L'exercici de la cinta de córrer evita la disminució de l'aprenentatge i la memòria espacials en ratolins 3 × Tg-AD mitjançant la millora de la plasticitat sinàptica estructural de l'hipocamp i l'escorça prefrontal Part 4

Les espines es classifiquen com a bolets si el diàmetre del cap és més gran que el diàmetre del coll [47]. Les espines de bolets són les més estables i persisteixen durant mesos.

En els últims anys, els canvis ambientals repetits i la pressió creixent a la vida han fet que cada cop més persones se sentin perdudes, cansades i fins i tot esgotades. En aquesta situació, moltes persones no poden evitar sospirar: quant de temps podrem sobreviure en un estat tan viu?

Tanmateix, després de molts estudis, s'ha demostrat que no hi ha una correlació directa entre la supervivència durant uns mesos i la memòria. En altres paraules, les dificultats que hem viscut no faran que la nostra memòria decaigui. Al contrari, una manera correcta de pensar i una actitud positiva no només ens poden enfortir la memòria sinó que també ens permeten afrontar millor els reptes de futur.

En primer lloc, una actitud positiva és la pedra angular per mantenir una memòria sana. Quan tenim una mentalitat positiva, el nostre cervell també estarà ple d'energia. Serem més concentrats i més creatius. Diversos estudis han demostrat que les emocions i mentalitats positives poden fins i tot millorar els problemes de visió sota pantalles d'ordinador. Si podem dedicar-nos a la vida i avançar positivament, naturalment no estarem lluny de l'èxit.

A continuació, l'exercici moderat també ens pot ajudar a mantenir una bona memòria. L'activitat física pot millorar la salut del cos i del cervell. L'exercici físic pot afavorir el metabolisme i consumir un excés d'energia negativa. Durant l'activitat física, el nostre cervell rebrà més oxigen, la qual cosa és útil per al nostre cervell i també pot millorar la nostra memòria.

A més, aprendre coses noves i mantenir la curiositat també ens pot ajudar a millorar la salut de la memòria. L'aprenentatge i l'exploració mantenen les nostres cèl·lules cerebrals actives i actives. Quan explorem noves àrees, el nostre cervell es veurà desafiat i la vitalitat de la memòria es millorarà.

En definitiva, l'entorn i les dificultats en què ens trobem no perjudicaran la nostra memòria. Al contrari, mantenir una actitud positiva, fer exercici moderat i aprendre coses noves ens pot ajudar a enfortir la nostra memòria. Si tenim una actitud positiva i mantenim la curiositat, crec que podem sobreviure més temps en aquest món desafiant. Es pot veure que hem de millorar la nostra memòria. Cistanche pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche també pot regular l'equilibri dels neurotransmissors, com l'augment dels nivells d'acetilcolina i factors de creixement, que són molt importants per a la memòria i l'aprenentatge. A més, Cistanche també pot millorar el flux sanguini i promoure el lliurament d'oxigen, cosa que pot garantir que el cervell obtingui una nutrició i energia suficients, millorant així la vitalitat i la resistència del cervell.

Feu clic a Coneix suplements per millorar la memòria

Es poden desplaçar de les espines primes mitjançant la potenciació a llarg termini (LTP) [56,58]. L'ANOVA bidireccional va indicar que l'exercici del genotip i la cinta no tenien efectes significatius sobre les espines de bolets de l'hipocamp (genotip: F1, 31=6.2, p=0.019; exercici de la cinta: F1,{{10} }.4,p=0.245 genotip × interacció amb l'exercici de la cinta: F1,23=0.06, p=0.803;

Per a l'escorça prefrontal, l'ANOVA bidireccional va indicar que l'exercici del genotip i la cinta de córrer tenien efectes principals significatius sobre el nombre d'espines de bolets (genotip: F1, 31=23.3, p <0.001. exercici de cinta de córrer: F1, 31=24.4, p < 0,001 Figura 6G), però no hi va haver una interacció significativa entre el genotip i l'exercici de la cinta en el nombre d'espines de bolets (interacció genotip × exercici de cinta: F1, {{13 }}.1, p=0.723; Figura 6G).

Les proves posthoc de Tukey van indicar que el nombre d'espines de bolets es va reduir significativament a l'escorça prefrontal en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup de control no Tg (p=0.001; Figura 6G ), i l'exercici de la cinta va augmentar el nombre d'espines de bolets a l'escorça prefrontal (p <0, 001; Figura 6G) en ratolins 3 × Tg-AD.

Mentrestant, l'exercici de la caminadora va augmentar les espines de bolets (p=0.003; Figura 6G) de l'escorça prefrontal sense ratolins Tg. Les espines es consideren tossudes si la longitud i l'amplada són iguals [47].

Les espines tossudes es consideren un tipus immadur que predomina durant el desenvolupament postnatal primerenc i mostra una escassetat relativa al cervell madur [59]. Les espines tossudes poden participar en la regulació homeostàtica del calci i en el control de l'excitabilitat neuronal [60].

L'ANOVA bidireccional va indicar que l'exercici del genotip i de la cinta no tenien cap efecte significatiu en les espines tossudes de l'hipocamp (genotip: F1, 31=5.8, p=0.023; exercici de la cinta rodant: F1,{{7} }.6, p=0.430 genotip × interacció amb l'exercici de la cinta: F1, 31=0.01, p=0.810;

No obstant això, l'ANOVA bidireccional va indicar que el genotip i l'exercici de la cinta de córrer tenien efectes principals significatius sobre el nombre d'espines tossudes (genotip: F1,31=31.1,p <0.001; exercici de la cinta de córrer: F1,{ {7}}.4, p=0.001, figura 6I), i no hi va haver una interacció significativa entre el genotip i l'exercici de la cinta en el nombre d'espines tossudes (interacció genotip × exercici de cinta: F1,{{13} }.4, p=0.522; Figura 6I) al còrtex prefrontal.

Les proves post hoc de Tukey van indicar que les espines tossudes de l'escorça prefrontal van disminuir significativament en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup de control no Tg (p <{3}}.001; Figura 6I).

L'exercici de la cinta va augmentar el nombre d'espines tossudes a l'escorça prefrontal (p=0.005; Figura 6I) en ratolins 3 × Tg-AD. Mentrestant, l'exercici de la cinta va augmentar el nombre d'espines tossudes (p=0.042; Figura 6I) de l'escorça prefrontal dels ratolins no Tg.

4. Discussió

Aquí, hem demostrat que els ratolins 3 × Tg-AD de sis mesos presentaven una memòria de treball espacial deteriorada i el pretractament de l'exercici de la cinta de córrer va evitar la disminució de la memòria de treball espacial en ratolins 3 × Tg-AD.

El pretractament de l'exercici de la cinta de córrer va provocar un augment del nombre d'insinapsis, els paràmetres estructurals sinàptics, l'expressió de Syn, la longitud de l'axó, la complexitat dendrítica, el nombre d'espines dendrítiques i la restauració de la plasticitat sinàptica estructural de l'hipocamp i l'escorça prefrontal en ratolins 3 × Tg-AD. Mentrestant, el pretractament de l'exercici de la cinta de córrer va millorar la plasticitat sinàptica augmentant el nombre de sinapsis, la longitud de l'axó, la complexitat dendrítica i el nombre d'espines dendrítiques a l'hipocamp i / o escorça prefrontal de ratolins no Tg.

Els nostres resultats suggereixen que l'exercici pot servir com una intervenció eficaç en l'etapa inicial per retardar la progressió de l'AD. Hem trobat que el percentatge d'errors de memòria de treball va augmentar significativament en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup de control no Tg. però no hi ha efectes significatius sobre el percentatge d'errors de memòria de referència.

La memòria a curt termini i la pèrdua de la funció sinàptica són els signes inicials i més freqüents de deteriorament de la memòria i deteriorament cognitiu [35]. A mesura que la malaltia avança, les persones experimenten una pèrdua de memòria a llarg termini que condueix a problemes amb la multitasca i el pensament abstracte. Així, aquest resultat suggereix que els ratolins 3 × Tg-AD de sis mesos encara es troben en les primeres etapes de la progressió de l'AD.

A més, 12 setmanes de pretractament de l'exercici de la cinta de córrer van provocar una disminució significativa del percentatge d'errors de memòria de treball el dia 5 i el dia 6 de la sessió d'adquisició sota la prova del laberint radial de vuit braços.

El laberint radial de vuit braços és un dels paradigmes més comuns per avaluar la memòria de treball espacial i la memòria de referència espacial [61]. La memòria de treball espacial s'utilitza sovint com a sinònim de memòria a curt termini, però la memòria de treball permet la manipulació de la informació emmagatzemada, mentre que la memòria a curt termini només es refereix a l'emmagatzematge a curt termini d'informació [62].

La memòria de referència espacial es refereix a les memòries a llarg termini que es requereixen per recordar la informació [63]. A més, estudis anteriors van demostrar que el funcionament de la cinta de córrer reverteix les disminucions cognitives dels ratolins 3 × TgAD a la tasca del laberint d'aigua de Morris, que posa a prova l'aprenentatge depenent de l'hipocamp, inclosa l'adquisició de memòria espacial i memòria espacial a llarg termini [64–66].

En conjunt, els ratolins 3 × Tg-AD de sis mesos van mostrar una memòria de treball espacial disminuïda, i la forta disminució dels errors de memòria de treball sota la prova del laberint radial de vuit braços indica que els pretractaments de l'exercici de la cinta de córrer eviten una disminució de l'aprenentatge espacial i la memòria en les primeres etapes de ratolins 3 × Tg-AD.

Es van examinar els mecanismes potencials que podrien subratllar la disminució dels errors de memòria de treball induïda per l'exercici de la cinta en ratolins 3 × Tg-AD de sis mesos. La plasticitat estructural sinàptica es manifesta com a canvis en el nombre i la mida de les sinapsis, la longitud de la zona activa sinàptica, l'amplada de l'escletxa sinàptica, la curvatura sinàptica i el gruix de la densitat postsinàptica [67].

Es creu que la plasticitat sinàptica estructural dins de l'hipocamp i l'escorça prefrontal constitueix la base cel·lular de l'aprenentatge i la memòria, que depèn de diferents mecanismes neuronals pre- i post-sinàptics [5, 6]. Vam trobar que els pretractaments de l'exercici de la cinta de córrer van provocar un augment del nombre de sinapsis tant a l'hipocamp com a l'escorça prefrontal de ratolins 3 × Tg-AD de sis mesos.

Mentrestant, els pretractaments de l'exercici de la cinta de córrer van augmentar el nombre de sinapsi tant a l'hipocamp com a l'escorça prefrontal en ratolins no Tg. La longitud de la zona activa sinàptica reflecteix els mecanismes neuronals presinàptics de la plasticitat sinàptica estructural, mentre que la curvatura sinàptica i el gruix de la densitat postsinàptica reflecteixen els mecanismes neuronals postsinàptics de la plasticitat sinàptica estructural [68,69].

L'esquerda sinàptica és l'estructura responsable de la transmissió del neurotransmissor entre les neurones presinàptiques i postsinàptiques, i l'escurçament òptim de la fissura sinàptica pot tenir una funció adaptativa d'optimitzar la força sinàptica [37,38].

De fet, vam trobar que els pretractaments de l'exercici de la cinta de córrer van augmentar notablement la longitud de la zona activa sinàptica, la curvatura sinàptica i el gruix de la densitat postsinàptica, escurçant l'amplada de l'esquerda sinàptica a l'hipocamp i l'escorça prefrontal de 3 × de sis mesos. Ratolins Tg-AD. Syn és una proteïna marcadora de vesícules presinàptiques de les cèl·lules nervioses [70], mentre que la PSD95 és una proteïna de bastida postsinàptica fonamental que modula la resposta postsinàptica a l'alliberament presinàptic de glutamat regulant l'ancoratge dels receptors de glutamat a la PSD [71].

Estudis anteriors han demostrat que Syn i PSD95 estaven regulats a la baixa a l'escorça cerebral de ratolins 3 × Tg-AD de set mesos i es van recuperar amb sis mesos de tractament amb exercici voluntari [72].

D'acord amb aquest estudi [72], vam trobar que l'exercici de la cinta de córrer va facilitar l'expressió de Syn a l'hipocamp i l'escorça prefrontal de 3 × Tg-ADmice de sis mesos.

La interrupció de la funció sinàptica induïda per A i tau també es manifesta com a inducció LTP/LTD deteriorada i oscil·lacions de xarxa [37,73,74]. Mentrestant, l'exercici de la cinta de córrer disminueix la càrrega APP, BACE-1 i A tant a l'hipocamp com a l'escorça dels ratolins ADmodel [24, 27].

Per tant, és probable que els augments induïts per l'exercici en el nombre de sinapsis, l'estructura sinàptica i el nivell de Syn condueixin a una millora de l'eficàcia de l'alliberament de neurotransmissors i a la prevenció de la disminució de la memòria de treball espacial de tres ratolins Tg-AD.

Els axons, les dendrites i les espines dendrítiques constitueixen la base estructural de la plasticitat sinàptica. L'axó està especialitzat funcionalment per transmetre senyals, mentre que les dendrites estan especialitzades per rebre senyals [75,76]. In vivo, la imatge va indicar anomalies axonals i trencament dendrític al voltant de les plaques amiloides en un model de ratolí transgènic APP/PS1 doble de 4-12-mesos de ratolins AD i 3 × Tg-AD [73,74].

Els estudis in vitro que utilitzen A 1–42 i A oligomèrics han revelat que el tractament de 60 h A va donar lloc a la degeneració tant dels axons, del somata neuronal i de la dinàmica de la xarxa neuronal [77,78]. Estudis anteriors han demostrat que el funcionament de la cinta va alleujar la deposició A i el nivell de tau a l'hipocamp i l'escorça cerebral en ratolins 3 × Tg-AD i rates alimentades amb dieta alta en greixos [66,67,79].

Vam trobar que la longitud de l'axó i la complexitat dendrítica de l'hipocamp i l'escorça prefrontal es van reduir significativament en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup no control.

El pretractament de l'exercici de la cinta va augmentar la longitud de l'axó i la complexitat dendrítica a l'hipocamp i l'escorça prefrontal en ratolins 3 × Tg-AD. El pretractament de l'exercici de la cinta de córrer probablement manté la longitud de l'axó i la complexitat dendrítica a l'hipocamp i l'escorça prefrontal en ratolins 3 × Tg-AD. Mentrestant, el pretractament de l'exercici de la cinta de córrer va augmentar la longitud de l'axó i la complexitat dendrítica a l'hipocamp i l'escorça prefrontal en ratolins no Tg, cosa que indica que l'exercici indueix una superfície augmentada per facilitar les interaccions amb altres neurones i condueix a una plasticitat sinàptica estructural millorada en ratolins no Tg. Augmenten les espines dendrítiques. la superfície per a possibles connexions sinàptiques.

Es creu que els canvis en la forma, la mida i el nombre d'espines sinàptiques són la base de la formació de la memòria i s'observen en una varietat de malalties neurodegeneratives, com ara la MA i la malaltia de Parkinson [80-82]. Els estudis in vitro van trobar que el tractament amb 48-h amb 0,5-1,0 µM A 1-42 va reduir la densitat de la columna dendrítica/sinapsis en cultius d'hipocamp fins a un màxim d'un 40% [83].

Aquí, hem demostrat que el nombre d'espines dendrítiques totals de l'hipocamp i l'escorça prefrontal es va reduir significativament en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup de control no Tg. El pretractament de l'exercici de la cinta va bloquejar la disminució del nombre d'espines a l'hipocamp i l'escorça prefrontal en ratolins 3 × Tg-AD.

No obstant això, el nombre d'espines de l'hipocamp i de l'escorça prefrontal va disminuir significativament en el grup d'exercicis 3 × Tg-AD en comparació amb el grup de control no Tg, cosa que suggereix que 12 setmanes de pretractament d'exercici en cinta de córrer van restaurar parcialment la pèrdua d'espines dendrítiques en sis mesos. ratolins vells 3 × Tg-AD. D'altra banda, l'exercici de la cinta de córrer va augmentar el nombre d'espines de l'hipocamp i de l'escorça prefrontal en ratolins no Tg. Estudis anteriors han demostrat que la dinàmica de les espines dendrítiques s'associa amb l'aprenentatge i la memòria, i les espines primes, de bolets i tossudes tenen diferents papers en l'aprenentatge i la memòria [56].

Les espines primes són més dinàmiques que les espines dels bolets, responen a l'activitat sinàptica i es creu que són "espines d'aprenentatge", responsables de formar nous records durant el procés de plasticitat sinàptica, acompanyada d'un engrandiment del cap [56,79]. Les espines dels bolets formen connexions sinàptiques fortes, tenen la vida útil més llarga i, per tant, es creu que són llocs d'emmagatzematge de memòria a llarg termini [56,79].

Les espines tossudes es consideren un tipus immadur que predomina durant el desenvolupament postnatal primerenc i mostren una relativa escassetat al cervell madur [59]. De fet, vam trobar que les espines primes (hipocamp i escorça prefrontal), les espines de bolets (escorça prefrontal) i les espines tossudes (escorça prefrontal) es van reduir significativament en el grup de control 3 × Tg-AD en comparació amb el grup no control.

Aquesta diferència regional pot ser deguda al transcurs del temps de la deposició A, que s'inicia al neocòrtex i progressa cap a l'hipocamp en ratolins 3 × Tg-AD [17].

Per tant, les espines dendrítiques del neocòrtex estan més greument deteriorades. El pretractament de l'exercici de la cinta de córrer va bloquejar la disminució del nombre d'espines primes, espines de bolets i espines tossudes tant a l'hipocamp com a l'escorça prefrontal en ratolins 3 × Tg-AD, mentre que l'exercici a la cinta va augmentar les espines primes de l'hipocamp i l'escorça prefrontal, les espines de bolets del còrtex prefrontal i espines rechonchos de l'escorça prefrontal en ratolins no Tg.

S'ha demostrat una forta correlació positiva entre la densitat de la columna dendrítica a l'hipocamp i la memòria mitjançant el paradigma de condicionament de la por, el laberint d'aigua de Morris i les avaluacions del comportament de la col·locació d'objectes [84].

El pretractament de l'exercici de la cinta de córrer probablement potencia les connexions sinàptiques mitjançant un augment de les espines dendrítiques. Aquests mecanismes podrien explicar per què el pretractament de l'exercici de la cinta de córrer evita una disminució de la memòria de treball espacial en ratolins 3 × Tg-AD. Es considera que la intervenció de l'exercici és una opció segura i econòmica com a estratègia terapèutica o preventiva contra diverses malalties. Com a tal, l'exercici pot servir com una intervenció preventiva prometedora per alterar la progressió de l'AD.

Materials suplementaris: es pot descarregar la informació de suport següent a https://www.mdpi.com/article/10.3390/cells11020244/s1, Figura S1: Western blots de longitud completa de les dades d'expressió Synand PSD95 que es mostren a la figura 4.
Contribucions de l'autor: Conceptualització, LM, JC, Q.-SL i LZ; metodologia, LM, JC, BG,LY i CL; programari, LM, JC, BG, LY i CL; validació, LM, JC, BG, LY i CL;anàlisi formal, LM, JC, BG, LY i CL; investigació, LM, JC, BG, LY i CL; recursos, LM, JC i BG; curació de dades, LM, JC i BG; redacció-elaboració d'esborrany original, LM,JC, Q.-SL i LZ; redacció-revisió i edició, LM, JC, BG, LY, CL, Q.-SL i LZ;visualització, Q.-SL i LZ; supervisió, Q.-SL i LZ; administració de projectes, Q.-SL i L.Z.; adquisició de finançament, LZ Tots els autors han llegit i han acceptat la versió publicada del manuscrit.

Finançament: aquest treball va comptar amb el suport de la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina (31571229) a LZ

Declaració de la Junta de Revisió Institucional: el manteniment i l'ús d'animals es feien mitjançant protocols aprovats pel Comitè Institucional de Cura i Ús d'Animals de la Universitat Esportiva de Beijing.

Declaració de consentiment informat: no aplicable.

Declaració de disponibilitat de dades: les dades presentades en aquest estudi estan disponibles a petició de l'autor corresponent.

Conflictes d'interessos: els autors declaren no conflicte d'interessos.

Referències

1. Blennow, K.; de León, MJ; Zetterberg, H. Malaltia d'Alzheimer. Lancet 2006, 368, 387–403. [Ref creuat]

2. Jahn, H. Pèrdua de memòria en la malaltia d'Alzheimer. Diàlegs Clin. Neurosci. 2013, 15, 445–454. [CrossRef] [PubMed]

3. Glenner, GG; Wong, CW Malaltia d'Alzheimer: informe inicial de la purificació i caracterització d'una nova proteïna amiloide cerebrovascular. Bioquímica. Biofísica. Res. Commun. 1984, 120, 885–890. [Ref creuat]

4. Grundke-Iqbal, I.; Iqbal, K.; Tung, YC; Quinlan, M.; Wisniewski, HM; Binder, LI Fosforilació anormal de la proteïna tau associada a microtúbuls (tau) en la patologia citoesquelètica d'Alzheimer. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 1986, 83, 4913–4917. [CrossRef][PubMed]

5. Yoon, T.; Okada, J.; Jung, MW; Kim, JJ L'escorça prefrontal i l'hipocamp serveixen diferents components de la memòria de treball en rates. Aprèn. Mem. 2008, 15, 97–105. [Ref creuat]

6. Laroche, S.; Davis, S.; Jay, TM Plasticitat a les sinapsis de l'hipocamp a l'escorça prefrontal: rols duals en la memòria de treball i la consolidació. Hipocamp 2000, 10, 438–446. [Ref creuat]

7. Puzzo, D.; Argyrousi, EK; Staniszewski, A.; Zhang, H.; Calcagno, E.; Zuccarello, E.; Acquarone, E.; Fa, M.; Li Puma, DD; Grassi,C.; et al. Tau no és necessari per a les alteracions sinàptiques i de memòria induïdes- -amiloide. J. Clin. Investig. 2020, 130, 4831–4844.[CrossRef]

8. Selkoe, DJ Els oligòmers solubles de la proteïna beta amiloide perjudiquen la plasticitat i el comportament sinàptics. Comportament. Cervell Res. 2008, 192.106–113. [CrossRef] [PubMed]

9. Shankar, GM; Li, S.; Mehta, TH; Garcia-Munoz, A.; Shepardson, NE; Smith, I.; Brett, FM; Farrell, MA; Rowan, MJ; Lemere, CA; et al. Els dímers de proteïna beta-amiloide aïllats directament del cervell d'Alzheimer perjudiquen la plasticitat i la memòria sinàptica. Nat.Med. 2008, 14, 837–842. [Ref creuat]

10. Laurén, J.; Gimbel, DA; Nygaard, HB; Gilbert, JW; Strittmatter, SM La proteïna priònica cel·lular media el deteriorament de la plasticitat sinàptica per part dels oligòmers beta-amiloide. Natura 2009, 457, 1128–1132. [Ref creuat]

11. Liu, XJ; Yuan, L.; Yang, D.; Han, WN; Li, QS; Yang, W.; Liu, QS; Qi, JS Melatonina protegeix contra les alteracions induïdes per la beta amiloide de la LTP de l'hipocamp i l'aprenentatge espacial a les rates. Sinapsi 2013, 67, 626–636. [CrossRef] [PubMed]

12. Arroyo-García, LE; Isla, AG; Andrade-Talavera, Y.; Balleza-Tapia, H.; Loera-València, R.; Álvarez-Jimenez, L.; Pizzirusso,G.; Tambaro, S.; Nilsson, P.; Fisahn, A. Acoblament alterat d'espiga-gamma de les interneurones d'espiga ràpida de l'àrea CA3 com a deterioració funcional més primerenca en el model de ratolí App (NL-GF) de la malaltia d'Alzheimer. Mol. Psiquiatria 2021. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com