研究背景:阿尔茨海默症(AD)是一种多发于老年人群的慢性神经退行性疾病,主要特征是进行性的记忆衰退和认知功能障碍。随着人口老龄化的不断加剧,AD已经成为危害人类健康的主要疾病之一,其主要病理特征是脑内神经炎性斑块和神经纤维缠结的出现。研究发现磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路转导紊乱与AD等与年龄相关的神经退行性疾病密切相关。PI3K/Akt可抑制糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)活性延缓脑内由于Tau磷酸化导致的神经纤维缠结的形成;还可以降低GSK-3α磷酸化水平,促进其正常表达,减少β淀粉样蛋白(Aβ)生成;已有大量研究表明胰岛素降解酶(IDE)可降解Aβ,且PI3K/Akt信号通路可激活IDE的活性,加速Aβ降解。作为一种非医疗手段的干预,运动可以激活PI3K/Akt抑制AD小鼠大脑皮质和海马内老年斑的形成,提示运动可促进PI3K/Akt表达减缓AD症状。目前已有运动激活PI3K/Akt通路减少APP/PS1小鼠的Tau磷酸化水平的相关研究,抗阻运动能够提高雄性SD大鼠大脑皮质和海马组织PI3K/Akt信号通路活性,抑制GSK-3β活性,导致Tau磷酸化水平降低,也有通过药物干预减少Aβ沉积或Tau磷酸化水平的研究,但运动激活PI3K/Akt信号通路介导其下游分子IDE或者GSK-3α减少Aβ沉积的研究鲜有。本研究对APP/PS-1小鼠进行12周跑台运动,观察海马Aβ沉积情况、PI3K/Akt信号通路以及其下游分子GSK-3、IDE表达情况,揭示了运动能够促进Aβ降解;理论上为阐明运动预防和减缓AD发病提供了一定的依据。研究目的:本文利用小鼠跑台运动,探讨有氧运动是否通过增强PI3K/Akt信号通路活性抑制GSK-3β、促进IDE、GSK-3α表达来抑制APP/PS1小鼠海马组织中老年斑的形成和Tau磷酸化,为阐明有氧运动防治阿尔茨海默症提供一定的理论依据。研究方法:(1)小鼠分组及训练48只3月龄雄性Tg APP/PS1(APPswe/PS1dE9,C57BL/6遗传背景)小鼠及同窝野生型雄性C57BL/6小鼠。自由进食饮水,温度为22-25℃,相对湿度为50%-60%,昼夜自然交替。将小鼠适应性饲养一周并分别随机分为转基因对照组(TC)、转基因运动组(TE)、野生对照组(WC)和野生运动组(WE),每组12只。将WE组和TE组进行12周的跑台运动。第一周进行适应性训练,第2-12周进行运动干预,每天共45min,每周5天。将WC组和TC组于同一时间置于静止跑台自由活动。(2)取材运动结束后每组随机选取6只灌注取脑,分离海马,用于硫黄素S荧光实验;各组剩余小鼠分离两侧海马,一侧用于RT-PCR实验,另一侧用于Western Blot实验。(3)实验Thioflavin-S染色,检测Aβ斑块分布及数量;WesternBlot实验,检测PI3K/Akt、IDE、GSK-3、Tau、Aβ各自的蛋白表达水平。RT-PCR实验,测量PI3K/Akt、IDE、GSK-3、Tau蛋白的m RNA表达水平。研究结果:(1)各组小鼠海马中PI3K/Akt通路比较与WC组比较,WE组PI3K m RNA表达显著增加(P<0.01),TC组PI3K和Akt的蛋白表达水平显著降低(P<0.05);与TC组比较,TE组PI3K的m RNA和蛋白表达水平,以及Akt的蛋白表达水平均显著性提高(P<0.05)。(2)各组小鼠海马中IDE、GSK-3α、Aβ比较与WC组相比,WE组IDE蛋白及其m RNA表达显著上升,GSK-3α蛋白及其m RNA表达没有差异(P>0.05),Aβ斑块数量、Aβ蛋白表达水平没有差异(P>0.05);TC组IDE和GSK-3α的蛋白及m RNA表达没有显著差异(P>0.05),Aβ斑块数量、Aβ蛋白表达水平极显著上升(P<0.01)。与TC组相比,TE组IDE蛋白及其m RNA表达显著升高(P<0.05),GSK-3α蛋白及其m RNA表达没有统计学差异(P>0.05),Aβ斑块数量明显减少、Aβ蛋白表达水平极显著下降(P<0.01)。(3)各组小鼠海马组织中GSK-3β、Tau比较与WC组相比,WE组GSK-3β和tau的m RNA和蛋白表达没有显著差异(P>0.05);TC组小鼠海马GSK-3β和tau的m RNA和蛋白表达没有显著差异(P>0.05)。与TC组相比,TE组小鼠海马GSK-3β和tau的蛋白及m RNA表达均没有统计学差异(P>0.05)。研究结论:跑台运动通过增强APP/PS1小鼠海马组织中PI3K/Akt信号通路活性,增加了IDE的表达,促进Aβ降解。