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目的:随着人口老龄化,阿尔茨海默症（Alzhemer’s disease,AD）的患病率和发病率逐年上升,给医疗保健系统和社会家庭造成了很大的负担,如何有效地预防或治疗AD的发生发展至今仍是研究的重点与难点。跑步锻炼作为一种简单,安全且经济的生活方式,能够有效延缓AD的发生发展,然而,其机制仍未完全阐明。脑内β淀粉样蛋白（β-amyloid,Aβ）沉积形成老年斑是AD的一个典型病理特征,小胶质细胞作为中枢神经系统的先天免疫细胞承担着清除Aβ的责任,但是目前跑步运动对AD脑内小胶质细胞的作用还存有争议。此外,以往关于AD及跑步运动对AD作用的研究,多聚焦于海马。除海马外,内侧前额叶皮质（Medial prefrontal cortex,m PFC）也是AD的主要受累区域,然而跑步运动对AD m PFC内小胶质细胞的作用仍有待研究。为此,本课题以主动跑步运动为干预方式,研究跑步运动对APP/PS1转基因AD小鼠m PFC相关的认知功能、m PFC的体积以及m PFC内小胶质细胞及Aβ周围小胶质细胞的作用,为探讨跑步锻炼改善AD的细胞机制提供理论依据。方法:将30只10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠按照简单随机抽样的方法分为AD跑步组（AD Run,n=15）和AD对照组（AD Ctrl,n=15）,同时以相同月龄的雄性非转基因小鼠为正常对照组（WT Ctrl,n=15）;将AD跑步组小鼠饲养于含有跑轮的笼子里,让其进行主动跑步运动,每隔一周通过采集器采集每只小鼠每日平均跑步量,持续饲养4个月;AD对照组和正常对照组不做任何特殊处理。跑步后的各组小鼠进行Morris水迷宫评估小鼠的空间学习和记忆能力;Y迷宫评估小鼠的工作记忆和参考记忆能力;新物体识别实验检测小鼠识别、认知记忆能力。行为学检测后,将小鼠用1%的戊巴比妥钠麻醉,暴露心脏后,用4%的多聚甲醛进行灌注,剖脑后经梯度脱水、包埋,然后用冷冻超微切片机沿冠状切面进行切片和连续等距离抽样:其中一侧大脑半球的切片厚度为60μm,抽样分数为1/4,抽样后每只小鼠获得4套60μm的连续等距离切片;另一侧大脑半球的切片厚度为30μm,抽样分数为1/5,抽样后每只小鼠获得6套30μm的连续等距离切片。随机选取1套60μm的连续等距离切片进行甲苯胺蓝染色,在光学显微镜4倍物镜下,利用体视学分析系统在照片上勾画出m PFC的边界,利用卡瓦列里原理计算m PFC的总体积。随机选取1套60μm的连续等距离切片进行anti-IBA1抗体的免疫组织化学染色,然后运用体视学三维定量的方法计数各组小鼠m PFC内小胶质细胞（IBA1+）的数量。随机选取1套30μm的连续等距离切片用于免疫荧光多重标记,在激光共聚焦显微镜下获取荧光染色图片并运用Image J软件勾画出m PFC的边界,手动计数各组小鼠m PFC内活化的小胶质细胞（CD68+/IBA1+）及Aβ斑块的数量;运用自动分析工具Analyze Paticles对m PFC内Aβ斑块面积、小胶质细胞胞体及突起的面积进行定量分析,并计算单个小胶质细胞的平均面积（包括胞体及突起）和活化小胶质细胞（CD68+/IBA1+）胞体的面积;运用Image J的插件工具Skeleton对小胶质细胞进行骨架分析,并计数单个活化小胶质细胞突起的数量;运用自动分析工具Analyze Paticles对小胶质细胞内Aβ斑块的面积进行分析,并计算小胶质细胞内Aβ斑块面积占总的Aβ斑块面积的比值;运用Image J的自动分析工具Analyze Paticles计数m PFC内面积为10μm2以上的Aβ斑块的数量,并把每个Aβ最大半径向外扩展25μm的范围定义为Aβ的周围区域,计数m PFC内Aβ斑块周围小胶质细胞的数量。结果:1.行为学结果（1）Morris水迷宫实验:a.定位航行试验:AD对照组逃避潜伏期较正常对照组显著性延长（P＜0.05）,而AD跑步组逃避潜伏期较AD对照组显著性缩短（P＜0.05）。b.空间探索试验:AD对照组穿台次数较正常对照组显著性减少（P＜0.05）,而AD跑步组穿台次数较AD对照组显著性增多（P＜0.01）;AD对照组目标象限游泳时间比和距离比均较正常对照组显著性减小（P＜0.05）,而AD跑步组目标象限游泳时间比和距离比均较AD对照组显著性增大（P＜0.05）。（2）Y迷宫实验:AD对照组自发交替实验正确率较正常对照组显著性降低（P＜0.05）,而AD跑步组自发交替实验正确率较AD对照组显著性提高（P＜0.05）。（3）新物体识别实验:AD对照组新物体识别实验辨别指数（Discrimination index,DI）较正常对照组显著性减小（P＜0.05）,而AD跑步组新物体识别实验DI较AD对照组显著性增大（P＜0.05）。2.m PFC的体积AD对照组m PFC的体积较正常对照组显著性减小（P＜0.05）,而AD跑步组m PFC的体积较AD对照组显著性增大（P＜0.01）。3.m PFC内小胶质细胞的总数AD对照组m PFC内小胶质细胞的总数较正常对照组显著性增多（P＜0.05）,AD跑步组m PFC内小胶质细胞的总数较AD对照组显著性增多（P＜0.05）。4.m PFC内CD68+/IBA1+小胶质细胞的密度AD对照组m PFC内CD68+/IBA1+细胞的密度较正常对照组显著性增多（P＜0.05）,AD跑步组m PFC内CD68+/IBA1+细胞密度较AD对照组显著性增多（P＜0.05）。5.m PFC内小胶质细胞的形态改变AD跑步组和AD对照组m PFC内单个CD68+/IBA1+细胞突起的数量没有差异（P＞0.05）,但AD跑步组m PFC内单个CD68+/IBA1+细胞胞体的平均面积较AD对照组显著性增多（P＜0.05）。6.m PFC内Aβ斑块的数量和面积AD跑步组和AD对照组m PFC内Aβ斑块的数量没有差异（P＞0.05）,但AD跑步组m PFC内Aβ斑块的总面积和平均面积较AD对照组显著性减小（P＜0.01）。7.m PFC内Aβ斑块周围小胶质细胞的数量AD跑步组m PFC内Aβ周围的IBA1+细胞和CD68+/IBA1+细胞较AD对照组显著性增多（P＜0.05）。8.小胶质细胞与Aβ斑块共定位面积占Aβ斑块总面积的比值AD跑步组mPFC中小胶质细胞与Aβ斑块共定位的面积及其占m PFC内Aβ斑块总面积的比值均较AD对照组显著性增多（P＜0.05）。结论:10月龄小鼠为期4个月的主动跑步运动:（1）不仅可以有效改善AD小鼠的空间学习和记忆能力,也明显改善了空间工作和参考记忆的能力;（2）可以延缓AD小鼠m PFC体积的萎缩;（3）改变了AD小鼠m PFC内小胶质细胞的数量和形态,促进小胶质细胞的活化;（4）促进了m PFC内小胶质细胞向Aβ斑块的聚集,并增加小胶质细胞对Aβ斑块的覆盖和包裹,促使小胶质细胞在Aβ斑块周围形成有效屏障,减少Aβ斑块的面积。