抗阻運動對大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt信號通路的影響

房國梁 田野 趙杰修 何子紅 李鵬飛 于濤 李良 溫悅萌 楊星雅

1國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）2國家體育總局反興奮劑中心（北京 100029）

抗阻運動對大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt信號通路的影響

房國梁1田野2趙杰修1何子紅1李鵬飛1于濤1李良1溫悅萌1楊星雅1

1國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）2國家體育總局反興奮劑中心（北京 100029）

目的：探討抗阻運動對大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt信號通路及下游底物的影響。方法：雄性SD大鼠隨機分為安靜對照組（SG組）和抗阻運動組（RG組）?？棺柽\動組大鼠進行為期8周的爬梯訓(xùn)練。最后一次訓(xùn)練結(jié)束后48小時，分離大腦皮質(zhì)和海馬組織。通過熒光定量PCR和Western blot檢測各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K、Akt、GSK3β以及tau蛋白mRNA和蛋白含量及其磷酸化水平。結(jié)果：經(jīng)過8周抗阻運動，抗阻運動組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K p110和p85亞基mRNA和蛋白含量顯著高于安靜對照組；Akt和GSK3β mRNA和總蛋白含量與安靜對照組并無顯著性差異，但Akt Thr308和Ser473以及GSK3β Ser9位點的磷酸化水平顯著高于安靜對照組，GSK3β Tyr216位點的磷酸化水平顯著低于安靜對照組；tau蛋白mRNA和總蛋白水平與安靜對照組也無顯著性差異，而其Ser202、Thr231和Ser396位點的磷酸化水平卻顯著低于安靜對照組。結(jié)論：抗阻運動能夠提高大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K mRNA和蛋白含量，增強其磷脂酰肌醇激酶活性；提高Akt Thr308和Ser473位點的磷酸化水平，激活A(yù)kt；活化的Akt磷酸化GSK3β Ser9位點，抑制GSK3β的活性；最終導(dǎo)致tau蛋白多個位點的磷酸化水平降低。因此，抗阻運動能夠提高大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt信號通路活性，并對下游底物產(chǎn)生積極影響。

抗阻運動；PI3K；Akt；GSK3β；tau；磷酸化

1 前言

磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt）是神經(jīng)系統(tǒng)中一條重要的信號通路，參與神經(jīng)元極性[1]和軸突再生[2]、神經(jīng)元凋亡[3]以及神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)維持[1]等。PI3K由催化亞基p110和調(diào)節(jié)亞基p85組成，它能催化4，5二磷酸肌醇（phosphatidylinositol-3，4-bisphosphate，PIP2）生成3，4，5三磷酸肌醇（phosphatidylinositol-3，4，5-trisphosphate，PIP3）[4]。生成的PIP3招募磷酸肌醇依賴激酶1（phosphoinositide dependent kinase-1，PDK1）和Akt至細(xì)胞膜，促使PDK1磷酸化Akt Thr308位點，導(dǎo)致Akt活化[5]。另外PDK2或哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2（mammalian target of rapamycin complex 2，mTORC2）磷酸化Akt Ser473位點[6]，完全激活A(yù)kt。活化的Akt可通過磷酸化作用，激活或是抑制下游眾多底物。GSK3β作為Akt下游重要的底物，其Ser9位點能夠被Akt磷酸化，抑制GSK3β的活性[7]。而Tyr216位點的磷酸化能夠激活GSK3β[8]。微管相關(guān)蛋白tau是GSK3β的底物[9]，其多個位點能夠被GSK3β磷酸化，而過度磷酸化的tau蛋白降低了微管的穩(wěn)定性，可導(dǎo)致神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成，從而誘發(fā)阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病[10]。

目前大多數(shù)研究關(guān)注有氧運動對神經(jīng)系統(tǒng)PI3K/ Akt信號通路的影響，而抗阻運動是否也對該通路產(chǎn)生影響尚不清楚。本研究通過觀察正常大鼠在8周抗阻運動后，大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K、Akt、GSK3β和tau的變化情況，闡明抗阻運動對PI3K/Akt信號通路及下游底物的影響，為揭示抗阻運動對神經(jīng)系統(tǒng)的影響提供一定的理論基礎(chǔ)。

2 研究方法

2.1 動物飼養(yǎng)及分組

實驗選用6周齡健康雄性SD大鼠40只，體重為280.2±19 g，隨機分為安靜對照組（SG組，n=20）和抗阻運動組（RG組，n=20）。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，自由進食飲水，光照比為12 h∶12 h，溫度20±2℃，相對濕度40%～ 60%。

2.2 動物模型建立

抗阻運動組大鼠在適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，進行3天的適應(yīng)性爬梯訓(xùn)練。爬梯長1.1米，寬0.18米，臺階間隔2厘米，以80°傾斜放置。爬梯頂部有一個籠子，供大鼠休息。將大鼠放置于爬梯底部，使其爬至頂部籠子里，如有必要可用鑷子或電流刺激大鼠尾部。在籠子里休息2分鐘后，再進行下次訓(xùn)練。重復(fù)這一過程，直到大鼠在沒有刺激的作用下自愿連續(xù)爬梯3次。適應(yīng)性訓(xùn)練后進行第一輪訓(xùn)練，該輪訓(xùn)練包含4～8次的遞增負(fù)荷爬梯訓(xùn)練。初始負(fù)荷為大鼠體重的50%，然后每次遞增負(fù)荷30克，直到大鼠完成8次爬梯訓(xùn)練或已無法完成整個爬梯高度。在刺激尾部的情況下連續(xù)三次仍不能完成爬梯訓(xùn)練則判定為失敗。大鼠能夠成功完成爬梯訓(xùn)練的最大負(fù)荷認(rèn)為是該輪訓(xùn)練大鼠的最大負(fù)荷。接下來的一輪訓(xùn)練先進行4次爬梯訓(xùn)練，負(fù)荷分別為前次最大負(fù)荷的50%、75%、90%和100%。如果大鼠能夠完成這4次訓(xùn)練，在隨后的爬梯訓(xùn)練中，每次遞增負(fù)荷30克，直到大鼠完成8次爬梯訓(xùn)練或已無法完成整個爬梯高度，以確定新的最大負(fù)荷。抗阻訓(xùn)練每3天進行一輪，共進行8周[11-13]。安靜對照組大鼠不訓(xùn)練，其他生活條件與抗阻運動組相同。

2.3 樣品制備

在最后一輪訓(xùn)練結(jié)束后48 h，所有大鼠用10%水合氯醛溶液腹腔麻醉，然后斷頭取腦，在冰上迅速分離部分大腦皮質(zhì)和兩側(cè)海馬組織。將樣品保存在－80℃冰箱中待測。

2.4 熒光定量PCR實驗

取適量各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織，放入冰預(yù)冷的玻璃勻漿器中，然后加入1 mL Trizol裂解液，充分勻漿，使組織細(xì)胞裂解，采用氯仿異丙醇法提取海馬組織總RNA，利用逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA。然后利用各目的基因序列設(shè)計特異性引物，進行熒光定量PCR實驗。引物序列見表1，所有引物由華大基因合成。最后根據(jù)各反應(yīng)孔的ct值，計算各組目的基因的相對表達(dá)量。

2.5 Western blot實驗

取適量各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織，在液氮中

研磨后，迅速加入含有蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑的蛋白裂解液進行充分裂解。4℃以12000 g離心15 min，取上清液然后加入5×蛋白上樣緩沖液，放入100℃水浴鍋中進行蛋白變性10 min。然后進行SDSPAGE電泳，電泳后將蛋白轉(zhuǎn)至硝酸纖維素膜上，用5%脫脂奶粉室溫封閉膜1 h，然后將膜與稀釋好的一抗4℃孵育過夜（一抗PI3K p110、PI3K p85抗體購自CellSignalingTechnology公司；Akt、Phospho-Akt Thr308、Phospho-Akt Ser473、GSK3β、Phospho-GSK3β Ser9和β-actin抗體購自Beyotime公司；tau、Phosphotau Ser202、Phospho-tau Thr231、Phospho-tau Ser396和Phospho-GSK3β Tyr216抗體購自Abcam公司）。次日用TBST洗膜3次，每次5 min，洗去殘留一抗，然后將膜與稀釋好的二抗室溫孵育1 h（二抗HRP標(biāo)記山羊抗兔IgG和HRP標(biāo)記山羊抗小鼠IgG購自Beyotime公司），然后用TBST洗膜4次，每次5 min，以洗去殘留的二抗。最后使用ECL化學(xué)發(fā)光試劑和X光片檢測蛋白信號。

表1 引物合成序列

2.6 灰度分析及數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用ImageJ軟件進行Western blot條帶的灰度分析，應(yīng)用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，文中所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)為3次獨立實驗結(jié)果的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，顯著性檢驗選擇雙尾t檢驗，*表示P<0.05，**表示P<0.01。

圖1 各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K水平比較

3 實驗結(jié)果

3.1 抗阻運動提高大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K含量

實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8周的抗阻運動后大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K p110和p85亞基mRNA水平均顯著高于安靜對照組（圖1A和B）。其中p110亞基mRNA水平分別約為安靜對照組水平的1.64倍和1.72倍（圖1A，P<0.01），p85亞基mRNA水平分別約為安靜

對照組水平的1.58倍和1.67倍（圖1B，P<0.01）。隨后，我們利用Western blot方法檢測了PI3K的蛋白含量，發(fā)現(xiàn)8周抗阻運動后大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K p110和p85亞基蛋白含量同樣顯著高于安靜對照組（圖1C-E）。其中p110亞基蛋白含量分別約為安靜對照組水平的1.43倍（P<0.05）和1.48倍（P<0.01）（圖1D），p85亞基蛋白含量分別約為安靜對照組水平的1.49倍和1.53倍（圖1E，P<0.05）。上述結(jié)果說明，8周抗阻運動能夠提高大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K mRNA和蛋白含量，由于PI3K含量提高，磷脂酰肌醇激酶活性增強。

3.2 抗阻運動增強大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織Akt活性Akt是PI3K最為重要的下游底物，活化的Akt通過磷酸化作用激活或是抑制下游眾多底物，從而參與多種功能的調(diào)節(jié)。本實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8周的抗阻運動后，大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中Akt mRNA和總蛋白水平與安靜對照組差異并無統(tǒng)計學(xué)意義（圖2A-C）。但Akt Thr308和Ser473位點的磷酸化水平卻顯著高于安靜對照組（圖2B）。其中Thr308位點的磷酸化水平分別約為安靜對照組水平的1.32倍和1.58倍（圖2D，P<0.05），而Ser473位點的磷酸化水平分別約為安靜對照組水平的1.71倍和1.92倍（圖2E，P<0.01）。由于Akt的完全激活需要Thr308和Ser473位點的磷酸化，因此上述結(jié)果說明，8周抗阻運動提高了大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中Akt Thr308和Ser473位點的磷酸化水平，增強了Akt的激酶活性。

圖2 各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織Akt水平比較

3.3 抗阻運動抑制大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織GSK3β活性

GSK3β是Akt的底物之一，活化的Akt通過磷酸化GSK3β Ser9位點，從而抑制GSK3β的活性。從圖3中可以看出，經(jīng)過8周的抗阻運動，大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中GSK3β mRNA和總蛋白水平與安靜對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。而GSK3β Ser9和Tyr216位點的磷酸化水平卻與安靜對照組有顯著性差異（圖3B）。其中GSK3β Ser9位點的磷酸化水平顯著高于安靜對照組，分別約為安靜對照組水平的1.61倍和1.76倍（圖3D，P<0.01），而Tyr216位點的磷酸化水平卻顯著低于安靜對照組，分別約為安靜對照組水平的64%和63%（圖3E，P<0.05）。由于Ser9位點磷酸化，抑制GSK3β的活性，而Tyr216位點磷酸化，則會激活GSK3β。因此上述結(jié)果說明，8周抗阻運動提高了大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中GSK3β Ser9位點的磷酸化水平，降低了Tyr216位點的磷酸化水平，從而抑制GSK3β的激酶活性。

3.4 抗阻運動降低大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織tau蛋白磷酸化水平

tau蛋白是GSK3β的底物之一，其多個位點能夠被活化的GSK3β磷酸化。從圖4A-C可以看出，經(jīng)過8周的抗阻運動后，大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中tau

mRNA和總蛋白水平與安靜對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。而tau蛋白多個位點的磷酸化水平卻顯著低于安靜對照組（圖4B）。其中Ser202位點的磷酸化水平分別約為安靜對照組水平的60%和62%（圖4D，P<0.01）；Thr231位點的磷酸化水平分別約為安靜對照組水平的68%和66%（圖4E，P<0.05）；Ser396位點的磷酸化水平分別約為安靜對照組水平的63%（P<0.01）和71%（圖4F，P<0.05）。這些位點磷酸化水平的降低反映出tau蛋白整體磷酸化水平的下降。因此，8周的抗阻運動降低了大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中tau蛋白的磷酸化水平。

圖3 各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織GSK3β水平比較

圖4 各組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織tau蛋白水平比較

4 分析與討論

機體的任何運動，都是在神經(jīng)系統(tǒng)的支配和調(diào)節(jié)下完成的，反過來運動也會對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，使其機能產(chǎn)生一定的改變。研究發(fā)現(xiàn)，長期的有氧運動可以提高神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，改善突觸可塑性[14]，加快神經(jīng)沖動傳遞速度[15]，增強神經(jīng)元的存活[16]，促進神經(jīng)系統(tǒng)執(zhí)行和認(rèn)知功能[17]等。而抗阻運動作為一種以克服外來阻力進行的力量運動，能夠增加肌肉的質(zhì)量、力量和耐力[18]，但是對神經(jīng)系統(tǒng)是否產(chǎn)生積極影響尚不清楚。

PI3K/Akt信號通路作為神經(jīng)系統(tǒng)中一條重要的信號通路，具有多種關(guān)鍵調(diào)控作用，本研究發(fā)現(xiàn)長期抗阻運動能夠?qū)Υ笫蟠竽X皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt信號通路產(chǎn)生積極影響，表現(xiàn)為8周抗阻運動后大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K催化亞基p110和調(diào)節(jié)亞基p85 mRNA和蛋白含量顯著提高；Akt Thr308和Ser473位點的磷酸化水平顯著提高，其激酶活性增強；GSK3β Ser9位點的磷酸化水平顯著升高，而Tyr216位點的磷酸化水平下降，其激酶活性受到抑制；tau蛋白Ser202、Thr231和Ser396位點的磷酸化水平顯著降低。其可能的分子機制如圖5所示，8周抗阻運動提高了大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K的含量，增強了PI3K催化PIP2生成PIP3的能力[19]。PIP3進一步招募Akt和PDK1至細(xì)胞膜上，促使PDK1磷酸化Akt蛋白Thr308位點[5]，PDK2或mTORC2磷酸化Akt Ser473位點[6]，增強了Akt激酶活性?；罨腁kt通過磷酸化GSK3β Ser9位點，抑制了GSK3β的激酶活性[7]。隨著GSK3β激酶活性的降低，導(dǎo)致下游底物tau蛋白多個位點的磷酸化水平顯著下降[9]。

圖5 抗阻運動對PI3K/Akt信號通路影響的可能分子機制

長期抗阻運動對PI3K/Akt信號通路產(chǎn)生的積極影響，也會提高大腦皮質(zhì)和海馬組織的功能?；罨腁kt可以通過磷酸化作用激活或是抑制下游眾多底物，通過磷酸化Bad Ser112/136位點[20，21]、Bax Ser184位點[22]，從而有效阻斷Bad、Bax誘導(dǎo)的大腦皮質(zhì)和海馬組織細(xì)胞凋亡；還可以阻止Caspase-3和Caspase-9的活化[23]，促進p53的失活[24]，阻止線粒體細(xì)胞色素C的釋放[25]，同樣起到抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用。另外，PI3K/Akt信號通路活性增強，促進GSK3β的失活，從而抑制GSK3β對tau蛋白的磷酸化作用，而tau蛋白作為一種微管相關(guān)蛋白，其磷酸化水平的降低增強了該蛋白的穩(wěn)定性及與微管的結(jié)合能力，有效防止神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成。大腦皮質(zhì)和海馬組織中的這些良性改變對于抑制大腦認(rèn)知功能衰退，提高大腦學(xué)習(xí)和記憶功能，改善阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病有積極作用[26]。

目前尚未見關(guān)于抗阻運動對神經(jīng)系統(tǒng)PI3K/Akt信號通路影響的報道，運動訓(xùn)練對該信號通路影響的研究大都集中在有氧運動上。Kang等[27]利用NSE/htau23模型小鼠研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過12周的跑臺訓(xùn)練后，大腦皮質(zhì)中PI3K和Akt的磷酸化水平上升；Bayod等[28]研究發(fā)現(xiàn)，長期的跑臺訓(xùn)練能夠降低大鼠海馬組織GSK3β Tyr216位點的磷酸化水平從而抑制GSK3β的活性，并且降低了tau蛋白Ser396位點的磷酸化水平。這些發(fā)現(xiàn)與我們發(fā)現(xiàn)的抗阻運動對大腦皮質(zhì)和海馬組織PI3K/Akt通路的影響相同。Kim等[29]發(fā)現(xiàn)，糖尿病模型大鼠在經(jīng)過12周的跑臺訓(xùn)練后，海馬組織中Akt、GSK3β的表達(dá)受到抑制。而我們發(fā)現(xiàn)抗阻運動后大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中Akt、GSK3β的表達(dá)并不受影響，只是其關(guān)鍵位點的磷酸化水平發(fā)生改變。由上可知抗阻運動和有氧運動對神經(jīng)系統(tǒng)PI3K/Akt信號通路產(chǎn)生的影響并不完全相同。另外，抗阻運動與有氧運動在提高PI3K含量、增強Akt活性、抑制GSK3β活性和降

低tau蛋白磷酸化水平等方面效果上是否存在差異，還有待我們作進一步的驗證。

5 結(jié)論

長期抗阻運動能夠提高大鼠大腦皮質(zhì)和海馬組織中PI3K和Akt活性，抑制GSK3β的激酶活性，防止tau蛋白的過度磷酸化，對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響。

[1]Shi SH，Cheng T，Jan LY，et al.APC and GSK-3beta are involvedinmPar3targetingtothenascentaxonand establishment of neuronal polarity.Curr Biol，2004，14（22）：2025-2032.

[2]Saijilafu，Hur EM，Liu CM，et al.PI3K-GSK3 signalling regulates mammalian axon regeneration by inducing the expression of Smad1.Nat Commun，2013，4：2690.

[3]Ozaita A，Puighermanal E，Maldonado R.Regulation of PI3K/ Akt/GSK-3 pathway by cannabinoids in the brain.J Neurochem，2007，102（4）：1105-1114.

[4]Qiao M，Sheng S，Pardee AB.Metastasis and AKT activation. Cell Cycle，2008，7（19）：2991-2996.

[5]Chen X，Zhang Y，Wang Y，et al.PDK1 regulates platelet activation and arterial thrombosis.Blood，2013，121（18）：3718-3726.

[6]Dawood M，Mills GB，Ding Z.Shrewd AKT regulation to survive.Oncoscience，2014，1（2）：113-114.

[7]Ma R，Wei Y，Huang X，et al.Inhibition of GSK 3beta activity is associated with excessive EZH2 expression and enhanced tumour invasion in nasopharyngeal carcinoma.PLoS One，2013，8（7）：68614.

[8]Goc A，Al-Husein B，Katsanevas K，et al.Targeting Srcmediated Tyr216 phosphorylation and activation of GSK-3 in prostate cancer cells inhibit prostate cancer progression in vitro and in vivo.Oncotarget，2014，5（3）：775-787.

[9]Avila J，Leon-Espinosa G，Garcia E，et al.Tau Phosphorylation by GSK3 in Different Conditions.Int J Alzheimers Dis，2012，2012：578373.

[10]Walls KC，Ager RR，Vasilevko V，et al.p-Tau immunotherapy reduces soluble and insoluble tau in aged 3xTg-AD mice. Neurosci Lett，2014，575：96-100.

[11]Leite RD，Durigan Rde C，de Souza Lino AD，et al.Resistance training may concomitantly benefit body composition，blood pressure and muscle MMP-2 activity on the left ventricle of high-fat fed diet rats.Metabolism，2013，62（10）：1477-1484.

[12]Shiguemoto GE，Prestes J，Leite RD，et al.Effects of resistance training on matrix metalloproteinase-2 activity and biomechanical and physical properties of bone in ovariectomized and intact rats.Scand J Med Sci Sports，2012，22（5）：607-617.

[13]Urtado CB，Pereira GB，Urtado MB，et al.Resistance training associated with the administration of anabolic-androgenic steroids improves insulin sensitivity in ovariectomized rats. Diabetes Metab Syndr Obes，2011，4：385-391.

[14]PattenAR，SickmannH，HryciwBN，etal.Long-term exercise is needed to enhance synaptic plasticity in the hippocampus.Learn Mem，2013，20（11）：642-647.

[15]Ma Q.Beneficial effects of moderate voluntary physical exercise and its biological mechanisms on brain health. Neurosci Bull，2008，24（4）：265-270.

[16]Wu CW，Chang YT，Yu L，et al.Exercise enhances the proliferation of neural stem cells and neurite growth and survival of neuronal progenitor cells in dentate gyrus of middle-aged mice.J Appl Physiol（1985），2008，105（5）：1585-1594.

[17]Heyn P，Abreu BC，Ottenbacher KJ.The effects of exercise training on elderly persons with cognitive impairment and dementia：a meta-analysis.Arch Phys Med Rehabil，2004，85（10）：1694-1704.

[18]Westcott WL.Resistance training is medicine：effects of strength training on health.Curr Sports Med Rep，2012，11（4）：209-216.

[19]Conte E，F(xiàn)ruciano M，F(xiàn)agone E，et al.Inhibition of PI3K prevents the proliferation and differentiation of human lung fibroblasts into myofibroblasts：the role of class I P110 isoforms.PLoS One，2011，6（10）：24663.

[20]Lee DH，Szczepanski MJ，Lee YJ.Magnolol induces apoptosis via inhibiting the EGFR/PI3K/Akt signaling pathwayin human prostate cancer cells.J Cell Biochem，2009，106（6）：1113-1122.

[21]Fang X，Yu S，Eder A，et al.Regulation of BAD phosphorylation at serine 112 by the Ras-mitogen-activated protein kinase pathway.Oncogene，1999，18（48）：6635-6640.

[22]Xin M，Deng X.Nicotine inactivation of the proapoptotic function of Bax through phosphorylation.J Biol Chem，2005，280（11）：10781-10789.

[23]SongG，OuyangG，BaoS.TheactivationofAkt/PKB signaling pathway and cell survival.J Cell Mol Med，2005，9（1）：59-71.

[24]Wee KB，Aguda BD.Akt versus p53 in a network of oncogenes and tumor suppressor genes regulating cell survival and death.Biophys J，2006，91（3）：857-865.

[25]Kennedy SG，Kandel ES，Cross TK，et al.Akt/Protein kinase B inhibits cell death by preventing the release of cytochrome c from mitochondria.Mol Cell Biol，1999，19（8）：5800-5810. [26]Morris M，Knudsen GM，Maeda S，et al.Tau post-translational modifications in wild-type and human amyloid precursor protein transgenic mice.Nat Neurosci，2015，18（8）：1183-1189.

[27]Kang EB，Cho JY.Effect of treadmill exercise on PI3K/AKT/mTOR，autophagy，andTauhyperphosphorylationinthe cerebral cortex of NSE/htau23 transgenic mice.J Exerc Nutrition Biochem，2015，19（3）：199-209.

[28]Bayod S，Del Valle J，Canudas AM，et al.Long-term treadmill exercise induces neuroprotective molecular changes in rat brain.J Appl Physiol（1985），2011，111（5）：1380-1390.

[29]KimDY，JungSY，KimTW，etal.Treadmillexercise decreases incidence of Alzheimer's disease by suppressing glycogen synthase kinase-3beta expression in streptozotocininduced diabetic rats.J Exerc Rehabil，2015，11（2）：87-94.

The Effects of Resistance Exercises on PI3K/Akt Pathway in the Cerebral Cortex and Hippocampus of Rats

Fang Guoliang1，Tian Ye2，Zhao Jiexiu1，He Zihong1，Li Pengfei1，Yu Tao1，Li Liang1，Wen Yuemeng1，Yang Xingya1
1 China Institute of Sports Science，Beijing 100061，China 2 China Anti-Doping Agency，Beijing 100029，China Corresponding Author：Tian Ye，tianye@ciss.cn

ObjectiveTo investigate the effects of resistance exercises on PI3K/Akt pathway and its substrates in the cerebral cortex and hippocampus of rats.Methods Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to a sedentary control group（SG）and a resistance exercises group（RG）.The rats in RG group underwent a ladder-climbing training for 8 weeks and the cerebral cortex and hippocampus of both groups were isolated 48 h after the last exercises.The real-time quantitative polymerase chain reaction（PCR）was conducted to assess the mRNA levels of PI3K，Akt，GSK3β and tau，while the protein and phosphorylation levels of them were assayed using Western blotting.Results After 8 weeks of resistance exercises，significant increase was observed in the mRNA and protein levels of PI3K p110 and p85，as well as the phosphorylation levels of Akt Thr308，Ser473 and GSK3β Ser9，while significant decrease was found in the phosphorylation levels of GSK3β Tyr216，tau Ser202，Thr231 and Ser396 in RG group compared to SG group.However，there

resistance exercises，PI3K，Akt，GSK3β，tau，phosphorylation

2016.04.13

國家體育總局體育科學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費資助項目（基本15-10和16-49）

田野，Email：tianye@ciss.cn

were no significant differences in Akt or GSK3β mRNA and protein levels，as well as mRNA and protein levels of tau between RG and SG groups.Conclusion After 8 weeks of resistance exercise，PI3K mRNA and protein levels were increased，which enhanced its phosphatidylinositol kinase activity.And the phosphorylation levels of Akt Thr308 and Ser473 were increased，which actived Aktkinase activity.Actived Akt phosphorylated GSK3β Ser9，which inhibited GSK3β kinase activity.As a result，the phosphorylation of tau at multiple sites were reduced.Therefore the resistance exercise can increase PI3K/Akt pathway activity and have a positive effect on its substrates in the rat cerebral cortex and hippocampus.