公共科学图书馆之一。 2013 Nov 25; 8（11）：e81245。 doi：10.1371 / journal.pone.0081245。
来源
日本东京都立大学人类健康科学研究科行为生理学实验室。
抽象
体育锻炼改善了海马功能的多个方面。 根据神经元活动是促进神经元功能的关键这一观点，以前的文献一致表明，急性运动会引起海马神经元的激活。 重复激活刺激导致转录因子ΔFosB的积累，其介导长期神经可塑性.
在这项研究中，我们测试了长期自主轮运行诱导海马中ΔFosB表达的假设，并检查了沿背腹轴的海马子区域内任何潜在的区域特异性效应。 在有或没有跑轮的情况下，将雄性C57BL / 6小鼠圈养4周。 测量所有海马区域的长期轮运行显着增加FosB /ΔFosB免疫反应性 （即，背侧和腹侧海马的DG，CA1和CA3子区域）。 结果证实，车轮运行诱导了皮质中FosB /ΔFosB免疫反应性的区域特异性表达，表明海马内FosB /ΔFosB的均匀增加不是运行的非特异性结果。 Western印迹数据表明增加的海马FosB /ΔFosB免疫反应性主要是由于ΔFosB增加。 这些结果表明，长期体育锻炼是整个海马体内ΔFosB诱导的有效触发因素，这可以解释为什么运动可以改善背侧和腹侧海马依赖性功能。 有趣的是，我们发现DG中的FosB /ΔFosB表达与双皮质素免疫反应（即未成熟）神经元的数量正相关。
尽管ΔFosB介导运动诱导的神经发生的机制仍然不确定，但这些数据暗示运动诱导的神经发生至少是活动依赖性的。 总之，我们目前的研究结果表明，ΔFosB是一种新的分子靶点，参与调节运动诱导的海马可塑性。
介绍
运动赋予啮齿动物海马分子，结构和功能方面的各种益处[1,2]，其中一些得到人类研究的支持[3,4]。 然而，运动诱导的海马可塑性变化的机制尚不充分了解。 以前的文献一致表明，运动会引起啮齿动物的海马神经元激活。 使用c-Fos（一种瞬时神经元激活标记物）进行的免疫组织化学研究表明，强迫和自愿运动增加了啮齿动物海马齿状回（DG），CA1和CA3子区中c-Fos的表达[5–7]。 此外，先前使用激光多普勒血流计（LDF）的研究表明，在大鼠的CA1子区中，轻度跑步机运动增加局部脑血流量（rCBF），神经元激活的替代标志物[8]。 免疫组织化学研究可以在运动停止后进行详细的区域特异性分析，而LDF可以在运动期间对局部区域的rCBF进行实时监测。 尽管每项研究具有优势和局限性，但这些研究同样证明了急性运动对海马神经元活动的影响。 这些结果提示了一种机制，通过反复触发神经元激活，长期定期运动促进海马可塑性[9].
转录因子ΔFosB是全长FosB的截短剪接同种型，由特定脑区的各种类型的重复刺激诱导，由于其独特的稳定性（半衰期为数周），它逐渐累积[10–12]。 越来越多的证据表明，ΔFosB水平的增加介导了与特定刺激相关的长期神经和行为可塑性[11,13]. 例如，长期施用滥用药物如可卡因和吗啡通常会增加伏隔核中ΔFosB的表达，这是对这些药物敏感性增加的分子机制之一。 [11,14,15]。 小号与其他奖励刺激相似，包括高脂肪饮食和性经验 [16,17]，long-term志愿轮运行也增加了大鼠伏隔核中的FosB /ΔFosB免疫反应性，表明自愿跑步是啮齿类动物的自然奖励 [18,19]. 然而，就我们所知，没有文献研究过反复接触体育锻炼是否会诱导海马体内ΔFosB的表达。 因为运动会引发海马神经元的激活，我们假设长期的自主轮运行也会诱导海马中的ΔFosB表达。 虽然ΔFosB调节海马可塑性的确切机制仍然不确定，但研究表明小鼠缺乏海马可塑性 FOSB 基因显示海马神经发生受损和抑郁样行为增加[20,21]。 一世已知，运动可以促进神经发生并具有抗抑郁特性 [22–25]。 一世如果我们的假设是正确的，ΔFosB将是一个新的潜在分子靶点，介导运动诱导的海马可塑性。
海马体沿其纵向（背腹）轴具有解剖学和功能梯度[26]。 背海马在空间学习和记忆中起着关键作用[27,28]，而腹侧海马优先参与调节情绪行为[29,30]。 此外，研究表明，生理刺激诱导海马背侧和腹侧部分c-Fos表达的不同模式[31–33]。 因为运动可以改善背部[34–37和腹侧海马依赖的功能[24,25,38]，重要的是检查长期自愿运行是否导致海马中ΔFosB的区域特异性表达。
该研究的主要假设是长期自主轮运行会诱导小鼠海马中的ΔFosB表达。 通过FosB /ΔFosB免疫组织化学在背侧和腹侧海马子区域DG，CA1和CA3中研究该假设，并特别强调鉴定区域特异性诱导。 通过蛋白质印迹证实结果，其用于鉴定异构体 FOSB 在海马中诱导的基因产物。 我们还检查了皮质区域特异性FosB /ΔFosB诱导，以排除长期运动在大脑中非特异性增加FosB /ΔFosB免疫反应性的可能性。 最后，研究了FosB /ΔFosB表达与神经发生之间的相关关系，作为寻求运动诱导的ΔFosB诱导在调节海马可塑性中的功能意义的第一步。
材料和方法
1：动物和道德声明
从商业育种者（SLC，Shizuoka，Japan）购买20只雄性C57BL / 6小鼠（8周龄）。 10只小鼠用于实验1，另外10只用于实验2。 将小鼠圈养在受控的温度条件下（22-24℃）和光照（12 / 12-h光/暗循环，在0500上点亮），并提供食物和水。 随意。 所有实验程序均经东京都立大学动物实验伦理委员会批准。
在每个实验中，在到达时，将小鼠随机分配到对照组（对照组，n = 5）或跑步组（Runner，n = 5）。 在第一周期间，将所有小鼠分组饲养在标准塑料笼中（5小鼠/笼）用于初始适应。 然后，将Runner小鼠转移到配备有行走轮（ENV-046，Med Associate Inc.，Georgia，VT，USA）的笼子中。 因为已知社会隔离会抑制运动诱导的海马神经发生[39将Runner小鼠作为一组（5小鼠/笼）饲养另外的4周。 每天早晨记录轮转数，每周测量体重（g）。
2：实验1。 免疫组织化学检测FosB /ΔFosB表达和海马神经发生
2.1：灌注和组织处理
在运行期的最后一天之后的早晨（0900-1100），用戊巴比妥钠深度麻醉小鼠并用冷盐水经心脏灌注。 快速取出脑并在4 M磷酸盐缓冲盐水（PBS，pH 0.1）中的7.4％多聚甲醛中后固定过夜。 然后将大脑在PBS中的30％蔗糖中冷冻保护并冷冻直至进一步加工。 使用冷冻切片机获得半球的冠状脑切片（40μm），并在含有0.01％叠氮化钠的PBS中收集。
2.2：免疫组织化学
随机选择六分之一系列切片用于FosB /ΔFosB免疫染色。 相邻系列用于标记双皮质素（DCX），这是一种未成熟神经元的标记物，用于评估神经发生[40,41]。 用1％H淬灭内源性过氧化物酶活性2O2 在PBS中，将自由漂浮的切片与含有10％正常马血清的封闭溶液在PBS中预孵育，用于2 h。 在PBS中冲洗后，将切片与用PBS稀释的兔多克隆pan-FosB抗体（1：1000，sc-48，Santa Cruz Biotechnology，Dallas，TX，USA）孵育，用0.5％Triton X-100和0.5％BSA（PBST） -BSA）24在4°C。 将另一系列切片与山羊多克隆抗DCX抗体（1：500，sc-8066，Santa Cruz）在PBST-BSA中在48℃下孵育4 h。 将切片与PBST-BSA中适当的生物素化的二抗（抗兔IgG，1：1000，AP182B;抗山羊IgG，1：1000，AP180B，两种抗体，来自EMD Millipore，Billerica，MA，USA）一起温育。对于室温下的2 h。 然后按照制造商的说明用抗生物素蛋白 - 生物素 - 过氧化物酶复合物（Vectastain ABC过氧化物酶试剂盒，Vector Laboratories Inc，Burlingame，CA，USA）处理切片，用于90 min。 最后用含有0.02％H的3,3 M Tris-HCl（pH 0.1）中的7.6％0.01-二氨基联苯胺（DAB）显现抗原。2O2。 对于FosB /ΔFosB免疫染色，用硫酸镍铵强化反应。 对于DCX染色，细胞核用Nissl染色复染。 将切片固定在涂有明胶的载玻片上，并盖上盖玻片。
2.3：使用图像阈值化定量FosB /ΔFosB免疫反应性
本研究中使用的pan-FosB抗体针对FosB和ΔFosBN-末端区域共有的内部区域产生，因此不能区分两种同种型。 因此，免疫染色结构被描述为FosB /ΔFosB免疫反应性（FosB /ΔFosB-ir）细胞核。 对于无偏盲定量，在分析之前对载玻片进行编码。 小鼠脑图集[42]用于确定以下感兴趣区域（ROI）的位置：背侧海马中DG（3切片）的颗粒细胞层（GCL），CA1的锥体细胞层（3切片）和CA3（2-3切片） （从前囟封闭至-2.2 mm）; 腹侧海马中的DG（2切片），CA1（2切片）和CA3（2切片）（与前囟关闭至-3.4 mm）（图4， 剩下）。 尾部包含海马的背部和腹部，但腹侧部分是靶向的。 在DG中，分别对supraceramidal（DGsp）和infrapyramidal（DGip）刀片进行分析。 运动皮层（2-3切片，从前囟闭合到-0.6 mm），体感桶状皮层（2-3切片，从前囟接近-0.6 mm），视觉皮层（3切片，接近-2.9 mm，来自前囟） bregma），听觉皮层（3切片，从前囟接近-2.9 mm）和嗅球（3切片，从前囟接近+ 4.3 mm）也进行了分析（图6， 剩下）。
使用配备有CCD相机（DP-2070，Olympus）和成像软件（cellSens，Olympus）的光学显微镜（BX-1548，Olympus，Tokyo，Japan）拍摄每个ROI的数字图像（51×73像素）。物镜放大倍数为海马ROI的10×和皮质ROI的4×。 为了确定中到强FosB /ΔFosB免疫反应性（图1D-G），预先使用几个部分，每个RGB组件的图像采集设置（光强度，场停止，曝光时间和白平衡）和阈值水平都针对海马和皮质ROI进行了优化。 然后在优化条件（1）下进行以下分析。 ROI由不规则形状的多边形选择（图1A，B）（2）。 图像被阈值处理，将FosB /ΔFosB-ir核转换为红色（图1C-G）（3）。 然后如下自动计算％ROI：％ROI =（转换区域（红色）/总ROI区域）×100。
为了验证该图像阈值分析，从具有不同区域大小的不同脑区域中随机选择20区域。 除了图像阈值定量之外，手动计算所选区域内的FosB /ΔFosB-ir核的数量，并且通过将FosB /ΔFosB-ir核的数量除以测量的FosB /ΔFosB-ir核的密度来获得。面积（mm2).
2.4：齿状回中DCX-ir未成熟神经元的定量
Runner小鼠DG中的DCX-ir未成熟神经元丰富且重叠，使得难以使用光学显微镜精确计数离散数目的DCX-ir体细胞。 然而，在先前的研究中，形态学评估的Sholl分析显示，当在体内的40μm内测量时，每个DCX-ir神经元平均具有单个树突[43]。 因此，开发了以下原始分析以实现DCX-ir神经元的区域特异性定量。
- （1）使用成像软件和40×物镜（2）将GCL的图像投影在计算机显示器上。 在实时图像上，沿着GCL的中间绘制了一个线段（150±0.1μm）（图2）（3）。 改变焦深，计算线段穿过DCX-ir树突的次数（4）。 ROI（背侧DGsp，dDGsp;背侧DGip，dDGip;腹侧DGsp，vDGsp;腹侧DGip，vDGip）对应于分析FosB /ΔFosB免疫反应性的区域（5）。 在每个ROI中，每个部分绘制2-3线段，并且每个鼠标在2-3部分上平均交叉数。 因为GCL的厚度约为60-80μm，所以交叉的数量应反映所分析的限制区域内的DCX-ir神经元的数量。
DCX-ir未成熟神经元的代表性图像和线段（150±0.1μm）重叠以计算与DCX-ir树突的交叉数。
3。 实验2。 鉴定由车轮运行引起的FosB /ΔFosB同种型
3.1：灌注和组织处理
如上所述在实验1中处理另一组小鼠。 在4周运行干预后，在深度麻醉下用冷盐水经心脏灌注小鼠。 快速切出海马体并用液氮冷冻，并储存在-80℃。 将每只小鼠的海马体在含有蛋白酶的RIPA缓冲液（150 mM NaCl，25 mM Tris-HCl pH 7.6，1％NP-40，1％脱氧胆酸钠，0.1％SDS，＃8990，Thermo Scientific，IL，USA）中匀浆。抑制剂（cOmplete Mini，Roche，Manheim，Germany）。 将裂解物以15 rpm在5000℃下离心4 min，收集上清液。 用BCA蛋白质测定试剂盒（#23227，Thermo Scientific，IL，USA）测量蛋白质浓度。
3.2：蛋白质印迹
将等量的蛋白质（30μg/泳道）在10％聚丙烯酰胺凝胶上电泳，然后转移至PVDF膜（Immun-Blot，0.2μm，Bio-Rad，MD，USA）。 通过在含有1％BSA的TBST（0.5 M NaCl，20 mM Tris-HCl pH 7.5，0.1％Tween-20）中预孵育膜3 h来阻断非特异性结合。 将膜与上文用于免疫组织化学的pan-FosB抗体（1：1000）一起温育，溶解于含有3％BSA的TBST中。 用TBST洗涤后，将膜与HRP缀合的抗兔IgG抗体（TBN中的1：5000，NA934，GE Healthcare，Buckinghamshire，UK）在室温下孵育1 h。 在用TBST洗涤后，通过用增强化学发光（Western Lightning Plus-ECL，PerkinElmer，MA，USA）孵育使蛋白质条带可视化，并使用Image Quant LAS 4000 mini（GE Healthcare，Buckinghamshire，UK）捕获。 然后用抗甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）抗体（#2275，1：5000，TBS-T，Trevigen，MD，USA）重新探测膜作为上样对照。 使用Image-J定量蛋白质条带的光密度并标准化至GAPDH的水平。
4：统计分析
通过双向重复测量ANOVA（组×时间）分析小鼠体重的变化。 使用非配对t检验来确定组之间的统计学差异（对照与跑步者）。 Pearson相关分析用于验证FosB /ΔFosB免疫反应性分析（手动计数与图像阈值分析），并检查FosB /ΔFosB表达水平与DG中DCX杂交数量之间的关联。 数据表示为平均值±SEM。 统计显着性的阈值设定为 P <0.05。
成果
1：实验1和2中的体重和跑步距离
将实验1和2中的对照和转轮小鼠的体重变化合并并显示在 图3。 双向重复测量ANOVA表明显着的相互作用（组×时间， F（4，72）= 13.6， P <0.001）和组的主要作用 F（1，18）= 6.07， P <0.05），表明Runner小鼠的体重明显降低。 每个笼子的行驶距离显示在 表1。 虽然每只小鼠的精确运行距离是不确定的，因为小鼠被安置在一起，但定期观察证实所有小鼠经常进行轮子运行。 实验2中的Runner小鼠比实验1中的跑步小鼠长，但是在每个实验中平均跑步距离（m /天/笼）是一致的。
2：使用图像阈值化验证FosB /ΔFosB免疫反应性定量
通过图像阈值化获得的FosB /ΔFosB-ir区域与通过人工计数获得的FosB /ΔFosB-ir核密度之间存在显着相关性（r = 0.941， P <00001， 图4).
3：海马中的FosB /ΔFosB免疫反应性
FosB /ΔFosB免疫染色在背侧和腹侧海马子区域的代表性图像显示于 图5。 在所有分析的ROI中，Runner小鼠的FosB /ΔFosB免疫反应性（图5，右）质量高于对照小鼠（图5， 中央）。 在Runner小鼠中，定量分析显示背侧FosB /ΔFosB-ir区域显着增加（DGsp： P <0.01； DGip： P <0.01； CA1： P <0.05； CA3： P <0.05）和腹侧海马区（DGsp： P <0.01； DGip： P <0.05； CA1： P <0.05； CA3： P <0.05； 图6).
4：皮质中的FosB /ΔFosB免疫反应性
FosB /ΔFosB免疫染色在皮质ROI中的代表性图像显示在 图7。 定量分析显示FosB /ΔFosB免疫反应性的区域依赖性变化与长期运行（图8）。 在Runner小鼠中，FosB /ΔFosB-ir区域在运动皮质中显着更高（P <0.05）和体感桶状皮质（P <0.05），但不在视觉皮层中（P = 0.662）或嗅球（P = 0.523）。 在听觉皮层中，FosB /ΔFosB-ir区域倾向于增加Runner小鼠（P 0.105）。
5：神经发生
DCX免疫染色的代表性图像显示在 图9。 在背侧海马中，Runner小鼠的DCX免疫反应性（图9，右）与对照小鼠相比质量更高（图9， 剩下）。 与背侧海马相比，对照和Runner小鼠腹侧海马中的DCX免疫反应性较弱。 在Runner小鼠中，dDGsp中的杂交数量显着增加（P <0.01）和dDGip（P <0.01； 图10）。 在腹侧海马中，Runner小鼠的交叉次数趋于增加，但各组之间没有显着差异（vDGsp， P = 0.101; vDGip， P = 0.257; 图10).
6：FosB /ΔFosB表达与神经发生之间的相关性
在FosB /ΔFosB-ir区域和DCX交叉点的数量之间进行相关分析（图11）。 因为每个数据集（例如，对照小鼠中的背侧DGsp）仅由5对组成，所以首先对所有40对进行分析。 有趣的是，FosB /ΔFosB-ir区域与DCX交叉点数量之间存在显着相关性（r = 0.885， P <0.0001）。 此外，当背侧DG（r = 0.762， P <0.05）和腹侧DG（r = 0.816， P <0.01）进行单独分析。
7：长期运行诱导的FosB /ΔFosB同种型的鉴定
最后，确定同种型 FOSB 响应长期运行在海马中诱导的基因产物，来自另一组小鼠的海马体用相同的pan-FosB抗体进行蛋白质印迹。 多个35-37 kDa条带，代表ΔFosB的修饰同种型[44在Runner对照小鼠中显着增加（图12, P <0.01）。 另一方面，在任一组中均未检测到48 kDa FosB同工型。 在25 kDa以上微弱可见的另一个谱带可能代表Δ2ΔFosB同种型（27 kDa）。 还有两个其他带，分别在50 kDa和37 kDa以上，这很可能是由于非特异性结合所致。 当定量时，在各组之间的这些非ΔFosB带中没有发现差异（数据未显示）。
讨论
总之，本研究首先进行了一项免疫组织化学分析，以检查1）长期自主轮运行是否会诱导海马中的FosB /ΔFosB表达; 和2）是否沿其背腹轴存在区域特异性反应。
在所分析的所有海马区域（即，海马的背侧和腹侧部分的DG，CA1和CA3子区域）中，四周的自发轮运行诱导了FosB /ΔFosB免疫反应性的显着增加。 我们确认35-37kDaΔFosB同种型是主要的 FOSB 基因产物随着长期运行而积累。 这些结果清楚地支持了这样的假设：长期规律运动是整个海马体内ΔFosB诱导的有效触发因素，并且其诱导可能是一种新的分子机制，通过该机制运动影响各种类型的背侧和/或腹侧海马依赖性功能。
1：使用图像阈值化定量FosB /ΔFosB免疫反应性的验证和限制
本研究采用图像阈值技术，广泛用于免疫组织化学研究，用于计数靶细胞数和评估细胞形态，用于区域特异性定量FosB /ΔFosB免疫反应[15,45,46]。 通过图像阈值化和人工计数定量的FosB /ΔFosB免疫反应性水平之间存在显着相关性（图4）。 但是，由于密度和重叠无法计数高密度区域中的FosB /ΔFosB-ir核数，因此当FosB /ΔFosB-ir区域占总ROI的〜40％时，所证明的相关性仅意味着图像阈值化方法的准确性。区。 因此，对于FosB /ΔFosB-ir面积>总ROI面积40％的区域，需要仔细解释。
特别是在DG of Runner小鼠中（图4），车轮运行极大地诱导了FosB /ΔFosB表达，并且大部分FosB /ΔFosB-ir核重叠。 在这些区域中，无论使用何种定量方法（图像阈值处理或手动计数），FosB /ΔFosB表达的诱导增加都会导致对表达水平的更低估。 然而，尽管存在低估的风险，但重要的是要注意本研究成功证明了Runner小鼠DG中FosB /ΔFosB-ir区域的显着增加。 这表明方法论的局限性不会影响我们的研究结果。 相反，潜在的低估增加了长期运行增加海马中FosB /ΔFosB免疫反应性的发现的可靠性。
2：通过长期运行在海马体内均匀诱导ΔFosB
海马体沿其纵轴具有解剖学和功能梯度[26因此，对于本研究，分别分析了海马背部和腹部的FosB /ΔFosB免疫反应性。 数据表明，在所有海马ROI中测量的长期运行均匀增加FosB /ΔFosB表达。 这种FosB /ΔFosB免疫反应性的均匀诱导可能是由长期运行相关的全身代谢变化引起的。 然而，重要的是要注意皮质中存在FosB /ΔFosB免疫反应性的区域特异性增加。 这一结果得到了最近的研究结果的支持，这些研究结果显示跑步机的急性运动增加了海马区域的脑血流量，而不是嗅球[8]。 此外，Rhodes等人。 （2003）证明7天的自主轮运行诱导海马DG和CA2 / 3（未测量CA1）和感觉皮层中的c-Fos表达，但在视觉皮层中没有[47]。 总之，这些研究表明，在海马中均匀诱导FosB /ΔFosB表达不是长期运行的非特异性结果。 有趣的是，Hawley等人。 最近报道，慢性不可预测的应激增加了背侧的FosB /ΔFosB表达，而不是大鼠海马的腹侧DG [48]。 通过进一步研究，FosB /ΔFosB诱导的不同模式（例如运动或压力引起的模式）将提供对刺激依赖性对海马的影响的持续见解。
已知本研究中使用的主要pan-FosB抗体识别FosB蛋白的所有同种型。 通过蛋白质印迹分析，我们发现长期运行后海马中唯一增加的同种型是ΔFosB（35-37 kDa）的修饰同种型，这是Fos家族蛋白中唯一稳定的同种型[11]。 该发现与先前使用pan-Fos抗体的工作一致，证明35-37kDaΔFosB是慢性应激在额叶皮层中诱导的主要Fos家族蛋白[44]。 因此，通过长期运行在此诱导的海马FosB /ΔFosB免疫反应性的增加最可能反映了ΔFosB的水平。
关于运动对海马体的分子和结构方面的区域特异性影响知之甚少。 然而，许多行为研究表明运动诱导的背侧和腹侧海马功能的巨大潜力。 运动已被证明可以改善空间学习和记忆[34–38和空间和背景处理主要取决于背海马[27,28]。 相比之下，运动也被称为发挥抗焦虑和抗抑郁作用[24,25,38并且这些情绪反应主要由腹侧海马体调节[29,30]。 通过本研究中观察到的长期运行均匀诱导ΔFosB表明在整个海马体中发生了某种形式的神经发生变化。 这可以解释为什么运动会影响背侧和腹侧海马依赖性功能。
3：运动诱导的神经发生的区域特异性分析
背侧和腹侧海马之间神经发生的功能性分离也受到越来越多的关注[49]。 在这项研究中，利用DCX-ir未成熟神经元的形态特征[43]，我们计算了DCX-ir树突和沿GCL中间绘制的线段之间的交叉点数。 该测量没有提供DG中DCX-ir神经元的总数，但是它使得能够进行与FosB /ΔFosB表达数据的相关性分析所需的区域特异性定量（参见下文）。 长期运行后，DCX-ir神经元的数量在背侧而非腹侧DG显着增加。 这表明，与DG的腹侧部分相比，运动可能在背侧更显着地刺激神经发生。 然而，先前的研究报告了相反的结果，其中轮子运行增加了背侧和腹侧DG的神经发生[50,51]。 在本研究中，腹侧DG中DCX-ir杂交的数量趋于随着运行而增加，尽管小样本量（每组5小鼠）可能限制了检测组间统计学显着差异的能力。 因此，排除自主轮运行可能刺激腹侧海马神经发生的可能性为时尚早。 需要进一步详细的研究来了解运动诱导的神经发生的区域特异性，涉及其多步骤过程（细胞增殖，分化，迁移和存活）。
4：运动诱导的ΔFosB诱导对调节海马可塑性的功能意义
最后，作为识别运动诱导的海马体内ΔFosB诱导功能意义的第一步，我们检测了背侧和腹侧DG中FosB /ΔFosB免疫反应性与DCX-ir杂交的关系，发现两者之间存在显着的正相关关系。这两个变量。 尽管ΔFosB调节运动诱导的神经发生的确切机制仍然不确定，但最近的一项研究证明了这一点 FOSB缺乏FosB，ΔFosB和Δ2ΔFosB的无效小鼠（全部为 FOSB 产品），表现出基底海马神经发生缺陷，包括神经元祖细胞增殖减少，新生神经元异位迁移增加，DG结构异常[20]。 但是，没有观察到这些改变 FOSB(d / d）缺乏FosB但不是ΔFosB/Δ2ΔFosB的小鼠。 有趣的是，在 FOSB- 无效小鼠，一些神经发生相关基因的表达，包括 VGF （VGF神经生长因子可诱导）和 加尔 （甘丙肽前原肽）被下调[20]。 由于VGF和GAL是分泌分子，一个有希望的提议认为表达ΔFosB的神经元可以通过自分泌/旁分泌活动调节神经发生[20].
另外，应当注意，通过在空间上与神经原性活性高的区域重叠来诱导ΔFosB的区域。 这一发现表明，运动诱导的神经发生是最小的活动依赖性。 神经元激活是维持和改善中枢神经系统功能的关键[9]，通过包括表达和释放脑源性神经营养因子（BDNF）的机制[52,53]，通过血脑屏障摄取血清胰岛素样生长因子-1（IGF-1）[54,55]，抑制细胞凋亡[56]和线粒体运动的调节[57]。 因此，本研究表明，长期运动触发了反复的神经元激活，这在ΔFosB表达增加中很明显，这有助于通过上述多种机制增强海马可塑性。
本研究仅评估运动诱导的神经发生及其与DG中FosB /ΔFosB表达的关联。 然而，在CA1和CA3子区中也诱导了FosB /ΔFosB免疫反应性。 虽然需要进一步研究以更好地理解运动诱导的ΔFosB表达在这些子区域中的功能作用，但以前的文献提供了一种有希望的可能性。 Guan等人。 （2011）证实，CA5或CA5锥体神经元中细胞周期蛋白依赖性激酶1（Cdk3）的特异性消融分别损害记忆巩固或恢复[58]。 有趣的是，Cdk5是ΔFosB的下游目标[59并参与调节突触可塑性[60]。 因此，运动诱导的ΔFosB表达可能参与通过CA5和CA1子区域中的Cdk3激活来调节突触可塑性。
结论
虽然已知急性运动可以诱导海马中立即早期基因蛋白的表达，但本研究提供了第一个证据，即长期规律运动可显着诱导整个海马中的ΔFosB表达。 钍是均匀诱导ΔFosB支持目前的理解，即运动是一种有效的非药物干预，能够改善多种海马功能。 与FosB /ΔFosB表达和神经发生之间的显着相关性一起，这些数据是挑衅性的，并且表明需要进一步研究描述ΔFosB在介导运动对海马功能（包括神经发生）的影响中的作用。
参考资料
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