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研究目的:探讨有氧运动对APP/PS1转基因小鼠行为认知能力、皮层和海马突触形态可塑性及CaMKⅡα、P-CaMKⅡα的影响,为有氧运动促进神经功能恢复的机制研究提供一定实验室依据。 研究方法:健康雄性、清洁级4月龄APP/PS1、C57BL/6J小鼠各60只,两组动物随机分为安静对照组和有氧运动组,每组30只,共4组(AS,AE,CS,CE),组间体重无显著性差异。运动方案:跑台坡度为0,60min/d,5d/w,前10min运动负荷为15m/min,后50min运动负荷为18m/min。应用跳台回避实验检测小鼠行为学变化,记录错误次数和达标率;透射电镜(TEM)检测皮层额叶、颞叶和海马CA1、CA3区突触数目及形态的变化;Western blot检测皮层额叶、颞叶和海马CA1、CA3区CaMKⅡα、P-CaMKⅡα的表达。 研究结果:(1)行为学:6月龄与8月龄APP/PS1小鼠与正常同月龄对照组相比,错误次数显著增加(P<0.01)、达标率显著降低(P<0.05);有氧运动干预后,错误次数显著减少(P<0.01)、达标率有所升高(其中8月龄P<0.05)。(2)电镜结果可见,6月龄APP/PS1小鼠皮层和海马突触数目较正常对照组显著减少(海马CA1区,P<0.05;额叶、颞叶,P<0.01);8月龄APP/PS1小鼠皮层和海马突触数目较正常对照组更显著减少(P<0.01),且超微结构空泡化明显。有氧运动干预后显著增加6月龄及8月龄APP/PS1小鼠皮层和海马突触数目(P<0.01),并改善了细胞的超微结构病理变化,降低空泡化现象;同时也增加C57小鼠皮层和海马突触数目(海马CA3区,P<0.05;额叶、颞叶,P<0.05)。(3)与正常对照组小鼠相比,6月龄APP/PS1小鼠皮层额叶、颞叶(P<0.01)和海马CA3区(P<0.01)CaMKⅡα的表达显著减少,海马CA1区CaMKⅡα表达也有所降低;8月龄APP/PS1小鼠皮层额叶、颞叶(P<0.01)及海马CA1和CA3区(P<0.01)CaMKⅡα的含量均显著减少。有氧运动干预后,6月龄APP/PS1小鼠皮层额叶、颞叶(P<0.01)和海马CA1、CA3区(P<0.01)CaMKⅡα的表达显著增加。8月龄APP/PS1小鼠额叶(P<0.05)、颞叶(P<0.01)和海马CA1(P<0.05)、CA3区(P<0.01)CaMKⅡα的表达显著增加。(4)与正常对照组相比,6月龄APP/PS1小鼠额叶(P<0.01)、颞叶(P<0.05)、海马CA3区(P<0.05)CaMKⅡα的活性显著降低。8月龄APP/PS1小鼠额叶(P<0.01)、颞叶(P<0.01)、海马CA1(P<0.01)、CA3区(P<0.05)CaMKⅡα的活性均较正常对照组显著降低。而有氧运动干预后,无论是正常对照组还是APP/PS1小鼠其皮层及海马CaMKⅡα的磷酸化水平均降低。 研究结论:有氧运动诱导APP/PS1转基因小鼠产生良好的整体生物学适应,改善其行为学能力,其中增加突触数目和CaMKⅡα表达,调节CaMKⅡα磷酸化水平,是运动提高脑功能的机制之一。