トレッドミル運動は、海馬と前頭前野の構造的シナプス可塑性の強化を通じて、3×Tg-AD マウスの空間学習と記憶の低下を防ぐパート 3
Jul 23, 2024
シナプス曲率およびシナプス後密度の厚さは、シナプス後情報統合および神経伝達物質伝達効率と密接に相関している[39]。
シナプス曲率とは、ニューロンを繋ぐシナプス領域の曲率を指し、人間の記憶と密接に関係しています。
一方で、シナプスの曲率はニューロン間の接続における重要な要素の 1 つです。シナプスの曲率が適切であれば、異なるニューロン間の結合が強化され、ニューロンの情報伝達が促進され、それによって人間の認知と記憶が向上します。
一方で、頻繁に考えたり、新しい知識を学習したり、社会活動を維持したりすると、シナプスの曲率が増加し、それによってニューロン間の接続と情報伝達が促進されることが研究によって示されています。これらの活動は、ニューロン間のより多くの接続の形成を促進し、これらの接続を修正することで、人々がより良い記憶を維持するのに役立ちます。
したがって、人間の記憶とシナプスの曲率の間には密接な関係があります。積極的になり、新しい知識を学び、さまざまな社会活動に参加することで、シナプスの曲率が高まり、ニューロン間の接続が強化され、個人の記憶力が向上します。私たちは記憶力を向上させる必要があることがわかります。シスタンシュには抗酸化作用、抗炎症作用、および老化防止効果があり、脳内の酸化や炎症反応を軽減し、それによって健康を守ることができるため、記憶力を大幅に向上させることができます。神経系。さらに、Cistanche は神経細胞の成長と修復を促進し、それによって神経ネットワークの接続と機能を強化します。これらの効果は、記憶力、学習能力、思考速度の向上に役立ち、認知機能障害や神経変性疾患の発生を防ぐこともできます。
二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬の両方のシナプス曲率に重大な影響を与えることが示されました (遺伝子型: F1、56=17.4、p < 0。0{{29}) }1; トレッドミル運動: F1,56=5.0, p=0.030; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1,56=6.8,p {{14} }.012; 図 3F) および前頭前皮質 (遺伝子型: F1,53=5.1, p=0.029; トレッドミル運動: F1,53=5.3, p {{25} }.026; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1、53=7.0、p=0.011;図 3G)。 Tukey の事後テストでは、海馬 (p < 0.001、図 3F) および前頭前皮質 (p=0.001、図 3G) のシナプス曲率が、3×Tg-AD 対照群と比較して有意に減少していることが示されました。非Tg対照群。
トレッドミル運動の前処理は、3×Tg-AD マウスの海馬 (p {{0}.001; 図 3F) と前頭前皮質 (p < 0.001; 図 3G) の両方でシナプス曲率を増加させました。
一方、二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬のシナプス後密度の厚さに大きな影響を与えることが示されました (遺伝子型: F1,56=26.3,p < 0.{{8} }01; トレッドミル運動: F1,56=8.0, p=0.007; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1,56=4.1, p {{14 }}.047; 図 3H) および前頭前皮質 (遺伝子型: F1,55=34.2,p < 0.001; トレッドミル運動: F1,55=11.1, p=0.002;遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1、55=4.9、p=0.032; 図 3I)。
Tukey の事後テストでは、海馬と前頭前皮質のシナプス後密度の厚さが、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少していることが示されました (p < 0.001; 図 3F、I) ）。
トレッドミル運動の前処理により、3×Tg-ADマウスの海馬 (p {{0}.001; 図 3F) と前頭前野 (p < 0.001; 図 3I) の両方でシナプス後密度の厚さが増加しました。
3.3. 3×Tg-ADマウスにおける海馬および前頭前皮質のシナプトフィジン(Syn)およびPSD95の発現に対するトレッドミル運動の影響
Syn は興奮性シナプスの特異的なシナプス前マーカーであり、PSD-95 は興奮性シナプスの特異的なシナプス後マーカーです [53,54]。
これら 4 つのマウス グループの海馬および前頭前皮質における Syn および PSD95 の発現をさらに調査しました (図 4A)。海馬については、二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が Syn の発現に有意な主効果を有することが示されました (遺伝子型: F1,23=5.5, p=0.029; トレッドミル運動: F1、23=14.9、p < 0.001; 図 4B)、Syn の発現に関して遺伝子型とトレッドミル運動の間に有意な相互作用はありませんでした (遺伝子型 × トレッドミル運動相互作用: F1、23=1.2、 p=0.292; 図 4D)。
前頭前皮質については、二元配置分散分析により、遺伝子型が Syn (遺伝子型: F1,23=1.2, p=0.278) の発現に有意な主影響を及ぼさないが、有意な相互作用があることが示されました。 Syn の発現に関する遺伝子型とトレッドミル運動の相互作用 (トレッドミル運動: F1,23=11.9, p=0.002;遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1,23=11.2, p { {14}}.003; 図 4C)。
Tukey の事後テストでは、海馬 (p= 0.025、図 4B) と前頭前皮質 (p= 0.005、図 4C) の Syn 発現が 3×Tg-AD で有意に減少していることが示されました。対照群と非Tg対照群との比較。
トレッドミル運動の前処理により、3×Tg-AD マウスの海馬 (p{0}.002; 図 4B) と前頭前皮質 (p < 0.001; 図 4C) の両方で Syn 発現が増加しました。
PSD95の発現については、二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬の両方でPSD95の発現に有意な影響を及ぼさないことが明らかになりました(遺伝子型: F1,23=3.3, p=0.0) 82; トレッドミル運動: F1,23=7.5,p=0.013; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1,23=0.9, p=0.344; 4D) および前頭前皮質 (遺伝子型: F1,23=0.4, p=0.514; トレッドミル運動: F1, 23=15.2, p < 0.001; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1 、23=3.3、p=0.083; 図 4E)。元のウェスタンブロットは補足図S1に提供されています。
図 4. トレッドミル運動は、3×Tg-AD マウスの海馬および前頭前皮質の Syn および PSD95 の発現を促進します。 (A) 海馬および前頭前皮質ホモジネートの Syn、PSD95、および GAPDH の代表的なウェスタン ブロットを、これら 4 つのマウス グループから調製しました。(B、C)
要約されたデータは、海馬 (B; * p < {{0}}.05, n=6) と前頭前野 (C; ** p < 0.01, n=6) は、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少し、この減少は海馬 (B) と前頭前野 (C) の両方でトレッドミル運動の前処理によってブロックされました (**) p < 0.01、n=6)。 (D、E)
海馬では、非 Tg 対照、非 Tg 運動、3×Tg-AD 対照、および 3×Tg-AD 運動マウスの間で PSD95 に有意な影響はありませんでした (D; p > 0。{{10} }5、n=6）および前頭前皮質（E; p > 0.05、n=6）。
免疫反応性は GAPDH に対して正規化し、非 Tg 対照群のパーセンテージとして表しました。各データセットは 3 匹のマウスから得られました。
3.4.トレッドミル運動により、3×Tg-AD マウスの海馬と前頭前皮質の軸索長と樹状突起の複雑さが強化された
軸索と樹状突起は、シナプス可塑性の構造基盤を表します。次に、ゴルジ染色により、海馬および前頭前皮質チン 3×Tg-AD マウスの軸索の長さと樹状突起の複雑さを評価しました (図 5A)。
二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬の軸索長に大きな影響を与えることが明らかになりました (遺伝子型: F1、45=43.6、p < 0。0{{2{{ 24}}}}1; トレッドミル運動: F1,45=25.7, p < 0.001; }}.1、p=0.049; 図 5B)、前頭前野 (遺伝子型:F1、43=41.6、p < 0.001; トレッドミル)運動: F1,43=28.0、p < 0.001、遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1,43=5.4、p=0.025、および樹状突起の複雑さ海馬 (遺伝子型: F1、36=166.8、p < 0.001; トレッドミル運動: F1、36=57.5、p < 0.001; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1、36=5.2 、p=0.029、図 5D) および前頭前皮質 (遺伝子型: F1、42=52.3、p < 0.001、トレッドミル運動: F1、42=62.6、p < 0.001) ;遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1、42=5.7、p=0.022; 図 5E)。
Tukey の事後テストでは、海馬と前頭前野の軸索長と樹状突起の複雑さが、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少していることが示されました (p < 0.001; 図 5B–E ）。
トレッドミル運動により、3×Tg-ADマウスの海馬と前頭前皮質の軸索長と樹状突起の複雑さが増加しました（p < 0.001、図5B-E）。一方、トレッドミル運動は、非 Tg マウスの海馬および前頭前皮質の軸索の長さと樹状突起の複雑さを増加させました (p < 0.05;図 5B-E)。
図 5. トレッドミル運動は、3×Tg-AD マウスの海馬および前頭前皮質の軸索の長さと樹状突起の複雑さを強化します。 (A) 非 Tg コントロール、非 Tg 運動マウス、3×Tg-AD コントロール、および 3×Tg-AD 運動マウスにおける海馬および前頭前野の代表的なゴルジ染色画像。 (B、C) 海馬 (B) および前頭前皮質 (C) の軸索長は、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少しました (** p < 0。{ {18}}1, n=9 – 13 画像セクション、3 – 5 細胞 / 画像セクション）、この減少は、海馬 (B) と前頭前野 (C) の両方でトレッドミル運動の前処理によってブロックされました (** p < 0.01、n=9–13)。
トレッドミル運動により、非 Tg マウスの海馬 (B) と前頭前皮質 (C) の軸索長が増加しました (* p < 0。05,n=9 – 13 画像セクション) 。 (D、E) 海馬 (D) および前頭前皮質 (E) の樹状突起の複雑さは、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少しました (** p < 0。 01、n=9 –13 画像セクション）、この減少は海馬（D）と前頭前野（E）の両方でトレッドミル運動の前処理によってブロックされました（** p < 0.01、n=9 –13） ）。
トレッドミル運動により、非 Tg マウスの海馬 (D) と前頭前皮質 (E) の樹状突起の複雑さが増加しました (* p < 0.05、n=9-13 画像セクション)。各データセットは 3 匹のマウスから得られました。
3.5.トレッドミル運動により、3×Tg-AD マウスの海馬と前頭前野の樹状突起棘の数が改善された
樹状突起スパインは、ニューロンの興奮性シナプス伝達の元の部位であり、その形態と構造は、生体内での通常の条件下でも、シナプス可塑性の条件下でも動的である[55]。
これまでの研究では、樹状突起スパインの動態が学習と記憶に関連しているのに対し、細いスパイン、マッシュルームスパイン、ずっしりとしたスパインは学習と記憶において異なる役割を持っていることが示されている[56]。
さらに、二次樹状突起の樹状突起スパインの数を分析し、スパインの頭、首、および長さの形態学的特徴に基づいて、それらを 3 つのタイプ (薄い、キノコ、およびずんぐりした) に分類しました (セクション 2、図 6A を参照)。
二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬の両方の脊椎の数に大きな影響を与えることが明らかになりました (遺伝子型: F1, 31=140.0、p < 0.0) {{20}}1; トレッドミル運動: F1,31=36.8,p < 0.001; F1,31=9.4, p {{14} }.005; 図 6B) および前頭前皮質 (遺伝子型: F1、31=89.4、p < 0.001; トレッドミル運動: F1、31=31.5、p < 0.001; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1 、31=6.5、p=0.017; 図 6C)。
Tukey の事後テストでは、海馬および前頭前皮質の棘の数が、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少していることが示されました (p < 0.001; 図 6B、C)。
トレッドミル運動の前処理により、3×Tg-AD マウスの海馬と前頭前皮質の両方で脊椎数の減少が防止されました (p < 0.001; 図 6B、C)。一方、トレッドミル運動は、非Tgマウスの海馬(p= 0.043、図6B)および前頭前皮質(p= 0.039、図6C)の脊椎の数を増加させた。
さらに、海馬および前頭前皮質の棘の数は、非 Tg対照群と比較して 3×Tg-AD 運動群で有意に減少しました (p < 0.001; 図 6B、C)。
長さが首の直径より大きく、頭と首の直径が類似している場合、脊椎は細いと見なされます [47]。細いスパインは数日かけて現れたり消えたりして、Ca2+などの生化学信号を集中させ、学習に必要なシナプスの特異性を提供します[56,57]。
二元配置分散分析により、遺伝子型とトレッドミル運動が海馬の両方の薄い棘に大きな影響を及ぼしていることが明らかになりました (遺伝子型:F1、31=74.3、p < 0。0{{2{ {25}}}}1; トレッドミル運動: F1,31=39.4, p < 0.001; F1,31=3.5, p {{14 }}.073; 図 6D) と前頭前野 (遺伝子型:F1、31=39.3、p < 0.001; トレッドミル運動: F1、31=27.4、p < 0.001; 遺伝子型 × トレッドミル運動の相互作用: F1、31=4.4、p=0.044; 図 6E)。 Tukey の事後テストでは、海馬と前頭前皮質の薄い棘が、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少していることが示されました (p < 0.001; 図 6D、E)。
トレッドミル運動の前処理は、3×Tg-AD マウスの海馬と前頭前野の両方で脊椎数の減少をブロックしました (p < 0.001; 図 6D、E)。
一方、トレッドミル運動は、非Tgマウスの海馬(p= 0.004、図6D)と前頭前皮質(p= 0.036、図6E)の脊椎の数を増加させた。
図 6. トレッドミル運動は、3×Tg-AD マウスの海馬および前頭前皮質の樹状突起棘の数を改善します。 (A) 非 Tg コントロール、非 Tg 運動、3×Tg-AD コントロール、および 3×Tg-AD 運動マウスにおける、海馬の CA1 錐体ニューロンおよび前頭前皮質 V 層錐体ニューロンの二次樹状突起の代表的なゴルジ染色画像。
長方形、三角形、円の樹状突起スパインは、それぞれ細い、キノコ状、ずんぐりした樹状突起スパインです。(B、C) 海馬 (B) と前頭前野 (C) のスパイン数は、3×Tg-AD で有意に減少しました。対照群と非 Tg 対照群との比較 (*** p < 0.001, n=8)、この減少は両方の海馬でトレッドミル運動の前処理によってブロックされました ( B) および前頭前皮質 (C) (*** p < 0.001、それぞれ n=8 樹状突起)。
トレッドミル運動の前処理により、非 Tg マウスの海馬 (B) と前頭前皮質 (C) の脊椎数が増加しました (** p < 0.01、それぞれ=8 個の樹状突起)。 (D、E)
海馬 (D) と前頭前皮質 (E) の薄い棘は、非 Tg 対照群と比較して 3×Tg-AD 対照群で有意に減少しました (*** p < 0。{{6 }}01, n=8)、この減少は海馬 (D) と前頭前皮質 (E) の両方でトレッドミル運動の前処理によってブロックされました (*** p < 0.001、n=8)。
トレッドミル運動の前処理により、海馬 (D; ** p < {{0}}.01, n=8) および前頭前皮質 (E; * p < { {10}}.05、n=8) 非 Tg マウス。 (F–I) 前頭前皮質 (G、I) のキノコ (** p < 0.01, n=8) とずんぐりした棘 (*** p < 0.001, n=8) は、非Tg対照群と比較して3×Tg-AD対照群では有意に減少し、この減少はトレッドミル運動の前処理によって前頭前野の両方でブロックされた(*** p < 0.001、n=8)。
トレッドミル運動の前処理により、前頭前皮質 (G 、Ｉ）非Ｔｇマウスにおいて。
非 Tg コントロール、非 Tg 運動、3×Tg-AD コントロール、および 3×Tg-AD 運動マウスの間では、海馬のキノコおよびずんぐりした棘に対して有意な影響はありませんでした (F、H; p > 0 .05、n=8）。各データセットは 3 匹のマウスから得られました。
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