跑台运动改善不同月龄AD转基因小鼠学习和记忆的突触和分子机制研究

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）是以学习和记忆功能减退为主要临床特征的神经退行性疾病。目前病因尚不明确，无特效治疗药物和手段。运动对AD有预防或改善作用，但缺乏相关的细胞和分子机制研究。海马长时程增强（long-term potentiation,LTP）是研究学习和记忆的理想模型，也是研究AD认知损害相关机制的生物模型。前期研究显示，运动提高8月龄AD转基因小鼠的学习和记忆能力，伴有LTP增强，同时不依赖于海马组织中BDNF的表达。我们推测，运动对AD不同时期的作用机制可能不同。本研究拟通过观察跑台运动对不同月龄APP/PS1双转基因小鼠的学习和记忆行为学、电生理学、神经病理学及分子生物学指标的影响，从突触和蛋白分子水平，揭示跑台运动对AD的防治效果，并进一步阐明运动对AD进展的不同时期作用的细胞和分子机制。

本研究选用青龄和老龄的Aβ淀粉样前体蛋白（β-Amyloid precursor protein, APP）/ 早老素基因1（presenilin-1, PS1）双转基因小鼠进行5个月小强度跑台运动，采用学习和记忆行为学、电生理学、神经病理学及分子生物学等方法揭示跑台运动对阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）防治效果以及相关的细胞和分子机制。研究发现如下：（1）随着增龄，17月龄APP/PS1转基因小鼠出现严重的空间学习和记忆损害，长期小强度跑台运动改善青龄转基因小鼠的学习记忆损害，同时对已经出现严重病理改变的老龄APP/PS1转基因小鼠的症状也有改善；（2）长期小强度跑台运动增强青龄和老龄APP/PS1转基因小鼠的海马LTP；（3）长期小强度跑台运动下调青龄和老龄APP/PS1小鼠海马可溶性Aβ水平，减少青龄小鼠Aβ斑块沉积。运动对Aβ的作用与APP代谢途径有关；（4）长期跑台运动减少青龄和老龄APP/PS1小鼠的Tau蛋白磷酸化水平；（5）小强度跑台运动改善APP/PS1转基因小鼠学习和记忆及LTP损害与TrkB/ERK/CREB信号途径有关；（6）GSK-3活性改变可能是小强度跑台运动减轻APP/PS1转基因小鼠病理改变的分子机制。上述结果证实，即使脑的神经病理改变已经出现，运动干预仍然是延缓AD 进展的有效手段。