在卵巢激素耗尽模型中，自愿轮跑改变淀粉样β前体蛋白加工的标记物

简介

阿尔茨海默病(AD)是一种神经退行性疾病，被归类为最常见的痴呆症形式，占近60%的病例(1，2)．阿尔茨海默病有两种主要类型:散发型和家族性，其中散发型发病较晚(>65岁)(3.，4)．家族性AD约占病例的3-5%，是由早老素1、早老素2或淀粉样前体蛋白(ABPP)的基因突变(1，5，6)．然而，散发性AD占95%，虽然有不可改变的风险因素，如年龄、性别和APOE4基因型，增加风险，但也有可改变的因素，如缺乏体育活动(1，3.，5，6)．影响AD患者最大的一个不可改变的风险因素是生物性别，因为女性占AD病例的70% (3.，5，7)．起初，人们认为这是由于女性的寿命更长，然而，即使考虑了年龄因素，男女之间的差异仍然存在(8)．这种差异可能是由于女性在绝经期经历的雌激素消耗造成的(8- - - - - -12)．雌激素是最丰富的卵巢激素，是脑源性神经营养因子(BDNF)的调节剂，BDNF是一种维持神经元可塑性和健康的蛋白质。绝经期妇女循环BDNF较低(10- - - - - -14)，因此可能是增加女性AD发病率的一个因素。

阿尔茨海默病的主要病理之一是存在神经元外老年斑(2- - - - - -4，13)．当淀粉样蛋白- b (AB)肽聚集在大脑的细胞外基质时，这些斑块就形成了。这些斑块会破坏突触功能、细胞信号传递，并导致神经元死亡。这种斑块的聚集在临床症状出现前几十年就开始了，因此检查与肽的产生相关的标记物而不是斑块本身是很重要的(2，3.，15)．AB肽是由跨膜蛋白ABPP的异常裂解形成的。ABPP的裂解可通过两个主要途径进行(4，6- - - - - -10，13，15)．第一种途径是非淀粉样的，由α-分泌酶(ADAM10)启动。当ADAM10启动ABPP加工时，它在AB结构域内切割ABPP，导致不产生AB肽，随后产生非病理蛋白。然而，在淀粉样蛋白形成途径中，ABPP被b位点淀粉样前体蛋白切割酶1 (BACE1)切割(16- - - - - -19)．BACE1是AB肽生产的限速步骤，也是淀粉样活性的标志。在卵巢切除术的动物模型中，BACE1活性和含量及其下游效应在绝经以及卵巢激素损失的情况下升高(20.- - - - - -22)．更年期/卵巢激素损失的啮齿动物模型也显示BACE1含量和活性升高，以及AB肽和随后的斑块浓度升高，这表明这些机制之间存在潜在的关系(11，20.，21，23- - - - - -25)．

BDNF与BACE1含量和活性呈反比关系(2，5，13，26)．这两种蛋白质之间的连接机制尚未完全阐明，然而，与健康对照组相比，AD患者的BDNF循环和脑浓度往往较低(3.，5，7)．为了支持BDNF和BACE1之间的关系，直接用BDNF处理脑切片会导致BACE1活性降低(3.，11，13)．此外，较高的BDNF含量与ADAM10含量和活性的升高相关(3.，4，7，26)，用BDNF处理SH-SY5Y神经元细胞可增加ADAM10活性(7)．这些关系表明BDNF可以操纵ABPP的加工，将其推向非淀粉样蛋白途径，而远离淀粉样蛋白途径(4，6，13，23)．尽管神经元BDNF含量在性别之间有所不同，但随着年龄的增长，无论性别，都有预期的下降(1，3.，23)．某些因素会加剧这种下降，例如，绝经后的女性和切除卵巢的啮齿动物模型已被证明BDNF水平低于年龄匹配的男性，甚至低于绝经前的女性(27，28)．雌激素和BDNF之间的联系进一步得到BDNF基因上有一个雌激素敏感反应元件(7，9，20.，24)．这表明雌激素信号通路与BDNF之间的机制关系进一步连接通路。

转录因子c-AMP反应元件结合蛋白(CREB)的激活是BDNF基因表达的重要调节因子，并且是雌激素(8- - - - - -10，12)和BDNF信号(3.，5，8，9，14)．在雌激素损失的模型中，如卵巢切除(OVX)小鼠模型，BDNF水平趋于降低，这表明雌激素在BDNF的表达中起作用(9，10)．人们还认为，随着雌激素的丧失，BDNF含量的降低会导致认知和记忆能力的下降(8，9，11)．雌激素和BDNF之间的这种关系可以解释为什么雌激素的减少通常伴随着BACE1活性和ABPP处理的增加。

目前这项研究的主要目的是确定在小鼠模型中缺乏卵巢激素的情况下，运动是否会增加BDNF并降低BACE1活性。根据之前的文献，我们预计OVX小鼠中雌激素的缺失会增加BACE1活性，降低BDNF水平。然而，我们假设，在OVX模型中，自愿运动将钝化和防止BDNF的减少和BACE1活性的增加。因此，我们旨在对ABPP处理、雌激素信号和BDNF之间的关系以及自愿运动的任何其他有益影响提出新的见解。

方法

动物与设计

40只雌性C57BL6/J小鼠在28周龄时到达实验室(Jackson laboratory, Bar Harbor, ME)。在到达布鲁克大学之前，一半的小鼠接受了双侧卵巢切除术(OVX=20)，而另一半小鼠在杰克逊实验室(11)．OVX是在啮齿动物模型中诱导雌激素消耗的标准模型，因为卵巢负责大多数内源性雌激素的产生(8，9，11)．然后将小鼠驯化7天，然后将它们成对安置在Techniplast DV80笼架中，以进行研究(8周)。Techniplast数字通风笼80 (DVC80)系统配备了GYM500软件，可全天候监控笼移动和车轮自动运行(VWR)。一半的老鼠被提供了一个笼子轮子随意而另一半则没有车轮，被归类为久坐(OVX=10;虚假的= 10)。DV80笼系统配备了活动监测软件，在研究过程中跟踪笼轮活动(时间和距离24/7)(OVX VWR= 10;虚假的VWR = 10)。所有的老鼠随意获得食物和水，并被安置在室温下。所有小鼠都遵循标准的12小时明暗计划，并在每周光周期开始时测量体重和食物摄入量。所有实验程序都经过布洛克大学动物保护委员会(AUP: No. 17-12-01)的预先批准，并遵循加拿大动物保护委员会的所有指导方针。

新型物体识别测试

一种新颖的物体识别测试(29- - - - - -32)在终点前一周进行。在测试开始之前，所有程序都根据布洛克大学的标准指南和操作程序进行了调整。NORT分为四个单独的步骤，包括两个习惯化阶段，一个熟悉阶段和一个测试阶段。对于所有必需的步骤，都使用相同的开放式竞技场。这两个习惯化阶段相隔24小时，将小鼠置于空旷场地的同一个角落，让它们自由探索10分钟。在第二个习惯期结束后，再让小鼠休息24小时，然后开始熟悉过程(29)．这包括在竞技场中放置两个相同的物体，一个在右上方，另一个在左上方。这些物体被放置在离它们最近的两面墙5厘米远的地方，然后再把老鼠放回竞技场10分钟。对熟悉情况进行了记录，并且在试验之间对竞技场进行了消毒以去除任何气味。然后，这些老鼠被放回它们的笼子里，为期1小时。在此期间，竞技场内的一个物体被替换为一个对老鼠来说是新奇的物体，这意味着它们之前没有接触过它。一小时结束后，测试阶段开始，老鼠被允许自由探索现在有一个熟悉的和一个新的物体的竞技场，时间跨度为10分钟，同时被记录下来。使用病毒溶液清洁竞技场，重复测试，直到所有小鼠在熟悉后都进行了测试。他们有72小时的休息时间，然后再重复整个过程，间隔时间从1小时改为4小时。在第二次实验中，熟悉的和新奇的物体都被完全改变了，以确保老鼠熟悉了一个全新的物体，并且拥有一个独特的新奇物体(11，29，30.)．NORT是通过计算调查新对象所花费的时间与调查两个对象所花费的总时间的比率来分析的。比值越高，表明小鼠对熟悉物体的记忆能力越强。

行为表型出现

同样在研究的最后一周，小鼠被放置在Sable System Promethion高清行为表型笼子(Sable Systems International, Las Vegas, NV)中，进行12小时的光/暗周期，持续48小时(33- - - - - -35)．该系统允许在家庭笼子中对小鼠进行实时行为分析。单个笼(内部尺寸为31.5 × 15.5(地板)，高34.5 × 19.0(天花板)× 13.0厘米)包括一个安装在天花板上的食料斗和水瓶。笼子里有一个安装在天花板上的小“房子”，老鼠可以爬进去。X轴和y轴(水平面)光电光束运动探测器位于笼的周围。在笼子里，任何在笼子里有轮子的老鼠都在笼子里安装了轮子随意访问权。小鼠也有随意获得食物和水，以及住房，所有这些都有大规模监视器来测量任何变化。行为表型分析基于运动模式、行为(与笼子元素的相互作用)、休息时间、精细运动和整体运动被记录下来，并使用Sable Systems数据采集软件(36，37)．数据分析使用Sable Systems International Macro Interpreter软件(v.2.48)，使用一键式宏。

组织收集

小鼠经体重调整后腹腔注射戊巴比妥钠(5 mg/100 g体重)麻醉后安乐死通过直接从左心室抽血进行放血。让血液在室温下凝固约30分钟，然后离心(1500 RCF，温度为4℃，10分钟)并收集血清。在此之后，大脑被迅速移除，从左右海马体和前额叶皮层中分离出样本，并在液氮中快速冷冻。为了确认卵巢激素的丢失，收集了子宫重量。所有分离的组织保存在-80°C的冰箱中，直到分析。

西方墨点法

两个分离的大脑部分(海马体和前额叶皮层)称重并均质于1mg:20µL体积的NP40细胞裂解缓冲液(Cat。不。FNN0021, ThermoFisher)含有50 μ L蛋白酶抑制剂(Cat。不。P2714, Sigma-Aldrich)和34µL苯甲基磺酰氟(Cat。不。P7626 Sigma-Aldrich)。在此之后，样品在4°C温度下10,000g离心15 min，收集上清液。用双辛酸(BCA)法测定蛋白质浓度。Western blot样品使用2倍Laemmli缓冲液和均衡蛋白浓度为1µg/µL制备。 15 µL of prepared sample was then loaded into each well on a homemade 12.5% SDS-PAGE gel and proteins were electrophoretically separated at 120V for a span of 90 minutes. Proteins were wet transferred from the gel to 0.45 nitrocellulose membranes (Cat. No. 10600002, Cytvia) at 100V for 60 minutes over ice. Following the wet transfer, the membranes were blocked using 5% non-fat dry milk-TBST (Tris-buffered saline/0.1% Tween 20) for 60 minutes at room temperature. Membranes were then incubated at 4 °C with slight agitation overnight in a solution containing the appropriate primary antibody diluted 1:1000 in 5% BSA (bovine serum albumin)-TBST. The next day, membranes were rinsed three times for a total of 15 minutes in TBST after which they were incubated in the appropriate secondary antibody diluted to 1:2000 in 1% non-fat dry milk-TBST for 60 minutes. Membranes were again washed in TBST three times for a total of 15 minutes before proteins were visualized using Western Lightning Plus-ECL (Cat. No. NEL104001EA, PerkinElmer) in a Bio-Rad ChemiDoc Imaging System running Image Lab Touch Software. After the fluorescence images were taken, the membranes were placed in a ponceau stain (Cat. No. PON002, BIOSHOP) for 10 minutes before being rinsed in distilled water and laid out to dry for imaging. The bands of protein were quantified and analyzed using AlphaView followed by a quantification of the ponceau to ensure equal loading across the membrane (<10% variability) (3.，11，13)．Western blotting用于测定淀粉样蛋白BACE1 (Cat。No. 5606S, Cell Signaling)， ADAM10 (Cat。不。ab1997, abcam)， ABPP(猫。No. 825001, BioLegend)， sABPPα (Cat。编号11088,IBL)和sABPPB (Cat。No. 813401, BioLegend)以及BDNF信号的标记，如pro/mature BDNF (Cat。不。ab108319, abcam)， TrkB(猫; No. 80E3, Cell Signalling), pTrkB (Cat. No. ab109684, abcam), CREB (Cat. No. 48H2, Cell Signaling), Erα (Cat. No. sc-528195, Santa Cruz Biotechnology), ErB (Cat. No. sc-530103, Santa Cruz Biotechnology) and pCREB (Cat. No. S133, Cell Signaling). When analyzing all proteins, the content was made relative to their appropriate ponceau loading control and all phosphorylated proteins were made relative to the total protein content.

BACE活性测定

用萃取缓冲液以0.5µg/µL的浓度制备匀浆。然后根据制造商提供的说明装载和使用所有测定物(Cat。不。ab65357 abcam)。将50µL制备好的前额叶皮层和海马样本装入96孔黑色板中。在加载板的同时，将反应缓冲液和所有底物在37℃下预孵育。当它们达到所需的温度并加载板时，在每个孔中添加50µL的2x反应缓冲液，然后添加2µL的BACE衬底。用铝箔包裹板，在37°C的黑暗中放置60分钟，然后使用光谱Max M2板阅读器在335和496nm波长下读取板。在终点测量BACE活性，并提供相对荧光单位。荧光单位直接对应于样品中BACE活性的量。

ADAM10活性测定

使用SensoLyte ADAM10荧光活性检测试剂盒(Cat)根据制造商的说明检测ADAM10活性。不。- 72226, SensoLyte)。将50µL均质海马或前额皮质，0.5µg/µL总蛋白装入黑色96孔板。接下来，将50 μ L稀释的ADAM10底物添加到每个孔中，用手搅拌试剂30秒。将平板覆盖铝箔，放在37℃的培养箱中，在黑暗中培养60分钟。孵育后，使用Spectra Max M2平板阅读器读取490和520 nm波长端点处的荧光。

ELISA

血清BDNF含量使用市售ELISA试剂盒(Cat。不。CYT306 ChemiKine)。

统计分析

所有统计分析均采用SigmaStat和Graphpad Prism 8/9。使用双向混合重复测量方差分析评估每周体重的差异。NORT、子宫组织重量、所有活性测定和所有蛋白质标记物的差异采用二或三因素方差分析。任何重要的互动都是用Tukey跟踪的事后采用Shapiro-Wilk检验检验正态性。任何偏离平均值两个标准差的值都被认为是异常值，并从分析中移除。所有显著性数据均以P≤0.05报告，数据以均数±标准差表示。

结果

动物模型特征

基线时各组体重(g)差异无统计学意义(SHAM=25.3±2.4,OVX=26.9±4.0,SHAM VWR=24.9±1.8,OVX VWR=27.8±1.7,p> 0.05)。所有组的体重在8周内都有所增加(p<0.0001)，在第1至8周，SHAM和SHAM VWR组的体重(g)低于OVX和OVX VWR组(p<0.0001) (图1一个；P≤0.05)。SHAM和SHAM之间的VWR (p > 0.05)或OVX和OVX之间的VWR (p > 0.05)在任何一周都没有差异，表明没有运动的影响，表明只有OVX状态的主要影响(p < 0.05)。第8周的最终体重表明卵巢切除术的主要影响(p < 0.0001)，而自主轮跑没有影响(p > 0.05;图1一个)．运动对食物摄入量没有影响(p = 0.081)，但OVX有主要影响，表明SHAM小鼠的平均食物摄入量(克/笼)更高(SHAM=474.1±52.4,OVX=397.6±55.8,p = 0.002;图1 b)．在整个研究过程中，每小时测量一次跑步距离，并记录每小时的平均距离。在光周期中，假手术小鼠和去卵巢小鼠的跑步距离(km)相似(sham =0.16±0.36 km, OVX=0.036±0.079 km, p > 0.05)。而在黑暗周期中，SHAM小鼠平均每小时跑得更多(SHAM=0.76±0.43 km, OVX=0.07±0.05 km, p < 0.0001;图1 c)．与SHAM小鼠相比，OVX小鼠跑步的总距离较低(65±9.2 km vs 529±37.2 km, p< 0.0001;图1 d)．子宫肿块以前曾被用作卵巢切除术后卵巢性激素损失影响的替代指标，我们的结果表明，与SHAM相比，OVX小鼠的子宫肿块更低(p<0.0001)，运动没有影响(p>0.05，图1 e)．雌激素受体ERα、ERB含量测定。在前额叶皮层，OVX VWR小鼠的ERα高于OVX SHAM小鼠(p = 0.035;图1 f)，而OVX VWR小鼠的ERB高于其他各组(p<0.05，图1 f)．在海马中，两组间Erα含量无差异，而SHAM VWR组ERB高于SHAM SED组(p<0.05)。图1 g)．

VWR在OVX模型中维护对象识别内存

在主动记忆回忆的NORT认知测试中，计算了用于调查新对象的时间百分比(%)和总调查时间(s)。OVX的主效应显示OVX小鼠的调查时间百分比较低(p < 0.0001)，而运动小鼠的主效应具有较高的调查时间百分比(p < 0.0001)，但没有显著的相互作用(p > 0.05;图2一个)．时间也有主要影响(p < 0.005)，因为与1小时时间点相比，4小时时间点的调查时间百分比更低(p < 0.0001;图2一个)．关于总调查时间或用于调查两个对象的时间，运动没有主要影响(p > 0.05)，但OVX状态有主要影响(p < 0.0001;图2 b)．当单独检查时间点时，1小时时间点与OVX组具有较低的新对象调查百分比(p < 0.0001)的差异，而VWR组与SED组相比具有较高的百分比(p = 0.0084;图2 c)．最后，4小时时间点显示了类似的结果，OVX具有较低的新对象调查百分比(p < 0.0001)，而VWR组具有较高的百分比(p = 0.0002;图2 d)．两个时间点均无显著相互作用(p > 0.05;图2C、D)．行为表型分析完成后，他们24小时的行为和行动分解被显示为堆叠柱状图，以更容易地展示行为在时间分布方面的任何差异(图2 e)．

Amyloidogenic标记

作为ABPP活性切割的指标，终点BACE和ADAM10活性被评估。研究发现，在前额叶皮层，久坐不动的OVX组的BACE活动水平高于其他所有组(p < 0.05;图3一)．对于前额叶皮层的ADAM10活性，OVX没有影响，然而，VWR导致更高的BACE活性(p < 0.05;图3 c)．OVX VWR组前额叶皮层BACE1含量高于OVX SED组和SHAM VWR组，但与SHAM SED组比较差异无统计学意义(p < 0.05;图3 b)．前额叶皮层ADAM10含量在各组间无差异。在海马体中，OVX组BACE活性较低(p < 0.001;图3 e)，且OVX组ADAM10活性较低(p = 0.003;图3 g)，在VWR组无显著影响。两种酶的蛋白质含量在两种蛋白质或两组之间均无显著性差异(图3 f)．

通过检测总ABPP含量和淀粉样和非淀粉样级联的裂解产物(sAβPPα和sAβPPβ)来评估AβPP加工的下游标记物。在前额叶皮层，OVX组总ABPP含量较低(p = 0.0012;图3 d)．两组间sAβPPα含量差异无统计学意义，SHAM VWR组sABPPB含量高于其他各组(p < 0.05;图3 d)．在海马中，VWR组的AβPP含量较低(p < 0.005;图3 h)．与SED组相比，VWR组sAβPPα含量也较高(p < 0.05;图3 h)，海马sa β、pp β无显著差异(p > 0.05;图3 h)．

BDNF含量和信号

血清BDNF和BDNF信号也被量化为观察到的ABPP含量和处理变化的潜在中间物。采用商业BDNF ELISA (ChemiKine)检测，OVX组血清BDNF含量较低(p = 0.0004)，而运动组血清BDNF含量较高(p = 0.0004;图4一)．在前额皮质，OVX的主要作用是降低proBDNF含量(p<0.001)， VWR的主要作用是降低proBDNF含量(p=0.022)。OVX小鼠前额叶皮层成熟BDNF较低(p = 0.002)。在检测成熟蛋白与proBDNF的比值时，VWR组的比值显著更高(p = 0.0439;图4 b在海马体中，pro BDNF在各组间无显著差异(p > 0.05)。当观察海马体中成熟BDNF含量时，各组间无显著性差异(p > 0.05)。最后，OVX组成熟BDNF /pro BDNF比值较高(p < 0.008;图4 c)．

为了确定BDNF的结合潜力，对其主要受体TrkB进行了量化。在前额皮质，OVX组总TrkB含量较低(p < 0.05)。各组间TrkB磷酸化状态无差异(p > 0.05)。磷酸化TrkB与总TrkB含量的比值也有相似的结果(p> 0.05;图5一个)．在海马体中，所有组间TrkB总量无差异(p> 0.05)。pTrkB分析显示，OVX VWR组pTrkB含量高于其他各组(p < 0.05)。pTrkB/TrkB比值在VWR组(p < 0.05)和卵巢切除组(p < 0.02;图5 c)显示VWR和OVX状态的主要影响是独立的，没有相互作用。

为了评估TrkB的下游信号，我们定量了转录因子CREB的含量。在前额叶皮层，OVX VWR组的CREB含量低于OVX久坐组(p < 0.05)和SHAM VWR组(p < 0.005)。在分析前额皮质pCREB及pCREB/CREB比值时，各组间差异无统计学意义(p > 0.05;图5 b)．在海马体中，各组间总CREB无差异(p > 0.05)。pCREB含量以OVX为主，OVX小鼠pCREB含量较低(p < 0.05)。海马体中pCREB/CREB的比值也观察到类似的结果，OVX组的含量较低(p = 0.005;图5 d)．

讨论

在这项研究中，我们对卵巢激素损失如何改变AβPP加工以及在该模型中锻炼的有益影响提供了新的见解。具体来说，运动减弱了OVX对淀粉样加工标记物的影响，这可以从PFC中BACE1活性的降低和PFC和HIPP中ADAM10活性的增加得到证明。此外，运动导致血清BDNF增加，PFC中的ERα和ERβ增加，HIPP中的ERβ增加。与OVX组相比，OVX VWR组NORT的主动记忆回忆维持表明，这些生化适应伴随着功能变化。总之，这些发现强调了卵巢性激素的损失对ABPP处理标记物的影响，同时证明了运动对这些病理发现的有益影响。

雌激素信号通过结合和激活雌激素受体(ERα或ERβ)，可以介导基因组和/或快速的非基因组作用。人们认为雌激素对大脑的有益作用正是通过这些途径产生的。令人惊讶的是，在不同的雌性啮齿动物模型中，关于大脑ERα或ERβ含量变化的研究很少，关于OVX或运动反应的研究更少(38)．我们的工作证明了er在响应OVX和VWR时的区域特异性差异。大多数工作都是利用受体或细胞培养模型的男性敲低模型来研究er在各种问题上的作用(38，39)．据认为ERα主要负责启动上述雌激素信号及其对雌激素反应元素的影响之间的联系，例如雌激素在调节BDNF转录中的作用(38- - - - - -40)．ERα也倾向于与某些神经元奖励回路有关。虽然ERB被认为在性冲动和一些基于奖励的行为中起着重要作用，但它主要与焦虑和神经元分支有关，最终会影响记忆(39，40)．我们在前额叶皮层和海马体中观察到的对OVX和VWR与ERα可能ERβ的反应的变化可能代表了小鼠在NORT和观察到的BDNF含量变化上表现不同的机制，然而，需要更直接的工作来充分研究这一假设。

运动被认为是阿尔茨海默症的早期干预手段，然而，它究竟是如何与雌激素耗尽模型的大脑相关或影响大脑的，还有待完全阐明。更年期导致卵巢周期停止，从而减少卵巢激素的分泌，如雌激素，这些激素对大脑健康有益，具有神经保护作用(41- - - - - -43)．更年期最近也与高水平的身体活动不足有关，这大大增加了各种疾病的风险，其中一种恰好是AD (44- - - - - -46)．运动对神经的保护作用已得到充分研究(3.，9，14，43，47)，然而，我们对运动如何改变绝经期模型中AβPP加工的理解目前是有限的。已知BACE1活性和含量的下游标记物在经历更年期的妇女以及更年期模型如OVX (20.，21)．在我们的研究中可以看到，OVX久坐组的BACE1活性高于其他三个实验组。我们发现VWR能够抑制OVX模型中BACE1活性的增加，这是新颖的。此外，这些发现也与测量的功能结果有效相关，主要是VWR对主动记忆回忆的好处，如NORT所示。实施VWR能够提高主动记忆回忆，无论组，证明改善是独立于OVX状态。运动也已被证实可以增加ADAM10, ADAM10是非淀粉样级联的酶，是与BACE1 (3.，11，13)．SHAM组明显比OVX组跑得更多，PFC和HIPP中ADAM10活性增加的同时，有更高的主动记忆召回。在这个模型运动中，BDNF的益处是潜在的贡献因素，因为它在运动组的血清中显著增加。这也反映在PFC中发现的BDNF含量中，通过比较成熟/pro BDNF的比例，运动组显示出明显更高的比例。这些结果表明，在NORT中看到的功能改善以及与ABPP处理有关的生化改善可能是由运动诱导的BDNF增加引起的。

利用海马和前额叶皮层组织样本，我们能够评估卵巢性激素消耗的影响，以及运动对卵裂产物和酶的影响，这些酶涉及与AβPP加工相关的两个竞争途径。我们有效地表明，与运动的OVX组相比，久坐的OVX模型前额叶皮层的BACE1活性显著增加，海马体中的sAβPPα片段含量显著降低。这些结果共同表明，与非淀粉样蛋白途径相比，在没有雌激素的情况下，通过淀粉样蛋白途径发生的AβPP加工率更高。sABPPα片段的减少和BACE1活性的增加通常与AD患者AB肽水平的增加和随后的斑块有关(15，25，48)．虽然在我们的研究中无法直接测量AB肽含量，但BACE1是参与淀粉样级联的限速酶步骤，研究表明，在BACE1活性水平较高后，AB肽含量会增加(3.，12，15，43，49)．我们实验室之前的工作表明，雄性小鼠的BACE1活性随着运动而降低，这可能解释了我们在OVX VWR组中看到的这些代偿作用(15)．

先前的研究已经证明了雌激素和BACE1之间的基本关系，其中已确定在雌激素存在时，BACE1的含量和活性会降低(25，50，51)．虽然在海马体中BACE1含量没有变化，但在没有运动影响的OVX小鼠中，BACE1活性较低。海马区BACE1活性降低，而海马区ADAM10活性无OVX相关变化，这可能表明通过这两种级联的ABPP处理速率降低。这些发现进一步与OVX组前额叶皮层总ABPP的降低相匹配。尽管由于前额叶皮层BACE1活动的显著变化，这是意料之外的，但有几个潜在的原因可以解释这些发现。a β pp含量的降低可能是由于通过各种途径增加了a β pp的整体降解和/或减少了a β pp的转录和翻译。ABPP可能在被淀粉样或非淀粉样途径裂解之前被降解。

所测试的AD生物标志物的变化与所分析的行为和功能差异(如主动记忆回忆)直接对应。如NORT数据所示，自愿运动的引入导致OVX小鼠具有与久坐SHAM小鼠相似的主动记忆回忆水平，这表明即使在这个绝经模型中，运动也具有有益的作用。这些变化也在较长的试验间隔内持续，这可以通过1小时和4小时时间点组间的关系保持不变来证明。虽然我们没有这种运动诱导记忆改善的直接机制，但我们假设，这可能是由于无论OVX状态如何，在前额叶皮层中观察到的成熟分子与proBDNF的比例增加。由于已知BDNF转录受雌激素调控，我们提出运动可能通过恢复BDNF含量和信号通路来减弱OVX对AD生物标志物和记忆的有害影响。

结论

在卵巢性激素耗尽模型中，这项研究为运动对主动记忆回忆的有益影响以及与AD相关的神经生理标志物提供了新的见解。大多数AD相关研究使用男性模型，尽管女性受到AD的影响不成比例。这项研究的结果有助于我们对卵巢激素损失的机制理解，以及运动在改善女性整体大脑健康方面的潜力。我们的工作证明了体育活动对维持主动记忆回忆和钝化/防止OVX模型中出现的ABPP处理变化的有益影响。这项研究提高了我们目前的认识，可能有助于我们更好地回答为什么女性患AD的风险更高。它进一步强调了促进身体活动和锻炼对降低性别之间AD患病率差异的重要性。

数据可用性声明

支持本文结论的原始数据将由作者提供，毫无保留地提供。

道德声明

该动物研究由布洛克大学动物保护委员会(AUP: No. 17-12-01)审查并批准，并遵循加拿大动物保护委员会的所有指导方针。

作者的贡献

RM和AM构思并设计了这项研究。AM、MF和JS-M进行研究并获取数据，AM和RM对数据进行分析和解释。所有作者都对这篇文章做出了贡献，并批准了提交的版本。

资金

这项工作得到了加拿大苏格兰仪式慈善基金会和布兰特，哈尔迪蒙德，诺福克，汉密尔顿，哈尔顿的阿尔茨海默氏症协会的奖励。AM得到了布鲁克大学思维匹配以及NSERC USRA的支持。MF由OGS支持。JS-M得到了布鲁克大学智力竞赛的支持。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。

参考文献