Senaman Treadmill Mencegah Penurunan Pembelajaran Ruang dan Ingatan dalam Tikus 3×Tg-AD Melalui Peningkatan Keplastikan Sinaptik Struktur Hippocampus Dan Korteks Prefrontal Bahagian 2

2.5. Barat Kesan

Tikus telah dibius dengan penyedutan isoflurane dan dipenggal. Tisu hippocampus atau korteks prefrontal dilisiskan dalam penimbal lisis RIPA sejuk (Thermo ScientificPierce, Waltham, MA, Amerika Syarikat) ditambah dengan koktel perencat protease dan fosfatase (Roche, Indianapolis, IN, Amerika Syarikat).

Penampan lisis membolehkan penyelidik dalam makmal biologi mengawal keadaan eksperimen dengan lebih baik, dengan itu mengkaji dengan lebih baik pertumbuhan dan perubahan sel, yang memainkan peranan penting dalam akademik dan penyelidikan perubatan.

Di samping membantu untuk penyelidikan, penimbal lisis juga mungkin mempunyai kesan positif untuk meningkatkan ingatan manusia. Menurut penyelidikan terkini, komponen kimia yang kaya dengan penimbal lisis boleh membantu menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan sel saraf, dengan itu meningkatkan daya ingatan otak.

Satu kajian mendapati bahawa komponen tertentu dalam penimbal lisis boleh menggalakkan penghantaran isyarat antara sel saraf tertentu, dengan itu meningkatkan kebolehan pembelajaran dan ingatan otak. Selain itu, komponen ini boleh merangsang pertumbuhan sel saraf dan membantu otak menyesuaikan diri dengan lebih baik kepada persekitaran baharu dan pembelajaran baharu. Hasil daripada kesan ini ialah orang ramai dapat memahami pengetahuan baharu dengan lebih baik dan mengingatinya lebih lama.

Sudah tentu, penimbal lisis sendiri tidak dapat menyelesaikan semua masalah ingatan secara ajaib. Para saintis masih perlu menjalankan lebih banyak penyelidikan tentang cara menggunakan penemuan ini untuk meningkatkan ingatan manusia. Walau bagaimanapun, kepentingan positif penemuan ini sudah sangat jelas: penimbal lisis boleh memberikan permulaan yang baik untuk meningkatkan ingatan manusia dan memberikan lebih banyak kemungkinan untuk kerja penyelidikan saintifik masa hadapan. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche boleh meningkatkan ingatan dengan ketara kerana Cistanche adalah bahan perubatan tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Kesan Cistanche berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik Tahu Cara untuk Meningkatkan Memori

Jumlah protein diukur menggunakan ujian BCA (Thermo Scientific Pierce, Amerika Syarikat). Sampel dipanaskan pada 100 ◦C selama 15 minit. Untuk Westernblot, jumlah protein yang sama telah dimuatkan (20 ug/well) ke dalam gel 12%. Selepas elektroforesis dan pemindahan ke membran PVDF (Millipore, IPVH00010, Burlington, MA, Amerika Syarikat), mereka diinkubasi selama 1 jam pada suhu bilik dengan penimbal penyekat (5% penampan BSA).

Membran PVDF diinkubasi semalaman dengan antibodi utama (GAPDH, 1:10,000,Abcam, Boston, MA, USA; PSD95, 1:500, Abcam, USA; Syn, 1:500, Abcam, USA) .

Ia kemudiannya dibasuh dengan penimbal TBST tiga kali pada selang 5 minit dan diinkubasi selama 1 jam dengan anti-arnab kambing konjugasi HRP atau antibodi sekunder anti-tikus kambing konjugasi HRP (1:15,000, Kumpulan Proteintech, Rosemont , IL, USA), diikuti dengan pencucian TBST pada selang 5 minit.

Tahap protein dikesan dengan reagen chemiluminescent (ThermoScientific Pierce, Waltham, MA, USA) dan jalur diukur menggunakan perisian Image J.

2.6. Mikroskopi Elektron

Tikus telah dibius secara mendalam dengan kloral hidrat dan wangi secara transkardial dengan PBS, diikuti oleh 4% paraformaldehid dan 2.5% larutan glutaraldehid dalam 0.1 penimbal Mfosfat selama 20 minit.

Otak dikeluarkan dan direndam dalam fixative yang sama semalaman. Hippocampus dan korteks prefrontal telah diwarnai dengan 1% osmium tetroksida, dan kemudiannya dehidrasi dalam siri aseton yang digredkan.

Tisu dipotong menjadi bahagian ultranipis, diwarnai dengan uranil asetat dan plumbum sitrat, dan diperiksa dengan mikroskop elektron Hitachi H-7100. Gambar-gambar kedudukan rawak daripada spesimen ini diambil pada pembesaran ×30,000 (22 µm2).

Sinaps dengan vesikel bulat, sinaps asimetri, dan hubungan sinaptik tunggal yang besar dianggap sebagai sinaps pengujaan, manakala terminal presinaptik dengan vesikel pipih pleomorfik dan sinaps simetri dianggap sebagai sinaps perencatan [48].

Kami menganalisis bilangan sinaps rangsang yang mungkin (22 µm2/setiap medan imej, Rajah 2) dalam hippocampus dan korteks prefrontal setiap tetikus, dan kemudian purata bilangan sinaps enam medan imej daripada kumpulan yang sama (6 medan imej daripada 4 tikus dalam setiap kumpulan).

Panjang zon aktif sinaptik, lebar celah sinaptik, kelengkungan antara muka sinaptik, dan ketebalan ketumpatan pascasinaptik daripada 12-15 sinaps yang dipilih secara rawak dikira dan dibandingkan daripada 4 tikus setiap kumpulan (Rajah 3).

Panjang zon aktif dan ketebalan ketumpatan postsynaptic diukur mengikut Güldner [49]. Celah sinaptik ditakrifkan sebagai kawasan paling terang antara membran pra-dan pascasinaptik [50].

Kelengkungan sinaptik ditentukan menggunakan formula: R=a/2 + b2/8a, dengan b ialah garisan yang menghubungkan kedua-dua hujung penebalan pascasinaptik dan a ialah jarak serenjang dari membran pascasinaptik ke b [51 ,52](lihat Rajah 3A).

Rajah 2. Latihan treadmill meningkatkan bilangan sinaps hippocampus dan korteks prefrontal dalam tikus 3×Tg-AD. (A) Pengimejan mikroskop elektron perwakilan hippocampus dan prefrontalcortex dalam kawalan bukan Tg, senaman bukan Tg, kawalan 3×Tg-AD, dan tikus senaman 3×Tg-AD.

Anak panah biru menandakan sinaps. Kotak merah mewakili sinaps yang diperbesarkan. Pandangan sinaps yang diperbesar dan pembesaran tinggi dalam korteks prefrontal ditunjukkan dalam kotak persegi merah di bahagian bawah. (B, C) Nombor sinaps hippocampus (B) dan korteks prefrontal (C) telah berkurangan dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (*** p < 0 .001,n=6 bahagian imej), dan penurunan ini telah disekat oleh prarawatan senaman treadmill dalam kedua-dua hippocampus (B) dan korteks prefrontal (C) (*** p < 0.001, n {{ 9}} bahagian imej).

Latihan treadmill prarawatan meningkatkan nombor sinaps hippocampus (B) dan korteks prefrontal (C) innon-Tg tikus (** p < 0.01, n=6 bahagian imej). Setiap set data diperoleh daripada 4 tikus.

Rajah 3. Latihan treadmill meningkatkan parameter struktur sinaptik hippocampus dan korteks prefrontal dalam tikus 3×Tg-AD. (A) Pengukuran perwakilan parameter struktur sinaptik.

Formula R=a/2 + b2/8a, dengan b ialah garis yang menyambungkan dua hujung penebalan pascasinaptikdan a ialah jarak serenjang dari membran pascasinaptik ke b, telah digunakan untuk menentukan kelengkungan sinaptik.

(B, C) Panjang zon aktif sinaptik hippocampus (B) dan prefrontalcortex (C) telah berkurangan dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (*** p < {{ 3}}.001, n=12–15 sinaps), dan penurunan ini telah disekat oleh prarawatan senaman treadmill dalam kedua-dua hippocampus dan korteks prefrontal (*** p < { {18}}.001, n=12–15). (D, E) Lebar celah sinaptik hippocampus (D) dan korteks prefrontal (E) meningkat dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (*** p < {{ 30}}.001, n=12–15 sinaps),dan peningkatan ini telah disekat oleh prarawatan senaman treadmill kedua-duanya dalam hippocampus (D;** * p < 0.001, n=12–15 sinaps) dan korteks prefrontal (E; ** p < 0.01, n=12–15). (F, G) Kelengkungan sinaptik hippocampus (F; *** p < 0.001, n=12–15), dan korteks prefrontal (G; ** p < 0.01,n=12–15 ) telah menurun dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg, dan penurunan ini telah disekat oleh prarawatan senaman treadmill kedua-duanya dalam hippocampus(F; ** p <0.01, n=12- 15) dan korteks prefrontal (G; *** p < 0.001, n=12–15). (H, I) Ketebalan ketumpatan postsynaptic hippocampus (H) dan korteks prefrontal (I) telah menurun dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (*** p < 0.001, n {{ 50}}–15), dan penurunan ini telah disekat oleh prarawatan senaman treadmill dalam kedua-dua hippocampus (H; ** p < 0.01, n=12-15) dan korteks prefrontal (I; *** p < 0.001, n=12–15).

Setiap set data terdiri daripada 12 dan 15 sinaps daripada 4 tikus dalam setiap kumpulan.

2.7. Perangkaan

Analisis data buta terhadap genotip dan sejarah rawatan tikus. Data ditunjukkan sebagai min ± SEM. Set data dibandingkan dengan ANOVA dua hala diikuti oleh analisis post hoc Tukey. Analisis post-hoc hanya dilakukan apabila ANOVA menghasilkan kesan utama yang signifikan atau interaksi yang signifikan antara kedua-dua faktor. Keputusan dianggap penting pada p < 0.05.

3. Keputusan

3.1. Latihan Treadmill Menghalang Penurunan dalam Pembelajaran Ruang dan Ingatan dalam Tikus 3×Tg-AD

Kami mula-mula berusaha untuk menentukan sama ada tikus 3×Tg-AD berusia enam bulan mempamerkan kemerosotan pembelajaran spasial dan ingatan dan sama ada prarawatan senaman treadmill menghalang penurunan dalam pembelajaran dan ingatan spatial dalam tikus 3×Tg-AD enam bulan.

Tikus kawalan bukan Tg dan tikus 3×Tg-AD menerima 12 minggu senaman treadmill atau rawatan kawalan bukan senaman bermula pada usia tiga bulan (reka bentuk faktorial 2 × 2: genotip vs senaman).

Selepas 12-latihan minggu, ujian maze jejari lapan lengan digunakan untuk menyiasat pembelajaran ruang dan ingatan tikus. Kedua-dua ingatan kerja (keupayaan untuk mengingati untuk tempoh yang agak singkat) dan ingatan rujukan (ingatan untuk maklumat yang disimpan malar dari semasa ke semasa) diukur (perbezaan antara memori kerja dan rujukan telah diterangkan dalam Bahagian 2, Rajah 1A).

ANOVA dua hala menunjukkan bahawa genotip dan senaman treadmill mempunyai kesan ketara ke atas peratusan ralat ingatan bekerja pada hari ke-5 (genotip: F1,39=8.6, p=0.006; latihan treadmill: F1,{{ 8}}.5, p=0.024; genotip × interaksi senaman treadmill: F1,39=4.2, p=0.047; ,39=6.1, p=0.019; latihan treadmill: F1,39=6.4, p=0.016; }}.6, p=0.039; Rajah 1B) sesi pemerolehan.

Ujian post hoc Tukey menunjukkan bahawa peratusan ralat ingatan bekerja meningkat dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (kedua-dua hari ke-5 dan hari ke-6: p < 0.01;Rajah 1B ).

Peningkatan dalam peratusan ralat ingatan bekerja telah dihalang oleh prarawatan senaman treadmill (kedua-dua hari ke-5 dan hari ke-6: p < 0.01; Rajah 1B). Walau bagaimanapun, ANOVA dua hala mendapati bahawa genotip dan senaman treadmill tidak mempunyai kesan ketara ke atas peratusan ralat ingatan rujukan (cth, hari 10, genotip: F1,39=0.2, p=0.6; treadmill senaman: F1,39=0.04, p=0.8; genotip × interaksi senaman treadmill: F1,39=0.873,p=0.4; kesemua 10 hari sesi pemerolehan.

Bersama-sama, keputusan ini mencadangkan bahawa tikus 3×Tg-AD berusia enam bulan mempamerkan ingatan kerja spatial yang terjejas tetapi ingatan bukan rujukan, dan senaman treadmill menghalang penurunan memori kerja spatial dalam tikus 3×Tg-AD.

3.2. Latihan Treadmill Meningkatkan Nombor Sinaps dan Parameter Struktur Sinaptik yang Diperbaiki Hippocampus dan Korteks Prefrontal dalam Tikus 3×Tg-AD

Untuk menyiasat sama ada pengurangan yang disebabkan oleh senaman treadmill dalam pembelajaran spatial dan ingatan dikaitkan dengan keplastikan sinaptik struktur, kami mengira nombor sinaps dan parameter struktur sinaptik hippocampus dan korteks prefrontal yang kritikal untuk menghantar maklumat yang berkaitan dengan pembelajaran dan ingatan (Rajah 2A).

ANOVA dua hala mendedahkan bahawa genotip dan senaman treadmill mempunyai kesan yang ketara pada nombor sinaps kedua-duanya dalam hippocampus (genotip: F1,23=59.3, p < 0.0{{9} }1; latihan treadmill: F1,23=51.{{20}}, p < 0.001; p=0.027; Rajah 2B) dan korteks prefrontal (genotip: F1,23=48.6, p < 0.001; latihan treadmill: F1,23=59.8, p < 0.001; genotip × interaksi senaman treadmill: F1,23=8.5,p=0.009; Ujian post hoc Tukey menunjukkan bahawa nombor sinaps hippocampus dan korteks prefrontal telah menurun dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (p <0.001; Rajah 2B, C).

Prarawatan senaman treadmill menyekat penurunan dalam nombor sinaps kedua-dua dalam hippocampus dan korteks prefrontal dalam tikus 3×Tg-AD (p < 0.001; Rajah 2B, C).

Sementara itu, senaman treadmill meningkatkan nombor sinaps dalam hippocampus dan korteks prefrontal dalam tikus bukan Tg(p < 0.01; Rajah 2B, C).

Untuk menilai lebih lanjut kecekapan penghantaran sinaptik, kami mengukur dan menganalisis parameter ultra-struktur dengan mikroskop elektron (EM), termasuk panjang zon aktif sinaptik, lebar celah sinaptik, kelengkungan sinaptik, dan ketebalan ketumpatan pascasinaptik dalam hippocampus dan korteks prefrontal (Rajah 3A).

Kajian terdahulu telah mendedahkan bahawa zon aktif sinaptik yang lebih besar adalah lebih berkesan pada neuron pascasinaptik yang menarik, dan pemendekan zon aktif mungkin mencerminkan keadaan kecekapan penghantaran sinaptik yang terjejas [36].

ANOVA dua hala menunjukkan bahawa genotip dan senaman treadmill mempunyai kesan yang ketara ke atas panjang zon sinaptik aktif kedua-duanya dalam hippocampus (genotip: F1,53=10.6, p=0.0{{ 20}}2; latihan treadmill:F1,53=5.0, p=0.03; {14}}.004; Rajah 3B)dan korteks prefrontal (genotip: F1,56=17.4, p < 0.001; senaman treadmill: F1,56=5.0, p=0. 03;genotip × interaksi senaman treadmill: F1,56=6.8, p=0.012;

Ujian posthoc Tukey menunjukkan bahawa panjang zon aktif sinaptik hippocampus dan korteks prefrontal telah berkurangan dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (p < 0.001; Rajah 3B, C).

Prarawatan senaman treadmill meningkatkan panjang zon aktif sinaptik kedua-dua dalam hippocampus (p < 0.001; Rajah 3B) dan korteks prefrontal (p=0.001; Rajah 3C) dalam tikus 3×Tg-AD Celah sinaptik ialah ~20 nm ruang sempit antara terminal akson neuron presinaptik dan membran neuron pascasinaptik.

Pemendekan optimum celah sinaptik mungkin mempunyai fungsi penyesuaian untuk mengoptimumkan kekuatan sinaptik dengan meningkatkan kepekatan berkesan neurotransmitter yang dilepaskan dan mengurangkan rintangan celah berkesan [37,38].

ANOVA dua hala menunjukkan bahawa genotip dan senaman treadmill mempunyai kesan yang ketara pada lebar celah sinaptik kedua-duanya dalam hippocampus (genotip:F1,55=21.5, p < 0.0{ {24}}1; latihan treadmill: F1,55=15.1, p < 0.001; genotip × interaksi latihan treadmill: F1,55=5.4, p=0.025; dan korteks prefrontal (genotip:F1,53=10.6, p=0.002; senaman treadmill: F1,53=5.0, p=0.03; genotip × treadmill interaksi latihan: F1,53=9.2, p=0.004;

Ujian post hoc Tukey menunjukkan bahawa lebar celah sinaptik hippocampus dan korteks prefrontal telah meningkat dengan ketara dalam kumpulan kawalan 3×Tg-AD berbanding kumpulan kawalan bukan Tg (p < 0.001;Rajah 3D, E).

Prarawatan senaman treadmill mengurangkan lebar celah sinaptik kedua-dua hippocampus (p < 0.001; Rajah 3D) dan korteks prefrontal (p=0.001; Rajah 3E) dalam3×Tg-AD tikus.

For more information:1950477648nn@gmail.com