有氧运动调节海马ERK1/2相关信号分子改善PD小鼠学习记忆功能的研究

来源 :北京体育大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:acup
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研究目的:本研究旨在探讨有氧运动对慢性MPTP诱导的PD小鼠学习记忆能力和海马突触标志物的影响,以及探讨ERK1/2相关信号分子在有氧运动干预PD小鼠学习记忆能力中的作用,为有氧运动在PD认知障碍中的二级预防作用提供实验室依据。研究方法:(1)8周龄C57BL/6雌性小鼠72只,随机分为生理盐水对照组(SC)、生理盐水+有氧运动组(SE)、慢性MPTP诱导PD模型组(PD)、慢性MPTP诱导PD模型+有氧运动组(PDE)、慢性MPTP诱导PD模型+有氧运动组+10%DMSO组(PDED)以及慢性MPTP诱导PD模型+有氧运动组+PD98059组(PDEP),每组12只。(2)PD、PDE、PDED、PDEP组按照30mg/kg体重腹腔注射MPTP溶液诱导PD小鼠模型,每周注射2次,每次间隔3.5天,共注射5周;有氧运动采取循序渐进的方式,跑速从6m/min逐渐增加至12m/min,并以该速度维持50min,共计60min/天,持续6周。(3)PDEP组按照10mg/kg体重固定时间注射PD98059溶液构建ERK1/2阻断模型。(4)爬杆实验、旷场实验、Morris水迷宫实验和八臂迷宫实验检测各组小鼠行为学变化。(5)TH免疫组化染色评估小鼠黑质多巴胺能神经元耗竭情况,免疫荧光染色观察黑质DAT表达水平。(6)Western Blot、免疫荧光染色以及RT-PCR技术检测小鼠海马神经元SYN、PSD-95、BDNF、ERK1/2和CREB蛋白表达和m RNA水平。研究结果:(1)慢性MPTP诱导小鼠表现出与PD相似的特征,具体表现为与SC组相比完成爬杆上段的时间和总时间明显延长,旷场中活跃度降低及行走总路程明显缩短;黑质中多巴胺能神经元明显减少,TH表达显著受损54.27%,黑质DAT免疫物质表达比SC组显著降低54.21%(P<0.05)。同时,Morris水迷宫空间探索中穿越原平台的次数显著降低,原站台象限游泳路程显著缩短,八臂迷宫中工作记忆和参考记忆错误次数显著增加(P<0.01或P<0.05)。(2)慢性MPTP诱导过程中实施有氧运动干预显著增加了小鼠穿越原平台的次数和原站台象限游泳路程,显著降低了工作记忆和参考记忆的错误次数和错误率(P<0.05)。慢性MPTP诱导PD小鼠海马神经元SYN和PSD-95总蛋白表达及m RNA水平显著下调,干预后小鼠海马CA1和CA3区神经元SYN蛋白显示出较强的荧光强度,免疫物质相对表达量显著升高,SYN总蛋白和m RNA以及CA3区PSD-95免疫物质表达也显著升高(P<0.05或P<0.01)。同时,Perason相关数据显示海马SYN和PSD-95总蛋白表达与原站台象限游泳路程呈低等程度正相关,与工作记忆和参考记忆错误率或次数均呈低等程度负相关(0.3<∣r∣≤0.5,P<0.05或P<0.01)。(3)慢性MPTP诱导PD小鼠海马CA3区神经元BDNF、ERK1/2以及CREB蛋白表达显著降低,BDNF m RNA水平显著下调,ERK1/2以及CREB m RNA存在下调趋势。有氧运动干预显著升高了海马神经元BDNF、ERK1/2以及CREB总蛋白表达,上调了海马神经元BDNF m RNA水平(P<0.05或P<0.01);ERK1/2和CREB m RNA水平也表现出上调的趋势。同时,Perason相关数据显示海马BDNF、ERK1/2和CREB总蛋白与原站台象限游泳路程呈显著正相关,与参考记忆错误次数和工作记忆错误次数呈低度正相关,与SYN蛋白表达呈高度正相关(P<0.01);且CREB与PSD-95之间存在显著正相关(r=0.507,P<0.01)。(4)与PDED组小鼠相比,PD98059处理显著降低了有氧运动对慢性MPTP诱导PD小鼠BDNF、ERK1/2和CREB m RNA水平以及ERK1/2和CREB总蛋白和CA3区BDNF蛋白表达的增益效果,并显著下调了海马神经元突触蛋白SYN和PSD-95总蛋白表达和SYN m RNA水平,增加了八臂迷宫中工作记忆和参考记忆错误率(P<0.05)。研究结论:(1)有氧运动干预可以通过改善慢性MPTP诱导PD小鼠海马SYN活性和维持PSD-95蛋白、基因稳定,预防学习记忆能力受损。(2)有氧运动有效改善了慢性MPTP诱导的PD小鼠海马神经元BDNF、ERK1/2和CREB等蛋白和基因过表达,这可能是有氧运动减轻了PD发病过程中学习记忆能力下降的潜在机制之一。(3)ERK1/2阻断后,有氧运动干预对慢性MPTP小鼠学习记忆能力的增益效果显著降低,进一步证实了有氧运动可以通过调节ERK1/2相关信号分子部分改善慢性MPTP小鼠学习记忆能力。
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