研究目的:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)作为最主要的神经系统退行性疾病通常伴随衰老出现,据世界卫生组织统计,当前全球有超过5500万的痴呆患者,并不断增长,预计到2050年增长到1.52亿。而中国作为世界上老年人3-Methyladenine MW口最多和人口老龄化速度最快的国家之一,AD患者已超过983万人,带来了巨大的人力、物力和财力压力。因此对于AD的预防和治疗已经成为当前公共卫生领域面临的巨大挑战,为AD提供有效的防治手段刻不容缓。线粒体作为高度动态的细胞器,参与机体的细胞凋亡、细胞内信号分子的传输、Ca2+浓度的调节、线粒体蛋白的运输、活性氧的产生等各种生命活动,正常情况下,线粒体凭借其高度动态特性对细胞内外刺激做出适应性改变,不断维持自身结构与功能的稳定,即线粒体稳态。近年来研究发现衰老相关的神经系统退行性疾病与线粒体稳态关系密切,特别是AD病患者脑组织内线粒体功能障碍引发线粒体稳态失衡,因此以线粒体稳态为靶点治疗AD的研究逐渐展开。去乙酰化酶3(Sirtuins3,SIRT3)作为线粒体内最主要的去乙酰化酶,可以直接与至少84种线粒体蛋白质相互作用,这些蛋白质参与线粒体功能的方方面面,包括调控线粒体有丝分裂、转录、翻译、DNA加工、RNA加工、脂质代谢等。因此SIRT3蛋白的激活与糖尿病、衰老、神经退行性变、肝病、炎症性疾病、心血管疾病、癌症、肾脏疾病和肥胖等一系列疾病的延缓和治疗密切相关。去乙酰化酶1(Sirtuins1,SIRT1)作为SIRT3蛋白上游的调控蛋白,与SIRT3分别定位于细胞核和线粒体内,共同作为去乙酰化酶诱导分解代谢过程和抑制合成代谢过程的各种蛋白质,增加细胞能量储存并最终维持细胞能量稳态。腺苷酸活化蛋白激酶(Adenosine 5‘-monophosphate (AMP)-activated protein kinase,AMPK)即AMP依赖的蛋白激酶,是生物能量代谢调节的关键分子,在能量代谢紊乱时会被激活,与线粒体功能密切相关.AMPK的激活对于SIRT1和SIRT3的调节以及维持线粒体功能至关重要。AMPK上调可以激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(Peroxisome proliIerators-activated receptor γ coactivator lalpha,PGC-1α)的表达,进而激活了SIRT1和SIRT3蛋白来调节线粒体功能和稳态。此外,在运动领域的研究证实了运动可以作为AD防治的有效手段。积极进行运动锻炼可以通过改善免疫系统与炎症反应、神经营养因子的合成、内皮功能与脑血管功能、细胞凋亡、细胞通信、代谢与氧化应激、神经毒性、DNA修复与损伤、细胞膜蛋白以及突触可塑性等多个方面,改善认知功能、减轻神经精神症状以及恢复日常生活能力等,延缓AD等衰老相关疾病。因此,本研究设计实验验证AD小鼠体内SIRT3及其关键蛋白水平,以及探讨有氧运动对SIRT3及其关键蛋白水平的影响,阐明有氧运动是否通过调节SIRT3及其关键蛋白水平从而减少线粒体功能障碍,促进线粒体稳态,进而延缓和改善AD,为今后通过有氧运动方式改善和延缓AD提供新思路和理论依据。研究方法:选取20只APP/PS1小鼠和10只C57野生型小鼠,C57野生型小鼠作为野生型安静对照,即野生型正常对照组(CWG,n=10);APP/PS1小鼠分为正常对照组(CNG,n=10),正常运动组(ENG,n=10)。对三组小鼠进行为期1周的适应性训练,然后对所有运动组小鼠进行为期12周的60%最大摄氧量强度的有氧跑台训练。在第14周于冰上取材,分离各组小鼠的双侧海马组织和大脑皮质,于-80℃冰箱保存,随后对三组小鼠的各指标进行Western blot实验。研究结果:我们通过Western blot方法检测了CWG、CNG和ENG三组小鼠大脑皮质和海马组织中SIRT3、SIRT1、PGC1α和AMPK蛋白的蛋白水平。(1)在大脑皮质和海马组织中,与CWG组相比,CNG组的SIRT3、SIRT1、PGC1α和AMPK的蛋白水平均显著降低(P<0.05)。其中在大脑皮质中,SIRT3的平均蛋白水平降低69.27%,SIRT1的平均蛋白水平降低43.53%,PGC-1α的平均蛋白水平降低62.36%,AMPK的平均蛋白水平降低61.04%;在海马组织中,SIRT3的平均蛋白水平降低66.77%,SIRT1的平均蛋白水平降低49.65%,PGC-1α的平均蛋白水平降低49.54%,AMPevonedistat供应商PK的平均蛋白水平降低37.74%。(2)在大脑皮质和海马组织中,与CNG组相比,ENG组SIRT3、SIRT1、PGC1α和AMPK蛋白水平均显著升高Anti-cancer medicines(P<0.05)。其中在大脑皮质中SIRT3的平均蛋白水平升高104.43%,SIRT1的平均蛋白水平升高45.19%,PGC-1α的平均蛋白水平升高91.66%,AMPK的平均蛋白水平升高35.06%;在海马组织中,SIRT3的平均蛋白水平升高119.89%,SIRT1的平均蛋白水平升高71.70%,PGC-1α的平均蛋白水平升高50.97%,AMPK的平均蛋白水平升高35.03%。(3)在大脑皮质中,与CWG组相比,ENG组的SIRT3、SIRT1和AMPK的蛋白水平均显著降低(P<0.05),PGC1α水平降低但未达到显著差异,其中SIRT3的平均蛋白水平降低37.18%,SIRT1的平均蛋白水平降低18.01%,PGC-1α的平均蛋白水平降低27.86%,AMPK的平均蛋白水平降低25.98%;在海马组织中,与CWG组相比,ENG组的SIRT3、PGC1α和AMPK的蛋白水平均显著降低(P<0.05),其中SIRT3的平均蛋白水平降低26.93%,SIRT1的平均蛋白水平降低13.55%,PGC-1α的平均蛋白水平降低23.82%,AMPK的平均蛋白水平降低15.93%。研究结论:AD小鼠体内的SIRT3及其关键调控蛋白水平受到抑制,而有氧运动可以通过提高AD小鼠脑组织内受到抑制的SIRT3及其关键调控蛋白水平,从而改善AD小鼠的线粒体功能障碍和稳态失衡,进而延缓和改善AD症状。