Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69598
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorProf. Dr. Siriporn Chattipakorn-
dc.contributor.advisorProf. Dr. Nipon Chattipakorn, M.D.-
dc.contributor.advisorAssoc. Prof. Dr. Wasana Pratchayasakul-
dc.contributor.authorThazin Shween_US
dc.date.accessioned2020-08-17T01:44:13Z-
dc.date.available2020-08-17T01:44:13Z-
dc.date.issued2020-06-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69598-
dc.description.abstractObesity is the most common health problem around the world. The major causative factor of obesity is high fat diet (HFD) consumption. Previous studies reported that HFD-induced obesity mediated several pathologies in brain, including insulin resistance, oxidative stress, microglia activation, imbalanced mitochondrial dynamics, autophagy impairment, apoptosis, synaptic dysplasticity, and increased amyloid deposition, resulting in cognitive decline. As a consequence of modern life style, the prevalence of obesity among elderly population is increasing the global concern. Previous studies demonstrated that aging caused brain pathology and cognitive decline. To induce aging, D-galactose (D-gal) administration has been proven to be the appropriate model and reported to cause neurodegeneration as similar to the naturally aging. D-galactose in rodents increased brain senescence markers, which lead to stimulate oxidative stress, microglia activation, apoptosis, synaptic dysplasticity, amyloid deposition and resulting in cognitive dysfunction. However, the effects of D-gal induced aging on brain pathologies and cognition in obese-insulin resistance have never been explored. Therefore, we hypothesized that D-gal induced aging accelerates and aggravates brain pathology and cognitive decline in obese-insulin resistant condition. In order to prevent neurodegeneration of obesity and aging, there are a lot of studies on antioxidant and drugs, however, the adverse effects were unavoidable. Therefore, hyperbaric oxygen therapy (HBOT) become the treatment of choice which has fewer side effects, a non-invasive and painless treatment. A previous study has reported that HBOT significantly reduced D-gal induced learning and impairments by increasing antioxidant enzymes and decreasing oxidative stress, inflammation and aging-related proteins. However, the effects of HBOT on brain function and cognitive function in D-gal induced aging with or without obese-insulin resistance have never been investigated. Therefore, we hypothesized that HBOT improves brain function and cognitive function in both D-gal induced aging with or without obese-insulin resistant condition. To test the first hypothesis, one hundred and twelve male Wistar rats were separated into two groups to be fed on a normal diet (ND) or a high fat diet (HFD) for 20-weeks. At the end of 12 weeks, ND and HFD-fed rats were divided to inject with a vehicle (0.9% NSS, s.c.) or D-gal (150 mg/kg/d, s.c.) for 4 and 8 weeks. The cognitive test and brain pathologies were determined at 4 and 8 weeks after D-gal administration. The results showed that 1) both D-gal induced aging and obese-insulin resistance equally increased peripheral insulin resistance, aging markers, microglia activation, insulin receptor dysfunction, synaptic dysplasticity in hippocampus, resulting in cognitive decline; 2) D-gal induced aging aggravated oxidative stress, autophagy impairment, apoptosis, mitochondrial dynamics imbalance, leading to amyloid deposition in hippocampus of obese-insulin resistant rats; and 3) 8-week D-gal administration in obese-insulin resistant rats had worsened hippocampal pathologies such as oxidative stress, apoptosis, brain derived neurotropic factor and beta-secretase, when compared with those of 4-week D-gal administration in obese-insulin resistant rats. To test the second hypothesis, eighty-four male Wistar rats were separated into 2 groups to receive either normal diet (ND) or high-fat diet (HFD) for 22 weeks. At week 13, both ND and HFD groups were given vehicle (0.9% NSS, s.c.) or D-gal (150 mg/kg/d, s.c.) for 10 weeks. After that, ND rats treated with vehicle were subjected to sham-treated group, which were placed in the hyperbaric chamber, but only atmospheric pressure was given for 14 days. HFD rats treated with vehicle were given hyperbaric oxygen therapy (HBOT), which were placed in the hyperbaric chamber with 100% O2 at 2 ATA for 14 days. D-gal treated rats in both dietary groups were assigned to sham-treated group or HBOT group. At the end of experiment, the cognitive test and brain pathologies were determined. The results demonstrated that HBOT attenuated cognitive decline in D-gal induced aging, obese-insulin resistance and combined model of D-gal induced aging and obese-insulin resistance by restoring insulin sensitivity, balancing autophagy, oxidative stress, microglia activation, apoptosis and synaptic dysplasticity in hippocampus. Therefore, this study informs that hyperbaric oxygen therapy may be used as an effective treatment to reduce the neurodegeneration of aging and obesity. All of our findings suggest that both D-gal induced aging and obese-insulin resistance caused brain pathologies and cognitive impairment. However, combined model of aging and obesity could not aggravate cognitive dysfunction. Interestingly, HBOT attenuated brain pathologies and restored the cognitive function of aging, obesity and combined model. Therefore, these results are useful in clinical setting to reduce the negative effects of aging and obesity on brain and help to recover brain functions.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleEffect of Hyperbaric Oxygen Therapy on Brain Function and Cognition in D-galactose Induced Aging Rats with Obese-insulin Resistanceen_US
dc.title.alternativeผลของการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงต่อการทำงานของสมองและการเรียนรู้จดจำในหนูที่ได้รับการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสร่วมกับภาวะอ้วนและดื้อต่ออินซูลินen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractภาวะอ้วนเป็นปัญหาพื้นฐานด้านสุขภาพของทั่วโลกโดยปัจจัยหลักของการเกิดภาวะอ้วนมาจากการบริโภคอาหารที่มีไขมันสูง การศึกษาก่อนหน้านี้พบว่าภาวะอ้วนจากการเหนี่ยวนำด้วยการบริโภคอาหารที่มีไขมันสูงจะเป็นตัวกลางให้เกิดพยาธิสภาพต่างๆ มากมายในสมอง อาทิเช่น ภาวะดื้อต่ออินซูลิน ภาวะเครียดออกซิเดชั่น การกระตุ้นทำงานของไมโครเกลีย การขาดสมดุลของไมโตคอนเดรีย การสูญเสียกระบวนการ autophagy การตายของเซลล์แบบ apoptosis การทำงานของจุดประสานประสาทผิดปกติ ซึ่งทั้งหมดนี้นำไปสู่การเรียนรู้จดจำที่ลดลง จากพฤติกรรมการดำรงชีวิตในยุคปัจจุบันพบว่าอุบัติการณ์ของโรคอ้วนในผู้สูงอายุเพิ่มขึ้นทั่วโลก โดยการศึกษาที่ผ่านมาพบว่าภาวะชราจะทำให้เกิดพยาธิสภาพในสมองและการสูญเสียการเรียนรู้จดจำ โดยการเหนี่ยวนำให้เกิดภาวะชราพบว่าการให้ดีกาแล็กโทสเป็นโมเดลที่พิสูจน์และมีรายงานแล้วว่าสามารถเป็นสาเหตุให้เกิดภาวะเสื่อมของสมองคล้ายคลึงกับภาวะชราตามธรรมชาติได้ การให้ดีกาแล็กโทสในหนูขาวจะเพิ่มตัวบ่งชี้ของภาวะชราในสมอง ซึ่งจะมีผลไปกระตุ้นการเกิดภาวะเครียดออกซิเดชั่น การทำงานของไมโครเกลีย การตายของเซลล์แบบ apoptosis การทำงานของจุดประสานประสาทผิดปกติ การสะสมของ amyloid ซึ่งทั้งหมดจะส่งผลให้เกิดการเรียนรู้จดจำที่ลดลง แต่อย่างไรก็ตามผลร่วมของการเหนี่ยวนำให้เกิดภาวะชราด้วยดีกาแล็กโทสต่อพยาธิสภาพในสมองและการเรียนรู้จดจำในภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลินยังไม่มีการศึกษามาก่อน ดังนั้นในการศึกษานี้ผู้วิจัยมีสมมุติฐานคือการเหนี่ยวนำ ให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสจะเร่งให้เกิดพยาธิในสมองและการสูญเสียความจำและการเรียนรู้จากภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลินที่รุนแรงขึ้น หลายการศึกษาพบผลดีของยาและการลดภาวะเครียดออกซิเดชั่น ในการป้องกันการเสื่อมของสมองจากภาวะอ้วนและภาวะชรา แต่อย่างไรก็ตามยาดังกล่าวยังมีผลข้างเคียงที่ต้องพึ่งระวัง ดังนั้นการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงจึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจเพราะมีผลข้างเคียงน้อยทั้งยังเป็นวิธีการรักษาที่ไม่มีอันตรายและไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวดต่อร่างกาย การศึกษาก่อนหน้านี้รายงานว่าการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงสามารถลดการสูญเสียการเรียนรู้จดจำจากการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทส โดยผ่านทางการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์ที่ใช้ลดภาวะเครียดออกซิเดชั่น การลดลงของการอักเสบ และลดโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับภาวะชรา แต่อย่างไรก็ตามผลของการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงต่อการทำงานของสมองและการเรียนรู้จดจำในภาวะการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสทั้งที่ร่วมและไม่ร่วมกับภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลินยังไม่มีการศึกษามาก่อน ดังนั้นในการศึกษานี้ผู้วิจัยมีสมมุติฐานคือ การรักษาด้วยด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงจะช่วยเพิ่มการทำงานของสมองและการเรียนรู้จดจำในภาวะที่มีการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสทั้งที่ร่วมและไม่ร่วมกับภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน เพื่อพิสูจน์สมมุติฐานที่หนึ่ง หนูขาวเพศผู้พันธุ์วิสต้าจำนวนหนึ่งร้อยสิบสองตัวจะถูกแบ่งเป็นสองกลุ่มเพื่อให้อาหารปกติและอาหารไขมันสูงเป็นระยะเวลาทั้งสิ้น 20 สัปดาห์ เมื่อสิ้นสุดสัปดาห์ที่ 12 หนูทั้งที่ได้รับอาหารปกติและอาหารไขมันสูงจะถูกแบ่งเพื่อได้รับยาหลอก (0.9% NSS, s.c.) หรือดีกาแล็กโทส (150 mg/kg/d, s.c.) เป็นระยะเวลา 4 และ 8 สัปดาห์ การทดสอบการเรียนรู้จดจำ และพยาธิสภาพทางสมองจะถูกทดสอบภายหลัง 4 และ 8 สัปดาห์ จากการได้รับดีกาแล็กโทส จากผลการศึกษาพบว่า 1)ทั้งการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสและภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลินส่งผลเท่ากันต่อการเพิ่มภาวะดื้อต่ออินซูลิน การเพิ่มขึ้นของตัวบ่งชี้ภาวะชรา การกระตุ้นทำงานของไมโครเกลีย การทำงานของอินซูลินในสมองผิดปกติ การทำงานของจุดประสานประสาทผิดปกติ ในสมองส่วนอิปโปแคมพัส ส่งผลให้เกิดการสูญเสียการเรียนรู้จดจำ 2)การเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสทำให้เกิดความรุนแรงของ ภาวะเครียดออกซิเดชั่น การสูญเสียกระบวนการ autophagy การตายของเซลล์แบบ apoptosis การขาดสมดุลของไมโตคอนเดรีย ส่งผลให้เกิดการสะสมของ amyloid ในสมองส่วนอิปโปแคมพัสของหนูอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน 3)การให้ดีกาแล็กโทสเป็นเวลา 8 สัปดาห์ในหนูอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลินจะให้ผลแย่ต่อพยาธิสภาพในในสมองส่วนอิปโปแคมพัส อาทิเช่น ภาวะเครียดออกซิเดชั่น การตายของเซลล์แบบ apoptosis การลดลงของ brain derived neurotropic factor และ การเพิ่มขึ้นของ beta-secretase เมื่อเปรียบเทียบกับการให้ดีกาแล็กโทสเป็นเวลา 4 สัปดาห์ในหนูอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน เพื่อทดสอบมมุติฐานที่สอง หนูขาวเพศผู้พันธุ์วิสต้าจำนวน 84 ตัวจะถูกแบ่งเป็นสองกลุ่มเพื่อได้รับอาหารปกติหรืออาหารไขมันสูง เป็นระยะเวลาทั้งสิ้น 22 สัปดาห์ ในสัปดาห์ที่ 13 หนูกลุ่มที่ได้รับอาหารปกติและหนูกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงจะถูกแบ่งให้ได้รับยาหลอก (0.9% NSS, s.c.) หรือดีกาแล็กโทส (150 mg/kg/d, s.c.) เป็นระยะเวลา 10 สัปดาห์ หลังจากนั้นหนูที่ได้รับอาหารปกติร่วมกับยาหลอกจะถูกรักษาแบบกลุ่มควบคุมโดยการนำใส่ในกล่องออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงแต่ใช้ความดันบรรยากาศปกติ เป็นระยะเวลา 14 วัน หนูที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับยาหลอก จะได้รับการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงโดยจะถูกนำใส่ในกล่องออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงด้วยความเข้มข้นของอ็อกซิเจน100% ความดันบรรยากาศ 2 ATA เป็นระยะเวลา 14 วัน หนูที่ได้รับดีกาแล็กโทสในทั้งสองกลุ่มอาหาร จะถูกแบ่งให้ได้รับการรักษาแบบกลุ่มควบคุม หรือ การรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูง เมื่อสิ้นสุดระยะเวลาของการทดลอง การทดสอบการเรียนรู้จดจำ และพยาธิสภาพทางสมองจะถูกประเมิน ผลการทดลองพบว่า การรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูงจะลดการสูญเสียการเรียนรู้จดจำ ทั้งในกลุ่มหนูที่ได้รับการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทส กลุ่มหนูภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน และกลุ่มหนูที่ได้รับการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทสร่วมกับภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน โดยผ่านทางการช่วยทำให้ ความไวต่อการตอบสนองของอินซูลิน ความสมดุลของกระบวนการ autophagy ภาวะเครียดออกซิเดชั่น การทำงานของไมโครเกลีย การตายของเซลล์แบบ apoptosis และ การทำงานของจุดประสานประสาท ในสมองส่วนอิปโปแคมพัส กลับสู่สภาพปกติ ดังนั้นผลจากการศึกษานี้จึงสรุปได้ว่าการรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูง น่าจะเป็นการรักษาที่มีประสิทธิภาพในการลดความเสื่อมของสมองจากภาวะชราและภาวะอ้วน จากผลการศึกษาทั้งหมดสามารถสรุปได้ว่า ทั้งการเหนี่ยวนำให้ชราด้วยดีกาแล็กโทส และ ภาวะอ้วนที่ดื้อต่ออินซูลิน เป็นสาเหตุให้เกิดพยาธิสภาพทางสมอง และการสูญเสียความจำและการเรียนรู้ อย่างไรก็ตาม ผลร่วมของภาวะชราและภาวะอ้วนไม่ได้ทำให้เกิดการสูญเสียความจำและการเรียนรู้รุนแรงขึ้น เป็นที่น่าสนใจว่า การรักษาด้วยออกซิเจนความกดบรรยากาศสูง สามารถลดพยาธิสภาพในสมองและช่วยฟื้นฟูความจำในภาวะชรา ภาวะอ้วนและ ภาวะร่วมของทั้งสองสภาวะ ดังนั้นจากผลการทดลองนี้จึงเป็นประโยชน์ต่อทางคลินิกในการช่วยลดผลร้ายจากภาวะชรา ภาวะอ้วนต่อสมอง ทั้งยังช่วยฟื้นฟูการทำงานของสมองให้กลับเป็นปกติได้en_US
Appears in Collections:MED: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
590755801 Thazin Shwe.pdf4.65 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.