有氧运动增强AD小鼠皮层CaMKⅡα调节的突触AMPA受体活性
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摘要
研究目的:AMPA受体是由GluA1-4亚基构成的异二聚体,GluA1亚基介导了哺乳动物中枢神经系统几乎所有的快速突触传递,对维持正常记忆功能具有重要作用。在记忆维持期间GluA1亚基的丝氨酸S831位点由CaMKⅡ激活,调节AMPA受体功能性变化与学习记忆相关的突触可塑性。本研究通过观察有氧运动对8月龄AD小鼠皮层CaMKⅡα含量、AMPA受体GluA1活性的影响,为有氧运动促进神经突触可塑性提供一定理论依据。研究方法:雄性清洁级4月龄APP/PS1、C57小鼠随机分为4组:C57安静组(CS组)和运动组(CE组)、AD安静组(AS组)和运动组(AE组),每组15只。安静组小鼠自由饮食,不做运动干预;运动组小鼠进行16周跑台运动。运动方案:跑台坡度为0°,60min/d,前10min运动负荷为15m/min,后50min运动负荷为18m/min,频率5d/w。采用跳台回避实验检测行为学变化;透射电镜观察皮层突触数目的变化;Western blot检测皮层CaMKⅡα和AMPA受体表达及其活性变化。所有数据以平均数±标准差表示;在满足方差齐性检验条件下,采用双因素方差分析,P<0.05为差异具有显著性,P<0.01为差异非常显著。研究结果:1)行为学:8月龄AD小鼠与正常对照组相比,跳台回避错误次数显著增加、达标率显著降低(P<0.01);16周有氧运动干预显著降低AD小鼠错误次数、增加达标率(P<0.05)。2)电镜下,8月龄AD小鼠皮层突触数目较正常对照组显著减少(P<0.01);运动干预可显著增加AD小鼠皮层突触数目(P<0.01)。3)8月龄AD小鼠皮层GluA1亚基表达量较正常对照组显著增加(P<0.05),CaMKⅡα含量较正常对照组有所减少,同时伴有额叶GluA1亚基S831位点磷酸化异常增高(P<0.01),而颞叶S831位点磷酸化不足(P<0.05);运动干预后,AD小鼠异常增加的GluA1明显降低,但仍高于正常对照组;同时有氧运动明显增加了皮层CaMKⅡα的含量,进而使额叶异常激活的S831位点的磷酸化水平降低,使颞叶S831位点的磷酸化水平不足得以恢复,但未达正常组水平。研究结论:规律有氧运动通过促进8月龄AD小鼠皮层CaMKⅡα的合成,调节AMPA受体活性、增加皮层的突触可塑性,是运动改善其行为学能力的分子机制之一。
引文