低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響及其與海馬突觸功能可塑性之間的關(guān)系

金其貫 武倩倩 薛忠星 王海南

揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院（揚(yáng)州 225009）

低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響及其與海馬突觸功能可塑性之間的關(guān)系

金其貫 武倩倩 薛忠星 王海南

揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院（揚(yáng)州 225009）

目的：探討低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶的作用和交互作用及其與海馬突觸傳遞功能之間的關(guān)系。方法：采用交互設(shè)計(jì)的研究方案對(duì)SD大鼠進(jìn)行8周14.2%的低氧暴露或/和60 min的無負(fù)重游泳訓(xùn)練后，通過Morris水迷宮檢測(cè)大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，并測(cè)定海馬組織中γ-氨基丁酸（GABA）含量和N-甲基-D-天門冬氨酸受體（NMDAR）亞基NR1、NR2B的mRNA表達(dá)量。結(jié)果：①長期的低氧暴露可使大鼠的潛伏期顯著增加（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著減少（P＜0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能使大鼠的潛伏期顯著縮短（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著增加（P＜0.05），低氧聯(lián)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)縮短大鼠潛伏期、提高大鼠穿越平臺(tái)次數(shù)沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。②慢性低氧暴露能顯著降低海馬組織中NR1和NR2B mRNA的表達(dá)（P＜0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能顯著提高海馬組織中NR1和NR2B的mRNA表達(dá)和降低GABA含量（P＜0. 05），低氧聯(lián)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)海馬組織中NR1、NR2B mRNA表達(dá)的提高和GABA含量的降低沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。結(jié)論：①長期的低氧暴露可抑制學(xué)習(xí)記憶能力，而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠增加學(xué)習(xí)記憶能力，雖然運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在一定程度上可以改善低氧暴露大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，但是并不能完全逆轉(zhuǎn)低氧暴露所造成的學(xué)習(xí)能力下降。②長期的低氧暴露或運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可下調(diào)或上調(diào)海馬NR1和NR2B mRNA表達(dá)，抑制或增強(qiáng)海馬突觸功能可塑性，這可能是影響學(xué)習(xí)記憶能力的重要機(jī)制。

低氧；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；學(xué)習(xí)記憶；突觸功能可塑性；NR1；NR2B

研究表明，海馬的突觸可塑性是學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)，它主要包括突觸結(jié)構(gòu)的可塑性和突觸傳遞功能的可塑性[1]。而在與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的細(xì)胞信息傳遞過程中，N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate Receptor，NMDAR）是學(xué)習(xí)記憶的分子基礎(chǔ)，是決定學(xué)習(xí)記憶的關(guān)鍵物質(zhì)。長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）的誘導(dǎo)和維持都需要NMDAR通道的開放，用MK801拮抗劑阻斷大鼠海馬NMDAR的功能時(shí)，大鼠在八臂迷宮內(nèi)的空間學(xué)習(xí)和記憶能力明顯下降，并與海馬區(qū)LTP誘導(dǎo)障礙有關(guān)[2]。由于NMDAR只在學(xué)習(xí)記憶的過程中才開啟，因此有人提出學(xué)習(xí)就是NMDAR通道的開放，記憶是使開放的通道得以保持[3]。在NMDAR發(fā)揮其功能時(shí)，是由NR1和NR2亞基按一定的比例組成的復(fù)合體，NR1是功能性亞基和膜受體通道所必需的亞基，敲除小鼠的NR1基因其海馬CA1區(qū)興奮性突觸后電位消失，海馬突觸傳遞的LTP受到影響，Morris水迷宮測(cè)驗(yàn)逃避潛伏期延長，從而說明NR1基因缺失可能導(dǎo)致小鼠學(xué)習(xí)記憶障礙[4]；而NR2決定受體的特定生理功能，其中NR2B在學(xué)習(xí)記憶能力中起著重要作用。NR2B高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠，海馬區(qū)NMDAR通道開放時(shí)間明顯延長，具有超常的學(xué)習(xí)與記憶能力[5]，而在血管性癡呆模型小鼠的海馬組織CA1區(qū)NR2B蛋白及其mRNA表達(dá)均降低[6]。為此有人將NR2B亞基命名為“聰明基因”。γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，可使突觸后膜產(chǎn)生超極化，使突觸后神經(jīng)元處于保護(hù)性抑制狀態(tài)。研究表明，正常的學(xué)習(xí)記憶需要大腦適量的GABA釋放和傳遞，GABA釋放過少和過多都會(huì)損害記憶[7]。

在機(jī)體中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)低氧最敏感，低氧可引起學(xué)習(xí)記憶、行為、情緒等腦高級(jí)功能障礙[8]，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高學(xué)習(xí)記憶能力[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)7天、每天12h的模擬海拔5000m間歇性低氧暴露可以使海馬Glu受體和NMDAR蛋白表達(dá)增加，引起Ca2+超載，導(dǎo)致興奮性神經(jīng)毒性作用發(fā)生，從而引發(fā)大量神經(jīng)元功能失調(diào)甚至死亡，導(dǎo)致大鼠的空間記憶能力的降低[10]。另外，高原缺氧引起大腦海馬區(qū)GABA含量增加可能也是導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能減退的原因。而適宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過影響海馬區(qū)NMDAR的開放水平、開放時(shí)間和開放概率，易化海馬LTP的形成，促進(jìn)突觸傳遞效能；而大負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可降低NMDA受體的功能，從而損害學(xué)習(xí)記憶能力[11]。然而高原訓(xùn)練中高原低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的雙重刺激對(duì)機(jī)體的學(xué)習(xí)記憶能力的影響及其與海馬NMDAR之間的關(guān)系目前尚不清楚。本研究通過交互設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，分別對(duì)大鼠進(jìn)行8周的低氧暴露或/和有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，在測(cè)定大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的同時(shí)，測(cè)定海馬組織中GABA含量和NR1、NR2B的mRNA表達(dá)量，來探討低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶的作用和交互作用及其與海馬突觸功能可塑性之間的關(guān)系，為進(jìn)一步研究在高原訓(xùn)練中機(jī)體學(xué)習(xí)記憶能力的變化及其機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組

6周齡雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠40只，體重160～180 g，購于南京市江寧區(qū)青龍山動(dòng)物繁殖場，分籠飼養(yǎng)，每籠4～5只，飼養(yǎng)室溫20～22℃。大鼠適應(yīng)飼養(yǎng)3天后隨機(jī)分成常氧對(duì)照組（normoxic control group，NC）、低氧對(duì)照組（hypoxia control group，HC）、常氧運(yùn)動(dòng)組（normoxic exercise group，NE）和低氧+運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（hypoxia exercise group，HE）4組，每組10只。自然光照，每天定時(shí)更換墊料。采用國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼料喂養(yǎng)，自由飲水進(jìn)食。

1.2實(shí)驗(yàn)方案

NE和HE組下午進(jìn)行無負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，每周訓(xùn)練6天，共8周。第1周進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，并在1周內(nèi)將運(yùn)動(dòng)時(shí)間逐漸增加到60 min。游泳池為120 cm× 80 cm×70 cm的長方體塑料水桶，內(nèi)壁光滑，水深50 cm以上，水溫30～33℃。游泳時(shí)注意觀察大鼠狀態(tài)，預(yù)防溺水死亡，并及時(shí)撈出大鼠糞便，保持池水清潔。低氧組（HC、HE）在實(shí)驗(yàn)期間均在美國Higher peak公司生產(chǎn)的低氧艙（The MAG-10 Mountain Air Generator）中生活和訓(xùn)練，且在前2周內(nèi)將低氧艙模擬海拔高度由1600m逐漸增加到3000 m高度，最終氧濃度為14. 2%。在訓(xùn)練過程中NE組、HC組各有2只，HE組有3只大鼠死亡。

在實(shí)驗(yàn)第8周時(shí)在Morris水迷宮中進(jìn)行定位航行試驗(yàn)的訓(xùn)練，共5天。從第1天開始，每天上午8：00～11：00定時(shí)訓(xùn)練，每天3次，每次訓(xùn)練間隔60 s。訓(xùn)練時(shí)從第1、第2、第4象限依次（平臺(tái)設(shè)在第3象限）進(jìn)行，并將大鼠面向池壁放入水中，記錄120 s內(nèi)尋找并爬上平臺(tái)的路線圖及所需要的時(shí)間（即潛伏期），允許在平臺(tái)上停留l0 s，加強(qiáng)記憶效果。如果大鼠在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間120 s內(nèi)未找到平臺(tái)，須將其引導(dǎo)至平臺(tái)，同樣允許在平臺(tái)上停留10 s。第6天進(jìn)行定位航行測(cè)驗(yàn)，取3次潛伏期平均值作為其每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間段的潛伏期；在第6天下午進(jìn)行空間探索測(cè)驗(yàn)，即移去平臺(tái)，從同一個(gè)入水點(diǎn)將大鼠面向池壁放入水中，測(cè)定大鼠在120 s內(nèi)游過的軌跡以及跨過平臺(tái)相應(yīng)位置的次數(shù)。

1.3取材

大鼠在Morris水迷宮測(cè)驗(yàn)完畢后，禁食12 h，按50 mg/kg劑量腹腔注射2%戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行麻醉，用剪刀斷髓處死后，小心剪開顱骨，取左側(cè)海馬組織，用錫箔紙包裹后立即置于液氮中，再轉(zhuǎn)入-80℃保存，以制備組織勻漿，測(cè)定海馬組織中GABA含量、NR1和NR2B mRNA的表達(dá)量。

1.4指標(biāo)測(cè)試

大鼠海馬內(nèi)GABA含量采用酶聯(lián)免疫吸附法（Elisa）測(cè)定，試劑盒購自北京綠源博生物科技有限公司。NR1和NR2B mRNA采用RT-qPCR測(cè)定。先用Trizol（購自Life technologies）法從海馬組織中提取總RNA后，采用NanoDrop ND-3300微量分光光度計(jì)檢測(cè)260/280吸光度比值，判斷RNA純度。按照cDNA合成試劑盒（購自上海東洋紡生物科技有限公司）中說明書上的操作步驟，使用2720 Thermal Cycler梯度PCR儀（美國）進(jìn)行cDNA合成，反應(yīng)結(jié)束后，在-20℃條件下保存。然后使用SYBR Green Master（ROX）試劑盒（購自Roche Diagnostics），以cDNA為模板，GAPDH為內(nèi)參，在ABI 7500 RT-PCR儀進(jìn)行基因擴(kuò)增。擴(kuò)增程序?yàn)椋?0℃預(yù)處理2 min，95℃預(yù)變性10 min，95℃變性15 s，60℃退火60 s共進(jìn)行40個(gè)循環(huán)。程序運(yùn)行結(jié)束后，將目的基因的Ct值與內(nèi)參GAPDH進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算出目的基因的相對(duì)表達(dá)量。NR1、NR2B和GAPDH的引物由均由上海生物工程有限公司設(shè)計(jì)并合成，引物序列見表1。

表1　NR1、NR2B和GAPDH的引物序列

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1各組大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的變化

NC、HC、NE和HE4組進(jìn)行雙因素方差分析可知，在定位航行試驗(yàn)第1天，低氧暴露和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)潛伏期均無顯著性的作用和交互作用。在定位航行試驗(yàn)第6天，低氧暴露可使大鼠的潛伏期顯著增加（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著減少（P＜0.05），有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使大鼠的潛伏期顯著縮短（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著增加（P＜0.05），低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)縮短大鼠潛伏期、提高大鼠穿越平臺(tái)的次數(shù)沒有顯著的交互作用（P＞0.05），見表2。

表2　各組大鼠的潛伏期和穿越平臺(tái)次數(shù)的比較

2.2各組大鼠海馬內(nèi)NR1、NR2B mRNA的變化

對(duì)NC、HC、NE和HE 4組進(jìn)行雙因素方差分析結(jié)果顯示，低氧暴露能顯著降低大鼠海馬組織中NR1和NR2B mRNA的表達(dá)（P＜0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能顯著提高大鼠海馬組織中NR1和NR2B mRNA的表達(dá)（P＜0.05），低氧聯(lián)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)提高大鼠海馬組織中NR1、NR2B mRNA的表達(dá)沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。見表3。

表3　各組大鼠海馬組織NR1 mRNA、NR2B mRNA表達(dá)

2.3各組大鼠海馬內(nèi)GABA含量的變化

對(duì)NC、HC、NE和HE 4組進(jìn)行雙因素方差分析可知，低氧暴露能增加大鼠海馬組織內(nèi)GABA含量，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能顯著降低大鼠海馬組織內(nèi)GABA含量（P＜0.05），低氧聯(lián)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)降低大鼠海馬組織內(nèi)GABA含量沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。見表4。

3 分析與討論

研究表明，低氧暴露對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響與低氧暴露的方式、程度以及時(shí)間有著密切的關(guān)系。慢性低氧會(huì)促使腦神經(jīng)發(fā)生退行性變化，降低大腦的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)記憶能力[12,13]。適宜的有氧運(yùn)動(dòng)可提高大腦的學(xué)習(xí)記憶能力[14,15]，且有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合益智運(yùn)動(dòng)可以很好地延緩老年人智力水平的下降，促進(jìn)大腦認(rèn)知功能區(qū)突觸的可塑性代償，預(yù)防老年癡呆的發(fā)生[16,17]。關(guān)于低氧以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響研究甚少，且結(jié)果不一致。有研究發(fā)現(xiàn)，低氧和運(yùn)動(dòng)的雙重刺激可抑制大鼠的空間學(xué)習(xí)能力，但可提高大鼠的空間記憶能力[18]。而高原訓(xùn)練初期的游泳運(yùn)動(dòng)員的記憶力沒有顯著變化[19]。為了進(jìn)一步探討高原訓(xùn)練中低氧和運(yùn)動(dòng)兩個(gè)因素對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的作用和交互作用，本研究采用交互設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)大鼠進(jìn)行8周14.2%的低氧暴露或/和60 min的無負(fù)重游泳訓(xùn)練，通過Morris水迷宮檢測(cè)各組大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在定位航行試驗(yàn)第1天，低氧暴露和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)潛伏期均無顯著性的作用和交互作用。在定位航行試驗(yàn)第6天，HC組大鼠的潛伏期顯著增加（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著減少（P＜0.05），NE組大鼠的潛伏期顯著縮短（P＜0.05），穿越平臺(tái)的次數(shù)顯著增加（P＜0.05），低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)縮短大鼠潛伏期、提高大鼠穿越平臺(tái)的次數(shù)沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。從而進(jìn)一步說明長期的低氧暴露可以抑制大腦的學(xué)習(xí)記憶能力，而適量的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高大腦的學(xué)習(xí)記憶能力，雖然運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在一定程度上可以減輕低氧暴露所引起的學(xué)習(xí)記憶能力的抑制，但是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練并不能完全逆轉(zhuǎn)低氧暴露所造成的學(xué)習(xí)能力下降的現(xiàn)象。因此，長期居住在高原缺氧環(huán)境下的人們可以通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)鍛煉可減輕低氧環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響，對(duì)改善低氧環(huán)境下大腦的認(rèn)知功能可能具有非常重要的作用。

我們前期研究發(fā)現(xiàn)，低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)和記憶能力的影響與海馬的突觸結(jié)構(gòu)的可塑性密切相關(guān)[20]。而哺乳類動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元對(duì)低氧極為敏感，缺氧數(shù)分鐘即可導(dǎo)致突觸傳遞的改變。黃輝等[21]對(duì)新生大鼠分別進(jìn)行3 d、7 d、14 d、28 d、42 d，每天12 h模擬海拔5000 m的間歇性低氧暴露后發(fā)現(xiàn)，在低氧第3 d，海馬CA1、CA3區(qū)的NMDAR1 mRNA表達(dá)升高，第7 d兩個(gè)區(qū)域的NMDAR1 mRNA表達(dá)開始下降，14 d兩個(gè)區(qū)域NMDAR1 mRNA表達(dá)低于正常水平，28 d后達(dá)到最低水平，在42 d基本趨于穩(wěn)定。從而說明低氧暴露會(huì)引起NMDA R的開放呈先升高后降低的趨勢(shì)，長期低氧暴露引起NMDAR開放降低，從而影響LTP的形成，造成學(xué)習(xí)記憶的受損。

適宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能通過提高NR1和NR2B mRNA表達(dá)來影響NMDAR的功能，易化突觸信息傳遞，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶功能[22]。但8周大負(fù)荷的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使大鼠海馬組織自由基生成增多從而顯著降低NR1和NR2B mRNA的表達(dá)水平[23]。而高原訓(xùn)練對(duì)海馬NR1和NR2B影響的研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)，高原低氧條件下進(jìn)行2周的力竭性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練形成重度運(yùn)動(dòng)性疲勞后大鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降與海馬中NR2B表達(dá)降低及海馬神經(jīng)元的凋亡有關(guān)[24]。我們研究發(fā)現(xiàn)，低氧暴露能顯著降低大鼠海馬組織中NR1和NR2B mRNA的表達(dá)（P＜0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以顯著提高大鼠海馬組織中NR1 mRNA、NR2B mRNA的表達(dá)（P＜0.05），低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（模擬高原訓(xùn)練）對(duì)提高大鼠海馬NR1和NR2B mRNA表達(dá)無顯著的交互作用（P＞0.05）。從而表明長期的低氧暴露可通過降低NMDAR的亞基NR1和NR2B的基因表達(dá)來抑制學(xué)習(xí)記憶能力；適量的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過提高大鼠海馬NR1和NR2B mRNA表達(dá)提高學(xué)習(xí)記憶能力；低氧條件下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練雖然可以提高大鼠海馬NR1和NR2B的mRNA表達(dá)，但并不能完全逆轉(zhuǎn)低氧暴露所引起的NR1和NR2B mRNA表達(dá)的降低。

另有研究發(fā)現(xiàn)，慢性間歇性低氧引起大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的減退可能與海馬區(qū)GABA含量的增加有關(guān)[25]。而急性高原低氧導(dǎo)致大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力減退，但海馬區(qū)GABA含量顯著減少。其原因可能是由于急性低氧對(duì)機(jī)體是一種很強(qiáng)的應(yīng)激，此時(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)谷氨酸（Glu）的需求大量增加，導(dǎo)致GABA的合成減少[26]。而大鼠經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)腦中GABA無顯著性升高，從而說明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以改善腦中GABA的代謝，改善腦機(jī)能[27]。崔建梅等[28]研究發(fā)現(xiàn)，8周游泳運(yùn)動(dòng)后，大鼠Glu水平顯著增加，GABA水平有增加的趨勢(shì)，但沒有顯著性差異，Glu與GABA比值顯著升高，大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力顯著提高。因此有研究認(rèn)為，適量的GABA對(duì)維持腦的高級(jí)功能有著重要的意義，而過多或過少的GABA均會(huì)使學(xué)習(xí)記憶功能減退，并且GABA的增加較減少對(duì)記憶的損傷更大[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，低氧暴露使大鼠海馬內(nèi)GABA含量有增加趨勢(shì)，但沒有顯著性差異（P＞0.05），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能顯著降低大鼠海馬組織內(nèi)GABA含量（P＜0.05），低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)降低大鼠海馬組織內(nèi)GABA含量沒有顯著的交互作用（P＞0.05）。從而說明，長期的低氧暴露可使海馬中GABA的生成增加，從而導(dǎo)致大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的降低，而適量的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使低氧暴露大鼠海馬中GABA含量減少，對(duì)改善低氧暴露大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的下降具有非常重要的作用。

表4　各組大鼠海馬內(nèi)GABA含量的比較

4 結(jié)論

（1）長期的低氧暴露可抑制學(xué)習(xí)記憶能力，而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能提高學(xué)習(xí)記憶能力，雖然運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在一定程度上可以改善低氧暴露大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，但是并不能完全逆轉(zhuǎn)低氧暴露所造成的學(xué)習(xí)能力下降。

（2）長期的低氧暴露或運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)大鼠海馬區(qū)NR1和NR2B mRNA表達(dá)變化與學(xué)習(xí)記憶能力變化相一致。長期的低氧暴露或運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可下調(diào)或上調(diào)海馬NR1和NR2B mRNA表達(dá)，這可能是影響學(xué)習(xí)記憶能力的重要機(jī)制。

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The Interaction of Hypoxic Exposure and Exercise Training on the Learning and Memory Ability of Rats

Jin Qiguan，Wu Qianqian，Xue Zhongxing，Wang Hainan
Physical Education College，Yangzhou University，Jiangsu，China 225009 Corresponding Author：Jin Qiguan，Email：qgjin@yzu.edu.cn

Objective To investigate the action and interaction of hypoxic exposure and exercise training on the learning and memory ability of rats and the role of hippocampal synaptic functional plasticity during the process.Methods SD rats were exposured to hypoxic condition（14.2%of oxygen）or/and underwent 60-min unloaded swimming for 8 weeks.Morris water maze test（MWMT）was used to measure the learning and memory ability of the rats，and the content of γ-aminobutyric acid（GABA）and the expressions subunits（NR1 and NR2B）of N-methyl-D-aspartate receptor（NMDAR）in rats’hippocampus were determined at the conclusion of the experiment.Results①Long-term hypoxic exposure increased the latency（P＜0.05）and decreased the crossing platform number of MWMT（P＜0.05）significantly，while swimming decreased latency（P＜0.05）and increased the crossing platform number（P＜0.05）of MWMT significantly.However，there was no significant interaction between hypoxic exposure and swimming in the changes in latency and crossing platform number of MWMT（P＞0.05）.②Long-term hypoxic exposure inhibited the mRNA expression of NR2B and NR1 significantly（P＜0.05），and swimming improved the mRNA expression of NR2B and NR1 anddecreased GABA content in hippocampus significantly（P＜0.05）.However，there was no significant interaction between hypoxic exposure and swimming in the changes in mRNA expressions of hippocampal NR1 and NR2B and the content of GABA（P＞0.05）.Conclusion①Long-term hypoxic exposure inhibits and exercise training improves the ability of learning and memory.However，exercise training is not able to reverse the hypoxia-induced decrease in learning and memory ability completely.②The down-regulating or upregulating the mRNA expression of NR1 and NR2B in hippocampus probably involves in the changes in ability of learning and memory during long-term hypoxic exposure or exercise training.

hypoxic exposure，exercise training，learning and memory，synaptic functional plasticity，NR1，NR2B

2015.12.09

2012年度江蘇省體育局體育科技項(xiàng)目局管課題（ST12101205）

金其貫，Email：qgjin@yzu.edu.cn