本文是一篇医学论文，本文经研究结论：AD环境下，细胞自噬水平低下和Aβ过度沉积导致的TLR4/MyD 88/NF-κB信号通路激活，继而引发神经炎症与凋亡而最终引起认知功能障碍；而 3个月有氧运动能够激活细胞自噬水平，增加Aβ的清除，抑制TLR4信号通路的激活以减轻神经炎症反应，从而提高神经元的存活率，最终延缓AD小鼠认知减退。
2. 文献综述
2.1 AD与淀粉样蛋白假说
阿尔茨海默病 (Alzheimer's disease, AD) 是一种年龄依赖性的神经退行性疾病，主要是在老年人中引起痴呆，并伴随着认知障碍、记忆丧失和行为异常等症状[3]。从1976年的胆碱能假说[17]开始，到1991年的 Aβ 假说[18]再到最近的细胞衰老理论[19]和免疫调节学说[20]，学者们开展了大量的学术研究试图去追溯 AD的发病机制。近三十年来，大量实验研究表明Aβ是AD中出现神经退行性变的罪魁祸首[18,21]。该假说认为AD的发病模式是细胞外的纤维性Aβ的沉积引起细胞内过度磷酸化Tau蛋白聚集再导致突触功能障碍和认知功能障碍，最终导致痴呆的发生。由于AD的病理过程太过复杂，单一的假说似乎无法完整地解释AD具体发病机制。这也可以解释为何针对部分假说而开发的药物的临床试验几乎全部失败[22]。这些药物对于AD患者的治疗并未显现出积极显著地治疗作用，甚至会引起严重的不良反应，例如脑膜炎[23]、认知损伤[24]等。近期的研究发现，Tau病理可以在不存在Aβ的情况下在大脑中扩散并导致认知损伤，而且，他们认为能否提高大脑中Aβ的清除速度是评估AD疗效的重要依据[25]。此外，一些非针对Aβ的治疗方法，例如昼夜节律的干预疗法[26]，也逐渐引起学者的重视。近期相关学者在总结了大量临床试验数据后提出一些新的治疗方案建议：(1) 开发能够同时或者连续靶向作用Aβ和Tau蛋白的药物；(2) 重视其他的非生物靶向治疗策略的开发；(3) 选取早期AD或者患AD的高风险人群为实验对象[27]。
我们知道，APP经过α、β分泌酶作用后释放出APP的β羧基末端片段，会被γ分泌酶通过内切蛋白分解作用产生长肽 (Aβ48和Aβ49)，然后Aβ48和Aβ49会被按照每三个氨基酸经过一次γ切割的顺序方式产生更小分子的Aβ肽，如Aβ40、Aβ37[28]。因此，这些小分子Aβ肽含量的高低是评估γ-分泌酶活性的重要指标之一。其中，主要积聚在神经细胞内的Aβ40和Aβ42含量最多并表现出较强的神经毒性[29]。因此，他们常常被用作预测 MCI 和 AD 的生物标记物。然而，Selkoe及其团队发现Aβ37水平的改变可以更好地反映γ-分泌酶的功能状态，脑脊液 (Cerebrospinal fluid, CSF) 中Aβ37/Aβ42的比值相较于Aβ42/Aβ40在诊断AD方面也更具准确性[30]。
2.2 AD与神经炎症假说
衰老是晚发型AD最大的危险因素，同时也包括肥胖、糖尿病、吸烟和抑郁症，而它们共同的特点是全身性的慢性低度炎症[41]。多项Meta分析帮助我们将炎症反应与AD联了起来[42,43]，而且越来越多研究发现细菌感染[44]、口腔感染[45]、肠道菌群失调[46]等炎症性疾病均与AD密切相关。随着年龄的增加，机体各个方面的机能逐渐衰退，并且保护大脑免受外周免疫影响的血脑屏障 (Blood brain barrier, BBB) 的完整性和通透性也被破坏，继而导致外周激素、细菌代谢物、免疫球蛋白会通过受损的BBB进入大脑而激活小胶质细胞，从而激活中枢免疫系统[47,48]。临床AD患者的脑脊液和血液中均表现出CD45淋巴细胞、白介素17 (Interleukin-17, IL-17)、干扰素-g (Interferon-g, IFN-g) 和白介素6 (Interleukin-6, IL-6) 水平的显著升高，这表明激活的免疫细胞也可以通过受损的BBB由外周进入大脑而参与免疫反应[49]。而在SP周围也存在着大量的小胶质细胞和星形胶质细胞反应性增生的现象可能提示免疫系统是AD发病中的一个重要事件。相关学者对近期有关研究总结后提出：神经炎症不仅仅是 AD 和其他神经退行性疾病的附带现象。相反，神经炎症可能是有助于驱动 AD发展的发病机制，它似乎是与AD病程的发展同步进行[50]。流行病学研究发现，抗炎药物的长期使用者患AD 的风险降低 [51]。因此，越来越多研究将AD视为一种慢性炎症导致的继发性神经系统疾病 [52]。
3. 实验对象与方法
3.1 总技术路线图
3.2 实验动物与繁殖
3.2.1 实验对象
B6SJL-TG (APPSwFlLon, PSEN1*M146L*L286V) 6799Vas/Mmjax小鼠 (以下简称5xF AD小鼠) (伦理审查批准编号：S0087-20220301-01)，该品系小鼠的神经细胞表达 3种APP突变Swedish (K670N, M671L)、Florida (l716V)、London (V717l) 以及 2种PS1突变 (M146L和L286V) 基因。5x FAD小鼠是用于研究AD相关病理和认知行为异常的经典实验动物模型。这些小鼠展示的空间记忆障碍和特定脑区功能退化从3月龄开始显现，并随年龄增长逐渐加剧[125]。基于这些特征，本研究选择了3月龄的5xFAD小鼠作为实验对象。由于雄性纯合子生育的小鼠具有胚胎变异的风险，于是通过雄性阳性杂合子小鼠与野生型C57B/6雌性小鼠交配在SPF级饲养环境进行繁殖和维持种群 (图3-1-A)。小鼠均生活于正常的昼夜环境，温度 21 ± 2℃，湿度 50-60%，每笼小鼠 3-4 只。
3.2.2 实验对象繁殖
小鼠在1月龄时通过剪脚趾进行编号以及剪尾提取 DNA 后利用 PCR 扩增技术，再通过 2% 的琼脂糖胶进行电泳和超敏荧光化学发光仪核酸胶显象进行基因鉴定。鉴定序列如图 3-1B 所示。引物设计见表 3-2，扩增体系见表 3-3，扩增条件见表 3-4。本研究采用3月龄的 5xF AD 阳性雄鼠为研究对象，以同窝同龄同性别的WT雄鼠作为对照。
3. 实验对象与方法 .............................. 14
3.1 总技术路线图 ................................. 14
3.2 实验动物与繁殖 .......................... 14
4. 实验结果 ................................. 23
4.1 5xFAD小鼠的构建 ........................ 23
4.2 有氧运动提高 5xFAD小鼠认知与记忆功能 .............................. 23
5. 分析与讨论 .............................. 34
5.1 有氧运动减轻 5xFAD小鼠的认知功能障碍和改善学习记忆能力 ................................. 34
5.2 有氧运动提高 5xFAD小鼠的神经元和突触数量 ...................... 35
5. 分析与讨论
5.1 有氧运动减轻 5xFAD 小鼠的认知功能障碍和改善学习记忆能力
年龄增长是诱发各种痴呆类型的主要危险因素，65 岁及以上人群的患病率显著增加，这进一步证实了这一点。据最新数据预测，基于临床诊断标准，预计到本世纪中叶，全球痴呆患者的数量将达到 1 亿。从 2030 年开始，全球在痴呆症上的花费预计将以每年 2 万亿美元的速度增长，其中高达 85% 的成本与患者的日常护理相关。AD 是最常见的痴呆类型，主要影响老年人，表现为认知障碍、记忆丧失和行为异常等症状。AD 导致的记忆力丧失、行为异常和认知障碍严重影响了患者及其家庭的生活质量。随着全球人口老龄化，AD 可能成为本世纪对社会影响最大、成本最高的疾病之一[5]。由于 AD 的复杂病理过程，研究者提出了多种假设来解释 AD 的发生，包括Aβ级联假说、神经炎症假说、细胞衰老假说等。目前，针对 AD 病理过程开发的药物，如 Aβ 单克隆抗体 (donanemab和Lecanemab) 及美金刚，在临床试验中取得了一定进展，但治疗过程中的不良反应令人担忧，如脑水肿和脑膜炎等[127]。因此，研究者开始关注与 AD 相关的生活方式，尤其是体育锻炼。有研究表明，定期的有氧运动是一种安全有效的预防和改善 AD 认知功能障碍的方法，无论在动物实验还是人体试验中均得到了证实[15]。定期的体育锻炼能够通过促进海马神经发生、刺激神经营养因子的分泌与释放、抑制神经炎症反应和激活细胞自噬等机制诱导认知功能的提高[128]。Morris 水迷宫实验是研究学习记忆的常用行为学实验方法，被广泛应用于评估 AD 模型动物的空间学习记忆能力。5xFAD 转基因小鼠模型是研究 AD 相关病理和认知行为异常的重要工具[129]。因此，我们选用 SPF 级 3 月龄 5xFAD 转基因雄鼠与其同窝对照 WT 雄鼠给与强迫跑台运动的中等强度有氧运动训练模式。据报道，健康老年人及AD患者进行中等强度[130] 或者中高强度有氧运动[131]更有利于提高认知功能和学习记忆能力。这与我们前期不同运动在 C57BL/6 自然衰老小鼠认知改善作用的运动模式筛选结果一致，因此，在 5xFAD 小鼠的运动干预沿用中等强度有氧运动的训练模式。
6. 总结
6.2 创新点
1) 首次在 AD 转基因小鼠中对于运动和小胶质细胞 TL
