運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響

王茜，徐玉振，肖祥之，楊位霞

(1 泰安市中心醫(yī)院，山東泰安 271000；2 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院青浦分院)

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運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響

王茜1，徐玉振1，肖祥之2，楊位霞2

(1 泰安市中心醫(yī)院，山東泰安 271000；2 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院青浦分院)

摘要：目的探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響。方法將30只雄性Wistar大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組，各10只。模型組與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組采用兩血管法建立血管性癡呆模型，對(duì)照組只分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈，不結(jié)扎，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組建模后持續(xù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(網(wǎng)狀訓(xùn)練器和轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練)。術(shù)后4周行Morris水迷宮試驗(yàn)檢測(cè)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，記錄三組第1～3天逃避潛伏期及第4天停留原平臺(tái)象限時(shí)間，免疫組化法檢測(cè)大鼠海馬組織caspase-3表達(dá)。結(jié)果Morris水迷宮試驗(yàn)顯示，模型組第1～3天逃避潛伏期長(zhǎng)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組(P均<0.05)，停留原平臺(tái)象限時(shí)間短于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組(P均<0.05)；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)。免疫組化結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組海馬組織caspase-3表達(dá)均低于模型組(P<0.05)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組比較無(wú)明顯差異(P>0.05)。結(jié)論運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可提高血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，可能與其降低海馬組織caspase-3表達(dá)有關(guān)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；血管性癡呆；學(xué)習(xí)記憶；caspase-3

血管性癡呆是由各種出血性或缺血性腦血管病變引起腦功能損害所導(dǎo)致的癡呆性疾病，其發(fā)病率僅次于阿爾茨海默病，被認(rèn)為是目前惟一可防治的一種癡呆類型[1]。血管性癡呆發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，致殘率高，目前尚缺乏有效的治療手段。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)鍛煉可提高人的學(xué)習(xí)記憶能力，但其機(jī)制報(bào)道相對(duì)較少[2，3]。2014年1～8月，本研究通過(guò)制備血管性癡呆大鼠模型并行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，觀察其學(xué)習(xí)記憶能力及海馬組織caspase-3表達(dá)的變化，初步探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力及caspase-3表達(dá)的影響，為血管性癡呆的治療提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料雄性Wistar大鼠30只，2月齡，體質(zhì)量(220±10)g，SPF級(jí)，由山東中醫(yī)藥大學(xué)提供。一抗為兔抗大鼠caspase-3多克隆抗體，二抗為辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的小鼠抗兔IgG，均購(gòu)自武漢博士德生物公司。Morris水迷宮DMS-2型購(gòu)自香港友誠(chéng)生物科技有限公司。

1.2造模與分組處理30只Wistar大鼠自由飲食，保持12 h：12 h明暗交替。將大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組，各10只。模型組與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組采用兩血管法建立血管性癡呆模型，對(duì)照組只分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈，不結(jié)扎。Zea Longa評(píng)分1~3分表示造模成功，若造模不成功，則用同批次Wistar大鼠造模補(bǔ)充至每組10只。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組造模3天后持續(xù)行網(wǎng)狀訓(xùn)練器和轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練[4]，每種項(xiàng)目訓(xùn)練15 min，每日2次。滾筒式網(wǎng)狀訓(xùn)練器為長(zhǎng)100 cm、直徑60 cm的圓形網(wǎng)狀訓(xùn)練器，中間有4個(gè)小格，一次可訓(xùn)練4只大鼠，底座為一固定架，一端有手搖柄，按8 r/min進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)訓(xùn)練；轉(zhuǎn)棒長(zhǎng)150 cm、直徑4.5 mm，其中點(diǎn)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)器上，按3 r/min左右交替轉(zhuǎn)動(dòng)，將大鼠放在該棒的一端行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。對(duì)照組、模型組不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。

1.3Morris水迷宮試驗(yàn)[5]術(shù)后4周，各組分別進(jìn)行水迷宮試驗(yàn)。定位航行試驗(yàn)即訓(xùn)練時(shí)依次從4個(gè)不同的象限入水，將大鼠面向池壁放入池中記錄120 s內(nèi)找到平臺(tái)的時(shí)間(即逃避潛伏期)，如120 s仍未找到平臺(tái)，則記錄為120 s。每天訓(xùn)練1次，共訓(xùn)練3天；空間探索試驗(yàn)即第4天撤去平臺(tái)，記錄各組大鼠停留在原平臺(tái)象限的時(shí)間。

1.4海馬組織caspase-3表達(dá)檢測(cè)采用免疫組化法。行為學(xué)測(cè)試結(jié)束后，各組行左心室多聚甲醛灌注固定鼠腦，制作海馬組織石蠟切片，冠狀位切片，厚度約6 μm，并行免疫組化染色，經(jīng)脫蠟、抗原修復(fù)、加一抗(1∶100，4 ℃冰箱過(guò)夜)、加二抗(1∶200，孵育2 h)、加顯色劑、復(fù)染、脫水、封片等步驟后，電子顯微鏡下觀察。應(yīng)用Image-Pro Plus圖像分析系統(tǒng)測(cè)定海馬組織caspase-3的光密度值。

2結(jié)果

2.1三組Morris水迷宮試驗(yàn)結(jié)果比較模型組第1～3天逃避潛伏期長(zhǎng)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組(P均<0.05)，第4天停留原平臺(tái)象限時(shí)間短于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組(P<0.05)；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)。見(jiàn)表1。

表1　三組Morris水迷宮試驗(yàn)結(jié)果比較

注：與對(duì)照組比較，*P<0.05；與模型組比較，#P<0.05。

2.2三組海馬組織caspase-3表達(dá)比較對(duì)照組、模型組、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組海馬組織caspase-3表達(dá)分別為0.12±0.01、0.35±0.03、0.22±0.02，模型組高于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組(P均<0.05)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)。見(jiàn)插頁(yè)Ⅰ圖3。

3討論

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可提高人的學(xué)習(xí)記憶能力[6]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練改善學(xué)習(xí)記憶能力的機(jī)制復(fù)雜，可能包括促進(jìn)新陳代謝、減少氧化應(yīng)激及增強(qiáng)海馬神經(jīng)元突觸的可塑性等[7]。本研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組大鼠逃避潛伏期時(shí)間明顯短于模型組，停留原平臺(tái)象限時(shí)間明顯長(zhǎng)于模型組，且與對(duì)照組比較無(wú)明顯差異，表明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可在一定程度上改善血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。

劉莉莉等[8]研究表明，康復(fù)訓(xùn)練可提高血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，與本研究不同的是，其學(xué)習(xí)記憶能力檢測(cè)應(yīng)用的是Y迷宮，該研究證實(shí)其機(jī)制可能與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提高血紅素氧合酶的表達(dá)有關(guān)。Rhyu等[9]研究表明，不僅是大鼠，猴子經(jīng)過(guò)5周的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，其學(xué)習(xí)記憶能力也明顯提高，進(jìn)一步證實(shí)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可提高學(xué)習(xí)記憶能力，并指出其機(jī)制可能與改善腦缺血有關(guān)。盡管多項(xiàng)研究表明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可改善學(xué)習(xí)記憶能力，但其具體機(jī)制仍不清楚。

學(xué)習(xí)記憶是大腦的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)，而海馬是學(xué)習(xí)記憶中起關(guān)鍵作用的腦區(qū)，海馬神經(jīng)元在癡呆的發(fā)病過(guò)程中具有典型的病理變化，主要表現(xiàn)為海馬神經(jīng)元的病理性凋亡。海馬神經(jīng)元凋亡受細(xì)胞內(nèi)凋亡調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)控，依靠促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白相互作用，細(xì)胞凋亡的發(fā)生是由于這兩類相互拮抗的蛋白之間動(dòng)態(tài)平衡被打破而引起的[10]。caspase-3是細(xì)胞關(guān)鍵的凋亡蛋白酶之一，其表達(dá)上調(diào)可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，而海馬神經(jīng)元凋亡有可能影響學(xué)習(xí)記憶能力[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，模型組海馬組織caspase-3表達(dá)明顯高于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組，而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可降低海馬組織caspase-3表達(dá)，但其調(diào)節(jié)血管性癡呆認(rèn)知功能的具體機(jī)制仍需深入研究。

總之，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可提高血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，可能與其降低海馬組織caspase-3表達(dá)有關(guān)。

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收稿日期：(2015-04-26)

中圖分類號(hào)：R741

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-266X(2015)48-0032-02

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.48.010

通信作者：楊位霞，E-mail: yangweixia182@163.com