運(yùn)動(dòng)激活PGC-1a/FNDC5/BDNF通路延緩APP/PS1小鼠病理進(jìn)程的機(jī)制研究

金迪　吳慧民　何標(biāo)　王運(yùn)良

摘要： 探討PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路在運(yùn)動(dòng)改善APP/PS1小鼠認(rèn)知功能障礙中的作用機(jī)制。選用12只4月齡APPswe/PS1轉(zhuǎn)基因雄性小鼠和12只同窩野生型小鼠，隨機(jī)分AD對(duì)照組（AD-C，n=6）、AD運(yùn)動(dòng)組（AD-E，n=6）、野生對(duì)照組（WT-C，n=6）和野生運(yùn)動(dòng)組（WT-E，n=6）。WT-C組和AD-C組小鼠安靜飼養(yǎng)，WT-E組和AD-E組進(jìn)行10周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)。采用Western blot法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)小鼠海馬PGC-1a、FNDC5、BDNF和Aβ蛋白表達(dá)情況。結(jié)果表明：與AD-C組小鼠相比，AD-E組小鼠海馬內(nèi)Aβ蛋白表達(dá)水平顯著下（P<0.01），PGC-1a蛋白表達(dá)水平顯著上升（P<0.01），F(xiàn)NDC5蛋白表達(dá)水平顯著上升（P<0.01），BDNF蛋白表達(dá)顯著上升（P<0.01），Aβ蛋白含量顯著下降（P<0.01）。由此得到如下結(jié)論：長(zhǎng)期中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)激活A(yù)PP/PS1小鼠海馬PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路，降低海馬區(qū)Aβ蛋白表達(dá)，改善APP/PS1小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力。

關(guān)鍵詞：阿爾茨海默??；運(yùn)動(dòng)；PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路；Aβ

中圖分類號(hào)：G804.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)： 1001-2443（2024）01-0085-06

引言

阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）又稱老年癡呆癥，是一種多發(fā)于老年人群的慢性神經(jīng)退行性疾病，以學(xué)習(xí)記憶能力持續(xù)下降以及生活能力的減退為主要臨床癥狀，以老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)、神經(jīng)元異常丟失為主要病理特征［1］。AD致病機(jī)制復(fù)雜，其確切的發(fā)病機(jī)制仍待進(jìn)一步闡明，但普遍認(rèn)為是多種致病因素引起的，遺傳、生活方式、衰老等因素均可導(dǎo)致AD的發(fā)生。截止目前尚無有效治療AD的藥物，因此，尋求一種有效預(yù)防和治療AD的策略顯得尤為重要［2］。已有的人體實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均已證實(shí)， 積極的運(yùn)動(dòng)干預(yù)可改善AD患者認(rèn)知功能，延緩AD病理進(jìn)程，但運(yùn)動(dòng)改善AD患者認(rèn)知功能，延緩AD病理進(jìn)程的分子機(jī)制仍待進(jìn)一步闡明［3］。

在AD病理進(jìn)程中，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子 （brain derived neurotrophic factor， BDNF）參與調(diào)節(jié)AD病理，BDNF可有效抑制AD病理進(jìn)程，改善AD小鼠的認(rèn)知功能。研究發(fā)現(xiàn)，BDNF、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1a（peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1alpha，PGC-1α）和含有III型結(jié)構(gòu)域的纖連蛋白5（fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5，F(xiàn)NDC5）與運(yùn)動(dòng)以及AD病理進(jìn)程之間存在潛在聯(lián)系［4］。腦內(nèi)PGC-1α/FNDC5/BDNF信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)AD的病理進(jìn)程，但運(yùn)動(dòng)通過調(diào)節(jié)PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路改善AD的研究較少，且分子機(jī)制也尚不清晰［5］。目前因此，本研究探討運(yùn)動(dòng)是否通過激活海馬PGC-1α/FNDC5/BDNF信號(hào)通路，減少海馬內(nèi)β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）含量、延緩AD病理進(jìn)程的作用。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

選用的4月齡APPswe/PS1dE9雙轉(zhuǎn)基因雄性小鼠和同窩野生型小鼠（C57BL/6）均購自南京模型動(dòng)物研究中心（南京青龍山動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基地），小鼠飼養(yǎng)于標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物房，分籠飼養(yǎng)，室溫控制在22±2°C，室內(nèi)濕度控制在40-60%之間，在飼養(yǎng)、訓(xùn)練和處死過程中嚴(yán)格遵循安徽師范大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)的相關(guān)倫理規(guī)范。

2.2 實(shí)驗(yàn)分組

所有實(shí)驗(yàn)小鼠均進(jìn)行適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，運(yùn)動(dòng)干預(yù)前將所有實(shí)驗(yàn)的小鼠隨機(jī)分為4組，即APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠分為轉(zhuǎn)基因?qū)φ战M（AD-C組）和轉(zhuǎn)基因運(yùn)動(dòng)組（AD-E組），同窩野生型小鼠分為正常對(duì)照組（WT-C組）和正常運(yùn)動(dòng)組（WT-E組），每組6只。運(yùn)動(dòng)組小鼠進(jìn)行10周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，對(duì)照組小鼠不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)，常規(guī)分籠飼養(yǎng)。

2.3 運(yùn)動(dòng)方案

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)方案的制定參考學(xué)者Baker等人［6］的研究，在此基礎(chǔ)上做出適當(dāng)優(yōu)化，運(yùn)動(dòng)方案結(jié)合AD患者現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際情況，運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案為10周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)訓(xùn)練（最大攝氧量的45%-55%）。運(yùn)動(dòng)分為運(yùn)動(dòng)適應(yīng)階段和正式訓(xùn)練階段，運(yùn)動(dòng)適應(yīng)階段后的下一周立即進(jìn)行正式訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)適應(yīng)階段具體的安排是：第一周進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，周一至周五的訓(xùn)練時(shí)間為15分鐘，跑臺(tái)坡度0°。正式訓(xùn)練階段：周一至周五進(jìn)行訓(xùn)練，周六和周日休息，每天訓(xùn)練時(shí)間為45分鐘，跑臺(tái)速度由5m/min逐漸增至12m/min，為符合小鼠的生活習(xí)慣，跑臺(tái)訓(xùn)練時(shí)間固定在每天的18：00—20：00時(shí)間段。

2.4 組織取材

10周運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束后，所有小鼠禁食12小時(shí)，隔日進(jìn)行組織取材。脫頸處死所有實(shí)驗(yàn)小鼠，剪開頭皮和顱骨后迅速取出左右海馬，用錫箔紙進(jìn)行包裹，迅速放入液氮中暫時(shí)保存，取材全部結(jié)束后將組織放入-80℃超低溫冰箱進(jìn)行長(zhǎng)期冷凍保存。

2.5 Western Blot法檢測(cè)小鼠海馬PGC-1a、FNDC5、BDNF和Aβ蛋白表達(dá)情況

取海馬按1∶7的比例加入混有PMSF的裂解液，勻漿3-4次，低溫離心，取上清，BCA試劑盒測(cè)定蛋白濃度，用SDS-PAGE進(jìn)行凝膠電泳，后用PVDF轉(zhuǎn)膜，孵一抗，4℃搖床過夜，次日孵二抗，TBST搖床清洗， ECL暗室顯影，用AIpha成像系統(tǒng)曝光，ImageJ1.46進(jìn)行灰密度值分析，將目的蛋白與內(nèi)參平均密度的比值作為目的蛋白相對(duì)表達(dá)水平。

2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所獲數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）的形式表示，進(jìn)行雙因素方差分析，分析每個(gè)因素的主效應(yīng)和2個(gè)因素間的交互作用；P＜0.05表示為差異具有顯著性，P＜0.01表示為差異具有極顯著性。

3 研究結(jié)果

3.1 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠海馬內(nèi)Aβ蛋白表達(dá)結(jié)果比較

如表1所示， Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與WT-C組小鼠相比，AD-C組小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)高于WT-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），WT-E組小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)低于WT-C組，呈現(xiàn)顯著性差異（P<0.05）；與AD-C組小鼠相比，WT-E組小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)低于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），AD-E組小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)低于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），見圖1。

3.2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路的影響

3.2.1 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠海馬PGC-1a蛋白表達(dá)的影響 如表1所示， Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與WT-C組小鼠相比，AD-C組小鼠海馬PGC-1a蛋白表達(dá)低于WT-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），WT-E組小鼠海馬PGC-1a蛋白表達(dá)水平呈上升趨勢(shì)，但差異沒有顯著性（P>0.05）；與AD-C組小鼠相比，WT-E組小鼠海馬PGC-1a蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），AD-E組小鼠海馬PGC-1a蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），見圖2。

3.2.2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)的影響 表1所示， Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與WT-C組小鼠相比，AD-C組小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)低于WT-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），WT-E組小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)水平呈上升趨勢(shì)，但差異沒有顯著性（P> 0.05）；與AD-C組小鼠相比，WT-E組小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），AD-E組小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），見圖3。

3.2.3 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)的影響 如表1所示， Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與WT-C組小鼠相比，AD-C組小鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)低于WT-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），WT-E組小鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)水平呈上升趨勢(shì)，但差異沒有顯著性（P> 0.05）；與AD-C組小鼠相比，WT-E組小鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），AD-E組小鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)高于AD-C組，呈現(xiàn)極顯著性差異（P<0.01），見圖4。

4 討論

AD可分為家庭性癡呆和散發(fā)性癡呆，生活中出現(xiàn)的癡呆大多數(shù)表現(xiàn)為散發(fā)性癡呆。家族性AD主要病因是由于腦內(nèi)早老蛋白1（presenilin-1，PS1）、早老蛋白2（presenilin-2，PS2）和淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）的基因突變，導(dǎo)致海馬區(qū)Aβ異常聚集以及神經(jīng)纖維糾纏結(jié)的形成；散發(fā)性AD主要病因與Aβ細(xì)胞外異常沉積、tau蛋白在細(xì)胞內(nèi)形成神經(jīng)纖維糾纏結(jié)、氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等因素密切相關(guān)［7］。Aβ級(jí)聯(lián)學(xué)說認(rèn)為Aβ主要是由神經(jīng)元產(chǎn)生，主要是通過β-分泌酶和γ-分泌酶對(duì)APP水解后形成，Aβ主要存在Aβ40、Aβ42、Aβ38和Aβ37四種亞型，人腦中最常見的Aβ亞型主要有Aβ40和Aβ42，其中Aβ40在腦脊液和血液中的表達(dá)含量水平較高，Aβ40和Aβ42具有神經(jīng)毒副作用，導(dǎo)致神經(jīng)元異常丟失，誘發(fā)學(xué)習(xí)記憶障礙［8］。AD亦成為危害老年身心健康的主要疾病之一，因此，探尋有效的防治方案，成為亟待解決的問題。

早期的研究證明，運(yùn)動(dòng)可有效抑制APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的病理進(jìn)程，降低APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬Aβ含量［9］。近年也有研究對(duì)運(yùn)動(dòng)、Aβ和AD病理機(jī)制之間的潛在分子機(jī)制進(jìn)行探討，基本得出較為一致的研究結(jié)果，即規(guī)律的體育鍛煉可以有效延緩AD的病理進(jìn)程［10- 11］。Liu等［12］研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)顯著降低APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬Aβ42含量，顯著提高APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的行為能力。Xia 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)顯著降低3月齡APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬Aβ斑塊面積和可溶性Aβ的含量，同時(shí)也顯著降低海馬β-分泌酶和PS1蛋白表達(dá)水平。Liang等［14］研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可通過提高星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能加速AD模型小鼠海馬內(nèi)Aβ降解和清除速率，降低Aβ斑塊面積，改善AD模型小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力。本研究發(fā)現(xiàn)，10周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可顯著減輕APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)水平，延緩AD的病理進(jìn)程。房國梁等［15］研究證實(shí)，為期8周的有氧運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)APP/PS1小鼠皮質(zhì)和海馬PI3K/Akt信號(hào)通路的活性，降低BACE1的含量，促進(jìn)APP蛋白的降解，減輕APP/PS1小鼠海馬內(nèi)Aβ42聚集，抑制APP/PS1小鼠海馬老年斑的形成。以上研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)干預(yù)可降低AD小鼠海馬Aβ蛋白表達(dá)水平，延緩AD的病理進(jìn)程。

運(yùn)動(dòng)作為干預(yù)治療AD的一種有效方式，已有的研究已經(jīng)證實(shí)運(yùn)動(dòng)可抑制AD患者或AD模型小鼠海馬Aβ沉積水平，減少老年斑的數(shù)量，但其確切的機(jī)制尚不明了。PGC-1α作為一種重要的線粒體能量代謝調(diào)節(jié)因子，可通過FNDC5調(diào)節(jié)腦內(nèi)BDNF表達(dá)，起到神經(jīng)保護(hù)的作用。PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路可能通過外周機(jī)制或中樞機(jī)制改善AD病理進(jìn)程，提高AD學(xué)習(xí)記憶能力［16］。但運(yùn)動(dòng)是否通過PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路改善AD仍需要進(jìn)一步的探討。有研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)可激活PGC-1a/FNDC5/BDNF信號(hào)通路，改善抑郁癥的病理癥狀［17］。Wrann等［4］研究發(fā)現(xiàn)，小鼠敲除FNDC5基因后，海馬BDNF蛋白表達(dá)水平顯著下降，而上調(diào)小鼠FNDC5基因表達(dá)后，小鼠海馬BDNF表達(dá)水平顯著上。Liu等［12］研究發(fā)現(xiàn)，5個(gè)月的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可通過上調(diào)AD模型小鼠的BDNF表達(dá)提高突觸長(zhǎng)時(shí)程作用（Long-term potentiation，LTP）增強(qiáng)，改善AD模型小鼠海馬的突觸可塑性。余鋒［18］研究中發(fā)現(xiàn)，16周的自主跑輪運(yùn)動(dòng)可通過上調(diào)APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬BDNF和神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve gowth factor，NGF）表達(dá)水平，抑制海馬Aβ的生成，改善AD小鼠學(xué)習(xí)記憶能力。

肌肉作為人體重要組織，不僅參與人體日常獲得和體育運(yùn)動(dòng)，還是重要的分泌器官，肌組織可以分泌多種運(yùn)動(dòng)因子，調(diào)節(jié)機(jī)體多種功能，PGC-1α作為重要的肌肉因子，運(yùn)動(dòng)可激活腦和骨骼肌中PGC-1α的表達(dá)，Steiner等［19］研究發(fā)現(xiàn)，8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)顯著提高小鼠腦內(nèi)PGC-1α表達(dá)水平，促進(jìn)大腦線粒體的生物發(fā)生。先前的研究發(fā)現(xiàn)，AMPK作為重要的代謝調(diào)節(jié)因子之一，同時(shí)也是PGC-1α的重要上游調(diào)節(jié)因子，AMPK可直接激活骨骼肌中的PGC-1α［20］。Marosi等［21］研究發(fā)現(xiàn)， 15周的中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)顯著提高Wistar大鼠海馬內(nèi)p-AMPK水平，進(jìn)而上調(diào)Wistar大鼠海馬PGC-1α的蛋白表達(dá)。此外，Azimi等［22］發(fā)現(xiàn)，4周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)提高 AD小鼠腦PGC-1α和FNDC5蛋白表達(dá)，抑制AD小鼠海馬Aβ沉積水平，改善AD小鼠學(xué)習(xí)和記憶障礙。

FNDC5參與運(yùn)動(dòng)改善AD病理進(jìn)程，在腦及骨骼肌中，F(xiàn)NDC5是PGC-1a的依賴性因子，PGC-1a表達(dá)增加可提高FNDC5的表達(dá)［23］。FNDC5可能參與抑制Aβ病理進(jìn)程，而運(yùn)動(dòng)也可通過PGC-1α途徑誘導(dǎo)小鼠海馬FNDC5蛋白表達(dá)增加，從而利于對(duì)AD的預(yù)防［24］。先前研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可提高肌肉或腦內(nèi)FNDC5蛋白表達(dá)水平，Lourenco等［16］8研究證實(shí)，外周過表達(dá)FNDC5/Irisin可顯著改善AD學(xué)習(xí)記憶障礙，而腦內(nèi)FNDC5/Irisin表達(dá)下降會(huì)降低運(yùn)動(dòng)對(duì)AD小鼠海馬突觸可塑性和記憶功能的保護(hù)作用，表明FNDC5/Irisin可能是運(yùn)動(dòng)改善AD學(xué)習(xí)記憶能力的重要介質(zhì)。Hegazy等［25］研究發(fā)現(xiàn)，游泳運(yùn)動(dòng)可提高AD大鼠海馬FNDC5/Irisin蛋白表達(dá)水平，進(jìn)一步抑制Aβ42和磷酸化tau蛋白的積累，促進(jìn)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)、BDNF蛋白和認(rèn)知功能的改善，并相應(yīng)減輕AD大鼠的認(rèn)知功能障礙。Belviranl?等［5］13研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)顯著上調(diào)老年Wistar大鼠海馬內(nèi)PGC-1、FNDC5和BDNF蛋白表達(dá)，改善老年Wistar大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，表明運(yùn)動(dòng)改善認(rèn)知功能障礙可能與海馬PGC-1α、FNDC5和BDNF表達(dá)增加有關(guān)。本研究通過檢測(cè)各組小鼠海馬內(nèi)PGC-1α、FNDC5和BDNF的蛋白表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，APP/PS1小鼠海馬PGC-1a、FNDC5和BDNF蛋白表達(dá)顯著低于野生型小鼠，表明隨著年齡的增加，APP/PS1小鼠呈現(xiàn)出明顯的病理特征，導(dǎo)致海馬內(nèi)PGC-1a蛋白表達(dá)水平降低，下調(diào)FNDC5和BDNF蛋白表達(dá)水平。而經(jīng)過10周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，運(yùn)動(dòng)組小鼠海馬PGC-1a、FNDC5和BDNF蛋白均顯著上升，提示有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)可顯著上調(diào)APP/PS1小鼠海馬PGC-1a、FNDC5和BDNF的含量，改善AD病理狀態(tài)。此外，Wrann和Belviranl?等人也得出相一致的研究結(jié)果［4］31。LeeG等［8］55研究發(fā)現(xiàn)，12周的有氧和抗阻聯(lián)合運(yùn)動(dòng)提高運(yùn)動(dòng)大鼠海馬及皮層PGC-1α、FNDC5和BDNF的蛋白表達(dá)水平，降低海馬內(nèi)Aβ沉積水平，有效改善模型大鼠的心肺功能、肌肉耐力和短期記憶能力。Wrann等［4］38研究也發(fā)現(xiàn)，耐力運(yùn)動(dòng)可以通過激活海馬PGC-1a/FNDC5途徑來誘導(dǎo)BDNF的表達(dá)，從而改善認(rèn)知功能。本研究與上述研究相一致。

5 結(jié)論

APP/PS1小鼠海馬Aβ含量顯著增加，海馬PGC-1α/FNDC5/BDNF信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白表達(dá)下降，而10周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)通過激活海馬PGC-1α/FNDC5/BDNF信號(hào)通路減輕APP/PS1小鼠海馬Aβ含量，延緩AD的病理進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 何標(biāo)，仲飛，王運(yùn)良，等.力量鍛煉改善阿爾茨海默癥學(xué)習(xí)記憶能力研究進(jìn)展［J］.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2023，42（3）：248-253.

［2］ 吳慧民，鄭永濤，王運(yùn)良，等.運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥改善阿爾茨海默病的研究進(jìn)展［J］.生命的化學(xué)，2022， 42（7）：1329-1336.

［3］ 余鋒，賈芳芳，徐帥，等.自主運(yùn)動(dòng)抑制tau蛋白過度磷酸化改善學(xué)習(xí)記憶的分子機(jī)制［J］. 西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，38（1）：105-115.

［4］ WRANN C D， WHITE J P， SALGIANNNNIS J， et al. Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1alpha/FNDC5 pathway［J］.Cell Metab， 2013， 18（5）： 649-659.

［5］ BELVIRANLI M， OKUDAN N. Exercise training protects against aging-induced cognitive dysfunction via? activation of the hippocampal PGC-1alpha/FNDC5/BDNF pathway［J］. Neuromolecular Med，2018，20（3）：386-400.

［6］ BAKER E J， GLEESON T T. The effects of intensity on the energetics of brief locomotor activity［J］.J Exp Biol，1999，202（22）：3081-3087.

［7］ 何標(biāo)，梁艷，徐波，等.跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)TgAPP/PS1小鼠海馬Aβ轉(zhuǎn)運(yùn)清除的影響［J］.體育學(xué)刊. 2018，25（4）：134-139.

［8］ LEE G， KIM Y， JANG J H，et al.Effects of an exercise program combining aerobic and resistance training on? protein expressions of neurotrophic factors in obese rats injected with beta-amyloid［J］.Int J Environ Res Public Health，2022，19（13）：53-68.

［9］ ZHANG J， GUO Y， WANG Y， et al.Long-term treadmill exercise attenuates Abeta burdens and astrocyte activation in APP/PS1 mouse model of Alzheimer's disease［J］.Neurosci Lett，2018，666：70-77.

［10］ 徐波，李百俠，趙娜，等.運(yùn)動(dòng)通過改善線粒體功能預(yù)防和緩解AD的研究進(jìn)展［J］.體育科學(xué)， 2018，38（9）：72-77.

［11］ 蔣楊林，王先澤，呂康，等.運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞延緩阿爾茨海默癥的研究進(jìn)展［J］. 生命的化學(xué)，2021，41（9）：1981-1988.

［12］ LIU H L， ZHAO G， ZHANG H， et al.Long-term treadmill exercise inhibits the progression of Alzheimer's disease-like? neuropathology in the hippocampus of APP/PS1 transgenic mice［J］.Behav Brain Res，2013，256：261-272.

［13］ XIA J， LI B， YIN L， et al.Treadmill exercise decreases beta-amyloid burden in APP/PS1 transgenic mice involving regulation of the unfolded protein response［J］. Neurosci Lett，2019，703：125-131.

［14］ LIANG F， SUN F， HE B， et al.Treadmill exercise promotes microglial beta-amyloid clearance and prevents cognitive decline in APP/PS1 mice［J］.Neuroscience，2022，491： 122-133.

［15］ 房國梁，趙杰修，張漓，等.有氧運(yùn)動(dòng)通過增強(qiáng)PI3K/Akt信號(hào)通路活性抑制阿爾茨海默癥小鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織老年斑的形成［J］.中國體育科技，2019，55（1）：22-27.

［16］ LOURENCO M V， FROZZA R L， dE FREITAS G B， et al.Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in? Alzheimer's models［J］.Nat Med， 2019，25（1）：165-175.

［17］ LUCAS E K， DOUGHERTY S E， MCMEEKIN L J，et al.PGC-1alpha provides a transcriptional framework for synchronous neurotransmitter release from parvalbumin-positive interneurons［J］.J Neurosci，2014，34（43）：14375-14387.

［18］ 余鋒.跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)APP/PS1轉(zhuǎn)基因AD小鼠學(xué)習(xí)記憶和海馬Aβ沉積的影響［D］.上海：華東師范大學(xué)，2015：174.

［19］ STEINER J L， MURPHY E A， MCCLELLER J L，et al.Exercise training increases mitochondrial biogenesis in the brain［J］.J Appl Physiol，2011，111（4）：1066-1071.

［20］ JAGER S， HANDSCHIN C， ST-PIERRE J， et al.AMP-activated protein kinase （AMPK） action in skeletal muscle via direct? phosphorylation of PGC-1alpha［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104（29）：12017-12022.

［21］ MAROSI K， BORI Z， HART N， et al.Long-term exercise treatment reduces oxidative stress in the hippocampus of aging? rats［J］.Neuroscience，2012，226：21-28.

［22］ AZIMI M， GHARAKHANLOU R， NAGHDI N， et al. Moderate treadmill exercise ameliorates amyloid-beta-induced learning and memory? impairment， possibly via increasing AMPK activity and up-regulation of the? PGC-1alpha/FNDC5/BDNF pathway［J］.Peptides，2018， 102：78-88.

［23］ WRANN C D. FNDC5/irisin - their role in the nervous system and as a mediator for beneficial? effects of exercise on the brain［J］. Brain Plast，2015，1（1）：55-61.

［24］ YOUNG M F， VALARIS S， WRANN C D. A role for FNDC5/Irisin in the beneficial effects of exercise on the brain and in? neurodegenerative diseases［J］. Prog Cardiovasc Dis， 2019，62（2）：172-178.

［25］ HEGAZUY M A， ABDE LMONSIF D A， ZEITOUN T M， et al.Swimming exercise versus L-carnosine supplementation for Alzheimer's dementia in rats：implication of circulating and hippocampal FNDC5/irisin［J］.J Physiol Biochem， 2022，78（1）：109-124.

The Mechanism of Treadmill Exercise Activating PGC-1a / FNDC5 / BDNF Pathway Delaying the Pathological Process of APP/PS1 Mice

JIN Di1，2， WU Hui-min1， HE Biao1， WANG? Yun-liang1

（1. College of Physical Education， Anhui Normal University， Wuhu 241000， China； 2 Anhui Provincial Student Physical Health Monitoring and Research Center， Anhui Normal University， Wuhu 241000， China）

Abstract： objective： to explore the mechanism of exercise-induced PGC-1a/FNDC5/BDNF signaling pathway in cognitive impairment in APP/PS1 mice. Methods： twelve 4-month-old male APPswe/PS1 transgenic mice and 12 littermates of wild-type mice were selected， and randomly divided into AD control group （AD-C， N = 6） ， AD exercise group （AD-E， N = 6） ， wild control group （WT-C， N = 6） and wild exercise group （WT-E， N = 6） . Mice in WT-C and AD-C groups were reared quietly， and mice in WT-E and AD-E groups were subjected to 10-week moderate intensity treadmill exercise intervention. Western blot was used to detect the expression of PGC-1a， FNDC5， BDNF and Aβ protein in the hippocampus of mice. Results： compared with AD-C group，in AD-E group， the expression level of Aβ protein was significantly decreased（P<0.01） ， the expression level of PGC-1a protein was significantly increased（P<0.01）， and the expression level of FNDC5 protein was significantly increased（P<0.01） ， the expression of BDNF protein was significantly increased（P<0.01），while the content of AΒ protein was significantly decreased （P<0.01）. Conclusion： long-term moderate intensity aerobic exercise can activate PGC-1A/FNDC5/BDNF signaling pathway in hippocampus of APP/PS1 mice， decrease the expression of Aβ protein in hippocampus， and improve the ability of spatial learning and memory of APP/PS1 mice.

Key words： Alzheimer's disease； exercise； PGC-1a/FNDC5/BDNF signaling pathway； Aβ

（責(zé)任編輯：葉松慶）

收稿日期：2023-06-19

基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)研究項(xiàng)目（1908085MC89；2108085MH265）；安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2018A0318）.

作者簡(jiǎn)介：金迪（1985—），女，安徽阜陽市人，碩士，講師，主要研究方向?yàn)轶w育鍛煉與身心健康；通訊作者：何標(biāo)（1982—），男，安徽淮北市人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)轶w育鍛煉與身心健康.

引用格式：金迪，吳慧民，何標(biāo)，等.運(yùn)動(dòng)激活PGC-1a/FNDC5/BDNF通路延緩APP/PS1小鼠病理進(jìn)程的機(jī)制研究［J］.安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，47（1）：85-90.