运动激活自噬相关信号通路对阿尔茨海默病模型大鼠的影响研究

发布时间：2017-06-21 23:14

  本文关键词：运动激活自噬相关信号通路对阿尔茨海默病模型大鼠的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：研究目的:目前我国已进入老龄化社会,神经退行性疾病发病率明显上升,已成为继癌症、心脑血管病、糖尿病后第四大影响国民体质健康的疾病。阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)又称老年性痴呆,是一种多发生在老年,以进行性认知障碍和记忆能力损伤为主要临床症状的神经系统退行性疾病,目前我国AD发病率明显呈上升趋势,而适宜负荷的运动被认为是非药物干预AD的一种有效策略。近年来,一种新的细胞自杀性死亡方式-自噬(autophagy)引起人们广泛的注意,通过自噬途径可以使功能障碍的细胞器或异常折叠的蛋白质得到有效降解,在维持细胞稳态方面发挥重要作用。但运动对AD神经元自噬相关通路的影响目前研究还很少,其机制有待于进一步阐明。本研究拟探讨长期中等负荷的运动刺激对D-半乳糖注射致AD模型大鼠学习记忆能力的影响及海马神经元自噬相关信号通路的影响及分子机制,为研究探索AD发病机制和治疗方案开辟新的思路。研究方法:本研究选取2月龄雄性SD大鼠为研究对象,实验前,随机将大鼠分为4组,即正常对照组(Normal Control Group,NC组)、运动对照组(Exercise Control Group,EC组)、AD模型对照组(Alzheimer Control Group,AC组)、AD模型训练组(Alzheimer Exercise Group,AE组),每组20只。NC组按常规饲养,自由活动,每日上午腹腔注射1次生理盐水(150 mg/kg),共8周;AC组按常规喂养,自由活动,每日上午腹腔注射1次D-半乳糖(150 mg/kg),共8周;AE组除每日腹腔注射D-半乳糖(150 mg/kg)外,还进行跑台训练,共8周。大鼠训练方案为:第1周跑速10 m/min,30min/d,6d/w,周日休息;第2-4周跑速15 m/min,45min/d,6d/w,周日休息;第5-8周跑速15 m/min,60min/d,6d/w,周日休息;EC组的训练方案同AE组,也持续8周。实验结束后,通过Morris水迷宫检测各组大鼠学习记忆能力;Nissl法检测海马神经元存活状态;Golgi法检测海马神经元树突密度;免疫荧光染色检测磷酸化AMPK表达;化学比色法测定海马组织超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)含量和谷胱甘肽过氧化氢酶(GSH)含量;Western blot法检测P-AMPK、LC3I、LC3II、Beclin-1、P-Akt和Bcl-2的表达。采用SPSS13.0软件进行统计学分析,所有数据均以sx?表示,两组数据比较使用t检验,多组比较采用方差分析,P0.05为差异具有统计学意义。研究结果:定位航行实验结果显示,各组大鼠的Morris水迷宫逃避潜伏期随实验时间的增加都有下降的趋势。在实验的第3、4、5天,AC组和AE组逃避潜伏期与NC组比较,明显增加(p0.05,p0.01)。在实验第5天,AE组逃避潜伏期与AC组比较,明显降低(p0.01)。与NC组相比,AC组在目标象限停留的时间明显降低(p0.01),穿越原平台位置次数也显著减少(p0.01),表明AC组大鼠的空间探索能力与NC组相比明显减弱。与AC组比较,AE组在目标象限停留的时间明显变长(p0.05),穿越原平台位置的次数也显著增加(p0.01)。Nissle染色显示,NC组与EC组神经元饱满,细胞边界清晰,细胞排列紧密;AC组神经元排列稀疏,细胞边界模糊,细胞核出现大量固缩;AE组神经元部分细胞核也出现固缩,但细胞排列较清晰、紧密。Golgi染色结果表明,AC组海马神经元侧树突数目较NC组显著减少(p0.01),但AE组大鼠神经元侧树突数目较AC组和NC显著增加(p0.01,p0.05);免疫荧光染色显示,AE组海马组织P-AMPK被激活;酶活性检测结果表明,AE组海马组织SOD活性明显提高(P0.01),MDA含量显著降低(P0.01),但GSH活性表达无明显差异(P0.05);Western Blot检测结果显示,与NC组比较,AC组P-AMPK蛋白表达明显降低(p0.01),AE组P-AMPK表达较NC组和AC组明显增强(p0.01)。AE组LC3II/LC3I比值较NC组和AC组明显增强(p0.01),其余三组LC3II/LC3I比值无显著性差异。与NC组相比,EC组和AE组Beclin-1蛋白表达明显增强(p0.01),AC组Beclin-1蛋白表达明显降低(p0.01);与AC组相比,AE组Beclin-1蛋白表达明显增强(p0.01)。与AC组相比,AE组P-Akt、Bcl-2蛋白表达明显增加。研究结论:(1)8周的跑台运动可明显改善AD模型大鼠的学习和和记忆能力,这与AD大鼠海马CAI区神经元损伤数量减少和海马神经元树突密度增加密切相关。(2)8周的跑台运动可激活AD大鼠神经元磷酸化AMPK的表达,进而引起神经元自噬,表现为自噬的标志性蛋白LC3与Beclin-1在海马神经元表达明显增加。(3)8周的跑台运动可以通过提高AD大鼠海马组织SOD的活性,降低MDA的沉积从而保护AD大鼠的神经元。(4)8周的跑台运动可提Akt\Bcl-2信号通路的表达,从而促进神经元存活。
【关键词】：运动 阿尔茨海默病 AMP依赖的蛋白激酶 自噬
【学位授予单位】：西安体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749.16;R-332
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 前言10-11
• 1.1 选题依据10
• 1.2 研究目的意义10-11
• 2 文献综述11-24
• 2.1 自噬与神经退行性疾病11-13
• 2.1.1 自噬体的结构11-12
• 2.1.2 自噬与AD12
• 2.1.3 自噬参与神经元保护性治疗12-13
• 2.2 自噬对PI3K/AKT/mTOR信号通路的调控作用13-16
• 2.2.1 mTOR信号通路在自噬参与神经退行性疾病的意义13-15
• 2.2.2 PI3K/AKT/mTOR信号通路在自噬调节细胞生存机能中的作用15-16
• 2.3 AMPK信号通路与AD及自噬的关系16-24
• 2.3.1 AMPK的结构及主要功能16-17
• 2.3.2 AMPK通过调节mTOR信号通路影响细胞自噬17-18
• 2.3.3 AMPK在调控衰老过程中的作用18-19
• 2.3.4 AMPK控制抗衰老的信号网络19
• 2.3.5 AMPK与CRTC-1/CREB信号19-20
• 2.3.6 AMPK与SIRT1信号20-21
• 2.3.7 AMPK与FOXO轴21-23
• 2.3.8 AMPK与p53途径23-24
• 2.4 总结24
• 3 研究对象与方法24-28
• 3.1 研究对象24
• 3.2 研究材料24-25
• 3.2.1 主要试剂24-25
• 3.2.2 主要仪器25
• 3.3 研究方案25-26
• 3.4 测试方法26-28
• 3.4.1 大鼠行为学测试26-27
• 3.4.2 海马CAI区Nissle染色27
• 3.4.3 大鼠海马区Golgi染色27
• 3.4.4 海马CAI区P-AMPK免疫荧光染色27-28
• 3.4.5 氧化应激指标检测28
• 3.4.6 Western Blot检测28
• 3.5 统计学分析28
• 4 研究结果28-33
• 4.1 大鼠行为学测试结果28-29
• 4.1.1 各组大鼠定位航行实验结果28-29
• 4.1.2 各组大鼠空间探索成绩比较29
• 4.2 大鼠海马CAI区神经元Nissle染色结果29-30
• 4.3 大鼠海马区神经元Golgi染色结果30-31
• 4.4 大鼠海马CA1区P-AMPK免疫荧光染色结果31
• 4.5 各组大鼠海马组织氧化应激指标测定结果31
• 4.6 Western Blot检测结果31-33
• 5 讨论与分析33-38
• 5.1 AD大鼠模型的建立及运动干预对其学习记忆功能的影响33-35
• 5.2 运动对AD大鼠海马神经元突触及氧化应激的影响35-36
• 5.3 运动对AMPK的激活和自噬对AD的影响36-38
• 6 结论38-39
• 致谢39-40
• 参考文献40-46
• 攻读学位期间取得的研究成果46-47

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