發(fā)展于阿爾茨海默病(AD)早期的血腦屏障破壞會導(dǎo)致認知障礙（Lane etal.,2018）。最新研究表明，運動不僅能降低AD的風(fēng)險因素，還能直接防止認知功能的減退。然而，目前關(guān)于運動保護AD認知功能特別是血腦屏障的功能的分子機制尚未明確。

近日，來自山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬山東省立醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科的杜怡峰教授團隊在Aging Cell雜志上發(fā)表了該團隊最新的研究成果，研究發(fā)現(xiàn)長期運動可通過改善5XFAD小鼠的血腦屏障功能來促進腦淀粉樣蛋白-β的清除，該團隊指出長期運動可以促進腦淀粉樣蛋白-β的清除減輕血腦屏障功能損傷。

阿爾茨海默病(AD)是一種臨床上明顯伴有記憶缺陷的進行性神經(jīng)退行性疾病，也是癡呆的最常見原因。除了淀粉樣蛋白假說，越來越多的研究者認識到腦血管功能障礙，特別是血腦屏障(BBB)損傷在AD進展中的作用。血腦屏障的變化是AD病理的早期臨床前特征，伴隨著腦血流量減少(CBF)、通透性增加、緊密連接喪失(TJs)、周細胞損傷等諸多病理性表現(xiàn)。隨著疾病的進展，BBB的分解會阻礙淀粉樣蛋白-β(Aβ)等對神經(jīng)毒性分子的清除，從而導(dǎo)致認知障礙。因此，BBB可能是改善AD疾病進展的一個新的治療靶點。

該研究團隊發(fā)現(xiàn)長期運動可改善5XFAD小鼠的腦Aβ清除率并改善記憶障礙問題。經(jīng)過16周的跑步機訓(xùn)練后(圖1a)，研究者使用Morris水迷宮(MWM)和八臂徑向迷宮評估小鼠的記憶能力。研究者觀察到5XFAD小鼠的路線軌跡是邊緣型的，而鍛煉的5XFAD (EXE-5XFAD)小鼠的路線軌跡是滑行型的(圖1b)，表示EXE-5XFAD小鼠具有更強的探索意識。同時，與SED-5XFAD小鼠相比，EXE-5XFAD小鼠的逃逸時間顯著縮短了18%(圖1c 和圖S1b)。

在空間探索實驗中，結(jié)果顯示EXE-5XFAD小鼠的路徑軌跡具有靶向性(圖1bEXE-5XFAD小鼠的平臺雜交數(shù)顯著高于SED-FAD小鼠(圖1d)。除空間記憶外，與SED-5XFAD小鼠相比，研究者還觀察到EXE-5XFAD小鼠的工作記憶和參考記憶錯誤頻率顯著較低(圖1e 圖和S1c,d)。久坐小鼠和運動小鼠之間的游泳速度沒有顯著差異(圖S1a)之間的差異，久坐野生型(SED-WT)小鼠與未受試野生型(EXE-WT)小鼠之間的記憶能力無明顯差異。

長期運動可改善5XFAD小鼠血腦屏障的結(jié)構(gòu)和功能，血腦屏障的結(jié)構(gòu)和功能的維持是清除Aβ的基礎(chǔ)。研究了長期運動是否能改善5XFAD小鼠的BBB結(jié)構(gòu)。腦組織中TJ蛋白的Western blot和免疫染色分析顯示，與SED-WT小鼠相比，SED-5XFAD小鼠中ZO-1和克勞丁-5的表達降低。然而，在長期運動后，5XFAD小鼠中ZO-1和克勞丁-5的蛋白表達顯著升高(分別為2.2和1.89倍)，表明運動對TJ蛋白表達具有積極作用(圖2a,c圖，S2a–c)。然后，研究者研究了周細胞相關(guān)蛋白(包括PDGFRβ和NG2)的表達。如圖所示2b,d，與SED-WT小鼠相比，SED- 5XFAD小鼠表現(xiàn)出顯著的周細胞缺乏，PDGFRβ和NG2表達分別減少45%和50%。長期運動后，EXE- 5XFAD小鼠的PDGFRβ和NG2表達分別增加約60%和95%。

研究發(fā)現(xiàn)MiRNA-532-5p通過抑制EPHA4調(diào)節(jié)BBB功能，通過對3個不同數(shù)據(jù)庫中的基因列表進行交叉，共提取出miR-532-5p的31個靶基因，包括starbase、miRDB和TargetScan(圖S7a)。其中，行為前研究顯示人類AD腦中活性Eph受體A4 (EphA4)水平升高。下調(diào)神經(jīng)元中EphA4信號表達的下游效應(yīng)可以減弱與AD中Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)變性相關(guān)的認知損害。此外，EphA4的激活也分別通過Rho/ROCK或EphA4-Tie2信號通路導(dǎo)致BBB損傷或腦血流量增加，因此，研究者最終將重點放在了EPHA4上。

與對照組(NC)相比，miR-532-5p模擬物降低了推定靶基因的熒光素酶活性，而EPHA4內(nèi)推定miR-532-5p結(jié)合位點突變的熒光素酶活性未顯示出顯著差異(圖6a)。研究者研究了EPHA4是否會影響周細胞和內(nèi)皮細胞中功能蛋白的表達。使用三個小干擾RNA(siRNA)使EPHA4表達沉默。siRNA-2和siRNA-3以最大的效率擊倒了EphA4，并用于隨后的實驗中(圖S7b)。使用siRNA-2和siRNA-3沉默EPHA4導(dǎo)致原代周細胞中PDGFRβ水平升高，原代內(nèi)皮細胞中ZO-1水平升高，表明EPHA4表達可能影響這些細胞的功能(圖6d,e)。長期運動后，研究者在EXE-5XFAD小鼠中檢測到EphA4表達減少(圖6f,g)。與WT小鼠的變化趨勢不同，5XFAD小鼠的EphA4在6個月后再次增加，早于WT小鼠(圖6h,i)。

綜上所述，本研究顯示長期運動可修復(fù)血腦屏障的功能，包括緊密連接的松解、周細胞的丟失以及內(nèi)皮細胞和周細胞LRP1的表達，以降低5XFAD小鼠的腦Aβ負荷并改善記憶能力。

參考文獻：

Liang X, Fa W, Wang N, Peng Y, Liu C, Zhu M, Tian N, Wang Y, Han X, Qiu C, Hou T, Du Y. Exosomal miR-532-5p induced by long-term exercise rescues blood-brain barrier function in 5XFAD mice via downregulation of EPHA4. Aging Cell. 2022 Dec 9:e13748. doi: 10.1111/acel.13748. Epub ahead of print. PMID: 36494892.

編譯作者: 圓也荷荷 (Brainnews創(chuàng)作團隊)

校審: Charlie Brown (Brainnews編輯部)