運動訓練對血管性癡呆大鼠學習記憶能力的影響

王茜，徐玉振，肖祥之，楊位霞

(1 泰安市中心醫院，山東泰安 271000；2 復旦大學附屬中山醫院青浦分院)

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運動訓練對血管性癡呆大鼠學習記憶能力的影響

王茜1，徐玉振1，肖祥之2，楊位霞2

(1 泰安市中心醫院，山東泰安 271000；2 復旦大學附屬中山醫院青浦分院)

摘要：目的探討運動訓練對血管性癡呆大鼠學習記憶能力的影響。方法將30只雄性Wistar大鼠隨機分為對照組、模型組、運動訓練組，各10只。模型組與運動訓練組采用兩血管法建立血管性癡呆模型，對照組只分離雙側頸總動脈，不結扎，運動訓練組建模后持續進行運動訓練(網狀訓練器和轉棒訓練)。術后4周行Morris水迷宮試驗檢測大鼠學習記憶能力，記錄三組第1～3天逃避潛伏期及第4天停留原平臺象限時間，免疫組化法檢測大鼠海馬組織caspase-3表達。結果Morris水迷宮試驗顯示，模型組第1～3天逃避潛伏期長于運動訓練組和對照組(P均<0.05)，停留原平臺象限時間短于運動訓練組和對照組(P均<0.05)；運動訓練組和對照組比較無統計學差異(P均>0.05)。免疫組化結果顯示，運動訓練組和對照組海馬組織caspase-3表達均低于模型組(P<0.05)，運動訓練組和對照組比較無明顯差異(P>0.05)。結論運動訓練可提高血管性癡呆大鼠的學習記憶能力，可能與其降低海馬組織caspase-3表達有關。

關鍵詞：運動訓練；血管性癡呆；學習記憶；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致的癡呆性疾病，其發病率僅次于阿爾茨海默病，被認為是目前惟一可防治的一種癡呆類型[1]。血管性癡呆發病機制復雜，致殘率高，目前尚缺乏有效的治療手段。近年來研究發現，運動鍛煉可提高人的學習記憶能力，但其機制報道相對較少[2，3]。2014年1～8月，本研究通過制備血管性癡呆大鼠模型并行運動訓練，觀察其學習記憶能力及海馬組織caspase-3表達的變化，初步探討運動訓練對學習記憶能力及caspase-3表達的影響，為血管性癡呆的治療提供理論依據。

1材料與方法

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

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。將大鼠隨機分為對照組、模型組和運動訓練組，各10只。模型組與運動訓練組采用兩血管法建立血管性癡呆模型，對照組只分離雙側頸總動脈，不結扎。Zea Longa評分1~3分表示造模成功，若造模不成功，則用同批次Wistar大鼠造模補充至每組10只。運動訓練組造模3天后持續行網狀訓練器和轉棒訓練[4]，每種項目訓練15 min，每日2次。滾筒式網狀訓練器為長100 cm、直徑60 cm的圓形網狀訓練器，中間有4個小格，一次可訓練4只大鼠，底座為一固定架，一端有手搖柄，按8 r/min進行轉動訓練；轉棒長150 cm、直徑4.5 mm，其中點固定在轉動器上，按3 r/min左右交替轉動，將大鼠放在該棒的一端行運動訓練。對照組、模型組不進行運動訓練。

1.3Morris水迷宮試驗[5]術后4周，各組分別進行水迷宮試驗。定位航行試驗即訓練時依次從4個不同的象限入水，將大鼠面向池壁放入池中記錄120 s內找到平臺的時間(即逃避潛伏期)，如120 s仍未找到平臺，則記錄為120 s。每天訓練1次，共訓練3天；空間探索試驗即第4天撤去平臺，記錄各組大鼠停留在原平臺象限的時間。

1.4海馬組織caspase-3表達檢測采用免疫組化法。行為學測試結束后，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，經脫蠟、抗原修復、加一抗(1∶100，4 ℃冰箱過夜)、加二抗(1∶200，孵育2 h)、加顯色劑、復染、脫水、封片等步驟后，電子顯微鏡下觀察。應用Image-Pro Plus圖像分析系統測定海馬組織caspase-3的光密度值。

2結果

2.1三組Morris水迷宮試驗結果比較模型組第1～3天逃避潛伏期長于運動訓練組和對照組(P均<0.05)，第4天停留原平臺象限時間短于運動訓練組和對照組(P<0.05)；運動訓練組和對照組比較無統計學差異(P均>0.05)。見表1。

表1　三組Morris水迷宮試驗結果比較

注：與對照組比較，*P<0.05；與模型組比較，#P<0.05。

2.2三組海馬組織caspase-3表達比較對照組、模型組、運動訓練組海馬組織caspase-3表達分別為0.12±0.01、0.35±0.03、0.22±0.02，模型組高于運動訓練組和對照組(P均<0.05)，運動訓練組和對照組比較無統計學差異(P均>0.05)。見插頁Ⅰ圖3。

3討論

近年來研究發現，運動可提高人的學習記憶能力[6]。運動訓練改善學習記憶能力的機制復雜，可能包括促進新陳代謝、減少氧化應激及增強海馬神經元突觸的可塑性等[7]。本研究發現，運動訓練組大鼠逃避潛伏期時間明顯短于模型組，停留原平臺象限時間明顯長于模型組，且與對照組比較無明顯差異，表明運動訓練可在一定程度上改善血管性癡呆大鼠的學習記憶能力。

劉莉莉等[8]研究表明，康復訓練可提高血管性癡呆大鼠的學習記憶能力，與本研究不同的是，其學習記憶能力檢測應用的是Y迷宮，該研究證實其機制可能與運動訓練提高血紅素氧合酶的表達有關。Rhyu等[9]研究表明，不僅是大鼠，猴子經過5周的有氧運動訓練后，其學習記憶能力也明顯提高，進一步證實運動訓練可提高學習記憶能力，并指出其機制可能與改善腦缺血有關。盡管多項研究表明運動訓練可改善學習記憶能力，但其具體機制仍不清楚。

學習記憶是大腦的高級神經活動，而海馬是學習記憶中起關鍵作用的腦區，海馬神經元在癡呆的發病過程中具有典型的病理變化，主要表現為海馬神經元的病理性凋亡。海馬神經元凋亡受細胞內凋亡調節蛋白的調控，依靠促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白相互作用，細胞凋亡的發生是由于這兩類相互拮抗的蛋白之間動態平衡被打破而引起的[10]。caspase-3是細胞關鍵的凋亡蛋白酶之一，其表達上調可導致細胞凋亡，而海馬神經元凋亡有可能影響學習記憶能力[11]。本研究發現，模型組海馬組織caspase-3表達明顯高于運動訓練組和對照組，而運動訓練組和對照組比較無統計學差異，說明運動訓練可降低海馬組織caspase-3表達，但其調節血管性癡呆認知功能的具體機制仍需深入研究。

總之，運動訓練可提高血管性癡呆大鼠的學習記憶能力，可能與其降低海馬組織caspase-3表達有關。

參考文獻：

[1] Nagata K. Alzheimer′s disease and vascular dementia[J]. Nihon Rinsho, 2014,72(4):618-630.

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[3] Chan JS, Yan JH, Payne VG. The impact of obesity and exercise on cognitive aging[J]. Front Aging Neurosci, 2013,(5):97.

[4] 葉青,王紅衛,游詠,等.運動訓練對血管性癡呆大鼠海馬β淀粉樣蛋白及β分泌酶的影響[J].中華行為醫學與腦科學雜志,2012,21(10):887-889.

[5] 徐玉振,秦麗晨,劉運林.消旋-3-正丁基苯酞對血管性癡呆大鼠學習記憶能力的影響[J].中華行為醫學與腦科學雜志,2011,20(4):309-311.

[6] Iadecola C. The pathobiology of vascular dementia[J]. Neuron, 2013,80(4):844-866.

[7] Motl RW, Sandroff BM, Benedict RH. Cognitive dysfunction and multiple sclerosis: developing a rationale for considering the efficacy of exercise training[J]. Mult Scler, 2011,17(9):1034-1040.

[8] 劉莉莉,劉合玉.康復訓練對血管性癡呆大鼠海馬區血紅素氧合酶-1mRNA表達的影響[J].中國老年學雜志,2012,(1):99-101.

[9] Rhyu IJ, Bytheway JA, Kohler SJ, et al. Effects of aerobic exercise training on cognitive function and cortical vascularity in monkeys[J]. Neuroscience, 2010,167(4):1239-1248.

[10] Furini CR, Myskiw JC, Benetti F, et al. New frontiers in the study of memory mechanisms[J]. Rev Bras Psiquiatr, 2013,35(2):173-177.

[11] Boland K, Flanagan L, Prehn JH. Paracrine control of tissue regeneration and cell proliferation by Caspase-3[J]. Cell Death Dis, 2013,(4):e725.

收稿日期：(2015-04-26)

中圖分類號：R741

文獻標志碼：A

文章編號：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