Treadmill mashqlari Gippokamp va Prefrontal korteksning strukturaviy sinaptik plastikligini oshirish orqali 3 × Tg-AD sichqonlarida fazoviy o'rganish va xotiraning pasayishini oldini oladi 1-qism

Annotatsiya:

Altsgeymer kasalligi (AD) o'rganish va xotirada nuqsonlar bilan tavsiflanadi. AD ning patologik xususiyati sinapslar soni va hajmi, akson uzunligi, dendritik murakkablik va hipokampus va prefrontal korteksdagi dendritik umurtqa pog'onasi sonining o'zgarishidir.

Altsgeymer kasalligi neyrodegenerativ kasallik bo'lib, asosan bemorlarning xotirasi, fikrlash qobiliyati va kundalik hayot qobiliyatiga ta'sir qiladi. Biroq, Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan bemorlarning xotirasi ta'sirlangan bo'lsa-da, biz hali ham ularni turli nuqtai nazardan tushunishimiz va yordam berishimiz mumkin.

Birinchidan, Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan bemorlarning xotirasi asta-sekin pasayib ketsa-da, ularning hissiy qobiliyati va hissiy ifoda qobiliyati ta'sir qilmaydi. Shuning uchun biz ularning jismoniy ehtiyojlariga g'amxo'rlik qilish va hissiy ehtiyojlariga e'tibor berish orqali ularga yordam bera olamiz.

Ikkinchidan, Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan bemorlarning xotirasini yo'qotish mashg'ulotlar va diqqatni yaxshilash orqali engillashtirilishi mumkin. Misol uchun, bemorlar kitob o'qish, musiqa mashg'ulotlari yoki o'yinlarda qatnashish orqali miyalarini mashq qilishlari va xotirasini yaxshilashlari mumkin. Bundan tashqari, agar oila a'zolari va jamoalar bemorlarni qo'llab-quvvatlash va yordam berishlari mumkin bo'lsa, bu tadbirlarning ta'siri sezilarli bo'lishi mumkin.

Va nihoyat, biz jamiyatni Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan bemorlarga ko'proq e'tibor va tushunishga undashimiz kerak. Bemorlar bizning kompaniyamiz va yordamimizga muhtoj, faqat xotiraga tayanmaydilar. Ijtimoiy muhit mehr va g'amxo'rlikka to'la bo'lgandagina bemorning ahvolini yaxshiroq davolash va boshqarish mumkin.

Muxtasar qilib aytganda, Altsgeymer kasalligi va xotira o'rtasidagi munosabatlar juda murakkab, ammo biz bemorlarga faol yordam berishimiz, ularning hayot sifatini yaxshilashimiz va jamiyatni ularning ahvoliga e'tibor berish va tushunishga undashimiz kerak. Umid qilamanki, har birimiz kelajakda yanada yaxshiroq va barkamol jamiyat yarata olamiz. Ko'rinib turibdiki, biz xotirani yaxshilashimiz kerak va Cistanche xotirani sezilarli darajada yaxshilashi mumkin, chunki u xotira va o'rganish uchun juda muhim bo'lgan atsetilxolin va o'sish omillari darajasini oshirish kabi neyrotransmitterlar muvozanatini ham tartibga solishi mumkin. Bundan tashqari, Cistanche, shuningdek, qon oqimini yaxshilaydi va kislorod yetkazib berishni rag'batlantiradi, bu esa miyaning etarli ovqatlanish va energiya olishini ta'minlaydi va shu bilan miya hayotiyligi va chidamliligini oshiradi.

Kognitiv funktsiyani yaxshilash uchun "Bilish" tugmasini bosing

Yugurish yo'lakchasida mashq qilish insult, ishemiya va demansning sichqon yoki kalamush modellarida sinaptik plastisiyani kuchaytirishi mumkin. Ushbu tadqiqot treadmill mashqlarining o'rganish va xotiraga ta'sirini va AD ning sichqoncha modeli bo'lgan 3 × Tg-AD sichqonlarida strukturalsinaptik plastisiyani o'rganishga qaratilgan.

Bu erda biz uch oylik sichqonlarda boshlangan 12 haftalik treadmillexercise olti oylik 3 × Tg-AD sichqonlarida fazoviy ish xotirasini yaxshilashini, mashq qilmaydigan olti oylik 3 × Tg-AD sichqonlarida esa zaiflashganligini ko'rsatamiz. fazoviy ish xotirasi.

Yugurish yo'lakchasi mashqlari natijasida fazoviy o'rganish va xotirani yaxshilashning potentsial mexanizmlarini o'rganish uchun biz 12 haftalik treadmill mashqlarini o'tkazgan olti oylik 3 × Tg-AD sichqonlarining hipokampus va prefrontal korteksidagi tizimli sinaptik plastisiyani ko'rib chiqdik.

Biz yugurish yo‘lakchasidagi mashqlar sinapslar soni, sinaptik struktura parametrlari, sinaptofizin ifodasi (Syn, presinaptik marker), akson uzunligi, dendritik murakkablik va 3×Tg-AD sichqonlarida dendritik tikanlar sonining oshishiga olib kelganligini aniqladik va tiklandi. bu parametrlar treadmill mashqlarisiz Tg bo'lmagan nazorat sichqonlarining o'xshash darajalariga mos keladi. Bundan tashqari, treadmill mashqlari Tg bo'lmagan nazorat sichqonlarida bu parametrlarni yaxshiladi.

Strukturaviy sinaptik plastisiyani kuchaytirish apotentsial mexanizmni ko'rsatishi mumkin, bunda treadmill mashqlari 3 × Tg-AD sichqonlarida fazoviy o'rganish va xotira va sinaps yo'qolishining pasayishiga yo'l qo'ymaydi.

Kalit so'zlar: mashqlar; xotira; sinaptik; dendritik tikanlar; strukturaviy sinaptik plastisit; 3×Tg-AD sichqonlari.

1. Kirish

Altsgeymer kasalligi (AD) progressiv neyrodegenerativ kasallik bo'lib, ko'pincha xotira buzilishi va kognitiv pasayish bilan tavsiflanadi [1]. Yangi o'rganilgan ma'lumotni eslab qolish qiyinligi yoki qisqa muddatli xotira yo'qolishi ADning dastlabki belgilaridir [2].

Kasallikning rivojlanishi bilan AD bemorlari asta-sekin uzoq muddatli xotirani yo'qotadilar, bu esa hayot sifatiga jiddiy ta'sir qiladi. AD patologiyasi o'rganish va xotiraning asosiy tuzilmalari bo'lgan hipokampus va prefrontal korteksda (PFC) amiloid (A) plitalari va tau neyrofibrillar chigallarining to'planishi bilan tavsiflanadi [3-6].

Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, A va tau hipokampus va prefrontal korteksdagi sinaptik plastisitni buzish orqali xotirani buzishi mumkin [7,8].

Ushbu sinaptik plastisiya sinaptik samaradorlik va qayta qurish, aksonal o'sish va dendritik qayta modellanish va dendritik orqa miya dinamikasidagi faoliyatga bog'liq o'zgarishlarni o'z ichiga oladi.

Hayvonlarni o'rganishda nanomolyar kontsentratsiyalarda eriydigan A-oligomerlari, odatda, AD bemorlarining miya yarim korteksidan to'g'ridan-to'g'ri olingan yoki sintetik peptiddan hosil bo'lgan, o'rganilgan xatti-harakatlarning xotirasini buzgan va uzoq muddatli depressiyani kuchaytirgan. (LTD), hipokampusning dendritik umurtqa pog'onasi zichligini kamaytirish [9-11].

Shu bilan birga, fazoviy o'rganish va xotira buzilishiga sinaptik disfunktsiya ham g'ayriinsoniy bemorlar, ham AD ning turli transgenik sichqoncha modellari, masalan, AppNL-GF [12,13], Tg2576 [14], APP/PS1 [15], sabab bo'lishi ko'rsatilgan. 5×FAD [16] va 3×Tg-AD [17].

Sinaptik funktsiyaning pasayishi ko'pincha yosh sichqonlarda blyashka paydo bo'lishidan oldin kuzatilgan, bu A oligomerlari blyashka shakllanishidan oldin sinaptik nuqsonlarni keltirib chiqarishini ko'rsatdi [18]. Shu bilan birga, kompyuter tomografiyasi (KT) va magnit-rezonans tomografiya (MRI) yordamida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, Altsgeymer kasalligi bilan og'rigan odamlarning hipokampal va prefrontal korteksi kasallikning rivojlanishi bilan keskin qisqaradi [19,20].

AD butun dunyo bo'ylab tobora ko'proq tarqalmoqda, ammo mavjud davolash usullari bu kasallikning rivojlanishini davolay olmaydi yoki sekinlashtira olmaydi. To'plangan dalillar shuni ko'rsatadiki, jismoniy mashqlar amiloid yukini kamaytiradi, ADning kemiruvchilar modellarida sinaptik plastika va o'rganish va xotira etishmovchiligini yaxshilaydi va patologik o'zgarishlarning rivojlanishini kechiktiradi. miyada [21-28].

Jismoniy mashqlar turli xil eksperimental modellarda turli mexanizmlar orqali harakat qilishi mumkin. Aerobik mashqlar miya qon oqimini oshirishi, kisloroddan foydalanishni yaxshilashi va sinaptik plastika va neyrogenezni rag'batlantiradigan o'sish omillarining ifodasini kuchaytirishi va miya faoliyatiga bevosita foydali ta'sir ko'rsatishi mumkin [29-31].

Ishtirok etuvchi mexanizmlar o'rganish va xotira, sinaptik plastisiya va neyronlarning omon qolishi bilan bog'liq bo'lgan molekulyar maqsadlarning gen ekspressiyasini oshirishni o'z ichiga oladi [30].

Bundan tashqari, aerobik mashqlar keksa kalamushlarda hipokampus va korteksdagi sinaps yo'qolishini, qon tomir demansning kalamush modeli va o'rta miya okklyuziyasi / reperfuziyasi (MCAO / R) modeli [31-33] orqali o'rganish va xotira etishmovchiligini yaxshilashi mumkin.

Ushbu tadqiqot olti oylik 3 × Tg-AD sichqonlarida sakkiz qo'lli radial labirint yordamida 12 haftalik treadmill mashqlarining fazoviy o'rganish va xotiraga ta'sirini o'rganadi.

Keyinchalik, potentsial mexanizmlar o'rganiladi. Gippokamp va prefrontal korteks fazoviy o'rganish va xotira uchun muhim miya hududlari ekanligi ma'lum [34].

Gippokamp va prefrontal korteksdagi sinaptik plastisiya sinaptik aloqalarning mustahkamlanishiga bog'liq bo'lgan o'rganish va xotiraning hujayra asosi ekanligiga ishoniladi [35].

Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kattaroq sinaptik faol zona hayajonli postsinaptik neyronlarda samaraliroq va faol zonaning qisqarishi sinaptik uzatish samaradorligining pasayishi holatini aks ettirishi mumkin [36].

Neyrotransmitter sinaptik yoriq bo'ylab tarqaladi va postsinaptik neyron membranasidagi retseptor oqsillari bilan bog'lanadi, bu esa postsinaptik membranadagi ion kanallarini ochish yoki yopishga olib keladi.

Sinaptik yoriqning optimal qisqarishi va postsinaptik zichlikning (PSD) qalinlashishi sinaptik uzatish samaradorligini oshirishi mumkin [37-39]. Bundan tashqari, akson, dendritik va dendritik tikanlar strukturaviy sinaptik plastisitning strukturaviy asosini tashkil qiladi.

Ushbu tadqiqotda biz 12 haftalik treadmill mashqlarini oldindan davolash 3 × Tg-AD sichqonchalarining hipokampus va prefrontal korteks ichidagi strukturaviy sinaptik plastisiyada A-induktsiyalangan buzilishini o'zgartirganligini aniqladik.

Biz 12 haftalik treadmill mashqlari olti oylik 3 × Tg-AD sichqonlarida fazoviy o'rganish va xotiraning pasayishiga to'sqinlik qilganini va treadmillexercise sinaps soni va sinaptik struktura parametrlarini, sinaptofizin (Syn) ifodasini ko'paytirish orqali tizimli sinaptik plastisiyani kuchaytirishga olib kelganligini aniqladik. ), akson uzunligi, dendritik murakkablik va dendritik umurtqa pog'onasi raqamlari. Ushbu mexanizmlar treadmill mashqlari natijasida o'rganish va xotirani yaxshilashga asos bo'lishi mumkin.

2. Materiallar va usullar

2.1. Hayvonlar

Triple-transgenik Altsgeymer kasalligi (3×Tg-AD) erkak sichqonlari (PS1M146Vknockin, APPswe va TauP301L transgenlari mavjud) Jekson Laboratoriyasidan olingan. Yoshga mos keladigan C57BL/6J erkak sichqonlari transgen bo'lmagan (N) sifatida ishlatilgan. nazorat qiladi.

Tadqiqot 3-oylik 3×Tg-AD (n=20) va Tg bo'lmagan sichqonlarda (n=20) o'tkazildi. Barcha hayvonlarga nazorat qilinadigan harorat (23 ± 1◦C) va namlik (40-60%) bo'lgan xonada 12 soat yorug'lik-qorong'i tsikl bilan oziq-ovqat va suvga ad libitum ruxsat berildi.

Xulq-atvor tajribalaridan oldin sichqonlar har kuni 3-6 kun davomida ishlov berilgan. Barcha hayvonlarni parvarish qilish va ulardan foydalanish Pekin SportUniversiteti axloqiy qo'mitasi (2015015) tomonidan tasdiqlangan protokollar bo'yicha amalga oshirildi.

2.2. Treadmill mashq protokoli

3 oyligida sichqonlar tasodifiy ravishda to'rtta guruhga ajratildi (har biri n=10): Tg bo'lmagan nazorat guruhi, Tg bo'lmagan mashqlar guruhi, 3 × Tg-AD nazorat guruhi va 3 × Tg-AD mashqlar guruhi .

Barcha mashq qilingan sichqonlarga ketma-ket 30 minon 3 kun davomida yugurish yo'lakchasiga moslashishga ruxsat berildi (birinchi kun 5 m / min; ikkinchi va uchinchi kun 10 m / min).

Keyin, bu sichqonlarga 10 daqiqa davomida 0◦ qiyalikda 12 m/min tezlikda, keyin 50 daqiqa davomida 15 m/min tezlikda yugurish yo‘lakchasi mashqlari protokoli o‘tkazildi. Umuman olganda, sichqonlar kuniga 1 soat, haftasiga 5 kun, jami 12 hafta davomida o'qitilgan.

Oxymax/Laboratoriya hayvonlarini kuzatishning keng qamrovli tizimiga biriktirilgan yopiq bir qatorli treadmill tomonidan o'tkazilgan sinovimizga ko'ra, ushbu uzoq davom etadigan mashg'ulot protokoli mashqlar intensivligini VO2max ning 50% dan 65% gacha ushlab turadi.

Tg bo'lmagan nazorat va 3 × Tg-AD nazorat guruhlaridagi sichqonlar mashq guruhlari bilan bir xil vaqt davomida yugurish yo'lakchasida yugurmasdan qoldirildi. Biz birinchi navbatda barcha sichqonlar uchun sakkizta armradial labirint testini o'tkazdik (har bir guruhda 10 sichqon, 6 oylik).

Keyinchalik, Golji bo'yash (har bir guruhda 3 sichqon), Western blot (har bir guruhda 3 sichqon) va elektron mikroskop (har bir guruhda 4 sichqon) yordamida gistologik anormalliklarni tekshirdik (1A-rasm).

Shakl 1. Yugurish yo'lakchasida mashq qilish 3×Tg-AD sichqonlarida fazoviy o'rganish va xotiraning pasayishini oldini oladi.(A) Yugurish yo'lakchasidagi mashqlar yoki jismoniy mashqlarsiz nazorat, xatti-harakatlar testi va gistologik testning vaqt jadvali. (B)

5 va 6-kunlarda ishlaydigan xotira xatolarining foizi Tg bo'lmagan nazorat guruhiga nisbatan 3 × Tg-ADmice da sezilarli darajada oshdi (B; ** p < 0.01, n=10 sichqonlar).

Ishchi xotira xatoliklari foizining ortishi treadmill mashqlari bilan oldindan ishlov berish orqali oldini oldi (B; ## p < {0}}.01,n=10 sichqoncha). (C) Tg bo'lmagan nazorat, Tg bo'lmagan mashqlar, 3 × Tg-AD nazorati va 3 × Tg-AD mashq sichqonlari o'rtasida mos yozuvlar xotirasi xatolar foiziga sezilarli ta'sir ko'rsatmadi (C; p > 0,05, n {{ 11}} sichqon).

2.3. Sakkiz qo'lli radial labirint testi

Sakkiz qo'lli radial labirint diametri 18 sm va markaziy platformadan cho'zilgan sakkizta qo'l, har birining uzunligi 30 sm, kengligi 7 sm va balandligi 15 sm bo'lgan, qo'shni qo'llar orasidagi burchak masofasi teng bo'lgan markaziy platformadan iborat edi. Sakkiz qo'lli radialmaz ko'k rangga bo'yalgan.

Har bir qo'lning uchida diametri 3 sm va chuqurligi 1 sm bo'lgan ovqat kosasi bor edi. Har bir qo'l va labirintning markazi o'rtasida eshik joylashgan edi. Hayvonlarning harakatini yozib olish uchun labirint tepasida joylashgan videokamera kompyuterga ulangan.

Labirint bir nechta qo'shimcha labirint belgilariga ega zaif yoritilgan xonada pol sathidan 35 sm balandlikda ko'tarilgan. Butun eksperimental jarayon shokoladni oziq-ovqat sifatida ishlatgan. Ma'lumotlar etologiya video tahlil dasturi (JLBehv-8ARMM, ShanghaiJiliang kompaniyasi, Shanxay, Xitoy) yordamida tahlil qilindi.

Radial labirint protokolida shokolad uchun motivatsiyani kuchaytirish uchun sichqonlar qo'shimcha bir hafta davomida oziq-ovqat bilan cheklanib, asl tana vaznining 80-85% ga yetdi va butun tadqiqot davomida ushbu sharoitlarda saqlanib qoldi.

Radial labirint vazifasi moslashish va sotib olish seanslariga bo'lingan. Moslashuv sessiyasining ketma-ket ikki kunida har bir sichqonchani markaziy boshlang'ich platformaga qo'yishdi.

10 soniyadan soʻng barcha eshiklar ochildi va sichqonchaga 10 daqiqa davomida labirintning har bir qoʻlida oziq-ovqat (0,08 gshokolad) isteʼmol qilishiga ruxsat berildi. Sotib olish sessiyasi ketma-ket 10 kun davomida kuniga bir marta bajariladigan bitta sinovdan iborat edi.

Qo'llarning to'rttasi (1, 3, 5 va 7) shokoladli mukofotlar bilan o'ljalangan. Sichqonlar labirint markaziga joylashtirildi va 10 soniyadan keyin barcha eshiklar ochildi. Sichqonlarning faoliyati avtomatik tarzda qayd etildi va keyin video kuzatuv tizimi yordamida tahlil qilindi.

Sichqonchaning to'rtta panjasi qo'lning boshini kesib o'tganda qo'lning kirishi hisoblangan. Sinov sichqonchaning barcha to'rtta o'lja qo'liga kirgunga qadar davom etdi. Sinov oxirida sichqon uy qafasiga qaytarildi.

Non-baitedarmga kirish mos yozuvlar xotirasi xatosi sifatida qabul qilindi va avval tashrif buyurilgan o'lchagichga qayta kirish ishchi xotira xatosi sifatida qabul qilindi.

Ishlash jadvalini tuzishda ish xotirasidagi xatolar ulushi (qisqa muddatli xotira) jami yozuvlar orasidagi takroriy yozuvlar sifatida va mos yozuvlar xotirasidagi xatolar ulushi (uzoq muddatli xotira) oʻzgarmas qoʻldagi yozuvlar va isteʼmol qilinmaganlar ulushi sifatida belgilangan. jami yozuvlardan o'lja qo'llarini kiritganda o'lja [40,41].

2.4. Golji binoni

Morfologik o'zgarishlar miqdorini aniqlash uchun gippokamp va prefrontal korteks ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga binoan Golgi bo'yash to'plami (FD Rapid Golgi Stain Kit PK-401, FD NeuroTechnologies, Columbia, MD, AQSH) bilan bo'yalgan.

Qisqacha aytganda, miyalar ekstraksiya qilindi va 20 ml Golji-Koks eritmasi bo'lgan bankalarga 17 kun davomida qorong'i joyda joylashtirildi va kriyostat yordamida 60 mikron bo'laklarga bo'lindi (Leica, Nussloch, Germaniya).

Bo'limlar binoni eritmasida 10 daqiqa davomida inkubatsiya qilindi, asendingetanol seriyasida (50%, 70%, 95% va 100%) suvsizlandi va ikki marta ksilenda tozalandi. Nihoyat, slaydlar Permount bilan qoplangan.

Gippokampning CA1 hududidan yoki prefrontal korteksning V qatlamidan piramidal hujayralar mikroskop yordamida 200 × va 1000 × kattalashtirishda chizilgan.

Neyronlar, agar ular to'sib qo'yilmagan bo'lsa (tomirlar, glial hujayralar yoki boshqa neyronlar tomonidan) tanlangan va bo'lim ichida butunlay bo'yalgan va buzilmagan bo'lsa.

Akson uzunligi neyritni soma chegarasidan akson uchigacha qo'lda kuzatish orqali o'lchandi [42]. Dendritik morfologiya Sholl tahlili bilan baholandi.

Dendritik daraxt izlari ustida bir xil masofadagi (10 mkm) konsentrik halqalarga ega shaffof panjara markazlashtirilgan. Halqa kesishmalari soni umumiy dendritik uzunlikni va dendritkarborizatsiyani baholash uchun ishlatilgan [43-45].

Nihoyat, biz har bir tajriba guruhidagi 3 ta sichqondan CA1 hipokampusida va qatlam V prefrontal korteksida 9-13 bo'limni to'pladik. Orqa miya sonini hisoblash uchun dendrit uzunligi (kamida 10 mkm dan katta yoki unga teng, ikkinchi darajali dendritlar) kuzatildi (1000 × da). Har bir dendritik shoxning aniq uzunligi hisoblab chiqildi va uzunlik bo'yicha tikanlar soni hisoblandi (tikan hosil qilish uchun / 10 mkm) [43].

The length of dendritic filopodia is normally >3 mkm va<10 µm [46]. The morphology of spines is commonly categorized into three types: thin, mushroom, and stubby [47]. 

Agar uzunligi bo'yin diametridan katta bo'lsa va bosh va bo'yin diametri o'xshash bo'lsa, tikanlar ingichka hisoblanadi. Agar boshning diametri bo'yin diametridan katta bo'lsa, umurtqa pog'onalari qo'ziqorinlar deb tasniflanadi. Uzunlik va kenglik teng bo'lsa, umurtqa pog'onali hisoblanadi.

For more information:1950477648nn@gmail.com