跑臺運動對去卵巢應激大鼠抑郁樣行為學的影響及分子機制*

楊文燕

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跑臺運動對去卵巢應激大鼠抑郁樣行為學的影響及分子機制*

楊文燕

（中北大學體育與藝術學院，山西 太原 030051）

探討跑臺運動對圍絕經(jīng)期抑郁模型大鼠抑郁行為、學習記憶能力的影響。采用卵巢摘除術，建立大鼠圍絕經(jīng)期抑郁模型，觀察跑臺運動對大鼠行為影響，測試大腦相關核團單胺類神經(jīng)遞質的含量及BDNF的變化。跑臺運動影響大鼠行為、學習記憶能力，該影響與血清皮質醇及大腦以上單胺類神經(jīng)遞質含量、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF變化有關。跑臺運動對去卵巢應激大鼠抑郁樣行為學改觀較為明顯，可以為鍛煉作為抗抑郁的有效的非特異性手段提供理論依據(jù)。

跑臺運動；去卵巢應激大鼠；抑郁樣行為學；影響；分子機制

抑郁癥是以顯著而持久、心境低落為特征的情感障礙疾病。研究表明，抑郁癥與中樞神經(jīng)系統(tǒng)密切相關。尤其是，該系統(tǒng)中與應激相關的海馬、下丘腦、前額葉皮層、杏仁核及紋狀體等作用巨大。值得注意的是，研究表明，女性在圍絕經(jīng)期倘若持續(xù)時間過長，則會顯著增加抑郁癥患病幾率。與此同時，學習與記憶能力降低也是抑郁質的基本特征，該特質與抑郁癥之間的關系較為密切。本研究為能更好探討跑臺運動對圍絕經(jīng)期抑郁模型大鼠抑郁行為、學習記憶能力影響，采用卵巢摘除術，構建大鼠抑郁模型，測試大腦相關神經(jīng)遞質含量及BDNF變化。

1 材料與方法

1.1 動物及分組

選擇健康的雌性的成年（約3月齡）的SD大鼠共40只作為樣本。其中，個體的單個質量達到220-250g，選擇室溫（21-25）℃，濕度適中（55±10）%，12h晝與12h夜相間的明暗控制（8:00-20:00）環(huán)境。實驗開始前，將上述大鼠隨機分為四組：分別為假手術組、去卵巢組、去卵巢應激組及去卵巢應激運動組，每組共有大鼠10只。

1.2 圍絕經(jīng)期模型的建立及檢驗

在動物分組結束后，對于上述實驗用雌性大鼠實施雙側卵巢切除，然后縫合好皮膚，讓大鼠回籠繼續(xù)飼養(yǎng)。在手術后進行7d恢復，在此期間每天進行陰道涂片，并持續(xù)觀察其相應地變化，倘若連續(xù)5天沒有出現(xiàn)異常則表明造模成功。假手術組步驟與此相同，只是在實驗中不切除卵巢，切除服部的一個小塊脂肪，然后對于傷口進行縫合。

1.3 慢性不可預知性應激模型建立

在上述選擇造模成功大鼠實驗成功后，擇取相應的個體，進行慢性不可預知應激抑郁動物模型測試。在測試中，可以安排5分鐘進行冷水強迫游泳（水溫4℃）、然后進行5分鐘的懸尾測試、其中要用0.8安電流對于大鼠進行每隔5分鐘的持續(xù)20分鐘的電擊足底等，共7種刺激。應激小組的大鼠每天要隨機進行1種刺激的施加，該種刺激不能連續(xù)進行，這樣的刺激要連續(xù)進行4周。

1.4 焦慮和抑郁行為測試

開場實驗箱的設計大小為常規(guī)的100cm×100cm×50cm比例，實驗箱的周壁設置為黑色，底面為25個長寬相等的方格。實驗箱在正上方加裝攝像頭，以便更好地監(jiān)視實驗用大鼠活動情況。在實驗中，將實驗用大鼠順次放入箱中格，認真觀察其穿越格數(shù)及直立次數(shù)，結束后要及時清理實驗箱，然后進行下一只測定，防止上一只留下的氣味影響到下一只實驗用大鼠。

1.5 八臂迷宮實驗程序

實驗前，要將實驗用大鼠在迷宮中央放置2天，自由進行活動，同時給予一定的限制。在這個實驗中，要重復測試實驗大鼠的基本空間感知覺，以食物作為基本參照物進行工作記憶的錯誤分析。主要考察實驗大鼠完成八臂迷宮實驗的時間，錯誤次數(shù)及參考錯誤次數(shù)，總錯誤次數(shù)。

1.6 單胺類神經(jīng)遞質含量測定

每組各取5只大鼠斷頭處死，取出雙側前額葉皮質，海馬、紋狀體、杏仁體、下丘腦4℃生理鹽水清洗、濾紙吸干水分稱重，將稱重后的腦組織充分研磨，l0000r/min，按說明檢測前額葉皮質NE、DA及5-HT的含量。

1.7 圖像分析和統(tǒng)計學處理

根據(jù)大鼠腦立體定位圖譜確定大鼠海馬、杏仁體、下丘腦等，用顯微鏡拍片，對相關核團BDNF陽性神經(jīng)元的表達分析，計數(shù)BDNF陽性細胞個數(shù)及面積。采用SPSS l8.0統(tǒng)計分析，結果標準差表示，組間單因素方差分析，以<0.05為差異具有顯著性意義。

2 實驗結果

2.1 慢性不可預知性應激模型

在懸尾、強迫游泳等慢性不可預知應激模型實驗中，去卵巢應激組與假手術組、去卵巢組、去卵巢應激運動組之間有較為明顯的差異。其中，在懸尾實驗中，去卵巢應激組懸尾靜止的時間明顯高于假手術組、去卵巢組，且增加幅度較大；去卵巢應激運動組時間與假手術組、去卵巢組無較為明顯統(tǒng)計學意義區(qū)別；經(jīng)過跑臺實驗一段時間后，去卵巢應激運動組時間明顯縮短，且降幅較大。在強迫游泳實驗中，去卵巢應激組不動時間明顯延長，且增幅較大；經(jīng)過跑臺實驗一段時間后，去卵巢應激運動組不動時間縮短較為顯著。由此可見，慢性不可預知性應激能夠讓大鼠產(chǎn)生抑郁樣特質，且長期跑臺運動則可以改善上述行為特質。

表1 慢性不可預知性應激測試結果

組別 懸尾不動（S） 強迫游泳不動(S) 假手術組 49.7±11.22 83.28±19.68去卵巢組 44.51±24.21 104.56±31.46去卵巢應激組 83.27±22.15 98.82±34.27去卵巢應激運動組 573.21±18.36 95.81±21.72

2.2 開場實驗

與假手術組、去卵巢組相比較而言，應激模型組別的大鼠在穿越格數(shù)、修飾的次數(shù)、直立的次數(shù)等方面都有較為明顯的減少，且糞便顆粒數(shù)有明顯增加，中央格相對滯留時間延后；去卵巢應激運動組穿越的格數(shù)、修飾的基本次數(shù)、直立的基本次數(shù)增加較為顯著。

表2 開場實驗測試結果

組別 例數(shù)（n） 穿越格數(shù)（次） 直立次數(shù)(次) 修飾次數(shù)（次） 糞便顆粒(顆) 假手術組 10 59.7±21.21 17.00±2.36 4.25±1.46 1.28±0.6去卵巢組 10 24.51±7.38 9.34±2.21 7.14±2.21 2.56±1.4去卵巢應激組 10 33.27±5.16 11.00±1.76 14.35±2.62 1.82±1.2去卵巢應激運動組 10 39.21±28.45 20.80±3.25 19.74±3.75 1.81±1.7

2.3 八臂迷宮實驗

與假手術組、去卵巢組比較而言，去卵巢應激組完成八臂迷宮實驗的時間上明顯有延長，錯誤次數(shù)及參考錯誤在次數(shù)上均有一定程度的增加，總錯誤次數(shù)明顯高于假手術組、去卵巢組別。值得注意的是，與去卵巢應激組相比較，去卵巢應激運動組中完成上述實驗的時間明顯縮短，RME和TE縮短較為顯著。

表3 迷宮測試結果

組別 例數(shù)（n） TT（s） RME(次) WME(次) TE(次) 假手術組 10 129.7±61.22 2.00±1.39 1.25±0.49 3.28±1.69去卵巢組 10 234.51±84.21 3.34±2.21 2.14±2.23 4.56±1.43去卵巢應激組 10 283.27±152.18 5.00±1.76 4.35±2.15 8.82±4.21去卵巢應激運動組 10 173.21±58.37 2.80±1.27 3.74±1.70 5.81±1.75

2.4 大鼠相關核團BDNF表達結果

結果顯示，海馬分布出現(xiàn)了大量的BDNF，胞漿染色，胞核不染色，神經(jīng)元的大小呈現(xiàn)出不一致的現(xiàn)象，同樣地分布呈現(xiàn)橢圓形或者圓形的特質，并存在著較長的神經(jīng)突起。經(jīng)過與假手術組、去卵巢組比較，去卵巢應激組海馬區(qū)BDNF免疫陽性細胞從數(shù)量上、面積上都出現(xiàn)了較為明顯的減少趨勢，減少的幅度較大，一度達到百分之五十。在經(jīng)過較為長時間的跑臺運動后，我們發(fā)現(xiàn)去卵巢應激運動組海馬區(qū)BDNF免疫陽性細胞數(shù)量和相應面積增加幅度更為明顯，達到了百分之五十八左右。

表4 大鼠相關核團BDNF表達結果

組別 例數(shù)（n） 面積 細胞個數(shù) 面積 細胞個數(shù) 假手術組 10 4529.7±361.28 52.00±1.39 3526.25±0.49 33.28±7.69去卵巢組 10 2434.51±84.21 43.34±2.21 1782.14±2.23 14.56±5.43去卵巢應激組 10 3283.27±152.18 25.00±1.76 3241.35±2.15 28.82±4.28去卵巢應激運動組 10 4173.21±58.37 42.80±1.27 2343.74±1.70 25.81±6.74

3 討論

3.1 跑臺運動對于大鼠抑郁質行為學的影響

抑郁癥誘因是多樣的。作為一種情感障礙疾病，抑郁癥的損傷是嚴重的。研究表明，圍絕經(jīng)期女性，其體內雌激素水平顯著下降，這樣就極易導致女性生理、心理方面出現(xiàn)癥狀，造成生活的質量逐步下降，繼而產(chǎn)生抑郁類的特質。實驗證明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)海馬、紋狀體、杏仁核、前額葉皮層、下丘腦部位在抑郁癥發(fā)病和治療中起著重要作用。本研究證實通過影響大腦基底外側杏仁核、中央杏仁核、前額葉皮質及紋狀體等核團nNOS、c-fos及BDNF 的表達提高抑郁大鼠的降低抑郁模型大鼠的抑郁樣行為。

3.2 跑臺運動對于大鼠學習記憶能力的影響

研究表明，當動物長期處于慢性應激性刺激的狀態(tài)時，其情緒較為低落，其基本活動范圍降低并減少，其學習和相應的記憶能力受到較為明顯的抑制。我們的研究表明，學習與記憶能力的降低是抑郁質相關癥狀的基本表現(xiàn)特征。去卵巢應激組完成八臂迷宮實驗的時間上明顯有延長，錯誤次數(shù)及參考錯誤在次數(shù)上均有一定程度的增加，總錯誤次數(shù)明顯高于假手術組、去卵巢組別。去卵巢應激運動組中完成上述實驗的時間明顯縮短，RME和TE縮短較為顯著。這樣的結果與之前某些學者的研究基本上保持了一致性。在本實驗中，我們設計的運動周期內，應激模型組別的大鼠在穿越格數(shù)、修飾的次數(shù)、直立的次數(shù)等方面都有較為明顯的減少，且糞便顆粒數(shù)有明顯增加，中央格相對滯留時間延后；去卵巢應激運動組的穿越的格數(shù)、修飾的基本次數(shù)、直立的基本次數(shù)增加較為顯著。這揭示出跑臺運動能夠在很大程度上改變抑郁樣大鼠的表現(xiàn)，使其有比較可觀的改變。

4 結論

4.1雌激素剝奪能造成大鼠類抑郁樣行為，同時造成其基本空間學習記憶能力的下降。

4.2通過卵巢摘除術，聯(lián)合慢性不可預知性應激建立大鼠圍絕經(jīng)期抑郁模型，同時進行4周跑臺運動，證明運動改善抑郁大鼠抑郁及焦慮行為及學習記憶能力與血清CORT含量及大腦相關核團單胺類神經(jīng)遞質及BDNF變化有關。

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Effect of Treadmill Exercise on Depression - like Behavior in Ovariectomized Rats and Its Molecular Mechanism

YANG Wenyan

(North China University, Taiyuan 030051, Shanxi, China)

中北大學人文社科研究基金“跑臺運動對去卵巢應激大鼠抑郁樣行為學的影響及分子機制研究”。

楊文燕（1993—），山西臨汾人，碩士生，研究方向：體育教育訓練學。