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体视学方法研究提示,在AD的早期神经元并没有大量死亡。大脑白质结构的完整性与AD早期的认知功能下降有密切联系。大脑毛细血管起着调节大脑微环境、维持局部脑血流量的作用。大脑白质内毛细血管分布相对较少,毛细血管的减少势必对白质的结构和功能造成影响。然而目前对AD大脑白质内毛细血管三维定量的准确研究,国内外尚未见报道。如果神经元没有死亡,我们就可望通过某种手段阻止或延缓AD的进程。已有研究显示跑步锻炼能够改善AD病人的认知和记忆功能。而跑步锻炼对AD早期大脑白质内毛细血管的作用的定量研究,国内外未见报道。Tg2576转基因AD小鼠和APP/P S1转基因AD小鼠是最常用于模拟AD早期病理改变的动物模型。我们运用体视学方法分别对10月龄Tg2576转基因AD小鼠和10月龄APP/PS1转基因AD小鼠大脑白质内的毛细血管进行准确的三维定量研究。通过跑步锻炼的手段对转基因AD小鼠进行行为干预,然后运用体视学方法定量研究跑步锻炼对转基因AD小鼠白质内毛细血管的作用。本研究不仅提供了准确定量研究转基因AD小鼠大脑白质毛细血管的方法,还为跑步锻炼对AD动物模型鼠的行为干预及认知、学习和记忆功能的影响提供了参考依据和结构基础。第一部分1材料与方法1.1通过随机双盲的原理选取10月龄雄性Tg2576小鼠和同窝生相同月龄雄性野生型小鼠(Wild-type)各11只。应用Morris水迷宫进行行为学测试。前六天为定位航行测试,第七天为空间探索能力测试。行为学测试后,每组各随机选取7只小鼠进行麻醉灌注,取出大脑后用小鼠大脑模具进行等距离地切片,通过解剖学显微镜进行放大后对大脑白质进行体视学的体积计数。1.2随机抽取一侧大脑半球,在大脑等距连续切片的白质内随机取5个体积约1 mm3的白质小块,经Isector法冰冻包埋,应用冰冻切片技术获取4μm各向切片。通过免疫组织化学技术,用CD31单克隆抗体标记毛细血管。运用体视学系统随机抽取视野进行体视学分析,计算大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积。2结果2.1 Morris水迷宫定位航行测试结果显示10月龄雄性Tg2576转基因AD小鼠的逃避潜伏期显著长于同月龄雄性野生型小鼠(p<0.05),而空间探索能力测试结果无显著差异(p>0.05)。2.210月龄雄性Tg2576转基因AD小鼠与同月龄雄性野生型小鼠相比较其大脑白质体积无显著差异(p>0.05)。2.3 10月龄雄性Tg2576转基因AD小鼠大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积(6.90±0.82 m,0.0648±0.0167 mm3,61.77±13.80 mm2)均较同月龄雄性野生型小鼠(12.44±2.64 m,0.0891±0.0145 mm3,106.81±20.17 mm2)显著降低(p<0.01,p<005,p<0.01)。第二部分1材料与方法1.1随机选取10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠和同窝生相同月龄雄性野生型小鼠(Wild-type)各10只。应用Morris水迷宫进行行为学测试。前六天为定位航行测试,第七天为空间探索能力测试。行为学测试后,每组各随机选取6只小鼠进行麻醉灌注,取出大脑制成等距连续切片,运用解剖显微镜技术和体视学方法计算每只小鼠大脑白质的体积。1.2随机抽取一侧大脑半球,通过冰冻切片方法制成组织切片、经过免疫组织化学染色。在体视学仪器中计数大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积。2结果2.1 Morris水迷宫定位航行测试结果显示10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠的逃避潜伏期显著长于同月龄雄性野生型小鼠(p<0.05),空间探索能力测试结果显示10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠的穿越平台次数和平台所在象限游泳时间百分比均较同月龄雄性野生型小鼠显著减少(p<0.05,p<0.05)。2.2 10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠大脑白质的体积(11.11±1.05 mm3)较同月龄雄性野生型小鼠(14.88±0.71 mm3)显著减小(p<0.05)。2.3 10月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积(3.90±0.47 m,0.0364±0.0088 mm3,51.1±4.5mm2)均较同月龄雄性野生型小鼠.(10.83±1.67 m,0.1062±0.0291 mm3,116.6±16.8 mm2)显著降低(p<0.01,p<001,p<0.01)。第三部分1材料与方法1.1随机选取6月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠20只,随机分为对照组和跑步组,每组各10只。对跑步组进行4个月的跑步锻炼干预后,应用Morris水迷宫对各组小鼠进行行为学测试。1.2行为学测试后,每组各随机选取6只小鼠进行麻醉灌注,取出大脑制成等距离连续切片,运用解剖显微镜技术和体视学方法计算每只小鼠大脑白质的体积。1.3随机抽取一侧大脑半球,通过冰冻切片方法制成组织切片、经过免疫组织化学染色。在体视学仪器中计数大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积。2结果2.1 Morris水迷宫定位航行测试结果显示跑步组AD小鼠的逃避潜伏期显著短于对照组AD小鼠(p<0.05),空间探索能力测试结果显示跑步组AD小鼠的穿越平台次数和平台所在象限游泳时间百分比均较对照组AD小鼠显著减少(p<0.05,p<0.05)。2.2跑步组AD小鼠大脑白质的体积(13.88±0.83mm3)较对照组AD小鼠(11.11±1.05 mm3)显著增加(p<0.01)。2.3跑步组AD小鼠大脑白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积(7.65±1.75 m,0.0924±0.0232 mm3,95.0±17.7mm2)均较对照组AD小鼠(3.90±0.47 m,0.0364±0.0088 mm3,51.1±4.5 mm2)显著增加(p<0.01,p<01,p<0.01)。全文结论1.雄性Tg2576转基因AD小鼠和雄性APP/PS1转基因AD小鼠在10月龄时均出现学习和记忆能力的改变。2.雄性Tg2576转基因AD小鼠在10月龄行为学改变时白质体积未见明显减小,而白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积显著性减小。3.雄性APP/PS1转基因AD小鼠在10月龄行为学改变时白质体积和白质内毛细血管的总长度、总体积和总表面积均显著性减小。4.转基因AD小鼠的认知、学习及记忆能力下降的原因可能与大脑白质内毛细血管的改变相关。5.转基因AD小鼠的认知、学习及记忆能力可以通过跑步锻炼的干预方法进行改善。6.转基因AD小鼠大脑白质的体积、白质内毛细血管的总体积,总表面和总长度通过跑步锻炼进行改善。7.跑步锻炼对转基因AD小鼠大脑白质及白质内毛细血管的保护对认知、学习和记忆功能的改善作用提供了了参考依据和结构基础。