【目的】阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是最常见的中枢神经系统退行性病变。AD患者除典型的认知功能损害之外,也出现运动协调能力(步速下降)和感觉异常。其中,运动功能受损由于越来越多的研究报道而受到广泛关注,但其与认知功能障碍发生的顺序及机制不清。本研究探讨5xFAD痴呆鼠运动行为异常表型及其时间分布特征,初步揭示神经免疫异常引起运动行为异常的发生机制。【方法】利用3、8、12月龄的5xFAD转基因鼠和同月龄野生型鼠通过抓力测试、后肢伸展和转棒实验等动物行为学方法分别测试小鼠肌力、肌张力以及平衡和协调能力的变化,阐明小鼠的运动行为表型特征。通过免疫荧光染色、共聚焦检测、结合Image J软件分析,阐明小鼠运动皮层、纹状体和脊髓神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞、神经纤维的变化及其Aβ沉积分布的特征。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白印迹(Western blot)测定脊髓APP蛋白、免疫细胞因子受体Csf1r、补体、趋化因子及脑源性神经营养因子(Brain-derived Neurotrophic Factor,BDNF)等神经免疫指标表达变化,分别从神经病理、神经生化角度,探讨5xFAD转基因鼠异常运动行为表型的发生机制。【结果】1、5xFAD转基因鼠在认知功能下降之前出现平衡和协调功能障碍,认知损害之后出现肌力下降和肌张力障碍。(1)我们发现5xFAD转基因鼠在3月龄即出现转棒实验在棒时间较同月龄野生型鼠缩短(P<0.01),提示5xFAD转基因鼠早期出现运动平衡和协调能力下降。随月龄增加,AD鼠平衡和协调能力下降更加明显。(2)通过抓力检测小鼠的肌肉力量,结果发现5xFAD转基因鼠8月龄开始出现四肢肌力下降(P<0.0001 v.s同月龄野生型鼠),并且12月龄5xFAD转基因鼠肌力下降更加明显(P<0.0001 v.s同月龄野生型鼠)。(3)我们通过后肢伸展实验反映小鼠肌张力变化,结果发现:随月龄增加,年老的12月龄5xFAD转基因鼠出现后肢无法伸展、肌张力增高(P<0.0001 v.s同月龄野生型鼠)。现有证据表明,5xFAD转基因鼠在5-6月龄出现学习记忆能力下降。综合以上,强烈提示:5xFAD转基因鼠在认知功能下降之前出现平衡和协调功能障碍,认知损害之后出现后肢肌力下降和肌张力障碍。2、免疫荧光染色共聚焦检测、Image J软件分析显示:早期5xFAD转基因小鼠较野生型鼠小胶质细胞激活增加,尤其以纹状体明显(P<0.001 v.s3月龄野生型鼠);运动皮层和脊髓前角小胶质细胞活化有增高趋势,但差别无统计学意义。早期5xFAD转基因小鼠较野生型鼠出现纹状体TH阳性神经投射纤维密度减低(P<0.001 v.s同月龄野生型鼠),但纹状体ChAT阳性细胞数量未见明显变化。随月龄增加,8和12月龄5xFAD转基因鼠运动皮层和脊髓前角出现明显的小胶质细胞活化和星形胶质细胞增生以及大量的Aβ沉积。Western blot显示8和12月龄5xFAD转基因鼠脊髓组织Aβ前体蛋白APP表达升高。qRT-PCR结果显示:8和12月龄FAD小鼠的脊髓补体C1qa和细胞因子受体Csf1r表达升高,小胶质细胞趋化因子受体P2X7以及BDNF等表达均升高,但TNFα、IL-1β未发现增高。提示5xFAD转基因鼠存在中枢神经系统免疫病理异常,与胶质细胞活化、补体激活、趋化信号增加相关。【结论】5xFAD转基因鼠存在运动功能障碍,肌力和肌张力障碍出现于疾病中晚期,但平衡与协调能力障碍明显早于认知功能下降之前。5xFAD转基因鼠异常行为表型与运动皮层、纹状体、脊髓的Aβ介导的小胶质细胞和星形胶质细胞的神经免疫过度活化及其神经损伤有关。平衡与协调能力在AD认知损害之前出现,有望用于识别AD的症状预警信号。针对神经免疫异常机制开发靶向药物有望延缓运动功能障碍的出现,提高AD患者生活质量。