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目的:本课题拟利用Cre-LoxP系统基因编辑技术条件性敲除APP/PS1转基因小鼠中AMPKα1亚基,从线粒体动力学角度进一步阐明电针激活AMPK如何改善APP/PS1小鼠学习记忆功能的作用机制。方法:培育4月龄SPF级基因型为AMPKa1flox/flox/APP/PS1/Camk2α-cre/ERT2小鼠。根据随机数字表法分为4组,模型组,电针组,AMPKα1敲除组,AMPKα1敲除+电针组,每组12只,另取12只同窝阴性小鼠作为野生组。干预前一周,AMPKα1敲除的两组小鼠腹腔注射Tamoxifen进行条件性敲除;电针干预的两组,选取百会,神庭穴电针,疏密波,电流2m A,频率1/20Hz,30min/次,每周5天,持续4周,其余三组同等条件抓取。采用T迷宫,Morris水迷宫观察各组小鼠干预前后学习记忆能力;化学交换饱和转移成像(chemical exchange saturation transfer,CEST)观察各组小鼠干预前后葡萄糖代谢情况;硫黄素染色观察AD模型小鼠Aβ病理学变化;电镜及JC-1探针法检测海马区线粒体结构和膜电位变化;蛋白免疫印记法检测海马AMPK与线粒体融合蛋白和线粒体分裂蛋白表达情况。结果:1电针调控AMPK对APP/PS1模型小鼠学习记忆功能影响:干预前采用T迷宫检测学习记忆能力,结果显示:与野生组相比,模型组,电针组,AMPKα1敲除组,AMPKα1敲除+电针组学习记忆能力均显著下降(P<0.001),四组之间无显著差异(P>0.05)。干预后采用水迷宫检测学习记忆能力,结果显示:(1)与野生组相比,模型组逃避潜伏期延长(P<0.001),穿越平台次数减少(P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组逃避潜伏期延长(P=0.006),穿越平台次数减少(P=0.003);电针组逃避潜伏期缩短(P<0.001),穿越平台次数增加(P=0.003);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组逃避潜伏期显著延长(P=0.006),穿越平台次数减少(P=0.012);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组逃避潜伏期显著缩短(P<0.001),穿越平台次数增加(P=0.001);各组平均速度无显著性差异(P>0.05)。2电针调控AMPK对APP/PS1模型小鼠海马葡萄糖代谢水平的影响干预前各组小鼠葡萄糖代谢水平结果显示:与野生组相比,模型组,电针组,AMPKα1敲除组,AMPKα1敲除+电针组葡萄糖代谢水平均显著下降(P<0.05),但四组之间无显著差异(P>0.05)。电针干预后葡萄糖代谢结果显示:(1)与野生组相比,模型组与AMPKα1敲除组小鼠葡萄糖代谢水平显著降低(P=0.002,P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠葡萄糖代谢水平降低(P=0.003),电针组葡萄糖代谢水平增加(P=0.007);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠葡萄糖代谢水平降低,但无明显统计学差异(P=0.529);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组葡萄糖代谢水平增加(P=0.002)。3电针调控AMPK对APP/PS1模型小鼠海马Aβ沉积影响(1)与野生组相比,模型组与AMPKα1敲除组小鼠Aβ斑块面积百分比增加(P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠Aβ斑块面积增加(P=0.014);电针组Aβ斑块面积减小(P=0.004);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠Aβ斑块面积显著增加(P=0.03);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组Aβ斑块面积显著减少(P=0.002);4电针调控AMPK对APP/PS1模型小鼠海马线粒体形态结构和功能的影响:电镜观察海马区线粒体结构,结果显示:(1)野生组小鼠海马线粒体内嵴清晰,无肿胀,与野生组相比,模型组小鼠神经元内线粒体数量异常增加,其线粒体分裂增加,长度减小,部分线粒体内嵴破坏;(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠神经元内线粒体分裂进一步增加,线粒体体积减少,且破坏增加;(3)与模型组相比,电针组小鼠线粒体部分内嵴清晰,破坏数量减少,无明显异常增加,有部分线粒体发生融合。JC-1探针检测线粒体膜电位变化,结果显示:(1)与野生组相比,模型组与AMPKα1敲除组小鼠线粒体膜电位减弱(P=0.001,P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠线粒体膜电位减弱(P=0.04);电针组膜电位显著增强(P=0.034);(3)与电针组比较,AMPKα1敲除+电针组小鼠线粒体膜电位显著减弱(P=0.021);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组膜电位无显著差异(P>0.05)。5电针调控AMPK对APP/PS1模型小鼠海马AMPK/PGC-1α分子通路及线粒体动力学相关蛋白影响:AMPK/PGC-1α分子通路蛋白表达情况:(1)与野生组相比,模型组小鼠AMPKα1/PGC-1α通路蛋白表达降低(P=0.002,P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠AMPKα1/PGC-1α蛋白表达降低(P=0.009,P=0.047);电针组小鼠表达增加(P=0.011,P=0.002);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠AMPKα1/PGC-1α表达显著降低(P=0.009、P=0.02);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠AMPKα1/PGC-1α表达增加(P=0.01,P=0.005)。线粒体融合蛋白表达情况:(1)与野生组相比,模型组小鼠线粒体融合蛋白OPA1、MFN1、MFN2表达降低(P=0.044,P<0.001,P<0.001);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠融合蛋白OPA1、MFN1、MFN2表达降低(P=0.013,P=0.025,P=0.002);电针组小鼠蛋白表达增加(P=0.041,P=0.002,P=0.001);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组OPA1、MFN1、MFN2表达减少(P=0.003,P=0.008,P=0.018);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组OPA1、MFN1、MFN2表达增加(P=0.171,P=0.005,P<0.001);线粒体分裂蛋白表达情况:(1)与野生组相比,模型组小鼠线粒体分裂蛋白DRP1,Fis1表达增加(P=0.01,P=0.004);(2)与模型组相比,AMPKα1敲除组小鼠DRP1,Fis1表达增加(P=0.025,P=0.01);电针组小鼠蛋白表达降低(P=0.048,P=0.026);(3)与电针组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠DRP1,Fis1表达增加(P=0.029,P=0.045);(4)与AMPKα1敲除组相比,AMPKα1敲除+电针组小鼠DRP1,Fis1表达降低(P=0.042,P=0.006)。结论:本研究表明电针激活AMPKα1/PGC1-α通路调控海马线粒体动力学,增加线粒体融合,减少分裂,减少Aβ沉积,是改善AD小鼠学习记忆功能的作用机制之一。