런닝머신 운동은 해마와 전전두엽 피질의 구조적 시냅스 가소성의 강화를 통해 3×Tg-AD 마우스의 공간 학습 및 기억력 저하를 방지합니다. 4
Jul 23, 2024
머리의 직경이 목의 직경보다 크면 가시는 버섯으로 분류됩니다[47]. 버섯 가시는 더 안정적이고 몇 달 동안 지속됩니다.
최근 몇 년 동안 반복되는 환경 변화와 삶의 압박감 증가로 인해 점점 더 많은 사람들이 상실감과 피로감을 느끼고 심지어 지치기도 했습니다. 이런 상황에서 많은 사람들은 한숨을 쉬지 않을 수 없습니다. 우리가 이런 생활 상태에서 얼마나 오래 살아남을 수 있을까요?
그러나 많은 연구를 통해 몇 달간 생존하는 것과 기억력 사이에는 직접적인 상관관계가 없다는 것이 밝혀졌습니다. 즉, 우리가 겪은 고난으로 인해 기억력이 감퇴되지는 않습니다. 오히려 올바른 사고 방식과 긍정적인 태도는 우리의 기억력을 강화할 뿐만 아니라 미래의 도전에 더 잘 대처할 수 있게 해줍니다.
우선 긍정적인 태도는 건강한 기억을 유지하는 초석이다. 긍정적인 사고방식을 가지면 뇌도 에너지로 가득 차게 됩니다. 우리는 더욱 집중하고 창의적이 될 것입니다. 여러 연구에 따르면 긍정적인 감정과 사고방식은 컴퓨터 화면에서 나타나는 시력 문제도 개선할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 우리가 삶에 헌신하고 긍정적으로 나아갈 수 있다면 당연히 성공도 멀지 않을 것입니다.
다음으로 적당한 운동도 좋은 기억력을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 신체 활동은 신체와 뇌의 건강을 향상시킬 수 있습니다. 신체 운동은 신진대사를 촉진하고 과도한 부정적인 에너지를 소비할 수 있습니다. 신체 활동을 하는 동안 우리의 뇌는 더 많은 산소를 공급받게 되는데, 이는 뇌에 도움이 되고 기억력도 향상시킬 수 있습니다.
또한, 새로운 것을 배우고 호기심을 유지하는 것도 기억력 건강을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 학습과 탐구는 우리의 뇌 세포를 활동적이고 활동적으로 유지합니다. 새로운 영역을 탐색할 때 우리의 두뇌는 도전을 받고 기억력은 강화됩니다.
간단히 말해서, 우리가 처한 환경과 어려움은 우리의 기억을 손상시키지 않을 것입니다. 오히려 긍정적인 태도를 유지하고, 적당한 운동을 하고, 새로운 것을 배우는 것은 기억력을 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리가 긍정적인 태도를 갖고 호기심을 유지한다면 이 험난한 세상에서 우리가 더 오래 살아남을 수 있다고 믿습니다. 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있습니다. 시스탄체는 기억력과 학습에 매우 중요한 아세틸콜린과 성장 인자의 수치를 높이는 등 신경전달물질의 균형도 조절할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 Cistanche는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌가 충분한 영양과 에너지를 얻을 수 있도록 하여 뇌 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
장기 강화(LTP) [56,58]에 의해 얇은 가시에서 이동될 수 있습니다. 양방향 ANOVA는 유전자형과 트레드밀 운동이 해마의 버섯송이에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다(유전자형: F1,31=6.2, p=0.019; 트레드밀 운동: F1,{{10} }.4,p=0.245; 유전자형 × 런닝머신 운동 상호작용: F1,23=0.06, p=0.803;
전전두엽 피질의 경우 양방향 ANOVA에서는 유전자형과 런닝머신 운동이 버섯 가시 수에 중요한 주요 영향을 미치는 것으로 나타났습니다(유전자형: F1,31=23.3,p < 0.001 ; 트레드밀 운동: F1,31=24.4, p < 0.001 그림 6G), 버섯 가시 수에 대한 유전자형과 트레드밀 운동 사이에는 유의미한 상호 작용이 없었습니다(유전자형 × 트레드밀 운동 상호 작용: F1,{{13) }}.1, p= 0.723).
Tukey의 사후 테스트 결과, 비Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 대조군의 전두엽 피질에서 버섯 가시의 수가 유의하게 감소한 것으로 나타났습니다(p= 0.001; 그림 6G ), 그리고 런닝머신 운동은 3×Tg-AD 마우스에서 전두엽 피질의 버섯 가시의 수를 증가시켰습니다(p < 0.001; 그림 6G).
한편, 런닝머신 운동은 전두엽 피질 innon-Tg 마우스의 버섯 가시(p= 0.003; 그림 6G)를 증가시켰습니다. 길이와 너비가 동일하면 가시가 뭉툭한 것으로 간주됩니다[47].
뭉툭한 척추는 출생 후 초기 발달 과정에서 널리 퍼져 있으며 성숙한 뇌에서는 상대적인 결핍을 보이는 미성숙 유형으로 간주됩니다[59]. 뭉툭한 가시는 칼슘의 항상성 조절과 신경 흥분성 조절에 참여할 수 있습니다.
양방향 ANOVA에서는 유전자형과 런닝머신 운동이 해마의 뭉툭한 척추에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다(유전자형: F1,31=5.8, p=0.023; 런닝머신 운동: F1,{{7} }.6, p=0.430; 유전자형 × 런닝머신 운동 상호작용: F1,31=0.01,p=0.810;
그러나 양방향 ANOVA에서는 유전자형과 런닝머신 운동이 뭉툭한 가시의 수에 중요한 주요 영향을 미치는 것으로 나타났습니다(유전자형: F1,31=31.1,p < 0.001; 런닝머신 운동: F1,{ {7}}.4, p= 0.001; 그림 6I), 뭉툭한 가시의 수에 있어서 유전자형과 트레드밀 운동 사이에는 유의한 상호작용이 없었습니다(유전자형 × 트레드밀 운동 상호작용: F1,{{13} }.4, p=0.522; 그림 6I) 전두엽 피질.
Tukey의 사후 테스트에서는 전전두엽 피질의 뭉툭한 가시가 비Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 대조군에서 유의하게 감소한 것으로 나타났습니다(p < 0.001; 그림 6I).
런닝머신 운동은 3xTg-AD 마우스의 전두엽 피질(p= 0.005; 그림 6I)에서 뭉툭한 가시의 수를 증가시켰습니다. 한편, 런닝머신 운동은 전두엽 피질 innon-Tg 마우스의 뭉툭한 가시의 수(p= 0.042; 그림 6I)를 증가시켰습니다.
4. 토론
여기에서 우리는 6개월 된 3×Tg-AD 마우스가 공간 작업 기억 장애를 보였고 런닝머신 운동 전처리가 3×Tg-AD 마우스의 공간 작업 기억 감소를 방지했음을 입증했습니다.
런닝머신 운동 전처리는 3×Tg-AD 마우스에서 인시냅스 수, 시냅스 구조 매개변수, Syn 발현, 축삭 길이, 수지상 복잡성, 수지상 가시 수, 해마 및 전두엽 피질의 구조적 시냅스 가소성 복원을 증가시켰습니다. 한편, 런닝머신 운동 전처리는 Tg가 없는 쥐의 해마 및/또는 전두엽 피질에서 시냅스 수, 축삭 길이, 수지상 복잡성 및 수지상 가시 수를 증가시켜 시냅스 가소성을 향상시켰습니다.
우리의 연구 결과는 운동이 초기 단계에서 AD의 진행을 지연시키는 효과적인 중재 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 작업 기억 오류의 비율은 비Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 대조군에서 유의하게 증가한 것으로 나타났습니다. 그러나 참조 메모리 오류 비율에는 큰 영향을 미치지 않습니다.
단기 기억 및 시냅스 기능 상실은 기억 장애 및 인지 저하의 초기이자 가장 흔한 징후입니다[35]. 질병이 진행됨에 따라 사람들은 점차적으로 장기 기억 상실을 경험하여 멀티태스킹 및 추상적 사고에 문제가 발생합니다. 따라서, 이 결과는 6개월 된 3×Tg-AD 마우스가 여전히 AD 진행의 초기 단계에 있음을 시사합니다.
더욱이, 12주간의 트레드밀 운동 전처리로 인해 8개 팔 방사형 미로 테스트에서 획득 세션 5일차와 6일차에 작업 기억 오류 비율이 크게 감소했습니다.
8개 팔이 있는 방사형 미로는 공간 작업 기억과 공간 참조 기억을 평가하는 가장 일반적인 패러다임 중 하나입니다[61]. 공간 작업 기억은 종종 단기 기억과 동의어로 사용되지만 작업 기억은 저장된 정보의 조작을 허용하는 반면, 단기 기억은 정보의 단기 저장만을 의미합니다[62].
공간 참조 기억은 정보를 기억하는 데 필요한 장기 기억을 의미합니다[63]. 또한, 이전 연구에서는 공간 기억 및 장기 공간 기억의 획득을 포함하여 해마 의존 학습을 테스트하는 Morris 수중 미로 작업에서 런닝머신 달리기가 3×TgAD 마우스의 인지 저하를 역전시키는 것으로 나타났습니다[64-66].
종합하면, 6개월 된 3×Tg-AD 마우스는 공간 작업 기억이 감소한 것으로 나타났으며, 8개 팔 방사형 미로 테스트에서 작업 기억 오류의 강력한 감소는 런닝머신 운동 전처리가 초기 단계의 공간 학습 및 기억의 감소를 예방한다는 것을 나타냅니다. 3×Tg-AD 마우스.
우리는 6개월 된 3×Tg-AD 마우스에서 런닝머신 운동으로 인한 작업 기억 오류의 감소를 강조할 수 있는 잠재적인 메커니즘을 조사했습니다. 구조적 시냅스 가소성은 시냅스 수와 크기, 시냅스 활성 영역의 길이, 시냅스 틈의 폭, 시냅스 곡률, 시냅스 후 밀도의 두께의 변화로 나타납니다.
해마와 전전두엽 피질 내의 구조적 시냅스 가소성은 학습 및 기억의 세포 기반을 형성하며, 이는 다양한 시냅스 전 및 후 신경 메커니즘에 따라 달라집니다[5,6]. 우리는 트레드밀 운동 전처리가 6개월 된 3×Tg-AD 생쥐의 해마와 전두엽 피질 모두에서 시냅스 수의 증가를 가져온다는 것을 발견했습니다.
한편, 러닝머신 운동 전처리는 Tg가 없는 쥐의 해마와 전두엽 피질 모두에서 시냅스 수를 증가시켰습니다. 시냅스 활성 영역의 길이는 구조적 시냅스 가소성의 시냅스 전 뉴런 메커니즘을 반영하는 반면, 시냅스 곡률과 시냅스 후 밀도의 두께는 구조적 시냅스 가소성의 시냅스 후 뉴런 메커니즘을 반영합니다[68,69].
시냅스 틈은 시냅스 전 뉴런과 시냅스 후 뉴런 사이의 신경 전달 물질 전달을 담당하는 구조이며, 시냅스 틈의 최적 단축은 시냅스 강도를 최적화하는 적응 기능을 가질 수 있습니다 [37,38].
실제로 우리는 트레드밀 운동 전처리가 시냅스 활성 영역의 길이, 시냅스 곡률, 시냅스후 밀도의 두께를 현저히 증가시켜 6개월 된 3×아기의 해마와 전전두엽 피질의 시냅스 틈의 폭을 줄이는 것을 발견했습니다. Tg-AD 마우스. Syn은 신경 세포의 시냅스전 소포의 마커 단백질인 반면, PSD95는 글루타메이트 수용체의 PSD에 대한 고정을 조절하여 글루타메이트의 시냅스전 방출에 대한 시냅스후 반응을 조절하는 중추적인 시냅스후 스캐폴딩 단백질입니다[71].
이전 연구에서는 Syn과 PSD95가 7개월령 3×Tg-AD 생쥐의 대뇌 피질에서 하향조절되었으며 6개월간 자발적인 운동 치료를 통해 회복된 것으로 나타났습니다[72].
이 연구[72]와 일관되게, 우리는 트레드밀 운동이 6개월 된 3×Tg-AD 쥐의 해마와 전두엽 피질에서 Syn의 발현을 촉진한다는 것을 발견했습니다.
A 및 tau에 의해 유발된 시냅스 기능의 붕괴는 또한 손상된 LTP/LTD 유도 및 네트워크 진동으로 나타납니다[37,73,74]. 한편, 트레드밀 운동은 ADmodel 마우스의 해마와 피질 모두에서 APP, BACE-1 및 A 부담을 감소시킵니다[24,27].
따라서 운동으로 인한 시냅스 수, 시냅스 구조 및 Syn 수준의 증가는 신경 전달 물질 방출의 효능을 향상시키고 3×Tg-AD 마우스의 공간 작업 기억 감소를 예방할 가능성이 있습니다.
축삭, 수상돌기, 수지상 가시는 시냅스가소성의 구조적 기초를 구성합니다. 축삭은 기능적으로 신호를 전송하는 데 특화된 반면, 수상돌기는 신호를 수신하는 데 특화되어 있습니다[75,76]. 생체 내 영상에서는 4~12-개월 된 AD 및 3×Tg-AD 마우스의 이중 형질전환 APP/PS1 마우스 모델에서 아밀로이드 플라크 주변의 축삭 이상 및 수지상 파손이 나타났습니다[73,74].
A1-42 및 올리고머 A를 사용한 시험관 내 연구에서는 60시간 A 처리로 인해 축색돌기, 신경 체세포 및 신경 네트워크 역학이 모두 퇴화되는 것으로 나타났습니다[77,78]. 이전 연구에서는 러닝머신 달리기가 3×Tg-AD 마우스와 고지방식을 먹인 쥐의 해마와 대뇌 피질에서 A 침착과 타우 수준을 완화시키는 것으로 나타났습니다[66,67,79].
우리는 해마와 전두엽 피질의 축삭 길이와 수지상 돌기 복잡성이 비 Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 대조군에서 유의하게 감소했음을 발견했습니다.
런닝머신 운동 전처리는 3xTg-AD 마우스의 해마와 전두엽 피질에서 축삭 길이와 수지상 복잡성을 증가시켰습니다. 런닝머신 운동 전처리는 3×Tg-AD 마우스의 해마 및 전두엽 피질에서 축삭 길이와 수지상 복잡성을 유지하는 것으로 보입니다. 한편, 런닝머신 운동 전처리는 비 Tg 마우스의 해마와 전두엽 피질에서 축삭 길이와 돌기 복잡성을 증가시켰는데, 이는 운동이 다른 뉴런과의 상호 작용을 촉진하기 위해 표면적 증가를 유도하고 비 Tg 마우스에서 향상된 구조적 시냅스 가소성을 유도한다는 것을 나타냅니다. 수지상 척추 증가 가능한 시냅스 연결의 표면적.
시냅스 가시의 모양, 크기 및 수의 변화는 기억 형성의 기초가 되는 것으로 생각되며 AD 및 파킨슨병을 포함한 다양한 신경퇴행성 질환에서 관찰됩니다[80-82]. 시험관 내 연구에서는 0.5–1.0 μM A 1–42로 48-h 처리하면 해마 배양에서 수지상 척추/시냅스 밀도가 최대 ~40%까지 감소하는 것으로 나타났습니다[83].
여기에서 우리는 해마와 전두엽 피질의 전체 수지상 가시의 수가 비 Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 대조군에서 유의하게 감소했음을 보여주었습니다. 트레드밀 운동 전처리는 3xTg-AD 마우스의 해마 및 전두엽 피질의 가시 수 감소를 차단했습니다.
그러나 해마 및 전전두엽 피질의 가시 수는 비Tg 대조군에 비해 3×Tg-AD 운동군에서 유의하게 감소했는데, 이는 12주간의 트레드밀 운동 전처리가 6개월 후 수지상 가시의 손실을 부분적으로 회복했음을 시사합니다. 오래된 3×Tg-AD 마우스. 반면, 트레드밀 운동은 Tg가 없는 쥐의 해마 가시와 전전두엽 피질의 수를 증가시켰습니다. 이전 연구에서는 수지상 가시의 역학이 학습 및 기억과 연관되어 있으며 얇고 버섯 모양이며 뭉툭한 가시가 학습 및 기억에서 서로 다른 역할을 한다는 것을 보여주었습니다[56].
얇은 가시는 버섯 가시보다 더 역동적이고 시냅스 활동에 반응하며 머리 확대와 함께 시냅스 가소성 과정에서 새로운 기억을 형성하는 역할을 하는 "학습 가시"로 여겨집니다[56,79]. 버섯 가시는 강력한 시냅스 연결을 형성합니다. 수명이 가장 길기 때문에 장기 기억 저장 장소로 생각됩니다 [56,79].
뭉툭한 가시는 출생 후 초기 발달 동안 널리 퍼져 있고 성숙한 뇌에서 상대적인 결핍을 보이는 미성숙 유형으로 간주됩니다[59]. 실제로 우리는 얇은 가시(해마 및 전두엽 피질), 버섯 가시(전두엽 피질) 및 뭉툭한 가시(전두엽 피질)가 Tg를 사용하지 않은 그룹에 비해 3×Tg-AD 대조군에서 유의하게 감소했음을 발견했습니다.
이러한 지역적 차이는 3×Tg-AD 마우스의 신피질에서 시작되어 해마로 진행되는 A 침착의 시간 경과에 따른 것일 수 있습니다[17].
따라서 신피질의 수지상 가시가 더욱 심각하게 손상됩니다. 트레드밀 운동 전처리는 3×Tg-AD 생쥐의 해마와 전두엽 피질의 얇은 가시, 버섯 가시, 뭉툭한 가시의 감소를 차단한 반면, 런닝머신 운동은 해마의 얇은 가시와 전전두엽 피질, 버섯 가시의 수를 증가시켰습니다. nonTg 마우스의 전두엽 피질 및 전두엽 피질의 뭉툭한 가시.
해마의 수지상 척추 밀도와 기억 사이의 강한 양의 상관관계는 공포 조절 패러다임, Morris watermaze 및 물체 배치 행동 평가를 사용하여 입증되었습니다[84].
런닝머신 운동 전처리는 수지상 돌기의 증가를 통해 시냅스 연결을 강화할 가능성이 높습니다. 이러한 메커니즘은 왜 런닝머신 운동 전처리가 3×Tg-AD 마우스의 공간 작업 기억 감소를 방지하는지 설명할 수 있습니다. 운동 중재는 여러 질병에 대한 치료 또는 예방 전략으로서 안전하고 경제적인 선택으로 생각됩니다. 따라서 운동은 AD의 진행을 바꾸는 유망한 예방적 중재 역할을 할 수 있습니다.
보충 자료: 다음 지원 정보는 https://www.mdpi.com/article/10.3390/cells11020244/s1에서 다운로드할 수 있습니다. 그림 S1: 그림 4에 표시된 Synand PSD95 발현 데이터의 전체 길이 웨스턴 블롯.
저자 기여: 개념화, LM, JC, Q.-SL 및 LZ; 방법론, LM, JC, BG, LY 및 CL; 소프트웨어, LM, JC, BG, LY 및 CL; 검증, LM, JC, BG, LY 및 CL;정식 분석, LM, JC, BG, LY 및 CL; 조사, LM, JC, BG, LY 및 CL; 리소스, LM, JC 및 BG; 데이터 큐레이션, LM, JC 및 BG; 작문-원본 초안 준비, LM,JC, Q.-SL 및 LZ; 쓰기-검토 및 편집, LM, JC, BG, LY, CL, Q.-SL 및 LZ; 시각화, Q.-SL 및 LZ; 감독, Q.-SL 및 LZ; 프로젝트 관리, Q.-SL 및 L.Z.; 자금 조달, LZ 모든 저자는 원고의 출판된 버전을 읽고 동의했습니다.
자금 지원: 이 작품은 중국 국립자연과학재단(31571229)의 LZ 지원을 받았습니다.
기관 검토 위원회 성명서: 동물 유지 및 사용은 베이징 체육 대학 동물 기관 관리 및 사용 위원회의 승인을 받은 프로토콜에 따라 이루어졌습니다.
사전 동의서: 해당 사항 없음.
데이터 가용성 설명: 이 연구에 제시된 데이터는 해당 저자의 요청에 따라 제공됩니다.
이해 상충: 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
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