Продовження фізичних вправ необхідне для того, щоб перешкоджати відкладенню β-амілоїдів, спричиненого дієтою

Партнерська школа наук про здоров'я людини, Вища школа медицини Університету Кіото, Кіото, Японія

Неврологічний відділ, Вища медична школа Університету Кіото, Кіото, Японія, лікарня Ісікі, Кагосіма, Японія

Партнерська школа наук про здоров'я людини, Вища школа медицини Університету Кіото, Кіото, Японія

Афілійований відділ неврології, Вища медична школа Університету Кіото, Кіото, Японія

Партнерська школа наук про здоров'я людини, Вища школа медицини Університету Кіото, Кіото, Японія

Афілійований відділ неврології, Вища медична школа Університету Кіото, Кіото, Японія

Афілійований відділ неврології, Медичний університет Саппоро, Саппоро, Японія

Партнерська школа наук про здоров'я людини, Вища школа медицини Університету Кіото, Кіото, Японія

Масато Месако,
Кенго Уемура,
Аяна Івата,
Масакадзу Кубота,
Ківаму Ватанабе,
Майко Уемура,
Ясуха Нода,
Мегумі Асада-Уцугі,
Такесі Кіхара,
Ріосуке Такахасі

Цифри

Анотація

Цитування: Maesako M, Uemura K, Iwata A, Kubota M, Watanabe K, Uemura M, et al. (2013) Продовження фізичних вправ є необхідним для запобігання відкладенню β-амілоїдів, спричиненого дієтою, та дефіциту пам'яті у трансгенних мишей білка-попередника амілоїду. PLoS ONE 8 (9): e72796. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0072796

Редактор: Марк П. Меттсон, Національний інститут програми інтрамуральних досліджень старіння, Сполучені Штати Америки

Отримано: 29 травня 2013 р .; Прийнято: 12 липня 2013 р .; Опубліковано: 4 вересня 2013 р

Фінансування: Робота була фінансово підтримана грантом Міністерства освіти, культури, спорту, науки та технологій (24111524 (AK), 23591243 (KU)) та грантом на наукові дослідження від Takeda Science Foundation (KU). Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Хвороба Альцгеймера (АД), виникнення якої в основному епізодично, характеризується дефіцитом пам’яті та інших когнітивних функцій. Амілоїдний наліт є однією з патологічних ознак БА і складається з β-амілоїду (Aβ). Aβ отримують з білка-попередника амілоїду (APP) через протеолітичні розщеплення за допомогою β- та γ-секретаз. Aβ, у свою чергу, розкладається кількома β-розкладаючими ферментами, включаючи неприлізин або фермент, що розкладає інсулін. Широко прийнятою гіпотезою про патогенез АД є гіпотеза каскаду амілоїдів, в якій Aβ відіграє вирішальну роль як молекула, що знаходиться вище за нейродегенерацією [1]. Беручи до уваги, що накопичення Aβ чітко спостерігається майже за десять років до того, як у пацієнтів з АД спостерігаються когнітивні порушення [2], [3], зростає консенсус щодо бажаності профілактики АД на самій ранній стадії.

Враховуючи, що метаболічний стан стає проблемою, що зростає у всьому світі, ми замислювалися, чи продовження прийому ВЧС після фізичних вправ не скасує сприятливого впливу вправ на функцію пам'яті. У цьому дослідженні ми продемонстрували, що вплив фізичних вправ на функцію пам'яті не було скасовано у мишей WT, навіть якщо вони продовжували мати ЧСЧ після закінчення вправи. Однак покращення пам'яті, спричинене фізичними вправами, було явно порушено у трансгенних мишей APP. Ми показали, що споживання HFD після фізичних вправ підвищило рівень олігомеру β у трансгенних мишей APP. Крім того, ми припустили, що розвиток Aβпатології міг бути спричинений збільшенням продукції Aβ внаслідок HFD. Результати показали, що HFD після закінчення фізичних вправ може негайно погіршити патологію AD та згодом порушити вплив фізичних вправ на функцію пам'яті. Отже, продовження фізичних вправ є необхідним для гальмування когнітивних порушень, спричинених ВЧР, при патологічних станах АД.

Методи

Заява про етику

Усі експерименти на тваринах у цьому дослідженні проводились із схвалення Комітетів з експериментів на тваринах Кіотського університету, Вищої медичної школи (Номер дозволу: 09597). Усі експерименти проводились із суворим дотриманням відповідних міжнародних рекомендацій. Були зроблені всі зусилля, щоб мінімізувати страждання тварин.

Тварини, дієта та умови фізичного навантаження

n (кількість обертань ходового колеса) × 12 (см/діаметр) × 3,14.

Після дієтичних та рухомих маніпуляцій аналізували метаболічні зміни у цих мишей, що супроводжувалось оцінкою функції пам'яті за допомогою тесту водного лабіринту Морріса, як описано нижче. Після аналізу функції пам'яті мозок витягували і сагітально розрізали на ліву та праву півкулі. Триброметанол застосовували для знеболення під час хірургічних процедур. Ліву півкулю фіксували у 4% параформальдегіді для гістологічного аналізу. Після видалення нюхової частки та мозочка права півкуля швидко заморожувалась у рідкому азоті для біохімічного аналізу.

Оцінка метаболічних змін

Кров збирали з хвостової вени. Щоб оцінити непереносимість глюкози у цих мишей, ми провели внутрішньочеревний тест на толерантність до глюкози (IGTT). Мишам вводили одноразову внутрішньочеревну ін’єкцію глюкози (2 г/кг маси тіла) через 14 годин голодування, а кров періодично збирали протягом 2 годин (голодування, 30 хв, 60 хв і 120 хв). Вміст глюкози в плазмі крові вимірювали за допомогою глюкози LabAssay (Wako, Японія). Концентрацію інсуліну в плазмі крові вимірювали за допомогою імуноферментного аналізу (ELISA), специфічного для інсуліну (Morinaga Seikagaku, Японія).

Тест на водний лабіринт Морріса

Для оцінки вивчення просторової навігації та збереження пам’яті було проведено тест на водний лабіринт Морріса з використанням водойми (діаметр 120 см, висота 25 см, температура 21 ± 1 ° C).

Візуальна фаза репліки.

Було проведено навчання на видимій платформі для вимірювання мотивації та швидкості плавання мишей для пошуку платформи. Дистальні репліки були вилучені навколо басейну, а платформа була позначена прапором і розміщена на 1 см над поверхнею води в центрі квадранта. Мишей поміщали в лабіринт і дозволяли досліджувати лабіринт протягом 60 секунд; якщо вони дійшли до видимої платформи, їм було дозволено залишатися там протягом 20 секунд, перш ніж повернути їх у клітини. Якщо вони не знаходили платформу протягом 60 секунд, експериментатор підводив їх до платформи і давав їм залишатися там протягом 20 секунд. Навчання було завершено, як тільки кожна тварина пройшла шість випробувань. Цей тренінг проводився протягом 1 дня.