تاثیر استرس گرمایی بر سطح کورتیکواسترون خون و بیان ژن فاکتور رشد عصبی مشتق از مغز ناحیه دیانسفال جوجه 7 روزه نژاد گوشتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

2 دانشیار، گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

3 استاد گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

چکیده

هدف: استرس گرمایی یکی از چالش­های جدی در جوامع بشری و حیوانات  می­باشد. استرس­ها با تغییر مکانیسم­های بدن سبب و زمینه ساز ایجاد بیماری­ها می­باشند. درجه حرارت بالای محیط، سبب ایجاد استرس حرارتی می­شود که اثرات منفی بر عملکرد فیزیولوژیک دارد. یکی از آثار نهان استرس، تغییر در مکانیسم­های سلولی و ملکولی می­باشد. این تغییرات در دیانسفال به دلیل اهمیت این ناحیه در کنترل اطلاعات حسی ورودی به مغز (تالاموس) و مکانیسم­های خودکار بدن (هیپوتالاموس) نتایج عمیقی در عملکرد حیوان دارد. از این رو هدف آزمایش بررسی تاثیر استرس گرمایی حاد بر بیان ژن BDNF[1] و سطح کورتیکواسترون خون بود.
مواد و روش‌ها: در این آزمایش تعداد 20 جوجه 7 روزه سن نر نژاد راس 308 به دو دسته تحت استرس گرمایی 39 درجه و دمای نرمال 30 درجه تقسیم و به مدت 5 ساعت تحت استرس گرمایی قرار گرفتند. در پایان جوجهها با گاز ایزوفلوران بیهوش، خونگیری از سیاهرگ وداج انجام و کشتار شده  و ناحیه دیانسفال آنها برداشته شد و برای آنالیز بیشتر در یخچال منفی 80 درجه سانتیگراد نگهداری شد.  میزان بیان ژن BDNF به روش ریل تایم کمّی و سایبر گرین اندازه گیری شد. سطح کورتیکواسترون خون با روش الایزا مورد سنجش قرار گرفت.
نتایج: در این آزمایش استرس گرمایی به طور معنی­داری بیان ژن BDNF ناحیه دیانسفال را کاهش داد. اما سطح کورتیکواسترون خون جوجه های تحت استرس گرمایی به طور معنی­داری افزایش نشان داد.
نتیجه‌گیری: این نتایج نشان می­دهد که بین سطح کورتیکواسترون خون و بیان ژن BDNF رابطه معکوس وجود دارد. با توجه به این می­توان رابطه مهمی میان استرس گرمایی و فعالیت محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-قشر آدرنال مشاهده کرد که با تاثیر بر بیان ژن فاکتور عصبی مشتق از مغز سبب اختلال در نقش حفاظت نورونی این پروتئین در مغز می­گردد.



[1]  Brain derived neurotrophic factor

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of heat stress on 7-day-old chick diencephalic BDNF gene expression and blood corticostrone level

نویسندگان [English]

  • yadollah badakhshan 1
  • ladan emadi 2
  • Saeid Esmaeili Mahani 3
1 Assistant Professor ,Department of Animal science, Faculty of Agriculture, University of Jiroft, Jiroft, Iran.
2 Associated Professor, Department of Basic Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, I.R. Iran
چکیده [English]

Objective
Temperature is a critical variable in health and disease. Thermal stressors such as heat stress elicit neuroendocrine responses including activation of the HPA axis .Heat stress is a challenge for animal and human society. It has been shown that brain monoaminergic system is changed during acute and chronic heat stress condition. Commercial and domestic poultry are very susceptible animals to the heat stress. High environmental temperature led to heat stress condition and had negative effect on physiological performance. One effect of heat stress is changed molecular and cellular mechanisms. These changes in diencephalon, as an awaking center (thalamus) and autonomic mechanisms center (hypothalamus), have profound physiological performance results. However the goal of experiment was to investigate effect of heat stress on diencephalic BDNF gene expression and blood corticostrone level.
 
 
Materials and Methods
In this experiment, 20 seven-day-old male chicks divided in 1- heat stress group (10 chicks) and 2- control group (10 chicks in normal temperature condition). Heat stress induced by 39 C◦ and continued to 5 hours. Control group temperature was 30 C◦. At the end of 5 hours duration, chicks was anesthetized with Isofluran gas and killed. Blood gathered from jugular vein. Brain dissected and diencephalon was frozen in liquid nitrogen immediately. Blood corticosterone level was measured by ELIZA method, BDNF gene expression assayed by quantitative real time PCR technique with the SYBR green method.
 
Results
In this experiment, heat stress significantly reduced diencephalic BDNF gene expression. However, corticosterone level significantly elevated in heat stress exposed chicks. It would be able to say that there is a relation between BDNF gene expression and blood corticosterone concentration.
 
Conclusions
These results showed changes in BDNF gene expression during heat stress condition is associated to blood corticosterone level elevation. Taken together, the results showed that a significant relationship between Hypothalamus-Hypophysis- Adernal cortex activity during acute heat stress condition and diencephalic BDNF gene expression as a neuroprotective agent of brain. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Broiler chick
  • Brain derived neurotrophic factor (BDNF)
  • Corticosterone
  • Heat stress
احسنی محمدرضا ، محمدآبادی محمدرضا ، اسدی فوزی و همکاران (1398) بیان ژن لپتین در بافت چربی زیرپوستی گاوهای هلشتاین با استفاده از Real Time PCR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 11(1)، 150-135.
توحیدی نژاد فاطمه، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، نجمی نوری عذرا (1393) مقایسه سطوح مختلف بیان ژنRheb  در بافت های مختلف بز کرکی راینی. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 6(4)، 50-35.
جعفری دره در امیر حسین، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، ریاحی مدوار علی (1395) بررسی بیان ژن CIB4  در بافت­های مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از Real Time qPCR. مجله پژوهش در نشخوارکنندگان 4(4)، 132-119.
محمدآبادی محمدرضا (1399) بیان ژن ESR1 در بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR‎. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 12(1)، 192-177.
محمدآبادی محمدرضا (1399) پروفایل بیانی mRNA مختص بافت ژن ESR2 در بز. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 12(4)، 181-167.
محمدی فر آمنه، فقیه ایمانی سید علی، محمدآبادی محمد رضا، سفلایی محمد (1392) تأثیر ژن TGFb3 بر ارزش های فنوتیپی و ارثی صفات وزن بدن در مرغ بومی استان فارس. مجله بیو تکنولوژی کشاورزی  5(4)، 136-125.
References
Ahsani MR, Mohammadabadi MR, Asadi Fozi M et al. (2019a) Effect of Roasted Soybean and Canola Seeds on Peroxisome Proliferator‐Activated Receptors Gamma (PPARG) Gene Expression and Cattle Milk Characteristics. Iran J Appl Anim Sci 9, 635-642.
Ahsani MR, Mohammadabadi MR, Asadi Fozi M et al. (2019b) Leptin gene expression in subcutaneous adipose tissue of Holstein dairy cattle using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 11, 135-150 (In Persian).
Bayraktar B,Tekce E,Aksakal V, et al. (2020). Effect of the addition of essential fatty acid mixture to the drinking water of the heat stress broilers on adipokine (Apelin, BDNF) response, histopathologic findings in liver and intestines, and some blood parameters. Ital J  Anim  Sci 19(1), 656-666.
Castrén E , Rantamäki T (2010). The role of BDNF and its receptors in depression and antidepressant drug action: reactivation of developmental plasticity. Dev Neurobiol 70(5), 289-297.
Chaudhury S , Wadhwa S (2009). Prenatal auditory stimulation alters the levels of CREB mRNA, p-CREB and BDNF expression in chick hippocampus. Int J Dev Neurosci 27(6), 583-590.
Chen Y,Xu H,Zhu M, et al. (2017). Stress inhibits tryptophan hydroxylase expression in a rat model of depression. Oncotarget 8(38), 632-647.
Chowdhury VS,Tomonaga S,Nishimura S, et al. (2012). Hypothalamic gonadotropin-inhibitory hormone precursor mRNA is increased during depressed food intake in heat-exposed chicks. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 162(3), 227-233.
Filho MR,De Sousa C,Meneses L, et al. (2014). Antidepressant effect of alpha-lipoic acid: Brain-derived Neurotrophic Factor such as a new target for resistant depression. Eur Neuropsychopharmacol 24(2), S251.
Jafari Darehdor A,Mohammadabadi M,Esmailizadeh A, et al. (2016). Investigating expression of CIB4 gene in different tissues of Kermani Sheep using Real Time qPCR. J Rumin Res 4, 119-132. (In Persian).
Ito K, Bahry MA, Hui Y, et al. (2015). Acute heat stress up-regulates neuropeptide Y precursor mRNA expression and alters brain and plasma concentrations of free amino acids in chicks. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 187, 13-19.
Jiang C,Lin W-J ,  Salton SR (2019). Role of a VGF/BDNF/TrkB autoregulatory feedback loop in rapid-acting antidepressant efficacy. J  Mol Neurosci 68(3), 504-509.
Ka S,Lindberg J,Strömstedt L, et al. (2009). Extremely different behaviours in high and low body weight lines of chicken are associated with differential expression of genes involved in neuronal plasticity. Journal of neuroendocrinology 21(3), 208-216.
Khan-Malek R, Wang Y (2017). Statistical analysis of quantitative RT-PCR results. Drug Safety Evaluation, Springer, 281-296.
Kletkiewicz H, Rogalska J (2019). Decreased body temperature during anoxia affects the endogenous BDNF level in tertiary phase of injury. Neurosci Lett 711, 134-143.
Marosi K, Mattson MP (2014). BDNF mediates adaptive brain and body responses to energetic challenges. Trends Endocrinol Metab 25(2), 89-98.
Mohammadabadi M (2020). Expression of ESR1 gene in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 12(1), 177-192. (In Persian).
Mohammadabadi M (2021). Tissue-specific mRNA expression profile of ESR2 gene in goat. Agric Biotechnol J 12(4),  167-181. (In Persian).
Mohammadi Far A, Faqih Imani SA, Mohammad Abadi MR, et al. (2014). The effect of TGF 3 gene on phenotypic and breeding values of body weight traits in Fars native fowls. Agric Biotechnol J 5(4),  125-136. (In Persian).
Nooshinfar E,Akbarzadeh-Baghban A , Meisami E (2011). Effects of increasing durations of immobilization stress on plasma corticosterone level, learning and memory and hippocampal BDNF gene expression in rats. Neurosci Lett 500(1), 63-66.
SAS Institute S (1990). SAS/STAT user's guide: version 6, SAS institute Incorporated.30-45.
Shirayama Y,Chen AC-H, Nakagawa S, et al. (2002). Brain-derived neurotrophic factor produces antidepressant effects in behavioral models of depression. J Neurosci 22(8), 3251-3261.
Sirianni RW, Olausson P, Chiu AS, et al. (2010). The behavioral and biochemical effects of BDNF containing polymers implanted in the hippocampus of rats. Brain Re 1321, 40-50.
Siuciak JA, Lewis DR, Wiegand SJ, et al. (1997). Antidepressant-like effect of brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Pharmacol Biochem Behav 56(1), 131-137.
Sun X, Zhang H, Sheikhahmadi A, et al. (2015). Effects of heat stress on the gene expression of nutrient transporters in the jejunum of broiler chickens (Gallus gallus domesticus.Int. J Biometeorol 59(2), 127-135.
Tan CL, Cooke EK, Leib DE, et al. (2016). Warm-sensitive neurons that control body temperature. Cell 167(1), 47-59. e15.
Tang J, Zheng X-t, Xiao K, et al. (2016). Effect of boric acid supplementation on the expression of BDNF in African ostrich chick brain. Biol Trace Elem Res 170(1), 208-215.
Tognoli C, Rossi F, Di Cola F, et al. (2010). Acute stress alters transcript expression pattern and reduces processing of proBDNF to mature BDNF in Dicentrarchus labrax. BMC Neurosci 11(1), 4.
Tohidi Nezhad F, Mohammad Abadi MR, Esmaeili Zadeh A, et al. (2015). Comparison of different levels of Rheb gene expression in different tissues of Raini Cashmir goat. Agric Biotechnol J 6(4), 37-50. (In Persian).