跑轮运动对小鼠皮质神经元AKT/mTOR通路活性及运动诱发电位的影响

目的·观察不同强度的跑轮运动对小鼠皮质神经元蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(protein kinase B/mammalian target of rapamycin,PKB/mTOR,AKT/mTOR)通路的激活情况及对神经传导的影响。方法·选取24只成年C57BL/6J小鼠为研究对象,随机分为对照组、低运动强度(low exercise intensity,LEI)组、中等运动强度(moderate exercise intensity,MEI)组和高运动强度(high exercise intensity,HEI)组,每组6只。4组小鼠接受为期3 d的预训练,结束后分别行不同强度的正式训练(1周)。检测运动诱发电位(motor-evoked potential,MEP)观察小鼠右上肢的神经传导情况。采用蛋白质印迹(Western blotting)检测小鼠运动皮质中AKT、核糖体蛋白S6(ribosomal S6 protein,S6)、胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF1)和脑源性生长因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)表达情况。结果·MEP检测显示,与对照组相比,LEI组、MEI组和HEI组小鼠MEP的N1潜伏期有所缩短(均P<0.05);与HEI组相比,LEI组小鼠的N1潜伏期更短(P=0.032)。同时,与对照组相比,LEI组小鼠MEP的P1潜伏期亦有缩短(P=0.015)。Western blotting结果显示,与对照组相比,LEI组、MEI组和HEI组小鼠运动皮质中p-AKT/AKT和p-S6/S6的表达水平明显升高(均P<0.05);LEI组小鼠运动皮质中IGF1、BDNF的表达水平较对照组有所增加(均P<0.05)。结论·低强度运动训练能有效激活皮质神经元AKT/mTOR通路,提高神经传导速度,这可能与升高的神经生长因子水平相关。

联合激活mTOR和STAT信号通路对脊髓损伤小鼠轴突再生及运动功能的影响

目的探索联合激活AKT/mTOR和JAK/STAT信号通路对小鼠C;脊髓钳夹损伤后皮质脊髓束轴突再生和运动功能的影响。方法成年C;7/BL小鼠40只,随机分为磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)/细胞因子信号抑制物3(SOCS3)组(注射PTEN抑制病毒和SOCS3抑制病毒)、PTEN组(注射PTEN抑制病毒)、SOCS3组(注射SOCS3抑制病毒)与对照组(注射空载对照病毒),每组10只,所有小鼠均于感觉运动皮质区进行病毒注射。采用免疫荧光染色检测锥体神经元p-S6和p-STAT3的表达以明确通路激活情况。注射病毒2周后,对各组小鼠进行C;钳夹损伤,使用生物素化葡聚糖胺(BDA)顺行示踪皮质脊髓束。在损伤前及损伤后1、2、4、6周行水平楼梯和圆筒攀爬探索实验检测小鼠运动功能恢复情况。结果免疫荧光染色结果显示,腺相关病毒(AAV)成功转染感觉运动皮质锥体神经元。PTEN/SOCS3组和PTEN组皮质神经元p-S6表达明显增加,其荧光强度[分别为(25.429±2.991) AU、(26.171±2.140) AU]明显高于SOCS3组和对照组[分别为(9.544±2.474) AU、(9.558±1.650) AU],差异有统计学意义(P<0.001);PTEN/SOCS3组和SOCS3组p-STAT3表达增加,其荧光强度[分别为(48.900±6.310) AU、(46.721±5.169) AU]明显高于PTEN组和对照组[分别为(12.952±1.282) AU、(14.394±1.983) AU],差异有统计学意义(P<0.001)。与对照组相比,3个抑制干预组皮质脊髓束损伤后出现明确的轴突再生反应,其中PTEN/SOCS3组再生距离最远,再生数量最多,差异有统计学意义(P<0.05)。各组动物水平楼梯和圆筒攀爬探索实验运动表现在各个时间点差异均无统计学意义(P>0.05)。结论联合激活AKT/mTOR和JAK/STAT信号通路可提高神经元轴突内源性再生能力,促进脊髓损伤小鼠轴突再生,但对其早期运动功能恢复的作用不明显。