目的:阿尔兹海默病(Alzheimer’s Disease,AD),是一种常发生于老年期大脑神经系统的退行性疾病,其最终可导致大脑的认知功能障碍,然而,目前对其并无有效的治疗方法。而跑步锻炼已经成为减少阿尔兹海默病中神经变性症状潜在且有益的一种新疗法。本实验运用现代体视学方法就跑步锻炼对雄性APP/PS1双转基因AD小鼠海马CA1、CA3和DG内树突棘的影响进行精确的三维定量研究。方法:12月龄雄性APP/PS1双转基因AD小鼠随机分为跑步组、阳性对照组、同窝生雄性野生型小鼠作为阴性对照组,每个实验组15只小鼠。跑步组小鼠每天用跑台进行时长20分钟的跑步锻炼,每周五天,总共持续4个月。在跑步训练的前两周,跑步速度由5 m/min逐渐增加到10 m/min,而后一直维持10m/min的速度进行跑步锻炼,直到完成整个跑步干预周期。使用Morris水迷宫对所有小鼠的空间学习能力和空间记忆能力进行为期7天的行为学测试。Morris水迷宫实验结束后,每组随机选取5只小鼠,每只小鼠随机选取一侧大脑半球进行免疫组织化学染色后运用体视学方法对各组小鼠海马CA1、CA3区和DG内树突棘的密度及总数目进行精确定量研究。结果:1.经过4个月的跑步锻炼干预后,在定位航行试验中,跑步组小鼠和阴性对照组小鼠能较顺利地找到平台,而阳性对照组小鼠较难找到平台。三组小鼠的逃避潜伏期存在显著性差异(P=0.002),其中,阳性对照组小鼠的逃避潜伏期显著长于阴性对照组小鼠的逃避潜伏期(P=0.002),而跑步组小鼠的逃避潜伏期显著短于阳性对照组的逃避潜伏期(P=0.016)。在第七天的空间探索试验中,三组小鼠的运动轨迹图显示,跑步组小鼠运动轨迹与阴性对照组小鼠的运动轨迹更相似,多在原平台所在的象限运动。且阳性对照组小鼠的穿台次数显著少于阴性对照组小鼠的穿台次数(P<0.001),跑步组小鼠的穿台次数显著多于阳性对照组小鼠的穿台次数(P=0.010),但跑步组小鼠与阴性组小鼠相比并无显著差异(P=0.207);阳性对照组小鼠在原平台所在象限的游泳时间显著短于阴性对照组小鼠在原平台所在象限的游泳时间(P=0.025),而跑步组小鼠在原平台所在象限的游泳时间显著长于阴性对照组小鼠在原平台所在象限的游泳时间(P=0.029),跑步组小鼠在原平台所在象限的游泳时间与阴性对照组小鼠在原平台所在象限的游泳时间无显著性差异(P=0.997);原平台所在象限的游泳距离百分比的结果显示阳性对照组小鼠较阴性对照组显著性减小(P=0.040),而跑步组小鼠在原平台所在象限的游泳距离百分较阳性对照组小鼠显著性增加(P=0.019),但跑步组小鼠与阴性对照组小鼠在原平台所在象限的游泳距离百分比无显著性差异(P=0.949)(图4)2.体视学的定量研究结果显示:与阴性对照组小鼠海马CA1区、CA3区及DG内的树突棘密度相比,阳性对照组小鼠的显著下降(P<0.01,P<0.01,P<0.01),而跑步组小鼠海马CA1区、CA3区及DG内的树突棘密度相比于阳性对照组显著性增加(P<0.01,P<0.01,P<0.01)。3.与阴性对照组小鼠相比,阳性对照组小鼠的海马CA1区、CA3区及DG内树突棘总数显著下降(P<0.01,P<0.05,P<0.05),而跑步组小鼠的海马CA1区、CA3区及DG内树突棘总数与阳性对照组小鼠相比显著增加(P<0.01,P<0.05,P<0.05)。结论:1.本课题通过Morris水迷宫对小鼠大脑的空间学习记忆能力进行了检测,实验结果显示:经跑步锻炼的APP/PS1 AD模型小鼠其空间学习和记忆能力均得到明显改善,说明跑步锻炼在一定程度上可以对AD大脑的空间学习能力及其记忆功能等均起到有效的保护作用。2.本课题运用现代体视学方法对小鼠海马CA1区、CA3区及DG内的树突棘进行了精确的定量研究,结果显示APP/PS1 AD小鼠海马内树突棘数目减少,故树突棘可能是AD病变过程中的重要结构基础之一;而跑步锻炼可使APP/PS1 AD小鼠大脑海马各亚区内树突棘数目显著性增加,因此,我们推测,跑步锻炼可能是通过作用于树突棘来改善AD小鼠的空间学习和记忆能力。