体力运动抑制老年小鼠认知障碍和记忆丧失，并增强青年和老年小鼠海马中的突触前和突触后蛋白质

2024-08-07 Wed
《Neuromolecular Medicine》期刊2024年第26卷31期上发表了一篇由Ricardo Augusto Leoni de Sousa等研究团队撰写的科学论文。论文题为《Physical exercise inhibits cognitive impairment and memory loss in aged mice, and enhances pre- and post-synaptic proteins in the hippocampus of young and aged mice》。这项研究旨在评估体力运动，尤其是游泳对青年和老年小鼠大脑和行为的影响。在这篇新闻报道中，我们将对这项研究的背景、研究方法、实验结果和得出结论进行详细介绍。
研究背景随着生物能量障碍的产生（如神经回路里的持续活动和体力运动带来的压力），脑细胞通常会自我适应。这些适应反应涉及新突触的产生、已有突触的”强化”以及新神经元的产生。现代研究指出，生物能量挑战（例如老年痴呆病和衰老）会在分子水平上激活转录因子，涉及多种代谢、氧化、兴奋毒性和蛋白毒性压力，这些都与多种脑疾病的发病机制有关。另一方面，体力运动作为一种间歇性生物能量挑战，可以延缓衰老相关因素。这项研究就基于此背景，探讨了体力运动对大脑和行为产生的影响。
论文来源该论文的主要作者包括Ricardo Augusto Leoni de Sousa等，他们分别来自巴西联邦待业教育部、巴西生理科学学会及神经科学与运动研究小组等机构。论文于2024年6月1日接收，2024年7月7日被接受，并在2024年的《Neuromolecular Medicine》期刊上发表。
研究方法实验设计实验对象为48只C57BL/6J雄性小鼠，分别分配到4组（每组12只），分别为3个月静息组（3 months-sed）、18个月静息组（18 months-sed）、3个月运动组（3 months-exe）和18个月运动组（18 months-exe）。运动组进行游泳训练，每天30分钟，每周5天，持续4周。游泳训练在适应性周后开始，适应性周的游泳时间从10分钟逐天增加到30分钟。
行为任务在最后一次游泳训练后24小时，进行一系列行为任务来评估小鼠的运动活动、焦虑表现、工作记忆和空间记忆。这些任务包括：
开放场任务（OFT）：评估小鼠的运动活动和焦虑行为，通过测量小鼠在一个包括中央区域和外围区域的竞技场中的活动来进行评估。
新物体识别任务（NOR）：评估小鼠的工作记忆，测试中小鼠在有相同对象和不同对象的竞技场中的探索时间。
物体位移识别任务（DOR）：区别于NOR，该任务测试的是小鼠的空间记忆，通过在竞技场中移动一个对象的位置来进行评估。
实验任务通过Noldus Etho Vision XT 视频追踪系统记录数据。
分子与生化分析在行为任务完成后，小鼠被安乐死并提取海马区域用于蛋白质分析和脂质过氧化、氧化还原状态参数的测量。蛋白质水平通过Western Blot方法测定，使用BCA蛋白质定量试剂盒进行蛋白质浓度测定。脂质过氧化通过硫代巴比妥酸反应物测定，氧化还原状态通过铁还原抗氧化力（FRAP）测定。
统计分析实验数据通过GraphPad Prism进行分析，采用单向方差分析（ANOVA）并使用Tukey事后检验进行多重比较。
研究结果工作记忆和空间记忆受衰老影响实验发现，未进行体力运动的老年小鼠（18 months-sed 组）在工作记忆和空间记忆任务中表现出认知衰退和记忆丧失。这表明衰老会导致认知功能的下降。
突触前和突触后蛋白质的增强体力运动组（3 months-exe 和 18 months-exe）的突触前蛋白（突触素）和突触后蛋白（PSD95）水平均显著增强，而静息组无显著变化。这表明体力运动无论对年轻还是老年小鼠，都能有效提升突触相关蛋白水平，从而改善记忆功能。
脂质过氧化的减少在静息组中，老年小鼠（18 months-sed 组）表现出更高的脂质过氧化水平，而年轻运动组（3 months-exe 组）则表现出更高的抗氧化能力。这些结果进一步表明，体力运动能降低衰老带来的氧化应激损伤，保护认知功能。
结论这项研究明确表明，适度的有氧体力运动如游泳，可以抑制老年小鼠的认知障碍和记忆丧失，并增强青年和老年小鼠海马中的突触前和突触后蛋白质水平。此外，体力运动还有助于减少脂质过氧化，提升抗氧化能力，从而对脑细胞产生保护作用。这些发现提示，日常锻炼不仅对身体健康有益，对脑功能也是一种有效的保护手段。
研究的价值与意义这项研究为理解体力运动对衰老引起的大脑行为和分子生物学变化提供了新的视角。尽管研究中使用的是小鼠模型，但这些发现也提示在人类中保持体力活动对预防认知障碍的潜在效果。未来，进一步的临床研究可能会验证这类发现，为预防老年痴呆症和其他神经退行性疾病提供理论基础和科学依据。