Perimän ja liikunnan vaikutus neurogeneesiin hippokampuksen pykäläpoimussa

Abstract

Ihmisten merkittävimpinä ja maailmanlaajuisesti yleistyvinä terveysriskeinä pidetään ylipainoa sekä erilaisia metabolisia sairauksia, joiden on ikääntymisen tavoin havaittu heikentävän aivojen terveyttä ja kognitiivisia toimintoja. Elintapojen, esimerkiksi fyysisen aktiivisuuden, lisäksi myös perimä vaikuttaa yksilön aivoterveyteen sekä alttiuteen sairastua kyseisiin elintapasairauksiin. Hippokampus on aivojen ohimolohkossa sijaitseva kognitiivisista toiminnoista, kuten muistista, oppimisesta ja tunteiden säätelystä vastaava rakenne. Vaikka perimällä ja elintavoilla voi olla haittavaikutuksia aivoterveyteen, voi hippokampuksen plastisuutta ja täten myös kognitiivisia toimintoja mahdollisesti edistää lisäämällä neurogeneesiä eli uusien hermosolujen syntyä hippokampuksessa. Tässä LuK-tutkielmassa tutkittiin perityn juoksukapasiteetin ja liikunnan vaikutusta aikuisiän hippokampaaliseen neurogeneesiin valikoidusti jalostetun rottamallin avulla. Tutkittavat joko hyvän tai huonon perityn juoksukapasiteetin omaavat rotat jaettiin juokseviin ja liikkumattomiin ryhmiin, jotta voitiin selvittää kuinka aerobinen liikunta lisää neurogeneesiä. Liikkumattoman ryhmän avulla saatiin myös tietoa siitä, kuinka pelkkä peritty juoksukapasiteetti vaikuttaa neurogeneesiin. Lisäksi huonon perityn juoksukapasiteetin rotat olivat perimältään alttiita ylipainolle ja metabolisille sairauksille. Rottien aivoleikkeiden uudet hermosolut värjättiin immunohistokemiallisin menetelmin solujen Ki-67-proteiiniin sitoutuvalla vasta aineella. Värjätyt solut laskettiin sekä kuvattiin valomikroskoopilla, ja solulaskujen tulokset analysoitiin tilastollisin menetelmin. Tutkimuksen tulosten mukaan jokaisella rottaryhmällä ilmeni neurogeneesiä, mutta ainoastaan huonon perityn juoksukapasiteetin omaavien rottien liikkuvan ryhmän uusien jakautuneiden hermosolujen määrä oli tilastollisesti merkitsevä verrattuna liikkumattomaan ryhmään. Tulokset osoittivat, että aerobisella liikunnalla voitiin edistää neurogeneesiä rottien huonosta peritystä aerobisesta kunnosta huolimatta. Käytetty rottamalli oli metabolisten sairauksien suhteen polygeeninen, jonka vuoksi tässä tutkimuksessa saatu tulos liikunnan vaikutuksesta neurogeneesiin luo pohjaa myös ihmisille soveltuviin lisätutkimuksiin.

Metabolic diseases and obesity are considered as a global emerging health risk for humans. Like aging, these risks have been shown to have a reducing effect on brain health and cognitive functions. In addition to lifestyle choices, such as physical exercise, genetics can have an impact on the susceptibility to these lifestyle related diseases and also on brain health. Hippocampus, a structure located in the temporal lobe of the brain, is responsible for learning, memory, and emotional regulation. Even though genetics and lifestyles can have a debilitating effect on brain health, it could still be possible to promote hippocampal plasticity, and therefore cognitive functions, by increasing neurogenesis, the formation of new neurons in the hippocampus. In this Bachelor's thesis the effect of inherited running capacity and exercise on adult hippocampal neurogenesis was studied by using a selectively bred rat model. These rats with either high or low inherited running capacity were divided into running and sedentary groups to determine how aerobic exercise induces neurogenesis. The sedentary group provided information on how the inherited running capacity alone affects neurogenesis. The rats with low inherited running capacity were also more prone to obesity and metabolic diseases. New divided neurons in the rat hippocampus were stained immunohistologically with Ki-67 antibody and counted under a light microscope. The results of cell counts were analyzed by statistical methods. Each rat group showed signs of neurogenesis but the only statistically significant result was shown between running and sedentary rat groups with low inherited running capacity, where the running group had more new neurons in the hippocampus. Our results indicated that neurogenesis can be promoted by aerobic exercise, despite the low inherited running capacity. The used rat model was metabolically polygenic, thus, the result provides valuable information for further research on humans.