Упражнението на бягаща пътека предотвратява влошаване на пространственото учене и памет при 3×Tg-AD мишки чрез подобряване на структурната синаптична пластичност на хипокампуса и префронталния кортекс, част 3

Синаптичната кривина и дебелината на постсинаптичната плътност са тясно свързани с интеграцията на постсинаптичната информация и ефективността на предаване на невротрансмитер [39].

Синаптичната кривина се отнася до степента на кривина на синаптичната област, свързваща невроните, която е тясно свързана с човешката памет.

От една страна, синаптичната кривина е един от важните фактори за връзката между невроните. Когато кривината на синапса е подходяща, тя може да подобри връзката между различни неврони и да насърчи предаването на информация на невроните, като по този начин подобрява човешкото познание и памет.

От друга страна, проучванията показват, че честото мислене, научаването на нови знания и поддържането на социални дейности могат да увеличат синаптичната кривина, като по този начин насърчават връзката и предаването на информация между невроните. Тези дейности могат да насърчат образуването на повече връзки между невроните и да поправят тези връзки, като по този начин помагат на хората да поддържат по-добра памет.

Следователно съществува тясна връзка между човешката памет и синаптичната кривина. Като бъдете проактивни, усвоявате нови знания и участвате в различни социални дейности, синаптичната кривина може да се увеличи, връзката между невроните може да бъде укрепена и по този начин може да се подобри личната памет. Може да се види, че трябва да подобрим паметта и Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареещи ефекти, които могат да помогнат за намаляване на окисляването и възпалителните реакции в мозъка, като по този начин предпазват здравето на нервна система. В допълнение, Cistanche може също така да насърчи растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, способността за учене и скоростта на мислене, а също така могат да предотвратят появата на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Щракнете сега, за да подобрите мозъчната функция

Двупосочната ANOVA показа, че генотипът и упражненията на бягаща пътека имат значително въздействие върху синаптичната кривина както в хипокампуса (генотип: F1, 56=17.4, p < 0.0{{29} }1; упражнение на бягаща пътека: F1,56=5.0, p=0.030; взаимодействие на бягаща пътека: F1,56=6.8,p {{14} }.012; Фигура 3F) и префронтален кортекс (генотип: F1,53=5.1, p=0.029; упражнение на бягаща пътека: F1,53=5.3, p {{25} }.026; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1, 53=7.0, p=0.011; Фигура 3G). Post hoc тестовете на Tukey показват, че синаптичната кривина на хипокампуса (p <0,001; Фигура 3F) и префронталния кортекс (p=0.001; Фигура 3G) е значително намалена в контролната група 3×Tg-AD в сравнение с не-Tg контролна група.

Предварителното третиране с упражнения за бягаща мила увеличава синаптичната кривина както в хипокампуса (p {{0}}.001; Фигура 3F), така и в префронталния кортекс (p <0.001; Фигура 3G) при 3×Tg-AD мишки.

Междувременно двупосочната ANOVA показа, че генотипът и упражненията на бягаща пътека имат значително въздействие върху дебелината на постсинаптичната плътност, както в хипокампуса (генотип: F1,56=26.3,p < 0.{{8} }01; упражнение на бягаща пътека: F1,56=8.0, p=0.007; генотип × взаимодействие на бягаща пътека: F1,56=4.1, p {{14 }}.047; Фигура 3H) и префронтален кортекс (генотип: F1,55=34.2,p <0.001; упражнение на бягаща пътека: F1,55=11.1, p=0.002; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1, 55=4.9, p=0.032 Фигура 3I);

Post hoc тестовете на Tukey показват, че дебелината на постсинаптичната плътност на хипокампуса и префронталния кортекс е значително намалена в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (p < 0.001; Фигура 3F, I ).

Предварителната обработка с упражнения на бягаща пътека увеличава дебелината на постсинаптичната плътност както в хипокампуса (p {{0}}.001; Фигура 3F), така и в префронталния кортекс (p <0.001; Фигура 3I) в 3×Tg-AD мишки.

3.3. Ефекти от упражненията на бягаща пътека върху експресията на синаптофизин (Syn) и PSD95 на хипокампуса и префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки

Syn е специфичен пресинаптичен маркер, а PSD-95 е специфичен постсинаптичен маркер за възбудителни синапси [53,54].

Допълнително изследвахме експресията на Syn и PSD95 в хипокампуса и префронталния кортекс в тези четири групи мишки (Фигура 4А). За хипокампуса двупосочната ANOVA показва, че генотипът и упражненията на бягаща пътека имат значителни основни ефекти върху експресията на Syn (генотип: F1, 23=5.5, p=0.029; упражнения на бягаща пътека: F1, 23=14.9, p <0,001; Фигура 4B), но няма значимо взаимодействие между генотипа и упражненията на бягащата пътека върху експресията на Syn (генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1, 23=1.2, p=0.292; Фигура 4D).

За префронталния кортекс двупосочната ANOVA показва, че генотипът няма значим основен ефект върху експресията на Syn(генотип: F1, 23=1.2, p=0.278), но има значително взаимодействие между генотип и упражнение на бягаща пътека върху експресията на Syn (упражнение на бягаща пътека: F1,23=11.9, p=0.002;генотип × взаимодействие на упражнение на бягаща пътека: F1,23=11.2, p { {14}}.003; Фигура 4C).

Posthoc тестовете на Tukey показват, че експресията на Syn на хипокампуса (p=0.025; Фигура 4B) и префронталната кора (p=0.005; Фигура 4C) е значително намалена в 3×Tg-AD контролна група в сравнение с контролната група без Tg.

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека повишава експресията на Syn както в хипокампуса (p {{0}}.002; Фигура 4B), така и в префронталния кортекс (p <0.001; Фигура 4C) в 3×Tg-AD мишки.

За експресията на PSD95, двупосочната ANOVA разкри, че генотипът и упражненията на бягаща пътека нямат значителни ефекти върху експресията на PSD95 както в хипокампуса (генотип: F1,23=3.3, p=0.0 82; упражнение на бягаща пътека: F1,23=7.5,p=0.013; взаимодействие на бягаща пътека: F1,23=0.9, p=0.344; 4D) и префронтален кортекс (генотип: F1, 23=0.4, p=0.514; упражнение на бягаща пътека: F1, 23=15.2, p <0,001; генотип × взаимодействие с упражнение на бягаща пътека: F1 ,23=3.3, p=0.083; Фигура 4E). Оригиналните Western blots са предоставени на допълнителна фигура S1.

Фигура 4. Упражнението на бягаща пътека улеснява експресията на Syn и PSD95 на хипокампуса и префронталния кортекс в 3 × Tg-AD мишки. (A) Представителни уестърн блотове за Syn, PSD95 и GAPDH на хомогенати на хипокампуса и префронталния кортекс бяха приготвени от тези четири групи мишки. (B, C)

Обобщените данни показват, че Syn на хипокампуса (B; * p < {{0}}.05, n=6) и префронталната кора (C; ** p < 0,01, n=6) са значително намалени в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg и това намаление е блокирано от предварителна обработка с упражнения на бягаща пътека както в хипокампуса (B), така и в префронталния кортекс (C) (** p < 0.01, n=6). (D, E)

Нямаше значителни ефекти върху PSD95 между не-Tg контрола, не-Tg упражнение, 3×Tg-AD контрола и 3×Tg-AD упражняване на мишки в хипокампуса (D; p > 0.{{10} }5, n=6) и префронтален кортекс (E; p > 0,05, n=6).

Имунореактивността се нормализира до GAPDH и се представя като процент от контролната група без Tg. Всеки набор от данни е получен от 3 мишки.

3.4. Упражнението на бягаща пътека подобрява дължината на аксона и сложността на дендритите на хипокампуса и префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки

Аксоните и дендритите представляват структурната основа на синаптичната пластичност. След това оценихме дължината на аксона и дендритната сложност на хипокампуса и префронталния кортексин 3 × Tg-AD мишки чрез оцветяване на Голджи (Фигура 5А).

Двупосочната ANOVA разкри, че генотипът и упражненията на бягаща пътека имат значително въздействие върху дължината на аксона на хипокампуса (генотип: F1,45=43.6, p < 0.0{{2{{ 24}}}}1; упражнение на бягаща пътека: F1,45=25.7, p <{25}}.001; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1,{{12 }}.1, p=0.049; Фигура 5B), префронтален кортекс (генотип: F1,43=41.6, p < 0.001; бягаща пътека упражнение: F1, 43=28.0, p < 0,001; взаимодействие на бягащата пътека с упражнения: F1, 43=5.4, p=0.025; Фигура 5C), и дендритната сложност на хипокампус (генотип: F1,36=166.8, p <0,001; упражнение на бягаща пътека: F1,36=57.5, p <0,001; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1,36=5.2 , p=0.029; Фигура 5D) и префронтален кортекс (генотип: F1,42=52.3, p <0,001; упражнение на бягаща пътека: F1,42=62,6, p <0,001 ;генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1,42=5.7, p=0.022 Фигура 5E);

Posthoc тестовете на Tukey показват, че дължината на аксона и дендритната сложност на хипокампуса и префронталния кортекс са значително намалени в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (p < 0.001; Фигура 5B–E ).

Упражненията на бягаща пътека увеличават дължината на аксона и сложността на дендритите в хипокампуса и префронталния кортекс при 3 × Tg-AD мишки (p < 0.001; Фигура 5B–E). Междувременно упражненията на бягаща пътека увеличават дължината на аксона и дендритната сложност в хипокампуса и префронталния кортекс при не-Tg мишки (p <0,05; Фигура 5B–E).

Фигура 5. Упражнението на бягаща пътека подобрява дължината на аксона и дендритната сложност на хипокампуса и префронталния кортекс при 3 × Tg-AD мишки. (A) Представителни изображения на оцветяване на Голджи на хипокампуса и префронталния кортекс при не-Tg контрол, не-Tg упражнение, 3 × Tg-AD контрол и 3 × Tg-AD упражняващи мишки. (B, C) Дължината на аксона на хипокампуса (B) и префронталната кора (C) са значително намалени в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (** p < 0.{ {18}}1, n=9–13 секции на изображения, 3–5 клетки/секция на изображение) и това намаление беше блокирано от предварителна обработка с упражнения на бягаща пътека както в хипокампуса (B), така и в префронталния кортекс (C) (** p < 0,01, n=9–13).

Упражнението на бягаща пътека увеличи дължината на аксона в хипокампуса (B) и префронталния кортекс (C) при не-Tg мишки (* p < 0.05,n=9–13 секции на изображение) . (D, E) Дендритната сложност на хипокампуса (D) и префронталната кора (E) са значително намалени в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (** p < 0). 01, n=9–13 секции на изображение) и това намаление беше блокирано от предварителна обработка на упражнения на бягаща пътека както в хипокампуса (D), така и в префронталния кортекс (E) (** p < 0,01, n=9–13 ).

Упражнението на бягаща пътека увеличи сложността на дендритите в хипокампуса (D) и префронталния кортекс (E) при не-Tg мишки (* p < 0.05, n=9–13 секции на изображението). Всеки набор от данни е получен от 3 мишки.

3.5. Упражнението на бягаща пътека подобрява броя на дендритните шипове на хипокампуса и префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки

Дендритните шипове са оригиналните места на невронно възбуждащо синаптично предаване и тяхната морфология и структура са динамични както при нормални условия in vivo, така и при условия на синаптична пластичност [55].

Предишни проучвания показват, че динамиката на дендритните шипове е свързана с ученето и паметта, докато тънките, гъбестите и тънките шипове имат различни роли в ученето и паметта [56].

Допълнително анализирахме дендритните числа на гръбначния стълб на вторичните дендрити и ги категоризирахме в три типа (тънък, гъбен и набит) въз основа на морфологичните характеристики на главата, шията и дължината на гръбначния стълб (вижте Раздел 2, Фигура 6A).

Двупосочната ANOVA разкрива, че генотипът и упражненията на бягаща пътека имат значително въздействие върху броя на шиповете в хипокампуса (генотип: F1, 31=140.0, p < 0.0 {{2{25}}}1; упражнение на бягаща пътека: F1,31=36.8,p < 0,001; взаимодействие с упражнение на бягаща пътека: F1,31=9.4, p {{14} }.005; Фигура 6B) и префронтален кортекс (генотип: F1, 31=89.4, p < 0.001; упражнение на бягаща пътека: F1, 31=31.5, p < 0.001; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1 ,31=6.5, p=0.017; Фигура 6C).

Posthoc тестовете на Tukey показват, че броят на шиповете на хипокампуса и префронталния кортекс е значително намален в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (p < 0.001; Фигура 6B, C).

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека предотврати намаляването на броя на шиповете както в хипокампуса, така и в префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки (p < 0.001; Фигура 6B, C). Междувременно упражненията на бягаща пътека увеличават броя на шиповете на хипокампуса (p=0.043; Фигура 6B) и префронталния кортекс (p=0.039; Фигура 6C) при не-Tg мишки.

Освен това, броят на шиповете на хипокампуса и префронталния кортекс е значително намален в групата с упражнения 3 × Tg-AD в сравнение с групата без Tg контрол (p < 0.001; Фигура 6B, C).

Шиповете се считат за тънки, ако дължината е по-голяма от диаметъра на шията и диаметрите на главата и шията са сходни [47]. Тънките шипове се появяват и изчезват за няколко дни и концентрират биохимични сигнали като Ca2+, осигурявайки синаптичната специфичност, необходима за обучение [56,57].

Двупосочната ANOVA разкри, че генотипът и упражненията на бягащата пътека имат значително въздействие върху тънките шипове както в хипокампуса (генотип: F1, 31=74.3, p < 0.0{{2{ {25}}}1; упражнение на бягаща пътека: F1,31=39.4, p <{36}}.001; взаимодействие на бягащата пътека: F1,31=3.5, p {{14; }}.073; Фигура 6D) и префронтален кортекс (генотип: F1, 31=39.3, p < 0,001; упражнение на бягаща пътека: F1, 31=27, 4, p < 0,001; генотип × взаимодействие с упражнения на бягаща пътека: F1, 31=4.4, p=0.044; Фигура 6E). Post hoc тестовете на Tukey показват, че тънките шипове на хипокампуса и префронталния кортекс са значително намалени в контролната група 3×Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (p <0,001; Фигура 6D, E).

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека блокира намаляването на броя на шиповете както в хипокампуса, така и в префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки (p < 0.001; Фигура 6D, E).

Междувременно упражненията на бягаща пътека увеличават броя на шиповете на хипокампуса (p=0.004; Фигура 6D) и префронталния кортекс (p=0.036; Фигура 6E) при не-Tg мишки.

Фигура 6. Упражнението на бягаща пътека подобрява броя на дендритните шипове на хипокампуса и префронталния кортекс при 3×Tg-AD мишки. (A) Представителни изображения на оцветяване на Голджи на вторичните дендрити на CA1 пирамидалните неврони в хипокампуса и пирамидалните неврони на слой V префронтална кора в не-Tg контрол, не-Tg упражнение, 3 × Tg-AD контрол и 3 × Tg-AD упражняване на мишки .

Дендритните шипове в правоъгълници, триъгълници и кръгове са съответно тънки, гъбести и дебели дендритни шипове. (B, C) Броят на шиповете на хипокампуса (B) и префронталния кортекс (C) е значително намален при 3×Tg-AD контролната група в сравнение с контролната група без Tg (*** p < 0.001, n=8), и това намаление беше блокирано от предварително третиране с упражнения на бягаща пътека както в хипокампуса ( B) и префронтален кортекс (C) (*** p <0.001, n=8 дендрити, съответно).

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека увеличава броя на гръбначния стълб на хипокампуса (B) и префронталния кортекс (C) при не-Tg мишки (** p < 0.01, n=8 дендрити, съответно). (D, E)

Тънките шипове на хипокампуса (D) и префронталния кортекс (E) са значително намалени в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg (*** p < 0.{{6 }}01, n=8) и това намаление беше блокирано от предварителна обработка на упражнения на бягаща пътека както в хипокампуса (D), така и в префронталния кортекс (E) (*** p <0,001, n=8).

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека увеличи броя на гръбначния стълб на хипокампуса (D; ** p < {{0}}.01, n=8) и префронталния кортекс (E; * p < { {10}}.05, n=8) при не-Tg мишки. (F–I) Гъбите (** p < 0,01, n=8) и набитите бодли (*** p < 0,001, n=8) на префронталния кортекс (G, I) бяха значително намалява в контролната група 3 × Tg-AD в сравнение с контролната група без Tg и това намаление е блокирано от предварително третиране с упражнения на бягаща пътека както в префронталния кортекс (*** p < 0,001, n=8).

Предварителното третиране с упражнения на бягаща пътека увеличи гъбичките (** p < {{0}}.01, n=8) и бодлите шипове (* p < 0,05, n=8) на префронталния кортекс (G , I) при не-Tg мишки.

Няма значителни ефекти върху гъбите и тънките бодли на хипокампуса между мишки без Tg контрол, не-Tg упражнения, 3×Tg-AD контролни и 3×Tg-AD упражняващи мишки (F, H; p > 0 .05, n=8). Всеки набор от данни е получен от 3 мишки.

For more information:1950477648nn@gmail.com