پپتید ایکس در برابر روتنون به روش پیش درمانی مود بررسی قرار گرفت. به منظور این هدف، شبکیه جنین 14 روزه موش نژاد C57BL/6 کشت داده شد. پیش درمانی با پپتید ایکس، 24 ساعت و 48 ساعت پس از کشت انجام شد. پس از پیش درمانی، محلول 10 میکرومولار روتنون، به منظور تخریب عملکرد کمپلکس I میتوکندری سلول های شبکیه، به محیط کشت اضافه شد. آکسون سلول های گانگلیون شبکیه با روش ایمونوهیستوشیمی و با استفاده از آنتی بادی بتاتوبولین (نشانگر عصبی) مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت آنالیز تصاویر با نرم افزار imagej انجام شد. نتایج: نتایج حاصل از رنگ آمیزی آکسون های بافت شبکیه در محیط کشت حاکی از آن است که پپتید ایکس می تواند در برابر اثرات مخرب روتنون نقش محفاظت کنندگی داشته باشد و میزان فرگمنتیشن آکسونی را کاهش دهد. بحث و نتیجه گیری: در حال حاضر درمان موثر برای درمان بیماران مبتلا به لبر وجود ندارد. پروتئین ایکس می تواند به عنوان یک گزینه درمانی برای این بیماری در نظر گرفته شود. مطالعه به منظور یافتن یک درمان جدید برای این بیماری بر روی کشت بافت شبکیه انجام شده است. امیدواریم این پروژه قدمی موثر برای یافتن یک راه کار درمانی برای بیماران لبر و سایر نوروپاتی های بینایی میتوکندریایی باشد.

بیماری کارسینومای سلول های کبدی(HCC) شایع ترین نوع سرطان کبد است و شناسایی استراتژی های درمانی جدید برای آن مورد نیاز است. فرایندهای پویایی میتوکندری در حفظ هومئوستاز میتوکندریایی کبد نقش کلیدی دارد. علاوه بر این بعضی داده های در حال افزایش نقش پویایی میتوکندری را در پیشرفت سرطان نشان می دهند. روتنون سمی است که با اتصال به کمپلکسI میتوکندری، به طور اختصاصی جریان الکترون ها را در زنجیره تنفسی مهار می کند. نشان داده شده است که روتنون باعث القای آپوپتوز وابسته به میتوکندری و تولید گونه فعال اکسیژن در کبد می شود. هدف مطالعه حاضر بررسی بیان ژن های درگیر در فرایند همجوشی غشای میتوکندری در رده سلول های کارسینومای کبد انسان (HepG2) بود. در ابتدای پروژه با روش MTT اثر سمیت روتنون بر روی رشد سلولهای HepG2 ارزیابی شد. سپس بیان ژن های mfn1، mfn2 و opa1 با روش ریل تایم PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های به دست آمده از آزمون IC50 در غلظتهای 2.5 و 5 میکرومول روتنون بعد از 24 و 48 ساعت تیمار، کاهش قابل توجهی (50%) را در تعداد سلول های زنده نشان داد. حضور آنتی اکسیدان آلفالیپوئیک اسید توانست بقای سلول های تحت اثر روتنون را بهبود ببخشد. نتایج qPCR کاهش قابل توجهی را در بیان ژن mfn2 و opa1 در حضور 2.5 میکرومول روتنون نشان داد (P˂0.0001). داده های مربوط به بیان ژنmfn2 نشان داد که تفاوت معنی داری بین گروه کنترل و گروه دریافت کننده 2.5 میکرومول روتنون وجود ندارد. در این مطالعه نشان داده شد که سطح mRNA ژن های درگیر در فرایند همجوشی غشای میتوکندری در پاسخ به اثرات سمیت روتنون تغییر کرده است. این نتایج می تواند توضیح دهد که تغییر تعادل بین فرایندهای همجوشی و شکافت میتوکندری در سلول های توموری HepG2 می تواند ناشی از اثرات آپوپتوزی روتنون باشد. به این ترتیب در تایید نتایج مطالعات قبلی پروتئین های درگیر در فرایند همجوشی میتوکندری می توانند در پاتوژنز سرطان کبد و یا در کنترل آن نقش داشته باشند.

پیشینه تحقیق: میتوکندری ها اندامک های کلیدی درون سلول ها با ساختارهایی پویا و دارای غشاء دو لایه و DNA مستقل هستند. پروتئین های مربوط به فرآیندهای پویایی میتوکندریایی همچون همجوشی، شکافت، حمل و نقل و میتوفاژی در بسیاری از بیماری های عصبی مانند پارکینسون، آلزایمر و غیره نقش دارند. طی سال های گذشته از روتنون برای ایجاد مدل سلولی و حیوانی شناخته شده ای برای بیماری پارکینسون استفاده شده است. مطالعات بسیاری استفاده از آنتی اکسیدان ها را برای محافظت در برابر اختلالات تخریب کننده عصبی مانند پارکیسنون پیشنهاد کرده اند. آلفا لیپوئیک اسید (ALA) با کاهش سطح رادیکال-های آزاد اکسیژن به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی نشان داده شده است. هدف از این مطالعه، بررسی میزان بقای سلولی و تغییرات بیان ژن های همجوشی میتوکندری mfn1 و mfn2 در سلول های SH-SY5Y تیمار شده با روتنون و ALA بود. روش بررسی: در ابتدای پروژه با روش MTT اثر سمیت روتنون بر روی رشد سلول های SH-SY5Y ارزیابی شد. سپس تاثیر غلظت های مختلف آلفالیپوئیک اسید در بقای سلول های SH-SY5Y تیمار شده به مدت 48 ساعت با روتنون بررسی شد. در ادامه بیان ژن های mfn1 و mfn2 با روش ریل تایم PCR مورد ارزیابی قرار گرفت یافته ها: بر اساس محاسبات IC50 اثر سمیت روتنون در غلظت های بالاتر از 1 میکرومولار مشخص شد. بررسی اثر دو غلظت 2.5 و 5 میکرومولار روتنون به مدت 24 و 48 ساعت روی بقای سلول های SH-SY5Y در شرایط کشت معمولی و بعد از القای تمایز تفاوت معنی داری را در بین گروه های آزمایشی نشان داد. بررسی تاثیر غلظت های مختلف آلفالیپوئیک اسید بر بقای سلول های SH-SY5Y تمایز نیافته و تمایز یافته، پس از 48 ساعت تیمار با روتنون نشان داد که تفاوتی بین گروه دریافت کننده ی روتنون با گروه های دریافت کننده روتنون و آنتی اکسیدان مشاهده نشد. این نتایج نشان داد که حضور آنتی اکسیدان آلفالیپوئیک اسید تاثیری در بهبود سمیت ناشی از روتنون در بقای سلول های SH-SY5Y ندارد. مطالعه کمی بیان ژن های mfn1 و mfn2 با استفاده از روش Real time-PCR انجام شد. نتایج qPCR نشان داد که در سلول های کشت داده شده در محیط کشت معمولی ، بیان ژن های mfn1 و mfn2 در حضور 5 میکرومولار روتنون کاهش معنی داری را نشان می دهد (P<0.001). همچنین در این سلول ها بیان ژن های mfn1 و mfn2 در حضور آلفالیپوئیک اسید و روتنون در مقایسه با گروه دریافت کننده روتنون به تنهایی افزایش یافته است (P<0.0001). در سلول های تمایز یافته بیان ژن mfn1 تغییر معنی داری را نشان نداد، اما سطح بیان ژن mfn2 افزایش معنی داری را نسبت به بقیه گروه ها نشان داد (P=0.014). نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که سطح mRNA ژن های mfn1 و mfn2 در پاسخ به اثر سمیت روتنون تغییر کرده است. به این ترتیب تغییر بیان ژن های شکافت میتوکندری می تواند در پیشرفت بیماری پارکینسون و یا در کنترل آن نقش داشته باشد.

پیشینه تحقیق: بیماری پارکینسون دومین بیماری شایع تحلیل رونده عصبی است که با از دست دادن نورون دوپامینرژیک در جسم سیاه سلول های عصبی مغز تعریف می شود. در مدل های آزمایشی و همچنین در نمونه های بیماران مبتلا به پارکینسون (PD) ، نشان داده شده است که شکافت میتوکندری به عنوان یک مرحله اولیه در طی این فرایندهای تخریب عصبی رخ می دهد. روتنون سمی است که با اتصال به کمپلکسI میتوکندری، به طور اختصاصی جریان الکترون ها را در زنجیره تنفسی مهار می کند. نشان داده شده است که روتنون باعث القای آپوپتوز وابسته به میتوکندری و تولید گونه فعال اکسیژن در سلول های عصبی می شود. هدف مطالعه حاضر بررسی بیان دو ژن fis1و drp1 (دو فاکتور درگیر در پویایی میتوکندری) در رده سلولی نوروبلاستومای انسان، SH-SY5Y، بود. روش بررسی: در ابتدای پروژه با روش MTT اثر سمیت روتنون بر روی رشد سلول های SH-SY5Yارزیابی شد. سپس تاثیر غلظت های مختلف آلفالیپوئیک اسید در بقای سلول های SH-SY5Y تیمار شده به مدت 48 ساعت با روتنون بررسی شد. در ادامه بیان ژن های fis1 و drp1با روش ریل تایم PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: بر اساس محاسبات IC50 اثر سمیت روتنون در غلظت های بالاتر از 1 میکرومولار مشخص شد. بررسی اثر دو غلظت 2.5 و 5 میکرومولار روتنون به مدت 24 و 48 ساعت روی بقای سلول های SH-SY5Y در شرایط کشت معمولی و بعد از القای تمایز تفاوت معنی داری را در بین گروه های آزمایشی نشان داد. بررسی تاثیر غلظت های مختلف آلفالیپوئیک اسید بر بقای سلول های SH-SY5Y تمایز نیافته و تمایز یافته، پس از 48 ساعت تیمار با روتنون نشان داد که تفاوتی بین گروه دریافت کننده ی روتنون با گروه های دریافت کننده روتنون و آنتی اکسیدان مشاهده نشد. این نتایج نشان داد که حضور آنتی اکسیدان آلفالیپوئیک اسید تاثیری در بهبود سمیت ناشی از روتنون در بقای سلول های SH-SY5Y ندارد. نتایج qPCR تغییر بیان ژن drp1 در گروه تیمار شده با روتنون و آلفالیپوئیک اسید با غلظت 10 میکرومولار را نشان داد. همچنین در سلول های تمایز یافته با استفاده از رتینوئیک اسید، افزایش بیان ژن drp1 در گروه دریافت کننده ی روتنون و آلفالیپوئیک اسید با غلظت 20 میکرومولار مشخص شد (P<0.0001). در محیط کشت معمولی آنالیز مقایسه ای داده های مربوط بیان ژن fis1 نشان می دهد که گروه های دریافت کننده آنتی اکسیدان بدون روتنون و گروه دریافت کننده روتنون و آنتی اکسیدان با غلظت 20 میکرومولار افزایش معنی داری را در بیان ژن fis1 نشان می دهند (P<0.002). نتایج بررسی بیان ژن fis1 در سلول های تمایز یافته در محیط کشت حاوی رتینوئیک اسید تفاوت معنی داری را نشان داد (P<0.001). این تفاوت بین نمونه تیمار شده با 5 میکرومولار روتنون و بقیه گروه های آزمایشی بود که نشان دهنده افزایش بیان ژن است. نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان می دهد که بیان ژن های fis1 وdrp1 در سلول های SH-SY5Y تیمار شده با روتنون و آنتی اکسیدان آلفالیپوئیک اسید در شرایط کشت معمولی و بعد از القای تمایز تغییر می کند. به این ترتیب تغییر بیان ژن های شکافت میتوکندری می تواند در پیشرفت بیماری پارکینسون و یا در کنترل آن نقش داشته باشد.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most prevalent primary liver cancer and the identification of novel therapeutic strategies is required. Mitochondrial dynamic processes have emerged as key processes in the maintenance of liver mitochondrial homeostasis. In addition, some data are accumulating on the role played by mitochondrial dynamics during cancer development. Rotenone is a toxicant that specifically inhibits the flow of electrons through the mitochondrial respiratory chain by binding with mitochondrial complex-I. It has been suggested mitochondria-mediated apoptosis and reactive oxygen species induced by rotenone in liver. Present investigation was aimed to study the effect of rotenone on mff and mid49 (mief2) genes expression, two actors involved in mitochondrial dynamics, in human hepatocellular carcinoma cells (HepG2). At the first part of the study the effect of rotenone toxicity on cell growth of HepG2 cells using MTT method was evaluated. Quantitative study of mff and mief2 gene expression was performed by Real-time PCR. The data obtained for IC50 values showed a significant decrease (50%) in the number of viable cells at concentrations of 2.5- and 5-μM of rotenone for 24 and 48 hours. The results of qPCR showed that a significant decrease (P = 0.018) of mff gene expression in presence of 5μM rotenone. Data obtained from mief2 gene expression showed that there was evidence (p < 0.001) of a difference between the control and the group that they receive 2.5μM rotenone. In this study, we investigated for the first time, the effect of rotenone on relative gene expression level of the genes involved in mitochondrial dynamic. Our results indicted the mRNA level of mff and mief2 genes was altered in response of toxicity effect of rotenone. These results can be explained by altered balance between mitochondrial fusion and fission in HepG2 tumor cells due to apoptotic effect of rotenone.

فعالیت ورزشی منظم و مصرف ویتامین D هر دو برای بیماران مبتلا به سرطان مفید است. این مطالعه اثرات تمرینات ورزشی تناوبی و/یا مکمل ویتامین D را بر بیان ژن های درگیر در عملکرد میتوکندری بافت قلب، اندازه تومور و ظرفیت تام آنتی اکسیدانی در موش های مدل سرطان پستان بررسی کرد. در این تحقیق 40 موش سوری ماده با سن تقریبی 5-4 هفته با میانگین وزنی 1/4±20 گرم از نژاد NMRI بطور تصادفی به پنج گروه مساوی(8=n) تقسیم شدند. گروه ها شامل؛ گروه کنترل سالم، گروه کنترل سرطان، گروه سرطان با ویتامین D، گروه سرطان با ورزش، و گروه سرطان با ورزش همراه با مصرف ویتامین D بودند. بدنبال 6 هفته تمرین هوازی تناوبی و مکمل ویتامین D و 48 ساعت پس از مداخلات درمانی، حیوانات را بیهوش کرده و برای مطالعات بیشتر، بافت قلب و سرم خون جداسازی شد. نتایج نشان داد که کمترین میانگین وزن بدن در پایان مداخله مربوط به گروه کنترل سرطان بود (001/0=P). اعمال مداخله ویتامین D به تنهایی رشد حجم تومور را نسبت به گروه کنترل سرطان تقریباً 23٪ افزایش داده است. در مقابل، در مقایسه با گروه کنترل سرطان مداخلات همزمان تمرین ورزشی تناوبی و ویتامین D رشد تومور را تقریباً 12٪ در موش ها کاهش داد(001/0=P). سطوح ظرفیت تام آنتی اکسیدانی در گروهی که ویتامین D و تمرین ورزشی دریافت کرده بودند بیشتر از سایر گروه های مداخله بود(001/0=P). همچنین، در بافت قلب، درمان با ویتامین D باعث افزایش قابل توجه بیان ژن های Pgc-1α ، Mfn-1 و Drp-1 در سطح mRNA شد(001/0=P). این مطالعه بیش بیانی ژن ها ناشی از مداخله ویتامین D در موش های ماده و اثرات هم افزایی تمرین ورزشی تناوبی همراه با ویتامین D بر کنترل کاهش وزن، ضد تومورزایی، بهبود دفاع آنتی اکسیدانی و تعدیل بیان ژن را نشان داد. پاسخ های هم افزایی احتمالاً با افزایش همجوشی میتوکندری و ظرفیت تام آنتی اکسیدانی برای کنترل استرس اکسیداتیو همراه بود. توصیه می شود مطالعات بیشتری در مورد پویایی میتوکندری و بیوژنز با تمرکز بر عوامل خطر بیماری-های قلبی عروقی (CVD) در بیماران مبتلا به سرطان پستان(BC) انجام شود.

زمینه و هدف: سرطان بیماریی است که با تکثیر سلولی نامناسب، چرخه سلولی کنترل نشده و نقص در آپوپتوز شناخته می شود. میتوکندری به عنوان یک اندامک فوق العاده پویا شناخته می شود که در سلول های سالم به طور پیوسته تقسیم شده و مجددا با هم ترکیب می شوند تا تشکیل یک شبکه به هم پیوسته پویا را بدهند. این دو فرایند شکافت و همجوشی غشای میتوکندری، پویایی میتوکندری نامیده می شوند. پویایی میتوکندری در سازوکارهای چرخه سلولی و آپوپتوز درگیر است. در مطالعات گذشته ارتباط فرآیندهای همجوشی و شکافت میتوکندری با پیشرفت انواع مختلف سرطان ها نشان داده شده است. پستانداران دارای دو پروتئین mfn1 و mfn2 هستند که در مسیر همجوشی غشای میتوکندری دخیل هستند. هدف این مطالعه بررسی میزان بیان ژن های mfn1 و mfn2 در نمونه های بافتی بیماران مبتلا به سرطان سینه در ایران است. روش بررسی: در این مطالعه نمونه گیری از بافت تومور و بافت حاشیه ی غیرتوموری سینه ی مربوط به 50 بیمار مبتلا به سرطان به منظور بررسی های هیستوپاتولوژی و بررسی کمی میزان بیان ژن های mfn1 و mfn2 با روش Real time-PCR انجام شد. یافته ها: نتایج مطالعات بافت شناسی از مقاطع بافتی تهیه شده از تومور، نکروز بافت چربی و شرایط التهابی را نشان داد در حالی که در مقاطع بافتی تهیه شده از حاشیه، در اکثر موارد حالت طبیعی مشاهده شد. نتایج بیان ژن در این مطالعه افزایش معنادار بیان ژن mfn1 در بافت های توموری نسبت به گروه های کنترل را نشان داد (P=0.001) ولی سطح mRNA ژن mfn2 از نظر آماری تغییر معنی داری را نشان نداد (P=0.63). نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان می دهد که تغییر در بیان ژن های mfn1 در بیماری سرطان سینه دیده می شود و این مطالعه اولین بار است که در ایران گزارش شده است. به این ترتیب تغییر بیان ژن های همجوشی میتوکندری می تواند در کنترل یا پیشرفت بیماری سرطان سینه نقش داشته باشد.

زمینه و هدف: میتوکندری یکی از اندامک های سلولی است که نقش های مهمی را در سلول شامل: ساخت مولکول های پرانرژی، مرگ برنامه ریزی شده، هوموئستازی کلسیم، بیوسنتز آهن و... ایفا می کند. میتوکندری ها مدام در حال تغییر شکل بین دو حالت همجوشی و شکافت هستند که اصطلاحا به آن پویایی میتوکندری گفته می شود. این پویایی برای زندگی و مرگ سلول ها بسیار مهم است. پیشگیری از سرطان یکی از کارهای اصلی آپوپتوز است. در بسیاری از موارد اختلال در پویایی میتوکندری منجر به بیماری می شود. سرطان پستان یکی از بیماری های شایع در انسان و به خصوص در زنان است. بررسی ها نشان داده است که در اغلب سرطان ها ازجمله سرطان پستان، در پویایی میتوکندری اختلال وجود دارد. دو ژن mff و drp1 از جمله ژن هایی هستند که در شکافت میتوکندری نقش دارند. نقص در بیان و عملکرد هرکدام از این دو ژن باعث توقف و یا اختلال در پویایی میتوکندری می شود. در این مطالعه، ژن های drp1 و mff در نمونه های بافت توموری و نمونه های بافت حاشیه تومور که از بیماران مبتلا به سرطان سینه گرفته شده بود، بررسی شد. هدف از این مطالعه، بررسی میزان بیان ژن های drp1 و mff در نمونه های تومور و حاشیه تومور می باشد. روش بررسی: در این پژوهش، نمونه های بافتی بیماران مبتلا به سرطان پستان در ایران از دو شهر سنندج و اهواز جمع آوری گردید و محتوی RNA آن استخراج شد و سطح بیان ژن های drp1 و mff با روش Real time-PCR مورد بررسی قرار گرفت. بحث و نتیجه گیری: نتایج این بررسی نشان داد که میزان بیان ژن drp1 در تومور افزایش معنی داری نسبت به بافت حاشیه داشته است. اما تغییرات مشخصی در بیان ژن mff صورت نگرفته است. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت که تغییرات پویایی میتوکندری در سلول ها کاملا محسوس بوده است. به علت محدودیت نمونه ها، و نبود اطلاعات کافی در مورد شرح حال بیماران و متاستازی یا غیر متاستازی بودن نمونه ها، نمی توان به طور قطع، افزایش بیان ژنdrp1 را در نمونه های متاستازی تایید کرد.

زمینه و هدف: اندامک میتوکندری مرکز تولید انرژی سلول است و نقش مهمی در حفظ بقا، مرگ و هومئوستازی متابولیکی سلول دارد. پویایی میتوکندری (تعادل چرخه ی شکافت- همجوشی) یک ویژگی کلیدی برای تعامل میتوکندری با دیگر اندامک های درون سلول و فاکتور مهمی برای حفظ بقای تمامیت میتوکندری است. بیوژنز میتوکندری به فرآیندی گفته می شود که به وسیله ی آن، سلول توده ی میتوکندریایی اش را افزایش می دهد. تعداد و مورفولوژی میتوکندری ها توسط تعادل بین همجوشی (fusion) و شکافت (fission) و نیز تعادل بیوژنز و میتوفاژی کنترل می شود. این رخدادها برای تنظیم و تعدیل فرآیندهایی همچون متابولیسم سلول و تولید انرژی، سیگنالینگ کلسیم، تولید گونه های واکنشگر اکسیژن (ROS)، آپوپتوز و روند پیری حیاتی هستند. اکثر عملکردهای میتوکندری شامل تولید ATP، تنظیم آپوپتوز و هومئوستازی Ca2+ به مورفولوژی میتوکندری و پویایی آن وابسته است. کلستاز یا انسداد جریان صفرا در محل مجرای مشترک صفرا موجب تجمع اسیدهای صفراوی در کبد و پلاسما می شود. تجمع نمک های صفراوی در کبد آپوپتوز را در این اندام تحریک می کند. انسداد مجرای صفراوی موجب کلستاز و آسیب کبد و به دنبال آن التهاب و آسیب به دیگر اندام ها از جمله پانکراس می شود. آپوپتوز به وسیله ی تعامل پروتئین های ضدآپوپتوزی و پروتئین های پیش آپوپتوزی خانواده BCL-2 تنظیم می شود. پروتئین سلولی bnip3 یک پروتئین پیش آپوپتوزی از خانواده BCL-2 است و در پیش برد میتوفاژی نیز نقش دارد. در این مطالعه اثر کلستاز بر تغییرات سطح بیان ژن bnip3 در کبد و پانکراس رت مورد بررسی قرار گرفت. روش بررسی: در این مطالعه از موش های بزرگ آزمایشگاهی نر نژاد ویستار در محدوده ی وزنی 25±320 گرم در سه گروه کنترل (بدون جراحی)، شم (جراحی بدون انسداد مجرای صفراوی) و کلستاز (جراحی همراه با انسداد مجرای صفراوی) استفاده شد. در روز 24ام پس از انسداد مجرای صفراوی، حیوانات توزین شده و سپس نمونه گیری از بافت کبد و پانکراس جهت بررسی شاخص های هیستوپاتولوژیک و همچنین ارزیابی سطح بیان ژن bnip3 انجام شد.

زمینه و هدف: در بیماری کلستاز انسداد جریان صفرا منجر به تجمع اسیدهای صفراوی در کبد و بروز نارسایی های متابولیکی شده و در نهایت منجر به مرگ نکروزی و آپوپتوزی سلول های کبدی می شود. میتوکندری ها اندامک های درون سلولی هستند که بیش ترین منبع تولید انرژی سلولی بوده و به طور پیوسته تقسیم و مجدداً با هم ترکیب می شوند. این فرایندهای پویا را شکافت و همجوشی غشایی می نامند. تغییر پویایی میتوکندری در بیماری کبدی کلستاز مشاهده شده است. ژنهای mfn1 و fis1 از جمله ژن-های دخیل در مسیر شکافت و همجوشی غشای میتوکندری می باشند و در بروز آپوپتوز نقش دارند. در این مطالعه اثر کلستاز بر تغییرات بیان ژن های mfn1 و fis1 در کبد موش های صحرایی مورد بررسی قرار گرفت. روش بررسی: در این مطالعه موش های بزرگ آزمایشگاهی نر نژاد ویستار (وزن 25±320 گرم) در سه گروه کنترل (بدون جراحی)، شم (جراحی بدون انسداد مجرای صفراوی) و کلستاز (جراحی همراه با انسداد مجرای صفراوی) استفاده شد. در روز 24ام پس از انسداد مجرای صفراوی، حیوانات توزین و به منظور بررسی سطح بیلی روبین و آنزیم های عملکردی کبد از آنها خون گیری انجام شد. سپس نمونه گیری از بافت کبد جهت بررسی شاخص های هیستوپاتولوژیک و همچنین ارزیابی سطح بیان ژن های mfn1 و fis1 انجام شد. یافته ها: نتایج این مطالعه افزایش سطوح سرمی بیلی روبین کل و آنزیم های کبدی آلانین آمینوترانسفراز، آسپارتات آمینوترانسفراز و آلکالین آمینوترانسفراز را در گروه کلستاز نسبت به گروه های شم و کنترل نشان داد (P<0.0001 و P<0.001). نتایج بررسی شاخص های بافتی در گروه کلستاز، افزایش مجاری صفراوی، نکروز بافت کبد و گسترش بافت فیبروزی را نشان داد. نتایج RT-PCR کاهش معنادار بیان ژن mfn1 و افزایش معنادار بیان ژن fis1 کبد گروه کلستاز را نسبت به گروه های شم و کنترل نشان داد (P<0.0001). نتیجه گیری: کلستاز منجر به تغییر بیان ژن های fis1 و mfn1 دخیل در پویایی می شود و احتمالا آسیب ناشی از کلستاز از طریق این تغییر بیان ژن میانجیگری شده است.

زمینه و هدف: کلستاز با کاهش جریان صفرا ایجاد می شود که منجر به تجمع اسیدهای صفراوی و دیگر مواد شیمیایی در کبد و خون می شود. کلستاز یکی از مهمترین و شایع ترین رویدادهای ویرانگر در میان بیماری های ارثی و اکتسابی کبدی محسوب می شود که در نهایت موجب صدمات کبدی همچون فیبروز، سیروز کبدی و حتی مرگ می شود. در روند بیماری کلستاز، تجمع اسیدهای صفراوی آبگریز منجر به نکروز و آپوپتوز هپاتوسیت ها می گردد. مکانیسم درگیر در این فرایند اختلال در عملکرد میتوکندری و استرس اکسیداتیو می باشد. میتوکندری به عنوان یک اندامک فوق العاده پویا شناخته می شود که در سلول های سالم به طور پیوسته تقسیم شده ومجددا با هم ترکیب می شوند تا تشکیل یک شبکه به هم پیوسته پویا راب دهند. این دو فرایند شکافت و همجوشی میتوکندری نامیده می شوند. یکی از مولکول های دخیل در شکافت غشای میتوکندری، پروتئین Dynamin related protein1می باشد و نقش مهمی در آپوپتوز بر عهده دارد. در این تحقیق بیان ژن Drp1در کبد موش های صحرایی کلستازی بررسی شد. مواد و روش ها: در این تحقیق از موش های نر نژاد ویستار در سه گروه شاهد (بدون جراحی)، شم (جراحی بدون انسداد مجرای صفراوی) و کلستاز (جراحی شده همراه با انسداد مجرای صفراوی) استفاده شد. در روز 24 پس از انسداد مجرای صفراوی، موش های صحرایی وزن شده، کشته شدند و نمونه های خون برای بررسی بیوشیمیایی سرم جمع آوری شدند و یک قطعه از کبد هر موش صحرایی برای ارزیابی بیان ژن Drp1توسط تکنیک RT-PCRنیمه کمی جداسازی شد. یافته ها: نتایج این تحقیق افزایش معنادار سطوح سرمی بیلی روبین و سه آنزیم کبدی آلانین آمینوترانسفراز، آسپارتات آمینوترانسفراز و آلکالین آمینوترانسفراز در گروه کلستازی در مقایسه با گروه شم و کنترل نشان داد (P<0/001). نتایج بافت شناسی کبد حضور هایپرپلازی مجاری صفراوی و حضور سلول های التهاب در اطراف مجاری کبد و نکروز سلول های کبدی را نشان می دهند. نتایج فوق نشان می دهد که افزایش بیان ژن Drp1 در کبد موش های صحرایی کلستازی می تواند مربوط به تاثیر افزایش میزان اسیدهای صفراوی و آسیب ناشی از آن ها بر روی میتوکندری سلول های کبدی و نهایتا بروز آپوپتوز باشد.

میتوکندری یک اندامک پویای دو غشایی است. پویایی میتوکندری، ریخت زایی و عملکرد میتوکندری را کنترل می کند. mfn2 (میتوفیوزین 2)، یکی از پروتئین هایی است که در ادغام غشاهای خارجی میتوکندری نقش دارد. کلستاز یکی از شایعترین و جدی ترین بیماری های کبدی است که ناشی از انسداد یا اختلال در جریان صفرا از کبد به روده و تجمع اسیدهای صفراوی و بیلی روبین در کبد و پلاسما است. هدف مطالعه حاضر بررسی بیان ژن mfn2 در سطح mRNA و همچنین بررسی تغییرات و آسیب های بافتی در کبد موش های صحرایی کلستاز شده و سیروزی بود. در این تحقیق موش های صحرایی با وزن 20±350 گرم بعد از بیهوشی جراحی شدند و مجرای صفراوی آنها با دو گره بسته شد. 21 روز بعد از جراحی در گروه های شم، کلستاز و 30 روز در گروه سیروز، سطح بیلی روبین سرمی و آنزیم آلکالین فسفاتاز اندازه گیری شدند. از بافت کبد نمونه گیری شد. علاوه بر این تغییرات هیستوپاتولوژی در بافت های کبد گروه های مختلف نیز بررسی شد. نتایج نشان داد با بررسی آسیب های بافتی در موش های کلستاز شده و سیروزی، ضایعات فیبروزی مشاهده شد. از طرف دیگر سطح بیان ژن mfn2 در بافت کبد موش های صحرایی کلستازی و سیروزی در مقایسه با گروه های کنترل و شم افزایش معنی داری را نشان داد. از مطالعه حاضر می توان نتیجه گرفت که بیان ژن mfn2 در بافت کبد موش های صحرایی کلستازی و سیروزی تحت تاثیر قرار گرفته است. تغییر بیان ژن mfn2 می تواند نقش این پروتئین را در کنترل متابولیسم و در مسیر پاتوژنز عارضه کلستاز و سیروز نشان دهد و نتایج همچنین نشان داد که انسداد مجرای صفرا و تجمع شدید اسیدهای صفراوی، در ایجاد ضایعات و بیماری های کبدی (فیبروز و سیروز کبدی) می تواند نقش موثر داشته باشد.

زمینه و هدف: کلستاز از شایع ترین علل بیماری های کبدی ارثییا اکتسابی مزمن می باشد که در صورت استمرار منجر به افزایش صدمات کبدی، فیبروز کبدی پیشرفته، سیروز و مرگ می شود. بیماری کلستاز نتیجه تجمع درون سلولی اسیدهای صفراوی در اثر معیوب شدن مجرای صفراوی است که موجب مرگ هپاتوسیت ها و اختلال در عملکرد میتوکندری می شود.میتوکندری به عنوان یک اندامک فوق العاده پویا شناخته می شود که به طور مداوم دچار فرایند شکافت یا همجوشی غشایی می شود. OPA1 یکی از ژن های دخیل در هم جوشی میتوکندری می باشد. در این تحقیق بیان ژن OPA1 در کبد رت های کلستازی بررسی شد. مواد و روش ها: در این تحقیق از موش های صحرایی نر نژاد ویستار در سه گروه کنترل، شم ( تحت عمل جراحی بدون بستن مجرای صفراوی ) و کلستاز ( تحت عمل جراحی همراه با بستن مجرای صفراوی ) استفاده شد. در ادامه کار، میزان بیان ژن OPA1 توسط تکنیک RT-PCRنیمه کمی در بافت کبدی رت های کنترل، شم و کلستازی بررسی شد. یافته ها: در رت های کلستازی بیان ژن OPA1 نسبت به گروه کنترل افزایش نشان داد. نتیجه گیری: با توجه به تخریب هپاتوسیت ها و با توجه به نقش ضد آپوپتوزی OPA1، به نظر می رسد افزایش بیان OPA1 یک مکانیسم جبرانی در راستای مقابله با آپوپتوز هپاتوسیت ها می باشد.

شواهد زیادی در دست است که استرس اکسیداتیو نقش مهمی در بروز و پیشرفت بیماری پارکینسون دارد. نقش آنتی اکسیدانی ان- استیل سیستئین از طریق تقویت گلوتاتیون که یکی از سیستم های آنتی اکسیدانی اصلی درون بدن است، به اثبات رسیده است. از این رو مطالعه ما با هدف بررسی تأثیر ان- استیل سیستئین بر مدیریت و کنترل بیماری پارکینسون به انجام رسید. به این منظور موش های نر نژاد ویستار (10 تا 12 ماهه) روتنون را mg/kg/48h, sc) 5/2(دریافت نمودند تا مدل بیماری پارکینسون القا شود. پیش تیمار با ان- استیل سیستئین (mg/kg/48h, ip 25 یا 50) یک ساعت قبل از تزریق روتنون صورت گرفت. سه تست رفتاری روتارود، ریرینگ و بار برای ارزیابی عملکرد حرکتی اجرا شد. به علاوه بیان پروتئینDrp1 با روش وسترن بلات مورد ارزیابی قرار گرفت. تمامی داده ها در نرم افزار SPSS تجزیه و تحلیل شد. نتایج تست های رفتاری حاکی از ایجاد اختلالات حرکتی معنی دار در گروه دریافت کننده روتنون بود. از این رو می توان فهمید که مدل بیماری پارکینسون با موفقیت ایجاد شده است. از سوی دیگر نتایج تست های رفتاری و بررسی های وسترن بلاتنشان داد که ان- استیل سیستئین به طور معنی داری از القای مدل پارکینسون جلوگیری نمود کهاین اثرات ممکن است ناشی از خواص آنتی اکسیدانی ثابت شده این دارو باشد.

کلستاز یکی از بیماریهای کبدی است که به معنی انسداد مجرای صفراوی می باشد. افزایش میزان اوپیوئیدهای آندوژن در رت های کلستاز شده گزارش شده است. در این تحقیق، تغییرات بیان ژن گیرنده های μ- اوپیوئیدی در هیپوتالاموس و کبد در رت های کلستاز شده بررسی شد. کلستاز در رت های نر نژاد ویستار، با وزن تقریبی 250 تا 300 گرم با انسداد مجرای صفراوی ایجاد شد. بعد از مدت زمان 21 روز از انجام کلستاز وزن کل بدن، وزن کبد و نسبت وزن کبد به وزن کل بدن در گروه های مورد نظر اندازه گیری شد. سپس، جداسازی ناحیه هیپوتالاموس و کبد در گروه های آزمایشی کنترل، شم کنترل و کلستاز شده 21 روز پس از کلستاز انجام گرفت و بیان ژن گیرنده های μ- اوپیوئیدی در سطح mRNA با استفاده از روش RT-PCR نیمه کمی بررسی گردید. نتایج نشان داد که در گروه کلستاز شده وزن کل بدن تفاوت معناداری در مقایسه با گروه شم کنترل نداشت، البته با بررسی میانگین وزن در هر گروه، کاهش وزن در گروه کلستاز شده مشاهده گردید. نتایج همچنین نشان داد که وزن کبد و نسبت وزن کبد به کل بدن افزایش معناداری داشت. نتایج بررسی تغییرات بیان ژن در سطح mRNA ی گیرنده های μ- اوپیوئیدی، پس از القای کلستاز در روز 21 در هیپوتالاموس و کبد کاهش معناداری در مقایسه با گروه شم کنترل نشان داد. بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که گیرنده های μ- اوپیوئیدی در هیپوتالاموس و کبد در اثر انسداد مجرای صفراوی تحت تاثیر قرار گرفته و ممکن است در عملکردهای فیزیولوژیکی بدن مانند کنترل درد از طریق مهار آزاد شدن نوروترانسمیترها و تنظیم رفتارهای مربوط به خوشی و لذت از غذا خوردن و حفظ ثبات بدن نقش مهمی داشته باشند.