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。本研究對改善老年糖尿病患者的神經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年省級大學生創新創業訓練計劃項目，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的調節作用，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的調節作用。

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作為內參，NR2B的相對灰度值表示其相對表達量。

1.5 統計學分析：使用SPSS26.0進行統計分析，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癥為糖尿病腦病，表現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現，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了認知功能下降的現象。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，本研究發現，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、調節凋亡相關蛋白和炎癥因子表達、調節核轉錄因子信號通路等有關。大腦海馬組織對高血糖很敏感，糖尿病機體的海馬神經元的數量、形態和功能表現異常。本研究發現，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。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，也可能運動改善糖尿病認知功能障礙并不是通過調節NR2B實現的，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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