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研究目的:本实验选取的实验对象为3月龄SD大鼠,以有氧运动为干预方式,探究有氧运动对6-OHDA帕金森(PD)大鼠纹状体突触可塑性及其MAPK/ERK通路的影响。通过纹状体突触可塑性以及MAPK/ERK通路的变化来探讨,为运动康复等治疗PD提供实验理论依据。研究方法:SD大鼠选择80只,按照随机分配的原则分为4组,分别为生理盐水安静组SED(Saline control group,n=12)和生理盐水运动组EX(Saline exercise group,n=20);帕金森安静组SED-PD(Parkinson sedentary group,n=24)和帕金森运动组EX-PD(Parkinson exercise runner group,n=24),在参考Bedford造模方案及结合课题组[65]前期研究的基础上,设计如下大鼠运动方案。先进行3天适应性训练(速度为10m/min,第一天运动时间为10min,第二天运动时间为20min,第三天运动时间为25min,坡度均为0°)。休息一天后,开始正式训练。饲养动物选用专门饲养大鼠的塑料制品,不锈钢罩和塑料吸水瓶,国家标准的动物饲料喂养,自由饮食,温度维持在24℃26℃。八周的有氧运动训练,每周训练五天,休息两天。有氧运动训练八周结束,进行一周造模,实验大鼠脑部纹状体右侧注射6-OHDA,对照大鼠脑部纹状体右侧注射生理盐水。之后进行两周康复运动以及旋转实验检测评估,最后一次旋转实验24h后取四组大鼠纹状体检测。采用HE染色、基因测序、免疫组织化学和RT-PCR检测纹状体突触可塑性以及MAPK/ERK通路的相关基因。免疫组织化学检测蛋白:TH、a-synuclein、BDNF的表达;RT-PCR检测基因:SYN1、ALDH18a1、ALDH2、MAPK7、ERK1/2 mRNA的表达。研究结果:1)神经行为学旋转实验评估结果显示:SED-PD组发生率为75%,EX-PD组发生率为58.3%。SED-PD组比EX-PD组的样本多,结果具有明显差异(Ρ<0.05)。2)HE染色:注射生理盐水组SED组、EX组可见神经元数量较多,具有清晰的致密带;SED-PD组只有较少的神经元,并且有许多的胶质细胞出现;EX-PD组明显出现好转。3)基因测序结果显示:基因测序结果运动对PD大鼠纹状体上调2倍及以上的基因有:ALDH18a1、MAPK7、转录因子Nupr1、热休克蛋白90-α和核内不均一核糖核蛋白等11个已知mRNA;而运动对PD大鼠纹状体下调2倍及以上的基因有转录因子Tfap2d、血管内皮生长因子VEGFP等14个已知mRNA。经GO和KEGG生物信息学分析,ALDH和MAPK是本实验的目标基因。4)免疫组织化学结果显示:(1)TH蛋白在纹状体的胞浆和细胞核中有大量的表达,分布较为聚集,颜色呈红褐色。与安静组SED比,EX组TH蛋白上调(P<0.05),EX-PD组明显(P<0.01);与生理盐水组相比,SED-PD组和EX-PD组表达明显(p<0.01);SED-PD组与EX-PD组相比EX-PD组TH蛋白明显上调(p<0.01)。(2)在纹状体的胞浆中α-synuclein表达,颜色为棕褐色,SED组大量聚集,EX-PD组明显减少。与安静组SED相比,EX组α-synuclein蛋白表达不明显,EX-PD组α-synuclein明显下降(P<0.01)。SED组与SDE-PD组相比SED-PD组表达明显上调(P<0.05)。SED-PD组与EX-PD组相比EX-PD组α-synuclein蛋白表达明显下降(P<0.01)。(3)与SED生理盐水安静比,SED-PD组BDNF表达显著下降(P<0.01);实施有氧运动显著提高了BDNF的表达水平,与相应的安静组相比,EX组和EX-PD组的BDNF的表达显著提高(P<0.01)。说明PD使大鼠纹状体BDNF的表达下降,有明显表达(P<0.01)。5)RT-PCR结果显示:(1)与SED生理盐水安静组相比较,SED-PD组的SYN1表达水平均有显著下降(P<0.01);实施有氧运动显著提高了SYN1表达水平,与相应的安静组相比较EX组和EX-PD组的SYN1表达水平显著提高(P<0.01);但与EX生理盐水运动组相比较,EX-PD组的SYN1表达水平显著下降(P<0.05)。(2)与SED生理盐水安静组相比较,SED-PD的ALDH18A1表达水平显著提高(P<0.01);实施有氧运动显著提高了ALDH18A1表达水平,与相应的安静组相比较,EX组和EX-PD组的ALDH18A1表达水平显著提高(P<0.01);与EX生理盐水运动组相比,EX-PD组的ALDH18A1表达水平显著提高(P<0.01)。进一步发现运动对PD模型大鼠纹状体ALDH2的表达水平的影响,实施有氧运动显著提高了ALDH2表达水平,与相应的安静组相比较,EX组和EX-PD组显著提高了ALDH2表达水平(P<0.01);与EX生理盐水运动组相比较,EX-PD组的ALDH2表达水平显著提高。(3)与SED生理盐水安静组相比较,SED-PD组的MAPK7表达水平略有所提高(P>0.05);实施有氧运动显著提高了MAPK7表达水平,与相应的安静组相比较,EX组和EX-PD组的MAPK7表达水平显著提高(P<0.01);与EX生理盐水运动组相比较,EX-PD组的MAPK7表达水平显著提高(分别P<0.05)。针对MAPK7的下游基因ERK1/ERK2,本实验得出运动对PD模型大鼠纹状体ERK1的表达水平的影响;实施有氧运动显著提高了ERK1/ERK2表达水平,但生理盐水运动组ERK2除外。与相应的安静组相比较,EX组和EX-PD组ERK1的表达水平均显著提高,其中EX组P<0.05,但EX-PD组表达水平提高没有显著性意义(P>0.05);而EX组ERK2表达水平略有所下降,EX-PD组却显著提高了ERK2表达水平(P<0.01)。研究结论:有氧运动激活ALDH蛋白的表达和酶活性,上调了MAKP7启动MAPK通路上调ERK1/2,促进TH和SYN1的表达,抑制α-synuclein的堆积,从而影响突触的形成与传导,改善PD突触可塑性,提高脑的行为功能和维持形态结构,延缓神经退行改善PD病变的发展。