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随着世界老年化进程的加速,阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease, AD)作为一种高发病率的疾病受到了广泛的关注。但是,现在还是缺少有效的治疗方式能预防、阻止或者逆转AD。目前跑步锻炼作为一种预防或治疗AD的行为学手段受到了广泛关注。尽管关于AD的研究很多集中在大脑的皮质和海马,但是影像学研究提示AD病人也存在大脑白质体积的下降。AD病人不仅存在轴突密度的下降,同时也存在脱髓鞘改变。那么锻炼对大脑白质是否有作用?如果锻炼对AD大脑白质有保护作用,那么锻炼对白质中结构,如有髓神经纤维、髓鞘等是否也具有保护作用?这些问题,国内、外未见研究报道。我们对6月APP/PS1双转基因AD模型小鼠进行4个月跑步锻炼干预。跑步后运用Morris水迷宫方法来检测小鼠的空间学习和记忆能力,用精确的三维体视学方法来定量测定小鼠大脑白质及白质内有髓神经纤维的变化。本研究将有助于科研人员找到一个更合适的切入点在未来探寻各种各样的手段来预防和治疗AD。第一部分1.材料与方法1.1将6月龄的雌性APP/PS1双转基因AD模型小鼠分为对照组(n=7)和跑步组(n=12)。跑步组小鼠从6月龄开始给予4个月的跑步训练,第一周为适应期,跑步速度为5 m/min,10 min/day。从第二周开始,持续以10 m/min跑步,20 min/day,5 d/week。1.2在通过4个月的跑步锻炼后,用水迷宫实验测试对照组和跑步组小鼠的行为学。2.结果在前6天的定位航行实验中跑步组的平均潜伏期明显短于对照组(P<0.05)。在第7天的空间探索实验中,跑步组穿台次数和平台所在象限时间百分比显著大于对照组(P,<0.05,P<0.05)。第二部分1.材料与方法1.1 Morris水迷宫测试后,选取对照组和跑步组小鼠各7只。随机选取每只小鼠两个大脑半球的一侧,然后沿着冠状方向连续的切成1 mm厚的脑组织切片,在解剖显微镜下放大35倍拍照。大脑白质的体积采用卡瓦列里原理进行计算。1.2从已切好脑组织切片的小鼠中随机抽取3-4个白质组织块,将白质块利用树脂包埋后,随机地从包埋好的小球上切1张薄片,厚度为60 nm,运用透射电子显微镜技术将超薄切片放大8000倍后随机选取10个视野进行摄片或者在透射电镜下每张超薄切片放大20000倍后随机选取12个视野进行摄片。1.3用体视学方法来定量测定小鼠白质总体积、白质内有髓神经纤维总长度,白质内有髓纤维、髓鞘和轴突的总体积。2.结果2.1与对照组白质总体积相比,跑步组APP/PS1双转基因AD小鼠的大脑白质总体积显著性增加(P<0.05)。2.2跑步组APP/PS1双转基因AD小鼠的大脑白质内有髓神经纤维总体积和轴突总体积均显著大于对照组小鼠的大脑白质内有髓神经纤维总体积和轴突总体积(P<0.05)。2.3跑步组和对照组转基因AD小鼠白质内有髓神经纤维总长度和转基因AD小鼠大脑白质内有髓神经纤维髓鞘总体积有增加趋势,但结果无统计学差异(P>0.05)。2.4跑步组转基因AD小鼠大脑白质内有髓神经纤维髓鞘的内直径显著大于对照组转基因AD小鼠大脑白质内有髓神经纤维髓鞘的内直径(P<0.05)。2.5与对照组相比,跑步组转基因AD小鼠大脑白质内有髓神经纤维髓鞘的外直径、内外直径差及内外直径比,内、外周长与内外周长差和内外周长比均无统计学差异(P>0.05)。全文结论1本文进一步证实了跑步锻炼能够延缓转基因AD小鼠空间学习和记忆能力的下降速度。2本研究将透射电子显微镜技术和体视学方法结合起来,准确定量研究了6月龄雌性APP/PS1双转基因AD模型小鼠经过4个月的跑步锻炼干预后大脑白质内有髓神经纤维的改变,获得了对照组和跑步组小鼠大脑白质总体积及关于大脑白质内有髓神经纤维一系列体视学的数据,为今后类似的研究提供了重要的参考。3与对照组小鼠比较,跑步组小鼠白质总体积、白质内有髓神经纤维总体积和轴突的总体积显著性增加,而白质内有髓神经纤维总长度和有髓神经纤维髓鞘总体积无统计学意义,与对照组相比,跑步组转基因AD小鼠大脑白质内有髓神经纤维髓鞘的内直径显著性增大。4跑步锻炼对AD小鼠白质的作用可能是跑步锻炼延缓AD认知功能下降的基础。