阮彩蓮，萬(wàn) 莉，趙賢娣，馬繁榮，靳維靜

(延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室，陜西 延安 716000)

有氧運(yùn)動(dòng)延緩大鼠腦組織衰老及影響突觸可塑性的研究

阮彩蓮，萬(wàn) 莉，趙賢娣，馬繁榮，靳維靜

(延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室，陜西 延安 716000)

目的 探究有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腦組織突觸可塑性的影響和延緩腦衰老的作用及機(jī)制。方法 選擇30只D-半乳糖致衰的SD大鼠，隨機(jī)分為衰老對(duì)照組、衰老運(yùn)動(dòng)組和正常對(duì)照組三組，每組10只，衰老運(yùn)動(dòng)組進(jìn)行8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，正常及衰老對(duì)照組不運(yùn)動(dòng)。8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后，觀測(cè)大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力和突觸可塑性的改變。結(jié)果 8周后，運(yùn)動(dòng)組能明顯提高其突觸密度并降低膜粘滯度，完成時(shí)間和錯(cuò)誤的臂數(shù)明顯減少，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)論 有氧運(yùn)動(dòng)可以延緩大鼠腦衰老并影響突觸可塑性。

有氧運(yùn)動(dòng);腦衰老;突觸可塑性

腦組織衰老的特征之一是學(xué)習(xí)記憶能力的衰退。突觸可塑性是指突觸調(diào)整功能、改變形態(tài)及增減數(shù)目的能力。研究表明，海馬神經(jīng)元的突觸可塑性變化可能是腦衰老及學(xué)習(xí)記憶功能障礙的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。D-半乳糖致衰動(dòng)物，整體上和自然衰老相似，被廣泛用于衰老和抗衰老研究［1］。此次研究以D-半乳糖誘導(dǎo)的腦衰老小鼠為模型，通過(guò)檢測(cè)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力及腦組織突觸可塑性的改變，探討有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腦組織突觸可塑性的影響及延緩腦衰老的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及其分組

選擇SD雄性健康大鼠3月齡30只，體重200～250 g，標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)飼料飼養(yǎng)，自由攝食進(jìn)水，晝夜節(jié)律人工控制光照(光照時(shí)間為6∶00～18∶00)，環(huán)境溫度為(22±2)℃，相對(duì)濕度(50±10)%。將30只大鼠隨機(jī)分為衰老對(duì)照組，衰老運(yùn)動(dòng)組，正常對(duì)照組3組，每組10只。

1.2 建立大鼠腦衰老模型

衰老對(duì)照和衰老運(yùn)動(dòng)組大鼠:每日在頸背部皮下注射D-半乳糖(100 mg/kg)，連續(xù)注射8周。正常組大鼠:每日皮下注射等量生理鹽水，連續(xù)注射8周。

1.3 有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案

衰老及正常對(duì)照組:自由攝食進(jìn)水及自由活動(dòng)，不運(yùn)動(dòng);衰老運(yùn)動(dòng)組:適應(yīng)性訓(xùn)練1周，起始訓(xùn)練速度為15 m/min，時(shí)間為15 min。適應(yīng)性訓(xùn)練后每周進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)5 d，共8周，遞增速度為3 m/min、時(shí)間5 min，運(yùn)動(dòng)到速度為20 m/min，時(shí)間為60min，后增加跑臺(tái)坡度為5°。

1.4 八臂迷宮實(shí)驗(yàn)［2］

在8周運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行八臂迷宮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前先對(duì)每組大鼠進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，適應(yīng)時(shí)間為2 d，每天2次。適應(yīng)后進(jìn)行每天2次的訓(xùn)練。每次訓(xùn)練中，八臂中四臂放置食物(分別為1、3、4、7號(hào)臂)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程此順序不變。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，大鼠置于迷宮中央?yún)^(qū)，此時(shí)中央?yún)^(qū)四周被鼠門(mén)關(guān)住，15 s后，將門(mén)打開(kāi)并開(kāi)啟分析測(cè)試軟件，測(cè)試定時(shí)10 min，大鼠可選擇進(jìn)入任意一臂，以攝取食物。大鼠進(jìn)入有食物的臂且攝取了食物為1次正確選擇;分析記憶的記錄參數(shù)為錯(cuò)誤選擇的次數(shù)，每只大鼠測(cè)試2次，取平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.5 突觸可塑性分析

1.5.1 突觸體密度計(jì)數(shù) 采用任珊珊等［3］對(duì)突觸體密度的計(jì)數(shù)方法。基本步驟為斷頭處死大鼠，取其大腦皮層及海馬后，經(jīng)多次離心后，取其沉淀為突觸體，并對(duì)突觸體進(jìn)行免疫熒光間接染色，使用流式細(xì)胞儀(FCM)計(jì)數(shù)。

1.5.2 突觸體膜流動(dòng)性 采取熒光偏振法［4］，取突觸體懸液1000μL，加入等體積20μmol/L熒光探針DPH工作液，37℃避光孵孕15 min。4℃，13000 ×g離心2 min，沉淀重懸浮于Na-PSS液中，37℃均衡10 min，用熒光分光光度計(jì)測(cè)熒光偏振強(qiáng)度。計(jì)算樣品突觸膜偏振度和膜粘滯度η。采用Bradford法測(cè)定蛋白濃度。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 大鼠八臂迷宮實(shí)驗(yàn)

衰老對(duì)照組與正常對(duì)照組相比，完成時(shí)間和錯(cuò)誤的臂數(shù)明顯增加(P＜0.05)。衰老運(yùn)動(dòng)組與衰老對(duì)照組相比，完成時(shí)間和錯(cuò)誤的臂數(shù)明顯減少(P＜0.05)。說(shuō)明有氧運(yùn)動(dòng)能有效提高大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，延緩其大腦的衰老，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 大鼠八臂迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 突觸可塑性檢測(cè)結(jié)果

衰老對(duì)照組與正常對(duì)照組相比，突觸密度明顯下降，膜粘滯度明顯增加(P＜0.05)。衰老運(yùn)動(dòng)組與衰老對(duì)照組相比，突觸密度明顯增加，膜粘滯度明顯降低(P＜0.05)。說(shuō)明有氧運(yùn)動(dòng)能明顯提高其突觸密度并降低膜粘滯度，影響其突觸可塑性，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)衰老大鼠腦突觸密度計(jì)數(shù)和突觸膜流動(dòng)性的影響

3 討論

學(xué)習(xí)記憶和空間認(rèn)知能力的下降是腦衰老的一個(gè)顯著標(biāo)志，王蓉等［5］研究發(fā)現(xiàn)，衰老導(dǎo)致的學(xué)習(xí)記憶能力下降與海馬神經(jīng)元的突觸丟失和突觸可塑性密切相關(guān)。故突觸可塑性的改變是腦組織衰老的重要因素。有文獻(xiàn)表示［6］，作為一種條件刺激，運(yùn)動(dòng)可引起突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的重塑。張金梅［7］研究發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)的干預(yù)可以降低衰老大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的衰退程度，并有效延緩腦衰老進(jìn)程。

在本次研究中，與衰老對(duì)照組相比，有氧運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的大鼠其學(xué)習(xí)記憶能力得到顯著改善，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。趙麗等［8］研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)大鼠腦皮層的突觸動(dòng)力學(xué)，增強(qiáng)其可塑性。本研究以突觸體數(shù)量和突觸體膜流動(dòng)性為檢測(cè)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)與衰老對(duì)照組相比，有氧運(yùn)動(dòng)可以增加大鼠大腦皮層及海馬區(qū)的突觸體數(shù)量并提高突觸體膜流動(dòng)性，影響大鼠的腦組織突觸可塑性。

綜上所述，有氧運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)影響大鼠的腦組織突觸可塑性這一機(jī)制，來(lái)提高其學(xué)習(xí)記憶能力，從而延緩其腦組織衰老程度。

［1］秦紅兵，楊朝曄，范憶江，等.D-半乳糖誘導(dǎo)衰老小鼠模型的建立與評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13(7):1275-1278.

［2］付芳，崔建梅，于芳.有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)老年大鼠學(xué)習(xí)記憶及海馬CA1區(qū)一氧化氮合酶表達(dá)的影響［J］.體育科學(xué)，2011，31(11):43-47.

［3］任姍姍，賀曉娟，云少君，等.運(yùn)動(dòng)對(duì)腦老化小鼠學(xué)習(xí)記憶能力及突觸可塑性的影響［J］.衛(wèi)生研究，2010，39 (2):239-241.

［4］劉桂琴，岳慧琴，張勇.熒光偏振法測(cè)定生物膜的流動(dòng)性［J］.現(xiàn)代儀器，2004，6:33-34.

［5］王蓉，唐玉，張麗，等.大鼠海馬神經(jīng)元突觸超微結(jié)構(gòu)的增齡變化［J］.中國(guó)比較醫(yī)學(xué)雜志，2009，19(4):18-21.

［6］劉慧莉，趙剛.運(yùn)動(dòng)、阿爾茨海默病與突觸可塑性［J］.中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐，2012，18(3):244-246.

［7］張金梅.有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腦衰老及空間記憶學(xué)習(xí)能力和海馬NCAM表達(dá)的影響［D］.成都:成都體育學(xué)院，2013:1-35.

［8］趙麗，李巖，顧博雅.有氧運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)Rho/cofilin信號(hào)改善衰老大鼠皮層突觸丟失［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，36(11):61-69.

Aerobic exercise group rats senescence and affect the study of synaptic plasticity

RUAN Cai-Lian，WAN Li，ZHAO Xian-di，MA Fan-rong，JINWei-jing

(Medical college of Yanan University，Yanan 716000，China)

Objectiveto explore the synaptic plasticity of aerobic exercise on rats had the potential impact and delay the aging of the brain function andmechanism.M ethods30 D-galactose to failure of SD rats，were randomly divided into control group，aging agingmovement group and normal control group in three groups，each group of10，aging group for 8 weeks to treadmillmotion，normal and aging control group don't exercise.8 weeks after treadmill exercise，observing rats learning and memory ability and the change of the synaptic plasticity.Results After 8 weeks，the campaign group can obviously improve the synaptic density and viscosity reducingmembrane，aging completion time and the number of errors of arm movement group was obviously reduced，and the difference was statistically significant(P＜0.05).ConclusionAerobic exercise can delay the aging rats and synaptic plasticity.

Aerobic exercise;Brain aging;Synaptic plasticity

R338.1

A

1672-2639(2015)03-0004-02

2015-04-18;責(zé)任編輯 梁 毅］

延安大學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)研究(YDK2013-01);延安大學(xué)2013年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(1529)

阮彩蓮(1974—)，女，陜西延安人，解剖學(xué)碩士，主要從事解剖學(xué)教學(xué)和運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的研究。