有氧运动改善AD模型APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡

作者：牟连伟; 顾博雅; 李岩; 赵丽^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2019, 35(02): 171-178.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.08

• 有氧运动
• APP/PS1小鼠
• 线粒体分裂
• 线粒体融合

线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠(AD模型)随机分为AD安静组(AS)、AD运动组(AE),同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组(CS)。AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率; Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量,以及Drp1的活性(p-Drp1-Ser616)、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平;透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高(P<0. 05),12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率(P<0. 05)。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加(P<0. 05)。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低(P<0. 05)。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性,提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平(P<0. 05)。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形,部分线粒体膜结构消失,线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构,提高健康线粒体比率及直径。本研究提示,12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的表达,降低Drp1的活性(p-Drp1-Ser616),上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平,改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制,是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。

• 单位
  北京体育大学