食物成瘾及其神经环路调控机制

食物成瘾是指人们对某些特定食物(高度加工、可口、高热量的食物)的依赖性达到难以控制的程度,并表现出一系列成瘾样的行为学变化,具有强迫性、长期性和反复性的特点。食物成瘾可引起肥胖症,而且是大部分人不能维持减肥效果或坚持限制性饮食以保持健康体重的核心因素。深入理解食物成瘾及其神经生物学机制,将为干预食物成瘾以改善肥胖提供准确的靶点。食物成瘾的诊断标准是耶鲁大学食物成瘾量表,而食物成瘾的动物模型为小鼠食物自我管理模型。外侧下丘脑-腹侧被盖区-伏隔核神经环路、腹侧被盖区-前边缘皮质-伏隔核神经环路和外侧隔核-结节核神经环路是调控食物成瘾的关键神经环路机制。

有氧运动改善AD模型APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡

线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠(AD模型)随机分为AD安静组(AS)、AD运动组(AE),同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组(CS)。AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率; Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量,以及Drp1的活性(p-Drp1-Ser616)、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平;透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高(P<0. 05),12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率(P<0. 05)。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加(P<0. 05)。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低(P<0. 05)。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性,提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平(P<0. 05)。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形,部分线粒体膜结构消失,线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构,提高健康线粒体比率及直径。本研究提示,12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的表达,降低Drp1的活性(p-Drp1-Ser616),上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平,改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制,是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。

运动奖赏效应及其神经生物学机制的研究进展

身体活动不足已经成为当今社会的公共卫生问题。深入理解运动的奖赏效应及其可能的神经生物学机制,将为改善身体活动不足提供科学有效的干预靶点。本文指出运动是一种典型的自然奖赏行为。大脑奖赏相关的腹侧背盖区-伏隔核的多巴胺能神经环路、前额叶皮质-伏隔核的谷氨酸能神经投射、红核-腹侧背盖区的谷氨酸能神经投射是调控运动奖赏效应的关键神经环路机制。此外,多巴胺、内源性大麻素系统和内源性阿片肽等多种神经分子参与了运动奖赏效应的调控。然而,大脑奖赏系统的过度激活将会导致运动成瘾。

有氧运动改善AD模型中枢神经元线粒体通透性转换孔功能

目的:观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,m PTP)功能的影响。方法:6月龄雄性APP/PS1小鼠(AD模型)及C57BL/6J小鼠随机分为AD安静组(AS)、AD运动组(AE)、正常安静组(CS)、正常运动组(CE)。CE、AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50 min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。免疫组织化学、免疫荧光染色及Dot blot检测Aβ低聚物及多聚体含量;荧光染色检测m PTP开放程度; Western blot检测Cyp D、ANT1、ANT2、VDAC-1、COXIV、ABAD蛋白的相对含量;比色法检测COXIV、ABAD蛋白酶活性。结果:1) 9月龄AD组额叶皮层、海马出现明显病理性Aβ沉积,低聚物Aβ显著增加(P<0. 05);运动显著降低额叶皮层、海马多聚体Aβ斑块直径和分布区域(P<0. 05)以及低聚物Aβ含量(P<0. 05)。2)运动显著降低AD组额叶皮层、海马m PTP开放程度(P<0. 05);降低正常对照组额叶、海马m PTP的开放程度(P<0. 05)。3)运动显著降低AD组额叶皮层、海马m PTP相关组成蛋白Cyp D、ANT1及海马的VDAC-1表达(P<0. 05),提高ANT2蛋白表达(P<0. 05);同时显著降低正常对照组额叶皮层、海马Cyp D蛋白表达(P<0. 01),提高额叶皮层ANT2蛋白表达(P<0. 05)。4)运动显著提高AD组海马与线粒体功能相关的COXIV蛋白表达及活性(P<0. 05),提高额叶COXIV活性;降低海马ABAD蛋白表达,提高其活性(P<0. 01);同时提高正常对照组额叶、海马COXIV蛋白表达及活性(P<0. 05)。结论:12周规律有氧运动训练可有效地抑制9月龄APP/PS1双转基因小鼠Aβos含量及多聚体Aβ沉积,减少Aβ与m PTP相关组成蛋白Cyp D、ANT1、ANT2、VDAC-1相互作用,上调线粒体氧化磷酸化相关蛋白酶ABAD、COXIV的活性,进而调控m PTP的开放程度,增强线粒体能量代谢功能,是有氧运动促进神经可塑性的分子机制之一。

有氧运动对AD模型额叶皮层Akt/GSK3信号分子的调控特征

目的:运动锻炼对维持脑功能具有积极的神经生理作用,生理状态下Akt/GSK3激酶信号通路对神经可塑性发挥重要作用,但在病理状态下是否也具有调控作用,为此本研究探讨有氧运动对9月龄AD模型额叶皮层Akt/GSK3信号通路及相关病理变化的影响。方法:以6月龄雄性APP/PS1转基因小鼠为研究对象,随机分为安静组(APP/PS1 Sedentary Group,AS)和运动组(APP/PS1 Exercise Group,AE),同月龄清洁级C57BL/6J小鼠作为安静对照组(C57BL/6J Sedentary Group,CS)和运动对照组(C57BL/6J Exercise Group,CE)。AE与CE组进行为期12周跑台运动。八臂迷宫检测认知行为能力。在最后一次训练48 h后麻醉,取额叶皮层组织进行免疫荧光、免疫组织化学染色及Dot Blot检测Aβ多聚体及低聚物含量,Western Blot检测额叶皮层Akt、GSK3α、GSK3β和Tau蛋白含量及磷酸化修饰水平。结果:12周规律有氧运动可以显著提高9月龄APP/PS1转基因小鼠的行为学表现,降低其额叶皮层Aβ低聚物及多聚体表达(P<0.01),降低Tau蛋白Ser262位点(P<0.05)和Ser396位点磷酸化水平(P<0.05);上调额叶皮层Akt Ser473位点(P<0.01)和GSK3αSer21位点(P<0.01)活性;下调额叶皮层GSK3αTyr279位点(P<0.05)活性;但对额叶皮层GSK3βSer9/GSK3βTyr216位点无影响。结论:12周规律有氧运动通过调节9月龄APP/PS1转基因小鼠额叶皮层Akt/GSK3α信号通路,降低Aβ沉积,减轻病理性Tau蛋白过度磷酸化修饰水平;但该模型较早出现病理改变的额叶皮层GSK3β信号严重受损,长期有氧运动不足以改善额叶皮层GSK3β活性。