運動干預對老年糖尿病大鼠認知功能的作用及海馬NR2B機制研究

許曉暢 蔣青青 王博文

【摘要】本研究表明，老年糖尿病大鼠的認知能力明顯降低，運動干預能顯著增強老年糖尿病大鼠的認知能力，其機制可能與運動增強了其海馬NR2B的蛋白表達有關(guān)。本研究對改善老年糖尿病患者的神經(jīng)功能障礙及提高人們對運動健身必要性的認識具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】老年糖尿病;運動干預;認知功能

基金項目：2020年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目名稱：運動干預對老年糖尿病大鼠認知功能的影響及海馬NR2B的調(diào)節(jié)作用，項目編號：S202010439062。

糖尿病是一種代謝性疾病，長期的高血糖狀態(tài)能夠損害機體的各類組織，造成各種功能障礙，包括認知功能障礙。隨著社會老齡化的加劇，糖尿病的發(fā)病率也顯著上升。當前多用五駕馬車來對糖尿病進行防治，即糖尿病教育、飲食控制、運動療法、血糖監(jiān)測和藥物治療。研究表明，運動康復能夠顯著改善糖尿病患者的糖脂代謝，提高患者的生存質(zhì)量，但是運動對老年糖尿病患者認知功能的影響及其機制，尚不十分明確。本研究以老年糖尿病大鼠為研究對象，探討運動對其認知功能的改變及海馬谷氨酸受體NR2B的調(diào)節(jié)作用。

1 研究方法

1.1 動物造模：10-12月齡SD雄性老年大鼠30只，隨機取10只為正常對照組，其余20只為II型糖尿病造模組。造模組大鼠給以8周高脂高糖飲食，輔以一次性30mg/kg鏈脲佐菌素腹腔注射，72h后非禁食情況下的血糖≥16.7mmol/L為造模成功。將糖尿病大鼠隨機均分為糖尿病對照組和糖尿病運動組。

1.2 干預方案：正常對照組，普通飼料正常飲食，不運動;糖尿病對照組，高脂高糖飲食，不運動;糖尿病運動組，高脂高糖飲食，給予跑臺運動干預。以15m/min的速度，每天運動0.5h，持續(xù)運動8周。

1.3 檢測認知功能變化：用Morris水迷宮實驗檢測大鼠認知功能的變化。將水池分為四個象限，其中一個象限放平臺，訓練四天后，記錄大鼠找到平臺的時間，也稱逃避潛伏期;撤去平臺，記錄大鼠在原平臺所在象限的時間。

1.4 NR2B蛋白檢測：認知功能檢測結(jié)束后，取各組大鼠海馬組織，用western blot方法檢測NR2B蛋白表達的情況。組織中加入蛋白裂解液，離心后吸取上清液，測定蛋白含量。SDS-聚丙酰胺凝膠電泳后，轉(zhuǎn)膜到PVDF上，封閉后，加入一抗置于4℃冰箱孵育過夜，再加入相應二抗。顯影，以β-actin作為內(nèi)參，NR2B的相對灰度值表示其相對表達量。

1.5 統(tǒng)計學分析：使用SPSS26.0進行統(tǒng)計分析，組間差異性比較采用單因素方差分析的方法，顯著性差異標準為P<0.05，非常顯著性標準為P<0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 各組大鼠認知功能情況

從圖1可以看出，糖尿病對照組的逃避潛伏期比正常對照組的極顯著增加，糖尿病運動組的逃避潛伏期比糖尿病對照組的顯著縮短;糖尿病組大鼠在原平臺所在象限時間比正常對照組極顯著減少。

2.2 各組大鼠NR2B蛋白表達情況

從圖2可知，糖尿病對照組的NR2B蛋白表達比正常對照組的顯著減少，糖尿病運動組與糖尿病對照組相比，無顯著性差異。

3 討論

II型糖尿病的一個主要并發(fā)癥為糖尿病腦病，表現(xiàn)為漸進性認知功能障礙，記憶及學習的能力下降，是誘導阿爾茨海默癥的危險因素。本研究通過糖尿病大鼠造模和水迷宮實驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠的逃避潛伏期增加，并且在原平臺所在象限的時間縮短，表明糖尿病大鼠出現(xiàn)了認知功能下降的現(xiàn)象。大量研究表明，藥物成分可以改善糖尿病大鼠的認知功能障礙，如辣木葉、益智解毒湯、紅景天苷、葛花總黃酮、吡格列酮、辛伐他丁和葛根知母藥等，但藥物可能具有一定的副作用，長期服用可能會導致機體產(chǎn)生一些不良反應。運動是常用的一種防治II型糖尿病的有效方法，本研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病運動組大鼠的逃避潛伏期明顯縮短，表明跑臺運動有效改善了糖尿病大鼠的認知功能。還有研究表明，游泳運動在改善糖尿病大鼠認知功能方面也起著一定的作用，與本研究結(jié)果一致。但并不是運動時間和強度越大，效果越好，研究表明力竭運動并沒有改善糖尿病大鼠認知功能，只有適度運動可以改善糖尿病大鼠的認知功能。

糖尿病大鼠認知功能障礙的發(fā)生機制是很復雜的，有大量研究從不同方面揭示了糖尿病大鼠認知功能障礙改善的機制，認為可能與保護血-腦脊液屏障、抑制腦組織退行性變、減弱氧化應激信號通路、調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白和炎癥因子表達、調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子信號通路等有關(guān)。大腦海馬組織對高血糖很敏感，糖尿病機體的海馬神經(jīng)元的數(shù)量、形態(tài)和功能表現(xiàn)異常。本研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠海馬組織NR2B蛋白表達顯著減少，提示糖尿病大鼠認知功能下降可能與海馬NR2B蛋白表達有關(guān)。與糖尿病對照組相比，糖尿病運動組的NR2B蛋白表達無明顯變化，這可能與運動的強度或時間有關(guān)，也可能運動改善糖尿病認知功能障礙并不是通過調(diào)節(jié)NR2B實現(xiàn)的，還需要進一步加以研究。

綜上所述，運動干預是改善糖尿病認知功能障礙的一個有效方法，但其作用機制尚需深入研究，實踐中對糖尿病患者制定防治方案時，可輔以個性化的運動方案，有助于增強治療效果。

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