摘要
细胞疗法越来越多地用于治疗各种医疗状况，包括癌症、免疫系统疾病和神经退行性疾病。干细胞分泌的生长因子、信号分子和细胞外囊泡可用于治疗神经系统疾病并促进神经元再生。本研究使用了阿尔茨海默病(AD)的转基因5xFAD小鼠模型。7个月大的小鼠每周接受一次眶后注射胶质前体细胞(GPCs)，持续4个月。11个月时，使用多通道活动记录系统分析其行为。从皮层、海马体和中脑收集脑组织，用于死后分析线粒体呼吸链酶活性。结果表明，GPCs注射显著改善了5xFAD小鼠海马体p2线粒体组分对琥珀酸的反应，达到了对照动物的水平。细胞色素c氧化酶复合物也观察到类似趋势。在给予抗坏血酸/N,N,N',N'-四甲基-对苯二胺二盐酸盐后，线粒体的耗氧率与临床健康小鼠无差异。在5xFAD小鼠中脑中也检测到电子传递链效率的类似下降，但GPCs治疗后未见恢复。通过活动记录系统进行多参数分析，观察到非转基因组和转基因组之间的行为差异。治疗组和未治疗组转基因小鼠的行为相似，而非转基因小鼠的行为则各不相同。对运动活动和瞬态事件的额外分析显示，GPCs治疗的5xFAD小鼠的活动与其他组相比有根本性差异。具体而言，GPCs治疗的小鼠在中间活动状态之间的转换次数更多。相比之下，未治疗小鼠则在极端活动状态之间转换，例如从低活动到高活动或反之。这些发现表明，AD小鼠的行为和活动变化可能不仅与海马体功能障碍有关，还与中脑结构的破坏有关。
引言
阿尔茨海默病(AD)是一种无法治愈的进行性疾病。由于人口老龄化，其发病率增长特别迅速。AD的特征是记忆力丧失、认知能力下降、适应能力减弱和社会退缩。除了认知障碍外，AD患者还会出现运动活动、昼夜节律[1]和动机方面的变化[2]。因此，全球对研发治疗AD的新药的资金投入不断增加。在临床前评估的初步阶段，使用基因组特征明确且稳定的实验动物来研究测试化合物的有效性。这些动物重现了人类AD的主要病理特征[3]。使用经过验证的人类疾病动物模型可确保可靠的结果，从而降低转化风险。
本文使用了5xFAD小鼠品系，它重现了AD的主要特征——β-淀粉样蛋白积累，这会导致神经元因神经元间毒性而丧失[4]。神经退行性疾病5xFAD模型具有人类淀粉样前体蛋白(hAPP)基因的三个突变和人类早老素1(hPSEN1)基因的两个突变。结果，转基因5xFAD小鼠过表达带有瑞典(K670N/M671L)、佛罗里达(I716V)和伦敦(V717I)突变的人类淀粉样前体蛋白，这些突变与家族性AD(FAD)相关，以及具有两个FAD相关突变M146L和L286V的人类早老素1。
线粒体功能障碍在AD的发病机制中起着重要作用，被认为是药物开发的潜在治疗靶点。已证明海马体和皮层神经元中的线粒体能量功能紊乱对AD的发病机制有贡献[5]。例如，使用¹⁸F-氟脱氧葡萄糖进行的正电子发射断层扫描中检测到的脑部葡萄糖低代谢被认为是AD的显著特征，目前被用作早期诊断的生物标志物。该标志物可以以足够的敏感性和准确性预测从轻度认知障碍向AD症状的转变[6,7]，突显了能量代谢功能障碍在疾病发展中的关键作用。葡萄糖低代谢被认为是家族性AD的早期迹象[8]，在散发性AD病例中也有发现[9-11]。
5xFAD小鼠品系的特点是线粒体功能障碍早期出现（钙容量、耗氧量和ATP生成的破坏）[12]，这伴随着突触功能受损[13]。大多数研究集中于皮层和海马区域[14]，而关于中脑线粒体功能障碍如何发展及其与这些模型动物表型关系的数据较少[15]。
先前的研究表明，在使用转基因小鼠模型进行的实验研究中，在多种行为测试中观察到了显著差异。这些包括新物体识别测试、开放场测试和莫里斯水迷宫测试[16-18]。然而，在评估9个月以下5xFAD小鼠的总体运动活动时，在传统的短期测试中未观察到变化[16]。
分析模拟人类疾病的转基因动物的行为变化，不仅对于阐明AD发病机制很重要，而且对于评估潜在药物的有效性也很重要。例如，了解测试化合物如何影响作为病理学最终组成部分的行为，以及它是否延迟认知和运动症状的发作或导致疾病改变，都非常重要。
常用的行为分析简单方法对于研究可能包含在昼夜节律中的复杂长期过程来说不够敏感。这类研究需要提供在"家笼"条件下对动物进行长期观察的测试系统。在这样的测试系统中，可以通过在熟悉或可控改变的条件下长时间监测动物来识别行为差异，而这些条件对动物来说是熟悉的，与开放场测试设置不同。在疾病最早阶段检测动物行为变化很重要。
自发性运动活动(SLA)是动物行为功能的关键特征。SLA代表反映动物生理状态的连续数据流，并受多种外部和内部因素调节，包括动机、情绪和适应性，这些都与AD发病机制相关。虽然许多研究调查了转基因小鼠的运动活动[14,15,19]，但通常使用持续10-15分钟的短期测试来收集数据。然而，对于调节许多生物过程很重要的昼夜节律和超昼夜节律，往往未被评估或考虑[16,18]。SLA数据分析提供了对运动功能障碍的全面理解，因为观察期至少持续24小时，相当于一个完整的自然昼夜。这使我们能够研究与AD患者相关的昼夜节律障碍，使用动物模型[1,20]。这些观察应在均质环境中为每只动物进行同步，并在多通道系统中进行。先前的研究表明，昼夜节律在维持体内平衡和调节各种生物过程（包括与神经退行性疾病相关的过程）方面起着关键作用[21]。这些节律的破坏可能会加重AD的病程，因为睡眠障碍和认知障碍是AD患者的主要症状[22]。此外，内部生物钟的转移与压力敏感性增加和认知障碍有关[22]。
由于转基因小鼠与其非转基因同胞在生命最初几个月的总体运动活动水平相似，我们寻找有效的区分特征，可用于识别处于AD晚期阶段的小鼠，进而可用于评估治疗效果。为实现这一目标，分析小鼠的总体24小时SLA模式并识别不同活动状态之间的转换至关重要[23]。
实验方法
细胞
胶质前体细胞(GPCs)培养物先前是从人诱导多能干细胞(iPSCs)衍生而来的[24]。真皮成纤维细胞被重编程并获得iPSCs，使用CTS CytoTune-iPS 2.1 Sendai Reprogramming试剂盒(Invitrogen，美国)。为诱导神经分化，iPSCs在DMEM/F12(Gibco，美国)中培养，补充10 µM SB431542(Stemcell Technologies，加拿大)、2 µM dorsomorphin(Stemcell Technologies)和200 nM LDN193189(Sigma-Aldrich，美国)。将所得神经干细胞培养物在补充10 ng/mL成纤维细胞生长因子2(FGF-2)(ProSpec，以色列)、20 ng/mL表皮生长因子(EGF)(ProSpec)和20 ng/mL睫状神经营养因子(CNTF)(PeproTech)的DMEM/F12中培养2周，直到形成具有纺锤形形态的细胞，对应于GPCs。GPCs在含有15 mM HEPES(PanEko，俄罗斯)、1 mM谷氨酰胺(PanEko)、1%必需氨基酸混合物(PanEko)、100 mg/L青霉素-链霉素(PanEko)、1%补充剂N2(PanEko)、1%胎牛血清(FBS)(Gibco)、20 ng/mL EGF和20 ng/mL CNTF的DMEM/F12(PanEko，俄罗斯)中培养。使用Matrigel(Corning，美国)作为基质。在5% CO₂的CO₂培养箱中，在37°C下培养至85-95%汇合。细胞用0.05%胰蛋白酶(Capricorn Scientific，德国)收获，并在460 g下离心5分钟(TGL-2M，Bioridge Centrifuge，中国)。将澄清的细胞沉淀悬浮在磷酸盐缓冲盐水(PBS)(PanEko)中。使用1.5 × 10⁵个细胞/150 µL PBS的剂量注射动物。GPCs的衍生和工作悬浮液的制备的详细方案先前已有描述[25]。
动物
5xFAD雄性小鼠被用作人类家族性AD的模型。形成了三组小鼠，每组包括15只小鼠。非Tg对照组包括5xFAD小鼠的非转基因同胞；5xFAD + PBS对照组包括注射PBS的转基因5xFAD小鼠；5xFAD + cells测试组包括注射GPCs的转基因5xFAD小鼠。
小鼠在七个月大时用于实验。每两周一次，连续四个月，向眶后窦静脉内注射GPCs，剂量为1.5 × 10⁵个细胞/150 µL PBS(5xFAD + cells)或150 µL PBS(5xFAD + PBS)。在11个月大时进行行为测试、安乐死和体外研究。
线粒体呼吸链酶活性
使用p2线粒体组分样品评估线粒体电子传递链复合物的功能，这些样品是通过差速离心从几个小鼠脑区分离的[26]。使用Agilent Seahorse XFe96分析仪(Agilent，美国)测量线粒体呼吸链酶的活性。将10 µg线粒体(155 µL线粒体测定溶液(MAS)(Sigma，德国)中，含220 mM D-甘露醇、70 mM蔗糖、10 mM KH₂PO₄、5 mM MgCl₂、2 mM HEPES、1 mM EGTA、0.2% BSA且不含脂肪酸(pH 7.2))添加到96孔板(Seahorse Bioscience)的孔中。然后在4°C下以2000 g离心30分钟。然后向每个孔中加入温热的MAS，另外含有10 mM苹果酸钠和10 mM丙酮酸作为呼吸复合物I的底物。
在线粒体p2组分悬浮液中依次加入底物后，测量耗氧率的变化(最终浓度如下)：2 µM鱼藤酮(复合物I抑制剂)、2 µM琥珀酸钠(复合物II底物)、1 µM抗霉素A(复合物III抑制剂)和0.5 µM抗坏血酸/N,N,N',N'-四甲基-对苯二胺二盐酸盐(TMPD)(向呼吸链复合物IV输送电子的系统)。
小鼠SLA分析
多通道活动记录系统的记录模块由一个带有16个笼子的机架组成。笼子由聚碳酸酯制成，侧面不透明，顶部为带开口的透明梯形盖，用于摄像机和顶部照明。照明和视频监控摄像头在每个笼子中单独安装，但都从一个面板控制。生成的视频存储在硬盘上(MultyNeuro-SLA-32，Open Science LLC，莫斯科，俄罗斯)。
将转基因5xFAD小鼠(5xFAD + PBS和5xFAD + cells两组)及其非转基因同胞随机分配到多通道活动记录系统的笼子中，使用随机数生成器。随机化在动物饲养室照明切换到夜间模式时进行。换句话说，实验开始对应于小鼠活跃的夜间阶段的开始。在整个实验过程中，每个笼子中保持昏暗的黄昏级照明(2-3勒克斯)，而房间内的环境照明则关闭。从小鼠转移到系统中开始，收集24小时的小鼠行为视频记录数据。小鼠可自由获取水和食物(8-10克/天)。
结果
胶质前体细胞注射恢复海马体线粒体功能
为估计人GPCs对从不同脑区分离的p2线粒体组分功能的影响，我们使用Seahorse XFe96细胞代谢分析仪测量了电子传递链酶的活性。我们的方法涉及测量线粒体的耗氧率，方法是在序列中加入电子传递链的各种底物和抑制剂。
我们的功能分析显示(图1)，在转基因5xFAD小鼠(5xFAD + PBS组)的海马体和中脑分离的突触体-线粒体组分中，电子传递链的II和IV复合物功能受损。这些发现表明线粒体功能不足。GPCs治疗(5xFAD + cells)改善了海马体细胞器对琥珀酸的反应。通过电子传递链琥珀酸脱氢酶复合物介导的呼吸增加检测到这一结果。呼吸增加到与非转基因对照组相当的水平。细胞色素c氧化酶复合物也观察到类似趋势。添加抗坏血酸/TMPD后测量的线粒体耗氧率与健康小鼠无差异。这些发现指出了GPCs对从海马体分离的线粒体可能具有的重塑特性。
为评估呼吸链中NADH脱氢酶复合物的功能，我们向线粒体制备物中添加了丙酮酸和苹果酸。丙酮酸是乙酰辅酶A生成所必需的，而苹果酸激活三羧酸循环。我们发现，在所有实验组和所有脑区中，该复合物的活性保持不变。这一发现表明复合物I不存在功能障碍。
此外，当测试皮层神经元的p2线粒体组分的耗氧量时，转基因小鼠与对照非转基因(野生型)小鼠相比未显示任何显著的功能差异。这些发现可能是由于代偿机制或11个月大的转基因5xFAD小鼠皮层中电子传递链的缺陷不存在。
活动记录数据分析可检测GPCs治疗对动物运动和行为反应的影响
运动活动是整体行为反应的一部分，可通过评估几个参数来表征。这些参数包括总行进距离、冻结时间、平均速度和加速度。除了这些经典参数外，转换过程也引起极大兴趣。换句话说，评估从一种状态到另一种活跃状态的转换可能性。例如，处于低活跃状态的动物可能会突然爆发奔跑，在这种情况下，这被视为从静止到奔跑的转换。相反，剧烈活动后突然冻结被视为从奔跑到静止的转换。因此，行为变化的动态可以看作是不同速度状态之间转换的频率，而不是连续速度的序列。这些状态各有不同的能量消耗，除了运动速度外。这里，我们展示了一个简单的分析，分析24小时内不同运动状态之间的转换。
使用多通道活动记录系统获取小鼠运动活动的视频记录。使用基于神经网络的差分跟踪方法，使用AsioOtus Lab软件包(Open Science，俄罗斯)对记录进行数字化和分析。将小鼠鼻尖指定为感兴趣点。其轨迹根据以下方程转换为基本(帧间)位移矢量：
S_i = √(∑_k (p_k^i - p_k^(i+1))²)
其中S是基本(帧间)位移矢量，p是帧空间中鼻尖坐标矢量(水平2D投影)，i是p矢量的索引，k是坐标索引。
矢量S经受时间再离散化，以获得对应于各个分钟的广义值序列。再离散化分两步进行，从帧级别到秒级别，使用系数为0.8的分位数包络(Eqs. (2a)和(2b))，以及从秒级别到分钟级别，使用系数为0.95的分位数包络(Eqs. (3a)和(3b))。
S_s = {Q_0.8{S_(s·fps), S_(s·fps+1)...S_(s·fps+fps)}}, (s ∈ 1...T_s)
然后每秒序列长度为：
T_s = ⌊T_frame/fps⌋
S_min(S_s) = {Q_0.95{S_(min·60), S_(min·60+1)...S_(min·60+60)}}, (min ∈ 1...T_min)
然后每分钟序列长度为：
T_min = ⌊T_s/60⌋
其中S_s是每秒值矢量，S_min是每分钟值矢量，Q是分位数包络系数(Q=0.8在Eq. (2a)中，Q=0.9在Eq. (3a)中)，fps是初始记录的帧率，s是当前秒，min是当前分钟，T是序列长度，frame是当前帧编号。
接下来，我们执行振幅再离散化，通过在第一个和第九个十分位数处截断数据并将直方图的中心部分除以中位数，确定四个"运动活动状态"。结果，我们获得了一个行为序列，其中每分钟对应于四个"运动状态"中的一个。第一运动活动状态A1对应于能量消耗最小的状态(无运动或非常低的位移)，而A4表示能量消耗最高的状态(快速奔跑和跳跃)。运动状态A2和A3分别对应于"低于中位数"和"高于中位数"的能量消耗状态。多矢量MS_min确定为实验中每只小鼠的所有S_min的矢量：
MS_min = {S_min^n, S_min^(n+1)...S_min^N}
其中n是小鼠序号，n=0...N。
基于多矢量，根据以下方程为每只小鼠确定每分钟状态序列，作为全量分类序列(FVcS)：
FVcS_n(S_min^n) = "A", S_min^n < Q_0.1(MS_min)
"B", Q_0.1(MS_min) ≤ S_min^n < Q_0.5(MS_min)
"C", Q_0.5(MS_min) ≤ S_min^n < Q_0.9(MS_min)
"D", S_min^n ≥ Q_0.9(MS_min)
此转换为单个小鼠生成如下形式的序列(显示示例序列)：
AAAAAAABBCCCCCCBBDDDDDD.
该序列与每只小鼠的初始S_min长度相同。
然后通过将连续花费在同一状态的分钟数组合成一个行为事件来简化序列，无论其持续时间如何(Eq. (7))。所得行为事件序列类似于开放场测试中的行为图，并定义为缩减量分类序列(RVcS)：
RVcS = unique(FVcS)
转换(7)将上述示例(6)转换为以下形式：
ABCBD.
所得多变量分类序列RVcS可用于表征行为状态的变化，因为在上述处理中移除了相同状态之间的转换(例如，从状态A到状态A)。
因此，RVcS序列中单个转换的可能性可以表示为归一化为1的转换矩阵M(Eq. (8))。该矩阵提供了实验中每只小鼠行为的(累积)特征：
M_(i,j) = (1/(T-1))∑1^T [S_t^n = iΔS(t+1)^n = j]
其中i是初始状态(转换矩阵中的行)，j是最终状态(转换矩阵中的列)，t是以(7a)形式编写的序列中的状态编号，T是以(7a)形式编写的序列的总长度，S是以(7a)形式编写的序列的状态矢量，n是小鼠的序号。
归一化转换矩阵后，我们可以直接比较单个响应成对，以根据以下Eq. (9)获得总距离矩阵D：
D_(m,n) = ∑(i,j=0)^R |(M(i,j)^n - M_(i,j)^m)|
其中显示了(i,j)动物对之间的距离，m和n是(i,j)对比较中的小鼠序号(m=1...N, n=1...N)，i和j是状态矢量的元素，D={d_m,n}是基于小鼠成对比较的状态矩阵，M是转换矩阵，R(总体状态矢量) = {A..D} = unique(MS_min)。
一旦构建了距离矩阵，就使用关于实验中每只小鼠所属组的数据执行非参数(置换)多元方差分析(perMANOVA)(表1)。
组号G定义为实验组的集合：G = {"noTg", "5xFAD + PBS", "5xFAD + cells"}，其中每只动物仅属于一个组。
使用以下方程计算组间差异的p值：
P_global = perMANOVA (D~G)
其中P_global是全局测试的p值，D是完整距离矩阵，G是组的集合，以及
P_pair(i,j) = perMANOVA(D_(i,j)~G_(i,j)), i ≠ j
其中P_pair(i,j)是成对测试的p值，i和j是选择用于比较的组。
处理步骤如图2所示。
使用多维缩放[27]进行降维和二维排序，以可视化由转换过程确定的组间差异(图3)。
为检查结果的适当性，使用排序数据执行经典参数多元方差分析(MANOVA)，使用Pillai's trace)(表2)。
一旦我们验证了数据集中可检测到差异，就进行成对比较(表3)。假设检验的置换测试中不需要p值校正[28]。然而，即使使用Benjamini–Hochberg校正，治疗组与对照组之间的差异也获得了略低于显著性水平(p=0.05)的显著性。最保守的多重比较Bonferroni校正返回的p值在0.05-0.10范围内。
使用Anderson置换测试评估分布广度的差异，以检验方差同质性。测试显示各组在转换过程的变异性方面存在差异(表4)。
总结24小时活动转换的总数据，我们发现显著差异。问题是这些差异是否出现在24小时实验的特定部分或部分。测试组和对照组之间的行为差异是与相似行为交替出现的吗？感兴趣的时间段的规模是多少：分钟、数十分钟还是数百分钟？
我们采用类似于向后搜索的方法，使用动态滤波器排除时间序列的特定片段进行分析。这样做是为了识别需要保留以使差异保持可检测的重要片段(Eq. (12))。此过程针对每个测试组与对照组进行比较。滑动窗口(SW)定义为长度为w且窗口起点为t的MS_min部分：
SW_(t,w) = {MS_min(t), MS_min(t+1)...MS_min(t+w)}
然后可以确定排除SW的部分数据集为：
MS_min'(t,w) = MS_min / SW_(t,w)
从Eq. (5)到Eq. (12)的变换序列称为PP过程。接下来，我们构建一个p值数据集，测量T_min和T_min/2，其中T_min是实验持续时间，T_min/2是排除窗口的尺度，根据Nyquist极限限制为相应时间序列长度的一半：
计算针对组对进行，产生栅格图像，表征"5xFAD + PBS"组与非转基因(野生型)小鼠之间和"5xFAD + cells"组与非转基因(野生型)小鼠之间的差异显著性，考虑行为反应描述的时间和空间特性。
"5xFAD + PBS"组与对照非转基因组之间在行为反应上的差异仅在实验的后半部分被观察到，具体来说，在15至22小时之间的广泛时段内，尺度范围在3至12小时之间(图4)。图4和图5中的纵坐标轴(右侧的渐变)代表组区分响应的常用对数，或perMANOVA分析的p值的对数。
"5xFAD + cells"组与对照非转基因组之间在行为反应上的差异在两个主要区域被观察到：从实验开始的2至8小时，以及15至20小时(x轴)。第一个窗口包括4至12小时(y轴)之间的广泛尺度范围，而第二个区域的范围更窄，为9至12小时(y轴)(图5)。按小时进行的传统多次比较将不可靠地检测到两个主要时期的存在。
对于每种转换类型，我们使用双样本Wilcoxon检验进行事后比较。在这种情况下，我们关注定性变化，因此省略了多次比较校正。此外，状态基于运动速度进行隔离，运动速度与动能具有平方关系。因此，状态A1被称为低能量状态，状态A4是高能量状态。还应注意，至少需要两种模态来分析分析概率。我们认为，概率应在总昼夜周期和对应于转换过程中组间差异最显著的时间间隔(在时间尺度图上)的时间间隔内考虑(图4，图5)。
我们对非转基因组和"5xFAD + PBS"组在整个昼夜周期上的总体差异的分析结果如表5所示。最高显著性估计值(p值)在0.05和0.1之间，用于从状态A2和A3到高能量状态A4的转换以及从A4回到A2和A3的转换。这些结果表明，小鼠在做出努力和消耗能量以移动和改变移动速度时，不同能量成本的转换概率重新分配(表5)。结果以与对照值相比的百分比差异表示，对照值设为100%。加号(+)表示测试组的值高于对照组，而减号(-)表示测试组的值低于对照组。
因此，与对照非转基因组相比，5xFAD + PBS组中所有在活动状态A2和A3与最耗能状态A4之间的转换都被抑制，无论转换方向如何。
详细检查非转基因组和5xFAD + PBS组在840至1320分钟时间窗口内的差异显示，与A4活动状态相关的转换，特别是从A3到A4以及从A4到A2和A3的转换概率相对降低，定义了组间差异的具体性质。A1和A2状态之间转换的相对概率也显著增加(表6)。
与非转基因组相比，5xFAD + cells小鼠组中转换过程的修改主要与活动状态A2相关。从A2到A4及其返回的转换概率显著降低，而A2和A3之间无论方向如何的转换概率显著增加。A2和A3之间转换数量的显著增加主要将5xFAD + cells组与对照组和5xFAD + PBS组区分开来(表7)。
在区分非转基因和5xFAD + cells小鼠组的主要时间区域(120-480分钟)中详细考虑了差异。结果证实，在24小时和时间选择性分析中，到A4活动状态的转换及其返回仍然受到抑制，特别是从A1和A2到A4的转换。从A3和A4到A1的转换显示了与24小时周期分析中高能量转换(在A3和A4区域)频率降低类似的趋势，其概率显著增加(表8)。
讨论
5xFAD小鼠的线粒体功能障碍已有充分记载，被认为是测试治疗AD潜在药物的有效治疗靶点[29]。淀粉样变发展过程中对线粒体的损伤可导致突触功能受损和退化。这可能与大脑功能的一般变化和认知功能障碍相关[13]。
中脑中线粒体呼吸的变化会破坏负责运动活动的几个结构的功能。例如，先前已在5xFAD小鼠中描述了多巴胺能系统的功能障碍[30]。Vorobyov等人[31]报道了中脑多巴胺能神经元数量的减少，这可能会改变黑质纹状体和中脑边缘通路的功能。Son等人[32]发现纹状体中D2受体水平较低。多巴胺能通路功能的缺陷可能会假定性地导致转基因5xFAD小鼠的冷漠状态，表现为在较高能量状态A3和A4之间转换的概率较低。Keszycki等人[33]在对同一只小鼠品系的研究中观察到了类似的趋势。
楔形核(CnF)是中脑中的另一个有趣结构，属于中脑运动区域(MLR)，受各种结构(包括黑质)的控制。CnF和MLR共同帮助调节SLA和维持运动，包括高速运动。此外，CnF可能在某些类型的行为中发挥作用，如探索活动[34]。Caggiano等人[35]发现CnF与脚桥核相互作用以调节慢速运动，但只有CnF可以触发高速同步运动活动。这两个系统之间的相互作用控制着慢速和快速运动之间的交替，并影响步态[35]。我们观察到，与对照(非转基因小鼠)相比，AD建模的5xFAD小鼠中低速和高速状态之间的转换概率发生了变化。这些变化可能是由于中脑中CnF的功能障碍。我们的发现表明，中脑线粒体功能障碍与5xFAD小鼠的运动活动之间存在直接关系。
因此，两个转基因小鼠组(5xFAD + PBS和5xFAD + cells)中的某些转换过程特征相似。与非转基因对照小鼠相比，两组都显示出向高能量消耗运动状态转换的概率较低。然而，在两个转基因小鼠组之间，转换概率的重新分配存在差异，无论是在分析整个24小时周期还是在详细分析特定兴趣时间间隔时。区分区域在实验过程中在两个转基因小鼠组中分布也不同。在5xFAD + PBS组中，只有一个与非转基因小鼠存在显著差异的区域，该区域位于昼夜周期的后半部分。相反，在5xFAD + cells组中，差异从实验开始两小时后就开始累积，昼夜活动区域的面积比实验后期小时对应的区域更大。
值得注意的是，转基因小鼠组之间观察到的转换频率差异不能通过GPCs治疗后行为的正常化来解释。这似乎是由治疗因素引起的行为主导，似乎并不符合将细胞治疗用于AD成功的假设。然而，它为关注新问题和为未来研究开发监测治疗对行为反应质量数据的新方法提供了依据。
我们的发现表明，GPCs治疗可以恢复5xFAD小鼠海马体p2线粒体组分中呼吸链酶的活性，但不能恢复中脑中的活性。我们认为这一观察结果与SLA的变化有关，这种变化不同于对照组(非转基因小鼠)，也不符合对照组(5xFAD+PBS)的特征。这一结果是使用多通道活动记录系统进行长期行为观察获得的，这是传统行为测试无法实现的。总体而言，在更广泛的尺度和时间分析背景下对转换过程的分析可以提供关于行为反应的宝贵见解，作为传统运动活动能量和时间成本分析的替代或补充。这种方法还可以帮助识别治疗干预过程中的不良行为后果。
缩写词
AD：阿尔茨海默病
APP：淀粉样前体蛋白
CnF：楔形核
GPCs：胶质前体细胞
iPSC：诱导多能干细胞
noTg：非转基因(野生型)小鼠
MLR：中脑运动区域
SLA：自发性运动活动
TMPD：N,N,N',N'-四甲基-对苯二胺二盐酸盐
【全文结束】