Juoksumattoharjoitus estää spatiaalisen oppimisen ja muistin heikkenemistä 3×Tg-AD-hiirillä parantamalla hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren rakenteellista synaptista plastisuutta, osa 3

Synaptinen kaarevuus ja postsynaptisen tiheyden paksuus korreloivat läheisesti postsynaptisen tiedon integraation ja välittäjäaineiden siirtotehokkuuden kanssa [39].

Synaptinen kaarevuus viittaa hermosoluja yhdistävän synaptisen alueen kaarevuuden asteeseen, joka liittyy läheisesti ihmisen muistiin.

Toisaalta synaptinen kaarevuus on yksi tärkeimmistä tekijöistä hermosolujen välisessä yhteydessä. Kun synapsin kaarevuus on sopiva, se voi tehostaa eri hermosolujen välistä yhteyttä ja edistää hermosolujen tiedonvälitystä, mikä parantaa ihmisen kognitiota ja muistia.

Toisaalta tutkimukset ovat osoittaneet, että toistuva ajattelu, uuden tiedon oppiminen ja sosiaalisen toiminnan ylläpitäminen voivat lisätä synaptista kaarevuutta, mikä edistää neuronien välistä yhteyttä ja tiedonsiirtoa. Nämä toiminnot voivat edistää uusien yhteyksien muodostumista hermosolujen välille ja korjata näitä yhteyksiä, mikä auttaa ihmisiä säilyttämään paremman muistin.

Siksi ihmisen muistin ja synaptisen kaarevuuden välillä on läheinen suhde. Proaktiivisella toiminnalla, uutta tietoa oppimalla ja erilaisiin sosiaalisiin aktiviteetteihin osallistumalla voidaan lisätä synaptista kaarevuutta, vahvistaa neuronien välistä yhteyttä ja siten parantaa henkilökohtaista muistia. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche voi parantaa merkittävästi muistia, koska sillä on antioksidanttisia, anti-inflammatorisia ja ikääntymistä estäviä vaikutuksia, jotka voivat auttaa vähentämään hapettumista ja tulehdusreaktioita aivoissa ja siten suojelemaan kehon terveyttä. hermosto. Lisäksi Cistanche voi myös edistää hermosolujen kasvua ja korjausta, mikä parantaa hermoverkkojen liitettävyyttä ja toimintaa. Nämä vaikutukset voivat auttaa parantamaan muistia, oppimiskykyä ja ajattelunopeutta ja voivat myös estää kognitiivisten toimintahäiriöiden ja hermostoa rappeuttavien sairauksien esiintymisen.

Napsauta nyt parantaaksesi aivojen toimintaa

Kaksisuuntainen ANOVA osoitti, että genotyypillä ja juoksumattoharjoittelulla oli merkittäviä vaikutuksia synaptiseen kaarevuuteen molemmissa hippokampuksessa (genotyyppi: F1, 56=17.4, p < 0.0{{29} }1; juoksumattoharjoitus: F1,56=5.0, p=0.030 genotyyppi × juoksumattoharjoitus: F1,56=6.8,p {{14}; }.012; kuva 3F) ja prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi: F1,53=5.1, p=0.029; juoksumattoharjoitus: F1,53=5.3, p {{25} }.026; genotyyppi × juoksumattoharjoitusvuorovaikutus: F1, 53=7.0, p=0.011; Kuva 3G). Tukeyn post hoc -testit osoittivat, että hippokampuksen (p < 0,001; kuva 3F) ja prefrontaalisen aivokuoren (p=0,001; kuva 3G) synaptinen kaarevuus pieneni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmä.

Treadmillexercise-esikäsittely lisäsi synaptista kaarevuutta sekä hippokampuksessa (p {0}.001; kuva 3F) että prefrontaalisessa aivokuoressa (p < 0,001; kuva 3G) 3×Tg-AD-hiirillä.

Sillä välin kaksisuuntainen ANOVA osoitti, että genotyyppi ja juoksumattoharjoitus vaikuttivat merkittävästi postsynaptisen tiheyden paksuuteen molemmissa hippokampuksessa (genotyyppi: F1, 56=26.3,p < 0.{{8} }01; juoksumattoharjoitus: F1,56=8.0, p=0.007 genotyyppi × juoksumattoharjoitus: F1,56=4.1, p {{14 }}.047; kuva 3H) ja prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi: F1, 55=34.2,p < 0,001; juoksumattoharjoitus: F1,55=11.1, p=0.002; genotyyppi × juoksumattoharjoitusvuorovaikutus: F1,55=4.9, p=0.032;

Tukeyn post hoc -testit osoittivat, että hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren postsynaptisen tiheyden paksuus pieneni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (p < 0,001; kuva 3F, I). ).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely lisäsi postsynaptisen tiheyden paksuutta sekä hippokampuksessa (p {0},001; kuva 3F) että prefrontaalisessa aivokuoressa (p < 0,001; kuva 3I) 3×Tg-AD-hiirillä.

3.3. Juoksumattoharjoituksen vaikutukset synaptofysiinin (Syn) ja PSD95:n ilmentymiseen hippokampuksessa ja prefrontaalisessa aivokuoressa 3×Tg-AD-hiirissä

Syn on erityinen presynaptinen markkeri ja PSD-95 on erityinen postsynaptinen markkeri eksitatorisille synapseille [53,54].

Tutkimme edelleen Synin ja PSD95:n ilmentymistä hippokampuksessa ja prefrontaalisessa aivokuoressa näissä neljässä hiiren ryhmässä (kuva 4A). Hippokampuksen osalta kaksisuuntainen ANOVA osoitti, että genotyypillä ja juoksumattoharjoittelulla oli merkittäviä päävaikutuksia Synin ilmentymiseen (genotyyppi: F1,23=5.5, p=0.029; treadmillexe: F1, 23=14.9, p < 0,001, kuva 4B), mutta genotyypin ja juoksumattoharjoituksen välillä ei ollut merkittävää vuorovaikutusta Synin ilmentymisessä (genotyyppi × juoksupyöräharjoituksen vuorovaikutus: F1, 23=1.2, p=0.292; kuva 4D).

Prefrontaalisen aivokuoren osalta kaksisuuntainen ANOVA osoitti, että genotyypillä ei ollut merkittävää päävaikutusta Synin ilmentymiseen (genotyyppi: F1, 23=1.2, p=0.278), mutta vuorovaikutus oli merkittävä. genotyypin ja juoksumattoharjoituksen välillä Synin ilmentymisessä (juoksumattoharjoitus: F1,23=11.9, p=0.002;genotyyppi × juoksumattoharjoituksen vuorovaikutus: F1,23=11.2, p { {14}}.003; kuva 4C).

Tukeyn posthoc-testit osoittivat, että hippokampuksen (p=0.025; kuva 4B) ja prefrontaalisen aivokuoren (p=0.005; kuva 4C) Synin ilmentyminen väheni merkittävästi 3×Tg-AD:ssa vertailuryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään.

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely lisäsi Synin ilmentymistä sekä hippokampuksessa (p {0}},002; kuva 4B) että prefrontaalisessa aivokuoressa (p < 0,001; kuva 4C) 3×Tg-AD-hiirissä.

PSD95:n ilmentymisen osalta kaksisuuntainen ANOVA paljasti, että genotyypillä ja juoksumattoharjoittelulla ei ollut merkittäviä vaikutuksia PSD95:n ilmentymiseen kummallakaan aivoturskassa (genotyyppi: F1, 23=3.3, p=0.0 82 juoksumattoharjoitus: F1,23=7.5,p=0.013 genotyyppi × juoksumattoharjoitus: F1,23=0.9, p=0.344; 4D) ja prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi: F1,23=0.4, p=0.514; juoksumattoharjoitus: F1,23=15.2, p < 0,001;genotyyppi × juoksumattoharjoituksen vuorovaikutus: F1 ,23=3.3, p=0.083; kuva 4E). Alkuperäiset Western blotit ovat lisäkuvassa S1.

Kuva 4. Juoksumattoharjoitus helpottaa Syn- ja PSD95:n ilmentymistä hippokampuksessa ja esiotsakuoressa 3×Tg-AD-hiirissä. (A) Näistä neljästä hiiren ryhmästä valmistettiin edustavat Western blot -tutkimukset aivoturso- ja prefrontaalisen aivokuoren homogenaattien Synille, PSD95:lle ja GAPDH:lle. (B, C)

Yhteenvetotiedot osoittivat, että hippokampuksen Syn (B; * p < {{0}}.05, n=6) ja prefrontaalisen aivokuoren (C; ** p < 0,01, n=6) väheni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna sitten ei-Tg-vertailuryhmään, ja tämä lasku esti juoksumattoharjoituksen esikäsittelyn sekä aivotursossa (B) että esiotsakuoressa (C) (** p < 0,01, n=6). (D, E)

Ei-Tg-kontrollin, ei-Tg-harjoituksen, 3×Tg-AD-kontrollin ja 3×Tg-AD-harjoitushiirien välillä ei ollut merkittäviä vaikutuksia PSD95-arvoon hippokampuksessa (D; p > 0).{10} }5, n=6) ja prefrontaalinen aivokuori (E; p > 0,05, n=6).

Immunoreaktiivisuus normalisoitiin GAPDH:ksi ja esitettiin ei-Tg-kontrolliryhmän prosenttiosuutena. Jokainen tietojoukko saatiin 3 hiireltä.

3.4. Juoksumattoharjoitus paransi hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren aksonin pituutta ja dendriittistä monimutkaisuutta 3×Tg-AD-hiirissä

Aksonit ja dendriitit edustavat synaptisen plastisuuden rakenteellista perustaa. Seuraavaksi arvioimme hippokampuksen ja prefrontaalisen cortexin 3 × Tg-AD -hiirten aksonin pituuden ja dendriittisen monimutkaisuuden Golgi-värjäyksellä (kuva 5A).

Kaksisuuntainen ANOVA paljasti, että genotyypillä ja juoksumattoharjoittelulla oli merkittäviä vaikutuksia hippokampuksen aksonin pituuteen (genotyyppi: F1,45=43.6, p < 0.0{{2{{ 24}}}}1; juoksumattoharjoitus: F1,45=25.7, p < 0.001; }}.1, p=0.049, prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi:F1,43=41.6, p < 0.001; juoksumatto; harjoitus: F1,43=28.0, p < 0,001, genotyyppi × juoksuharjoituksen vuorovaikutus: F1, 43=5.4, p=0.025) ja dendriittinen kompleksisuus; hippokampus (genotyyppi: F1,36=166.8, p < 0.001; juoksumattoharjoitus: F1,36=57.5, p < 0.001;genotyyppi × juoksumattoharjoituksen vuorovaikutus: F1,36=5.2 , p=0.029; kuva 5D) ja esiotsakuori (genotyyppi: F1,42=52.3, p < 0,001; juoksumattoharjoitus: F1,42=62.6, p < 0,001 ;genotyyppi × juoksumattoharjoitusvuorovaikutus: F1, 42=5.7, p=0.022; kuva 5E).

Tukeyn posthoc-testit osoittivat, että hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren aksonin pituus ja dendriittinen monimutkaisuus väheni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (p < 0,001; kuva 5B–E). ).

Juoksumattoharjoitus lisäsi aksonin pituutta ja dendriittistä monimutkaisuutta hippokampuksessa ja prefrontaalisessa aivokuoressa 3×Tg-AD-hiirillä (p < 0.001; kuva 5B–E). Samaan aikaan juoksumattoharjoitus lisäsi aksonin pituutta ja dendriittistä monimutkaisuutta hippokampuksessa ja prefrontaalisessa aivokuoressa ei-Tg-hiirillä (p < 0,05; kuva 5B–E).

Kuva 5. Juoksumattoharjoitus lisää hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren aksonin pituutta ja dendriittistä monimutkaisuutta 3×Tg-AD-hiirillä. (A) Edustavia Golgin värjäyskuvia hippokampuksesta ja eturintakuoresta ei-Tg-kontrollissa, ei-Tg-harjoituksessa, 3 × Tg-AD -kontrollissa ja 3 × Tg-AD-harjoitushiiressä. (B, C) Hippokampuksen (B) ja prefrontaalisen aivokuoren (C) aksonin pituus pieneni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (** p < 0). {18}}1, n=9–13 kuvaa, 3–5 solua/kuvaosa) ja tämä väheneminen esti juoksumattoharjoituksen esikäsittelyn sekä hippokampuksessa (B) että etuotsakuoressa (C) (** p < 0,01, n=9–13).

Juoksumattoharjoitus lisäsi aksonin pituutta hippokampuksessa (B) ja prefrontaalisessa aivokuoressa (C) ei-Tg-hiirillä (* p < 0.05,n=9–13 kuvaosaa) . (D, E) Hippokampuksen (D) ja prefrontaalisen aivokuoren (E) dendriittinen kompleksisuus väheni merkittävästi 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (** p < 0). 01, n=9–13 kuvaosaa), ja tämä lasku esti esikäsittely juoksumattoharjoittelulla sekä hippokampuksessa (D) että eturintakuoressa (E) (** p < 0,01, n=9–13 ).

Juoksumattoharjoitus lisäsi dendriittistä monimutkaisuutta hippokampuksessa (D) ja prefrontaalisessa aivokuoressa (E) ei-Tg-hiirillä (* p < 0.05, n=9–13 kuvaosuutta). Jokainen tietojoukko saatiin 3 hiireltä.

3.5. Juoksumattoharjoitus paransi hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren dendriittikärkien lukumäärää 3×Tg-AD-hiirillä

Dendriittiset piikit ovat hermosolujen eksitatorisen synaptisen transmission alkuperäisiä paikkoja, ja niiden morfologia ja rakenne ovat dynaamisia sekä normaaleissa olosuhteissa in vivo että synaptisen plastisuuden olosuhteissa [55].

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että dendriittisten piikien dynamiikka liittyy oppimiseen ja muistiin, kun taas ohuilla, sieni- ja stubby-piikillä on erilainen rooli oppimisessa ja muistissa [56].

Analysoimme edelleen sekundaaristen dendriittien dendriittisten selkärangan lukumäärää ja luokittelimme ne kolmeen tyyppiin (ohut, sienimäiset ja stubby) selkärangan pään, kaulan ja pituuden morfologisten ominaisuuksien perusteella (katso osa 2, kuva 6A).

Kaksisuuntainen ANOVA paljasti, että genotyyppi- ja juoksumattoharjoittelulla oli merkittäviä vaikutuksia piikien lukumäärään molemmissa hippokampuksessa (genotyyppi: F1,31=140.0, p < 0.0 {{20}}1; juoksumattoharjoitus: F1,31=36.8,p < 0,001 genotyyppi × juoksumattoharjoitus: F1,31=9.4, p {{14}; }.005; kuva 6B) ja prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi: F1,31=89.4, p < 0,001; juoksumattoharjoitus: F1,31=31.5, p < 0,001;genotyyppi × juoksumattoharjoituksen vuorovaikutus: F1 ,31=6.5, p=0.017; kuva 6C).

Tukeyn posthoc-testit osoittivat, että hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren piikien määrät vähenivät merkittävästi 3×Tg-AD-kontrolliryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (p < 0.001; kuva 6B, C).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely esti 3×Tg-AD-hiirten piikien lukumäärän vähenemisen sekä hippokampuksessa että prefrontaalisessa aivokuoressa (p < 0,001; kuva 6B, C). Samaan aikaan juoksumattoharjoitus lisäsi hippokampuksen (p=0.043; kuva 6B) ja prefrontaalisen aivokuoren (p=0.039; kuva 6C) piikkien lukumäärää inno-Tg-hiirissä.

Lisäksi hippokampuksen ja esiotsakuoren selkärangan määrä väheni merkittävästi 3×Tg-AD-harjoitusryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (p < 0,001; kuva 6B, C).

Piikit katsotaan ohuiksi, jos pituus on suurempi kuin kaulan halkaisija ja pään ja kaulan halkaisijat ovat samanlaiset [47]. Ohuet piikit ilmestyvät ja katoavat muutaman päivän kuluessa ja keskittyvät biokemiallisiin signaaleihin, kuten Ca2+, tarjoten oppimiseen tarvittavan synaptisen spesifisyyden [56,57].

Kaksisuuntainen ANOVA paljasti, että genotyypillä ja treadmillexercisillä oli merkittäviä vaikutuksia ohuisiin selkärangoihin molemmissa hippokampuksessa (genotyyppi:F1,31=74.3, p < 0.0{{2{ {25}}}}1; juoksumattoharjoitus: F1,31=39.4, p < 0.001 genotyyppi × juoksumattoharjoitus: F1,31=3.5, p {{14; }}.073; kuva 6D) ja prefrontaalinen aivokuori (genotyyppi:F1,31=39.3, p < 0,001; juoksumattoharjoitus: F1,31=27.4, p < 0,001; genotyyppi × juoksumallin vuorovaikutus: F1,31=4.4, p=0.044; kuva 6E). Tukeyn post hoc -testit osoittivat, että hippokampuksen ja prefrontaalisen aivokuoren ohuet piikit olivat merkittävästi pienentyneet 3 × Tg-AD -kontrolliryhmässä verrattuna ei-Tg-kontrolliryhmään (p < 0,001; kuva 6D, E).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely esti 3×Tg-AD-hiirten piikien lukumäärän vähenemisen sekä hippokampuksessa että prefrontaalisessa aivokuoressa (p < 0,001; kuva 6D, E).

Samaan aikaan juoksumattoharjoitus lisäsi hippokampuksen (p=0.004; kuva 6D) ja etuotsakuoren (p=0.036; kuva 6E) piikien lukumäärää ei-Tg-hiirillä.

Kuva 6. Juoksumattoharjoitus parantaa hippokampuksen ja prefrontaalikuoren dendriittisen selkärangan lukumäärää 3×Tg-AD-hiirillä. (A) Edustavia Golgi-värjäyskuvia CA1-pyramidaalisen hermosolujen sekundaarisista dendriiteistä aivotursissa ja kerroksen V pyramidaalisten neuronien esiotsakuoren innon-Tg-kontrolli, ei-Tg-harjoitus, 3×Tg-AD-kontrolli ja 3×Tg-AD-harjoitushiiret .

Dendriittiset spinesin suorakulmiot, kolmiot ja ympyrät ovat vastaavasti ohuita, sienimäisiä ja tyhmiä dendriittipiikkejä. (B, C) Hippokampuksen (B) ja prefrontaalisen aivokuoren (C) piikit pienenivät merkittävästi 3×Tg-AD:ssa. verrokkiryhmä verrattuna ei-Tg-vertailuryhmään (*** p < 0.001, n=8), ja tämä lasku esti juoksumattoharjoituksen esikäsittelyn sekä hippokampuksessa ( B) ja prefrontalcortex (C) (*** p < 0,001, n=8 dendriittiä, vastaavasti).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely lisäsi hippokampuksen (B) ja etuotsakuoren (C) selkärangan määrää ei-Tg-hiirillä (** p < 0.01, n=8 dendriittiä, vastaavasti). (D, E)

Hippokampuksen (D) ja prefrontaalisen aivokuoren (E) ohuet piikit olivat merkittävästi pienentyneet 3×Tg-AD-verrokkiryhmässä verrattuna ei-Tg-vertailuryhmään (*** p < 0). }}01, n=8), ja tämän laskun esti juoksumattoharjoituksen esikäsittely sekä hippokampuksessa (D) että etuotsakuoressa (E) (*** p < 0,001, n=8).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely lisäsi hippokampuksen (D; ** p < {{0}}.01, n=8) ja etuotsakuoren (E; * p < {) selkärangan lukumäärää {10}}.05, n=8) ei-Tg-hiirillä. (F–I) Prefrontaalisen aivokuoren (G, I) sienet (** p < 0,01, n=8) ja tyhmät piikit (*** p < 0,001, n=8) väheni merkittävästi 3×Tg-AD-kontrolliryhmässä verrattuna ei-Tg-vertailuryhmään, ja tämä lasku esti juoksumattoharjoituksen esikäsittelyn sekä prefrontaalisessa aivokuoressa (*** p < 0,001, n=8).

Juoksumattoharjoituksen esikäsittely lisäsi etuaivokuoren sieniä (** p < {0}.01, n=8) ja tummia selkäpintoja (* p < 0,05, n=8) , I) ei-Tg-hiirissä.

Ei-Tg-kontrollin, ei-Tg-harjoituksen, 3×Tg-AD-kontrollin ja 3×Tg-AD-harjoitushiirien välillä ei ollut merkittäviä vaikutuksia sieniin ja hippokampuksen tyhmiin selkärangoihin (F, H; p > 0 .05, n=8). Jokainen tietojoukko saatiin 3 hiireltä.

For more information:1950477648nn@gmail.com