運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對大鼠腦組織膠質(zhì)細(xì)胞的影響及其與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系研究.pdf

1、大量文獻(xiàn)表明不同負(fù)荷運(yùn)動(dòng)可對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，其中有報(bào)道顯示大強(qiáng)度長時(shí)間運(yùn)動(dòng)或疲勞訓(xùn)練可導(dǎo)致腦組織結(jié)構(gòu)與功能的微損傷，引起學(xué)習(xí)記憶能力的改變，有氧運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)神經(jīng)組織的發(fā)展，有利于學(xué)習(xí)記憶的提高。而上述研究主要集中在運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與功能的改變等方面。新近研究表明，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)生物學(xué)研究中占有重要地位，起著與神經(jīng)元同等重要的功能，與神經(jīng)遞質(zhì)釋放、信息傳遞，甚至與機(jī)體學(xué)習(xí)記憶關(guān)系密切。但在運(yùn)動(dòng)生物領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的研

2、究目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道。本文旨在探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練影響大鼠腦組織膠質(zhì)細(xì)胞和突觸及學(xué)習(xí)記憶的可能機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)采用3月齡健康雄性SD大鼠45只，平均體重255±20g，國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物干燥飼料喂養(yǎng)(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及飼料均由西安中醫(yī)研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，自由飲食，自然光照，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室溫度18℃～23℃，濕度40％～60％。 實(shí)驗(yàn)大鼠分安靜對照組、有氧運(yùn)動(dòng)組和大強(qiáng)度疲勞組。適應(yīng)喂養(yǎng)1week后開始訓(xùn)練，采用遞增強(qiáng)度的方式進(jìn)行

3、跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷參考Bedford的研究進(jìn)行。具體訓(xùn)練方案如下：(1)對照組：正?；\內(nèi)生活狀態(tài)，自由飲食，不運(yùn)動(dòng)。(2)有氧運(yùn)動(dòng)組：5d/week，共8week。適應(yīng)性訓(xùn)練3d后開始訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度隔日交替增加。運(yùn)動(dòng)速度增至20m/min，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間增至60min后持續(xù)該強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量。(3)疲勞運(yùn)動(dòng)組：6d/week，共8week。在有氧運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度增至20m/min后，開始增加跑臺(tái)坡度為5°，運(yùn)動(dòng)速度增至35m/m

4、in，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間增至60min后，根據(jù)大鼠運(yùn)動(dòng)情況即時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，但速度始終不低于25m/min。 Morris水迷宮行為學(xué)實(shí)驗(yàn)在動(dòng)物訓(xùn)練模型成功建立后開始。定位航行實(shí)驗(yàn)在第8week進(jìn)行，跑臺(tái)訓(xùn)練與水迷宮訓(xùn)練交替進(jìn)行，歷時(shí)6d。實(shí)驗(yàn)前一天將大鼠放入水中自由游泳2min，使其熟悉迷宮環(huán)境。正式實(shí)驗(yàn)每天訓(xùn)練4次，每次60s，訓(xùn)練間隔10min。依次從第一、第二、第三、第四象限邊緣4個(gè)入水點(diǎn)選擇一個(gè)，將動(dòng)物面向池壁放入水中，記錄

5、動(dòng)物尋找并爬上平臺(tái)所需時(shí)間即逃逸潛伏期?？臻g搜索實(shí)驗(yàn)于第7d撤除平臺(tái)，任選一個(gè)入水點(diǎn)將動(dòng)物放人水中，測量120s動(dòng)物在目標(biāo)象限和其他各象限的停留時(shí)間；記錄在原站臺(tái)周圍1、2區(qū)游泳行程，以分析動(dòng)物搜索策略的異同；記錄穿越原站臺(tái)目標(biāo)的次數(shù)。水迷宮實(shí)驗(yàn)中大鼠行為學(xué)觀察指標(biāo)由MORRIS水迷宮視頻分析系統(tǒng)記錄分析。 在最后一次跑臺(tái)訓(xùn)練結(jié)束后次日，各組動(dòng)物經(jīng)腹腔注射麻醉，左心室穿刺，快速灌注固定液后取材。采用透射電子顯微鏡技術(shù)對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦

6、組織超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)觀察。采用免疫組織化學(xué)技術(shù)對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦組織海馬CA1、CA3、大腦皮質(zhì)Cx43、GFAP、Syn的表達(dá)進(jìn)行比較。免疫組織化學(xué)使用Leica顯微成像系統(tǒng)采集圖像，運(yùn)用Image-ProPlus5.1圖像處理軟件進(jìn)行積分光密度分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)： 1、8week有氧運(yùn)動(dòng)或長時(shí)間大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)，均可減小大鼠體重的增長率。 2、有氧運(yùn)動(dòng)組大鼠的運(yùn)動(dòng)能力明顯增強(qiáng)，長時(shí)間大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)組大鼠的運(yùn)動(dòng)能

7、力顯著下降。 3、有氧運(yùn)動(dòng)組籠內(nèi)生活狀態(tài)良好，皮毛光潔，反應(yīng)機(jī)敏，在籠內(nèi)較活躍，進(jìn)食較多。而長期大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)組的大鼠皮毛不潔，反應(yīng)遲鈍，在籠內(nèi)較沉悶。 4、有氧運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)學(xué)習(xí)能力、加快學(xué)習(xí)進(jìn)程。而大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)影響了學(xué)習(xí)成績的提高，使學(xué)習(xí)能力的潛力受到限制。有氧運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)大鼠的方向認(rèn)知能力，而大強(qiáng)度疲勞組對大鼠的方向性學(xué)習(xí)影響不大。大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成了一定的影響，致使空間學(xué)習(xí)能力受到影響，但沒有對海馬及

8、隔區(qū)造成顯著的損傷。 5、有氧運(yùn)動(dòng)組大鼠無論是模糊記憶還是精確記憶都優(yōu)于其他兩組，而大強(qiáng)度疲勞組則無論是精確記憶還是模糊記憶都較其他兩組差。但有氧運(yùn)動(dòng)對大鼠的模糊記憶影響不大，而大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)無論是對大鼠的精確記憶還是模糊記憶能力都產(chǎn)生了明顯的不良影響。 6、有氧運(yùn)動(dòng)促使大鼠海馬CA1、CA3區(qū)及大腦皮質(zhì)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)的神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞以及突觸數(shù)量發(fā)生適應(yīng)性變化，并朝著有益的方向發(fā)展。 7、而長期大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)可使大

9、鼠海馬CA1、CA3區(qū)及大腦皮質(zhì)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)，神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞還是突觸均產(chǎn)生不良影響。 8、有氧運(yùn)動(dòng)對海馬CA1、CA3區(qū)Syn影響不顯著，即有氧運(yùn)動(dòng)對海馬突觸的可塑性影響不大，而長期大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致Syn表達(dá)下調(diào)，突觸密度下降。運(yùn)動(dòng)可促使大腦皮質(zhì)感覺運(yùn)動(dòng)感覺區(qū)Syn表達(dá)上調(diào)，即運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)大腦皮質(zhì)感覺區(qū)突觸的可塑性變化，有氧運(yùn)動(dòng)組的這種適應(yīng)性變化更為明顯。 9、有氧運(yùn)動(dòng)對海馬CA1、CA3區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞GFAP的影響不大，長

10、期大強(qiáng)度疲勞訓(xùn)練對大鼠腦組織海馬區(qū)造成較大影響，即GFAP表達(dá)下調(diào)。而大鼠大腦皮質(zhì)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)對有氧運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了應(yīng)激性變化，表現(xiàn)為GFAP表達(dá)的上調(diào)。 10、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞間的特異性細(xì)胞連接蛋白Cx43，在海馬CA1、CA3區(qū)的陽性表達(dá)率隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量的增加而降低，尤其是大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致細(xì)胞連接緊密程度大幅度降低。而在大腦皮質(zhì)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)，Cx43的表達(dá)則隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及量的增加表現(xiàn)出上升的趨勢。 綜上，認(rèn)為不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對大鼠