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目的:近年研究发现神经系统特异性突触后蛋白——Neurogranin(Ng)可作为认知功能障碍新的诊断标志物之一。本课题利用Loxp-Cre基因编辑技术在神经系统特异性敲除Ng基因,以探讨游泳运动是否调控Ng改善慢性低灌注脑缺血模型小鼠空间记忆功能,以及探讨Ng介导海马突触可塑性在游泳运动改善空间记忆功能中的作用机制。方法:参考Shibata等学者方法采用双侧颈总动脉狭窄术制备慢性低灌注脑缺血致血管性认知障碍模型。将42只C57/B6小鼠按照随机数字表随机分为假手术组(12只)和手术组(30只)。手术组行双侧颈总动脉狭窄术,假手术组仅分离双侧颈总动脉不作狭窄。术后采用激光散斑检测脑血流灌注判定造模是否成功,采用T迷宫检测其空间记忆是否损伤。将造模成功并符合条件的手术组24只C57/B6小鼠按照随机数字表随机分为模型组(12只)和游泳运动组(12只)。32只Ng基因敲除小鼠行双侧颈总动脉狭窄术,采用同样的方法进行模型检验。将造模成功并符合条件的24只Ng基因敲除小鼠按照随机数字表随机分为模型+Ng敲除组(12只)和游泳运动+Ng敲除组(12只)。术后1周开始干预,游泳运动组和游泳运动+Ng敲除组先进行1周的游泳运动适应,然后进行4周游泳运动的干预,每天60 min,每周5天。干预后采用T迷宫和Morris水迷宫检测其空间记忆行为学的变化;采用膜片钳电生理技术检测海马CA3-CA1长时程增强(long term potentiation,LTP)效应的改变;采用Western Blotting实验检测海马组织突触相关蛋白Ng、CaM和CaMKII的表达水平。结果:(1)游泳运动对慢性低灌注脑缺血模型小鼠空间记忆能力的影响:T迷宫测试显示:干预前,与假手术组相比,模型组、游泳运动组、模型+Ng敲除组和游泳运动+Ng敲除组T迷宫空间自主交替率均下降(P=0.025,P=0.012,P=0.001,P=0.001);干预后,模型组与假手术组相比,空间自主交替率降低(P<0.001),游泳运动组空间自主交替率高于模型组(P<0.001),模型+Ng敲除组空间自主交替率低于模型组(P=0.032),游泳运动+Ng敲除组空间自主交替率低于游泳运动组(P<0.001)。Morris水迷宫测试显示:干预后,在水迷宫中定向导航学习的第2、和第4天,模型组逃避潜伏期较假手术组延长(P<0.001);在水迷宫定向导航学习的第2、第3和第4天游泳运动组逃避潜伏期较模型组缩短(P<0.001,P=0.037,P<0.001),而游泳运动组逃避潜伏期较游泳运动+Ng敲除组缩短(P<0.001,P=0.014,P<0.001)。在水迷宫空间探索测试中,模型组的穿越平台次数少于假手术组(P<0.001),游泳运动组的穿越平台次数多于模型组(P=0.040),模型+Ng敲除组的穿越平台次数少于模型组(P=0.033),游泳运动+Ng敲除组的穿越平台次数少于游泳运动组(P=0.022)。(2)游泳运动对慢性低灌注脑缺血模型小鼠海马LTP的影响:与假手术组相比,模型组在100 Hz单脉冲刺激诱导后海马CA3-CA1的兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP)斜率下降(P<0.001);与模型组相比,游泳运动组海马CA3-CA1的fEPSP斜率增加(P=0.037);与模型组相比,模型+Ng敲除组海马CA3-CA1的fEPSP斜率下降(P=0.029);与游泳运动组相比,游泳运动+Ng敲除组海马CA3-CA1的fEPSP斜率下降(P=0.011)。(3)游泳运动对慢性低灌注脑缺血模型小鼠海马突触相关蛋白表达水平的影响:模型组Ng表达水平较假手术组降低(P=0.003),游泳运动组Ng表达水平较模型组升高(P=0.029),模型+Ng敲除组Ng表达水平低于模型组(P=0.020),游泳运动+Ng敲除组Ng表达水平低于游泳运动组(P<0.001),模型+Ng敲除组与游泳运动+Ng敲除组相比无差异(P=0.950)。模型组与假手术组相比CaM表达水平下降(P=0.006),游泳运动组与模型组相比CaM表达水平升高(P=0.026),模型+Ng敲除组与模型组相比CaM表达水平下降(P=0.047),游泳运动+Ng敲除组与游泳运动组相比CaM表达水平下降(P=0.003),模型+Ng敲除组与游泳运动+Ng敲除组相比无差异(P=0.367)。与假手术组相比,模型组CaMKII表达水平下降(P=0.003);与模型组相比,游泳运动组CaMKII表达水平升高(P=0.044);与模型组相比,模型+Ng敲除组CaMKII表达水平下降(P=0.026);与游泳运动组相比,游泳运动+Ng敲除组CaMKII表达水平降低(P=0.002);模型+Ng敲除组与游泳运动+Ng敲除组相比无差异(P=0.490)。结论:本研究证实了游泳运动通过调控Ng的表达高慢性低灌注脑缺血致血管性认知障碍模型小鼠的空间记忆能力,同时Ng调控海马长时程增强以及激活突触可塑性钙信号转导蛋白是其作用机制之一。