Does exercise training or exercised blood affect gene expression in the brain of a rat model of Alzheimer's disease?

Abstract

Alzheimers sykdom er den mest utbredte formen for demens i verden. Prevalensen er forventet å øke i fremtiden som et resultat av en aldrende verdensbefolkning. Alzheimers sykdom er en kronisk neurodegenerativ sykdom som forårsaker hukommelsessvikt, kognitiv svikt og tap av kroppsfunksjoner. Alzheimers pasienter blir gradvis mer og mer avhengig av pleie etter hvert som sykdommen utvikler seg. Dette medfører psykososiale belastninger både for pasienten og pårørende. Diagnostikk, pleie og behandling av Alzheimers pasienter medfører store økonomiske kostnader for pasienter, pårørende og samfunnet. Over tid kan Alzheimers sykdom medføre død som følge av den omfanget av den neurodegenerative skaden.

Cardiac Exercise Research Group (CERG) forsker på effekten trening har på livsstilssykdommer for å fremme god helse gjennom hele livet. Denne oppgaven er skrevet som en del av deres forskningsprosjekt om effektene trening har på Alzheimers sykdom. Vi har tatt utgangspunkt i følgende problemstilling:

“Har trening eller trent blod effekt på genuttrykket i hjernen hos rotter med Alzheimers sykdom?”

Eksperimentet var opprinnelig planlagt utført ved CERG sine laboratorier. Utgangspunktet for forsøket var å bruke en rotte modell med Alzheimers sykdom, og ved hjelp av kvantitativ PCR se etter endring i genuttrykk som resultat av trening. På grunn av COVID-19 pandemien og påfølgende nasjonale restriksjoner var det ikke mulig å utføre forsøket ved laboratoriet. Som følge av dette har denne oppgaven fått en teoretisk vinkling og blir lagt frem som en mulig gjennomføringsplan for forsøket.

Oppgaven presenterer fem gener som er assosiert med Alzheimers sykdom. Vi har designet PCR primere for hvert gen som kan benyttes under utførelsen av eksperimentet. Beregninger og resultater presentert i oppgaven er basert på fiktive verdier som viser mulige utfall av eksperimentet. Mulige feilkilder og forbedringstiltak som kan gjennomføres blir diskutert. Til slutt har vi kommet med anbefalinger til videre forskning på området.

Alzheimer’s disease is the most common form of dementia worldwide, and the prevalence is only expected to increase in the future, as a result of an aging global population. Alzheimer’s disease is a chronic neurodegenerative disease which leads to memory loss, cognitive impairment and loss of bodily functions. As the disease progresses, Alzheimer’s patients become more and more dependent on care, elevating the psychosocial impact on the patient and their family. The cost of diagnostics, treatment and care is also a large economic burden for both patients, families, and society. Over time the neuron damage of the disease may become so severe that it can be fatal.

Cardiac Exercise Research Group (CERG) aims to study the effect of exercise on lifestyle related diseases in order to promote good health throughout life. This paper is written as part of their research project on the effects of exercise on Alzheimer’s disease. We have based our work on the following hypothesis:

“Does exercise training or exercised blood affect gene expression in the brain of a rat model of Alzheimer’s disease?”

The experiment was originally planned to be executed in CERG’s laboratory using an Alzheimer’s disease rat model and quantitative PCR to look for alterations in gene expression as result of exercise. Due to the COVID-19 pandemic, and national restrictions, we were not allowed access to the laboratory. As a result of this, our paper takes a more theoretical approach and is written as a research plan.

The paper presents five genes that we have found to be associated with Alzheimer’s disease, and we have designed PCR primers for each of these that may be used when executing the experiment at a later date. Calculations and results presented in the paper are based on fictive values that show possible outcomes of the experiment and troubleshooting and mitigation for the different scenarios are discussed. Finally, we have made some recommendations for further research.