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背景阿尔茨海默症(Alzheimer`s dieases,AD)是一种常见的神经退行性疾病,其不可逆性严重损害了患者及其家属的生活质量。脑内细胞外老年斑沉积、细胞内神经纤维缠结以及神经元过度凋亡被认为是AD的主要病因。小泛素样修饰蛋白(Small ubiquitin-like modifier,SUMO)主要参与蛋白质翻译后修饰过程,其与底物蛋白结合的过程称为SUMO化(SUMOylation)。研究发现,SUMO在AD脑内呈现异常的修饰状态,并通过修饰相关蛋白参与老年斑沉积,神经纤维缠结和神经元凋亡等AD相关病理过程。适当的体育运动已被发现可以提高人们认知和记忆能力。在运动与AD的相关研究中,研究人员发现运动可显著改善AD患者的学习记忆能力,减少AD脑内老年斑沉积,神经纤维缠结和神经元凋亡等。但是,运动对AD的有益作用是否与SUMO化相关,运动是否改善了AD脑内异常的SUMO化修饰水平,目前尚缺少此类研究。目的本研究使用APP/PS1转基因AD小鼠,对其施加3个月的跑台运动,首先探究运动对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响,观察运动是否可以减少APP/PS1小鼠脑内Aβ的沉积。继而探究APP/PS1小鼠海马内SUMO化的改变,以及运动对APP/PS1小鼠海马内SUMO化的影响。方法3月龄雄性C57BL/6野生型小鼠作为对照组,随机将其分为野生对照组(wild-type control group,WC)和野生运动组(wild-type exercise group,WE),每组各12只(n=12)。3月龄雄性APP/PS1转基因AD小鼠,随机将其分为AD对照组(APP/PS1 control group,AC)和AD运动组(APP/PS1 exercise group,AE),每组各12只(n=12)。运动组小鼠(WE、AE)均对其施加为期3个月的跑台运动,而安静组小鼠(WC、AC)则正常饲养3个月。运动干预结束后,Morris水迷宫实验检测各组小鼠的空间学习记忆能力;随后各组随机取6只小鼠,制作冰冻切片,通过硫磺素S染色检测脑内Aβ聚集情况;每组剩余6只小鼠断颈处死,分离双侧海马,免疫印迹实验用于检测海马内SUMO相关蛋白表达水平;实时荧光定量PCR实验用于检测SUMO相关基因的mRNA表达。结果(1)6月龄APP/PS1小鼠的学习记忆能力下降,3个月的跑台运动改善了APP/PS1小鼠的学习记忆能力:水迷宫结果显示,定位航行实验中,相对于WC组小鼠,AC组小鼠的游泳总路程显著增加(P＜0.01),潜伏期显著升高(P＜0.01),平台象限时间百分比显著降低(P＜0.01)。此外,相对于AC组小鼠,AE组小鼠的潜伏期显著降低(P＜0.05),小鼠游泳总路程显著减少(P＜0.05),平台象限时间百分比显著升高(P＜0.05)。空间探索实验中,相对于WC组小鼠,AC组小鼠穿越平台次数和平台象限时间百分比均显著降低(P＜0.05),小鼠游泳总路程无显著差异(P＞0.05);相对于AC组小鼠,AE组小鼠穿越平台次数和平台象限时间百分比均显著升高(P＜0.05),小鼠游泳总路程无显著差异(P＞0.05)。(2)6月龄APP/PS1小鼠脑内海马区Aβ表达增多,3个月跑台运动减少APP/PS1小鼠海马内的Aβ沉积:硫磺素S染色结果显示,相对于WC组小鼠,AC组小鼠脑内海马区Aβ斑块的荧光强度显著增加(P＜0.01);相对于AC组小鼠,AE组小鼠脑内海马区Aβ斑块的荧光强度显著减少(P＜?0.01)。(3)3个月跑台运动减少了APP/PS1小鼠海马SUMO1修饰水平:Western Blotting结果显示,与WC组相比,AC组小鼠海马内SUMO1、SUMO2/3和Ubc9的蛋白表达,以及SUMO1和SUMO2/3的整体修饰水平无显著变化(P＞0.05);但AE组小鼠海马内SUMO1的修饰水平在30kDa和52kDa处相比于AC组显著降低(P＜0.01),而SUMO2/3和Ubc9的蛋白表达,以及SUMO2/3修饰水平无显著性变化(P＞0.05)。(4)6月龄APP/PS1小鼠海马内SUMO相关基因的mRNA表达增高,3个月跑台运动减少APP/PS1小鼠海马内SUMO相关基因的mRNA表达:RT-PCR结果显示,与WC组相比,AC组小鼠海马内SUMO1和SENP1的mRNA表达显著增加(P＜0.05),但SUMO2和Ubc9的mRNA表达无显著性变化(P?＞?0.05);与AC组相比,AE组小鼠海马内SUMO1和SENP1的mRNA表达显著减少(P＜0.05),但SUMO2和Ubc9的mRNA表达无显著性变化(P?＞?0.05)。结论6月龄APP/PS1小鼠学习记忆能力下降,海马内Aβ沉积增多,其可能与海马内SUMO1转录水平升高有关;3个月的跑台运动可改善6月龄APP/PS1小鼠的学习记忆能力,减少小鼠海马内Aβ沉积,其机制可能与SUMO1蛋白修饰水平减少有关,但与SUMO2/3的修饰无关。