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阿尔茨海默病(AD)是全球老年人面临的主要健康挑战之一。它被认为是痴呆症的一个常见原因,是导致全球死亡率的重要诱因。随着人口老龄化问题的出现,阿尔茨海默病的治疗越来越受到人们的重视,迫切需要改善。神经炎症是AD发病机制中的一个常见标志。小胶质细胞异常激活引起的持续性神经炎症,导致神经元和胶质细胞的损伤和凋亡。因此,新兴的研究集中于抑制神经炎症的方法,以改善和开发新的治疗AD的方法。近年来,已有证据证明参与适当的有氧运动可以作为一种改善认知功能和防止认知功能下降的策略。适当的有氧运动可以防止痴呆和其他神经退行性疾病的发展,如帕金森病(Parkinson’s disease,PD)和AD。据报道,适当的有氧运动可以改善大脑中与年龄或疾病相关的脑萎缩,这表明了它对认知能力下降的保护作用。近年来的研究证实,体育运动对老年人认知功能具有显著的保护作用。然而,对运动保护作用的分子机制的了解仍然有限。神经退行性疾病和多种炎症状态相互联系,一些抗炎化合物被认为具有一定的治疗潜力。AD是一种与神经炎症相关的神经退行性疾病,表现为激活的小胶质细胞和升高的促炎症细胞因子水平。而有研究证据表明,体育运动能够降低AD患者体内的炎症因子水平,如白介素(IL)-1β,白介素和肿瘤坏死因子(TNF)-α等,表明适当的运动可能减轻AD引起的神经炎症反应。Microrna(miRNAs)是一类小的非编码RNA,在各种细胞和分子过程中具有重要的调控功能。MiRNA通过靶向信使RNA(messageRNA,mRNA)的3’-非翻译区(untranslated region)在基因表达的转录后调控中发挥作用。在AD的发展过程中也发现了一些异常的miRNA表达,这些miRNA可能成为治疗AD的潜在治疗靶点。其中一些miRNA被报道通过调节神经炎症,参与AD的进展。MicroRNA-129-5p(miR-129-5p)可抑制脊髓缺血-再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury,IRI)引起的神经炎症反应。但是,关于miR-129-5p在AD进展中的作用的相关研究甚少。有报道称,体育运动可以通过调节AD中的miR-132来改善认知功能障碍。Valenti等人的一项研究表明,体育运动可以增加成骨的祖细胞中miR-129-5p的表达。因此,我们推测miR-129-5p也可能受到AD患者有氧运动的调控。为了进一步揭示体育运动对AD的保护作用的分子机制,本研究旨在探讨miR-129-5p在体育运动对AD小鼠和患者认知功能和神经炎症的影响中的作用。第一部分运动对阿尔茨海默病的作用目的随着现代社会中老年人的比例越来越大,老年人认知能力的丧失成为公共卫生机构面临的首要问题。适度的有氧运动被认为是一种潜在的生活方式干预,可能在AD的发生中发挥着一定的作用。本研究旨在研究运动对AD患者认知功能障碍和神经炎症水平的影响。方法本研究共选取在医院募招的80例AD患者,分为对照组(n=40)和运动组(n=40)。运动组在医院康复中心接受3个月最高心率为70%的训练。运动方式包括:老年医疗体操、有氧舞蹈、健身操、手摇车、对抗不激烈的球类运动等;运动持续时间:有氧运动时间从15-30min/次起始,逐步延长至60min/次,且每周3-7次;运动强度:根据患者身体特征,每次运动的最大心率从50%起,最大心率不超过70%,当患者感到不适时及时停止或降低运动强度。而对照组的AD患者接受了 3个月的健康教育,其生活方式未发生改变,且未进行有氧运动。分别收集患者运动前后的血清,并对其心理学状态进行评估,包括易智力状态检查量表(Mini-mental State Examination,MMSE)、阿尔茨海默病评定量表(Alzheimer’s Disease Assessment Scale-Cognitive section,ADAS-Cog)及神经精神病状态调查问卷表(Neuropsychiatric Inventory Questionnaire,NPI-Q)。8月龄的APP/PS I双转基因小鼠作为AD动物模型。AD小鼠的模型在国内外众多关于阿尔茨海默病的研究中已成功应用,为了研究体内调控miR-129-5p对AD的影响,只能通过小鼠模型进一步研究,在人体内调控不现实。AD小鼠随机分为对照组和自主运动组。运动组小鼠每天在固定的时间让其在滚轮跑步机上进行自主运动四周。小鼠的运动强度:中强度(根据Bedford的最大摄氧量确定,运动强度相当于60%-70%最大摄氧量为中等运动强度);小鼠运动时间:4周,运动频率:每天120min,上午60min、下午60min,持续运动28天。小鼠的运动是在滚轮跑步机上完成的,小鼠为防止从滚轮上掉落,会被迫自主运动,监测小鼠的运动情况,当小鼠掉落时,及时放回滚轮上,对于实在未能完成运动的小鼠,进行排除,不影响实验结果。而对照组未进行滚轮运动。通过水迷宫实验检测小鼠的认知功能。完成水迷宫实验后,安乐死,收集小鼠的海马组织。通过ELISA实验检测AD患者血清和AD模型小鼠海马组织中相关炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的表达水平。结果对AD患者运动前后的心理学状态进行评估。结果发现,与对照组相比,运动组AD患者的MMSE评分显著增加,且ADAS-Cog和NPI-Q评分均显著降低。此外,运动组AD患者在运动后与运动前相比MMSE评分显著增加,而ADAS-Cog和NPI-Q评分均显著降低。水迷宫实验结果证明,与对照组相比,运动组AD小鼠的逃避潜伏期和在象限中行走的距离显著降低,且在目标象限花费的时间和穿越隐藏平台的次数均显著增加。ELISA实验证实,与对照组相比,运动组AD小鼠海马组织中的IL-1β、IL-6以及TNF-α的表达水平显著降低。结论运动能够显著改善AD的认知功能障碍,且使患者的炎症因子表达水平显著降低。第二部分运动对miR-129-5p表达水平的影响目的近年来越来越多的研究证明,microRNA(miRNA)表达模式的改变可能参与阿尔茨海默病的进展,并对疾病的发病风险具有一定的作用。适度的有氧运动可以通过调节AD中的miRNA水平来改善认知功能障碍。有报道称,miR-129-5p参与了脊髓缺血再灌注损伤中的神经炎症反应。因此,本研究旨在探讨miR-129-5p是否参与了运动对AD的神经保护作用。方法本研究共纳入80例AD患者,分为运动组和对照组。运动组在医院康复中心接受3个月最高心率为70%的训练(运动的方式、强度及持续时间同第一部分)。而对照组的AD患者接受了3个月的健康教育,其生活方式未发生改变,且未参与有氧运动。分别收集患者运动前后的血清备用。血清样本能有效的反映患者体内miR-129-5p的表达水平。8月龄的APP/PS I双转基因小鼠作为AD动物模型。AD小鼠随机分为对照组和自主运动组。运动组小鼠每天在固定的时间让其在滚轮跑步机上进行自主运动(小鼠运动的强度、频率及时间同第一部分),而对照组未进行滚轮运动。实验结束后,收集小鼠海马组织。神经损伤最早出现的部位是大脑的海马体,因为大脑海马体是大脑学习、记忆的关键区域,本研究选取海马组织,比其他部位更能反映miRNA以及炎症因子的表达,使用实时荧光定量PCR反应(qRT-PCR)检测血清或海马组织中miR-129-5p的表达水平。结果分别比较对照组和运动组AD患者在处理前后血清的miR-129-5p的表达水平的变化。qRT-PCR结果显示,对照组在处理后miR-129-5p的表达水平较处理前无显著变化。而运动组在处理后miR-129-5p的表达水平较处理前显著升高(P<0.001)。此外,研究还发现在处理之前运动组和对照组miR-129-5p的表达水平无显著变化,而三个月的有氧运动后运动组较对照组miR-129-5p的表达水平显著升高(P<0.001)。本研究通过对AD小鼠在滚轮跑步机上进行自主运动处理,模拟AD患者的有氧运动。通过检测运动前后AD小鼠体内miR-129-5p的表达水平,对运动对miR-129-5p的表达的影响进行验证。qRT-PCR结果显示,运动组小鼠海马组织的miR-129-5p的表达水平比对照组显著升高。结论有氧运动显著改变了阿尔茨海默病患者体内的miR-129-5p的表达水平。第三部分运动通过调节miR-129-5p的表达影响阿尔茨海默病目的运动在阿尔茨海默病中具有重要的神经保护作用,但其潜在机制仍不明确。本研究旨在通过分析miR-129-5p在AD小鼠和患者中的作用,探讨运动对AD保护作用的分子机制。方法AD小鼠和患者分别进行4周和3个月的适度运动(运动情况同前两部分)处理结束后,分别收集患者的血清和小鼠的海马组织。使用实时荧光定量PCR反应(qRT-PCR)检测血清或海马组织中miR-129-5p的表达水平。对AD患者的心理学状态进行评估,包括MMSE、ADAS-Cog及NPI-Q。通过水迷宫实验检测小鼠的认知功能。通过ELISA实验检测AD患者血清和AD模型小鼠海马组织中相关炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的表达水平。结果本研究分析了患者血清miR-129-5p表达水平与AD认知功能相关评分之间的相关性。结果显示,miR-129-5p表达水平与AD患者的MMSE评分呈正相关(r=0.521,P=0.004),但是与 ADAS-cog(r=-0.452,P=0.012)和 NPI-Q(r=-0.499,P=0.023)呈负相关。此外,我们还进一步在AD患者中研究了 miR-129-5p与炎症因子水平的相关性。结果证明,AD患者的血清miR-129-5p表达水平与血清IL-1β(r=-0.602,P=0.001),IL-6(r=-0.589,P=0.003)和 TNF-α(r=-0.651,P<0.001)显著负相关。我们进一步通过体内转染miR-129-5p拮抗剂对小鼠体内miR-129-5p的表达水平进行调控。结果显示,转染miR-129-5p拮抗剂后,AD小鼠海马组织的miR-129-5p表达水平显著降低。水迷宫实验表明,miR-129-5p的下调逆转了运动对AD小鼠学习和认知功能障碍的保护作用,表现为逃避潜伏期和象限中行走的距离的增加,以及在目标象限花费的时间和穿越隐藏的平台的次数的减少。ELISA结果显示,与对照组相比,运动后AD小鼠海马组织中炎症因子IL-1β、IL-6以及TNF-α的表达水平显著降低(P<0.01),而miR-129-5p下调后,炎症因子IL-1β、IL-6及TNF-α的表达水平则被显著恢复(P<0.01)。结论抑制miR-129-5p的表达水平会显著降低运动对AD小鼠认知功能障碍的保护作用。运动可能通过miR-129-5p介导AD小鼠的神经炎症反应。