唐 量, 亢依婷, 尹 博, 孫麗君, 樊岫珊

(陜西師范大學(xué)體育學(xué)院， 西安 710119)

負(fù)重爬梯與有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響及其機(jī)制探討*

唐 量, 亢依婷, 尹 博, 孫麗君, 樊岫珊△

(陜西師范大學(xué)體育學(xué)院， 西安 710119)

目的研究負(fù)重爬梯與有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的改善效果并探索其可能分子機(jī)制。方法40只雄性大鼠，隨機(jī)分為正常對(duì)照組(NC)、糖尿病對(duì)照組(DC)、糖尿病負(fù)重爬梯組(DL)和糖尿病有氧跑臺(tái)組(DA)，以單次腹腔注射鏈脲佐菌素構(gòu)建糖尿病大鼠模型。DL組在晚上進(jìn)行負(fù)重爬梯訓(xùn)練，10次/組×3組/天，每次間歇2 min，6 天/周×6 周；DA組在同一時(shí)間進(jìn)行20 m/min的跑臺(tái)訓(xùn)練，30 min/d。于造模成功和運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束后采用Morris 水迷宮檢測(cè)大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力；第2次水迷宮測(cè)試結(jié)束后斷頸處死大鼠，采用 RT-QPCR法檢測(cè)大鼠海馬內(nèi)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、TRKB、CREB mRNA表達(dá)水平。結(jié)果與NC組相比，DC組大鼠海馬BDNF、CREB基因表達(dá)顯著下降，學(xué)習(xí)記憶能力顯著降低。與DC組相比，DL和DA組大鼠海馬BDNF、CREB基因表達(dá)顯著上調(diào)，學(xué)習(xí)能力顯著提高；DL大鼠海馬TrkB基因顯著上調(diào)，大鼠空間記憶能力顯著改善，而DA組大鼠海馬TrkB基因無(wú)顯著變化，大鼠空間記憶能力無(wú)改善，與DA組相比，DL組大鼠海馬TRKB、CREB基因顯著上調(diào)。結(jié)論有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)與負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)介導(dǎo)BDNF/TrkB/CREB信號(hào)通路對(duì)糖尿病大鼠的學(xué)習(xí)能力均有促進(jìn)作用，而負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病大鼠記憶能力的改善優(yōu)于有氧運(yùn)動(dòng)方式。

負(fù)重爬梯；有氧跑臺(tái)；糖尿??；學(xué)習(xí)記憶；BDNF；大鼠

糖尿病會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，增加阿

爾茨海默病的易感性，嚴(yán)重影響患者的日常生活和學(xué)習(xí)工作[1]。運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)腦的健康，改善大腦的學(xué)習(xí)記憶能力[2]，傳統(tǒng)的有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)突觸可塑性相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶能力[3]；負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)，作為抗阻力運(yùn)動(dòng)之一，是一種結(jié)合有氧和無(wú)氧的混合運(yùn)動(dòng)，可有效改善PS1/PS2雙基因敲除所引起的學(xué)習(xí)記憶下降[4]。有氧運(yùn)動(dòng)與負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)在改善糖尿病大鼠認(rèn)知功能方面的效果及其作用的分子機(jī)制仍不十分清楚。本研究利用腹腔注射STZ構(gòu)建I型糖尿病大鼠模型，并對(duì)糖尿病大鼠進(jìn)行負(fù)重爬梯和有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)，探討負(fù)重爬梯和有氧跑臺(tái)兩種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)糖尿病大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響以及其與腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子( brain derived neurophic factor , BDNF)/TrkB/環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein ,CREB)(BDNF/TrkB/ CREB)信號(hào)通路的關(guān)系，為運(yùn)動(dòng)改善糖尿病患者學(xué)習(xí)記憶能力提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器

課題組自行研發(fā)爬梯裝置(專利號(hào)：201020279841.8)、熒光PCR儀(美國(guó)Bio-Rad)、eBsensor耐利樂(lè)生血糖儀(臺(tái)灣日章世)、STZ(美國(guó)Sigma)、 Trizol(日本Takara)、酶標(biāo)儀(美國(guó)Bio-Rad)、反轉(zhuǎn)錄試劑盒(日本Takara)、Morris水迷宮(北京眾實(shí)迪創(chuàng)ZS-ZS001)。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型構(gòu)建及動(dòng)物分組

雄性大鼠40只(購(gòu)買自西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心，SCXK2012-003)，8周齡，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。40只大鼠中隨機(jī)選取8只大鼠為正常對(duì)照組(NC組)，其余大鼠在禁食不禁水12 h后，一次性腹腔注射65 mg/kg鏈脲佐菌素；NC組腹腔注射等劑量的檸檬酸鈉緩沖液(0.1 mol/L，pH 4.5)[5]。72 h后空腹血糖值≥16.67 mol/ L視為建模成功的糖尿病大鼠[6]。剔除未成模大鼠3只，將造模成功的大鼠隨機(jī)分為糖尿病對(duì)照組(DC組，n=9)、糖尿病負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)組(DL組，n=10)和糖尿病有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)組(DA組，n=10)。造模成功后所有大鼠進(jìn)行Morris水迷宮檢測(cè)，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)束后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)干預(yù)。DL大鼠在晚上進(jìn)行每周6天的負(fù)重爬梯訓(xùn)練，爬梯裝置為實(shí)驗(yàn)室自主專利產(chǎn)品，訓(xùn)練時(shí)將大鼠置于爬梯底端，負(fù)荷量為大鼠自身體重的35%，采用尾部負(fù)重的方式進(jìn)行爬梯訓(xùn)練[7]，每天進(jìn)行3組訓(xùn)練，每組5次，每組間歇2 min，持續(xù)訓(xùn)練6周。DA組在晚上同一時(shí)間，進(jìn)行每周6次的20 m/min的有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每天運(yùn)動(dòng)30 min，持續(xù)訓(xùn)練六周。NC和DC組不施加任何干預(yù)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束后，進(jìn)行第2次Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)。

1.3 Morris水迷宮行為測(cè)試

分別于造模成功后和運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束后對(duì)所有大鼠進(jìn)行Morris水迷宮測(cè)試。實(shí)驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行5 d，分為定位航行實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)。定位航行實(shí)驗(yàn)在前4 天進(jìn)行，空間探索實(shí)驗(yàn)在第5 天進(jìn)行。設(shè)置程序?qū)⑺胺譃?個(gè)象限，每個(gè)象限的池壁邊緣中點(diǎn)為入水點(diǎn)，將平臺(tái)置于第3象限中心。進(jìn)行定位航行實(shí)驗(yàn)時(shí)，每天依次從4個(gè)象限入水點(diǎn)將大鼠面向池壁放入迷宮中，記錄大鼠尋找并爬上平臺(tái)所需時(shí)間，即逃避潛伏期，同時(shí)記錄大鼠探索軌跡。如大鼠未能找到平臺(tái)，將潛伏期記錄為60 s，引導(dǎo)大鼠到達(dá)平臺(tái)，在平臺(tái)上停留10 s。實(shí)驗(yàn)第5 天，將平臺(tái)撤除，進(jìn)行空間探索實(shí)驗(yàn)，從平臺(tái)對(duì)面第一象限中點(diǎn)將大鼠面向池壁放入迷宮中，記錄大鼠在60 s內(nèi)平臺(tái)穿越次數(shù)，各象限滯留時(shí)間，觀察大鼠的游泳軌跡。

1.4 體重、血糖的測(cè)定

分別于運(yùn)動(dòng)第1天、第21天、第42天使用電子天平檢測(cè)大鼠的體重，在造模及運(yùn)動(dòng)第1天、第21天、第42天采用尾尖取血的方法檢測(cè)大鼠的空腹血糖。具體操作為，將大鼠放置自制大鼠固定袋中，露出尾巴，系住封口，大鼠尾巴經(jīng)酒精消毒棉球擦干后，用消毒手術(shù)剪剪去尾尖5～10 mm，然后從尾根部向尾尖按摩，血自尾尖流出。棄去第一滴血，用eBsensor耐利樂(lè)生血糖儀檢測(cè)大鼠血糖。

1.5 大鼠海馬樣品的處理

最后一次水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)束后大鼠禁食不禁水過(guò)夜，將大鼠斷頸處死，剝離海馬組織，將海馬放入液氮中迅速充分冷凍后放入-80℃冰箱保存，待測(cè)RT-QPCR指標(biāo)。

1.6RT-QPCR檢測(cè)海馬BDNF、TrkB、CREB的mRNA表達(dá)水平

用 Trizol 法提取大鼠海馬內(nèi)總RNA(RNA 檢驗(yàn)A280 /A260≥1. 8 為合格)，以20 μl 反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系，通過(guò) 42℃，45 min，95℃，5 min 進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄得到穩(wěn)定的CDNA。按要求由上海生物工程股份有限公司設(shè)計(jì)合成引物，引物序列見(jiàn)表 1。根據(jù)SYBR試劑盒說(shuō)明，配制10 μl反應(yīng)體系，反應(yīng)條件為95℃預(yù)變性2 min， 95℃變性10 s，50℃～60℃退火30 s，72℃延伸1 min，進(jìn)行35個(gè)循環(huán)。擴(kuò)增結(jié)束后，PCR儀給出各反應(yīng)孔的Ct值，以β-actin基因?yàn)閮?nèi)參，根據(jù)比較閾值法分析目的基因的相對(duì)表達(dá)量。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

Tab. 1 Primer sequences of genes

2 結(jié)果

2.1 大鼠體重、空腹血糖的變化

在運(yùn)動(dòng)后第21天和第42天時(shí)，糖尿病大鼠體重顯著低于正常大鼠(P<0.01)，與DC組相比，DL和DA組體重?zé)o顯著性變化；與NC組相比，在造模后DC、DA、DL組大鼠空腹血糖顯著升高(P<0.01)；在運(yùn)動(dòng)后第21天和第42天與NC組相比，DC組血糖顯著升高(P<0.01)；與DC組相比，DL和DA組血糖顯著下降(P<0.05，表2)。

Condi-tionsnWeight(g)Bloodglucose(mmol/L)D1D21 D42AftermodelingD1 D21 D42 NC8237.59±10.27349.59±16.36377.85±22.825.23±0.405.04±0.395.30±0.404.86±0.65DC9241.64±10.6525.1±33.27**242.77±32.21**17.98±3.37**19.61±3.57**19.97±5.40**22.26±3.44**DA10243.43±5.74248.71±31.69262.33±34.6217.74±1.26**18.50±2.0517.53±4.45#19.03±1.79#DL10241.2±4.62229.68±27.77257.84±17.8417.94±3.52**18.57±3.7317.93±4.07#21.36±4.39#

NC: Normal control group; DC: Diabetic control group; DA: Diabetic aerobic treadmill group; DL: Diabetic loading ladder group

**P<0.05vsNC group；#P<0.05vsDC group

2.2 Morris水迷宮檢測(cè)結(jié)果

2.2.1 定位航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在第1次進(jìn)行的定位航行實(shí)驗(yàn)中各組大鼠的逃避潛伏期之間無(wú)顯著性差異。第2次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與NC組相比，DC組大鼠的逃避潛伏期增加，在第2天和第4天差異具有顯著性(P<0.05)；與DC組相比，DL組大鼠在4 d的定位航行實(shí)驗(yàn)中逃避潛伏期均顯著降低(P<0.05)；DA組逃避潛伏期在第2、第3和第4天時(shí)顯著降低(P<0.05，表3)。從大鼠由第1象限入水的游泳路徑觀察，NC組和DA組大鼠尋找平臺(tái)的方式以趨向式為主，DC組大鼠以隨機(jī)式為主，DL組以直線式為主(圖1A)。提示糖尿病大鼠逃避潛伏期顯著延長(zhǎng)，搜索平臺(tái)策略不佳，負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)和有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)使糖尿病大鼠學(xué)習(xí)能力得到改善。負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)和有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病大鼠學(xué)習(xí)能力的改善不具有顯著性差異。

2.2.2 空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在第一次進(jìn)行的空間探索實(shí)驗(yàn)中各組大鼠平臺(tái)穿越次數(shù)和目標(biāo)象限滯留時(shí)間比無(wú)顯著性差異。第2次實(shí)驗(yàn)中，DC組大鼠平臺(tái)穿越次數(shù)顯著低于NC組大鼠(P<0.05)；DL大鼠穿越平臺(tái)次數(shù)和目標(biāo)象限滯留時(shí)間比顯著高于DC組(P<0.05，P<0.01)；DA組和DC組及DL組間比較，無(wú)顯著性差異(表3)?？臻g探索實(shí)驗(yàn)中大鼠游泳軌跡圖顯示：NC組和DA組大鼠搜索平臺(tái)策略以隨機(jī)式為主；DC組以邊緣式為主； DL組大鼠游泳路徑主要分布在第3，4象限，平臺(tái)區(qū)域路線密集，搜索策略呈現(xiàn)趨向性。提示，DC組大鼠對(duì)原平臺(tái)所在位置記憶模糊，DL組大鼠對(duì)原有平臺(tái)位置記憶清晰，記憶能力得到改善。而DA組大鼠空間記憶能力無(wú)明顯改善(圖1B)。

Condi-tionsnTimeEscapelatency(S)Firstday(s)Secondday(s)Thirdday(s)Fourthday(s)PlatformcrossingsPercenttimeinthetargetquadrant(%)NC842.95±8.3441.16±7.0033.75±5.5430.38±6.131.80±0.400.24±0.09DC9After36.80±5.7232.23±1.9930.07±7.4930.23±4.421.80±0.750.23±0.03DA10modeling44.35±6.3735.82±2.5631.70±3.1230.26±6.671.75±0.430.24±0.06DL1047.63±5.1332.60±4.4834.47±6.1929.98±6.321.67±0.710.25±0.20NC828.81±1.9326.78±2.5224.90±2.4418.59±2.803.67±0.470.24±0.06DC9After34.25±1.4231.20±3.28*28.72±1.0925.65±2.34*2.25±0.43*0.20±0.08DA10exercise28.14±1.3325.96±0.76#19.49±1.03#18.53±1.53##3.33±0.470.25±0.04DL1023.24±3.89#21.96±2.62#18.96±2.75#16.91±2.65##4.25±0.43#0.31±0.04##

NC: Normal control group; DC: Diabetic control group; DA: Diabetic aerobic treadmill group; DL: Diabetic loading ladder group

*P<0.05vsNC group；#P<0.05，##P<0.01vsDC group

Fig.1Swimming track of rats in the Space exploration and Positioning navigation experiments

NC: Normal control group; DC: Diabetic control group; DA: Diabetic aerobic treadmill group; DL: Diabetic loading ladder group

2.3 大鼠海馬BDNF、TrkB、CREB mRNA的表達(dá)

與NC組相比，DC組大鼠海馬內(nèi)BDNF、CREB基因表達(dá)顯著降低(P<0.05)，TrkB 基因表達(dá)無(wú)顯著性差異；與DC組相比，DL組大鼠海馬內(nèi)BDNF、TrkB、CREB基因表達(dá)量顯著升高(P<0.01)，DA組大鼠海馬內(nèi)BDNF、CREB基因表達(dá)量顯著升高(P<0.01)，TrkB 基因表達(dá)量無(wú)顯著性差異；與DA組比較，DL組大鼠海馬內(nèi)TrkB、CREB基因表達(dá)量顯著提高(P<0.01，圖2)。

NC: Normal control group; DC: Diabetic control group; DA: Diabetic aerobic treadmill group; DL: Diabetic loading ladder group

*P<0.05vsNC group；##P<0.01vsDC group；△△P<0.01vsDAgroup

3 討論

海馬結(jié)構(gòu)和功能的可塑性與學(xué)習(xí)記憶能力密切相關(guān)，糖尿病可使神經(jīng)細(xì)胞存活和分化受損，誘發(fā)海馬突觸功能障礙，增加阿爾茨海默病的易感性[1]。BDNF與其特異性受體酪氨酸激酶B(Tyrosine Kinase B，TrkB)結(jié)合后，能夠激活多條信號(hào)通路，誘導(dǎo)環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP response element binding protein，CREB)磷酸化，磷酸化的CREB與CRE序列結(jié)合可啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)新的蛋白合成，維持和誘導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的發(fā)生，增強(qiáng)突觸信息傳遞的效能，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶能力，重要的是BDNF是含有CRE序列的CREB下游的靶基因，激活后的CREB可將BDNF的信號(hào)升級(jí)放大，進(jìn)一步發(fā)揮其作用[8，10]。研究表明，糖尿病引發(fā)的學(xué)習(xí)功能障礙與腦內(nèi)低表達(dá)的BDNF有關(guān)，STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠海馬CREB和BDNF基因表達(dá)下降，而腦內(nèi)注射BDNF能夠預(yù)防和增強(qiáng)β-淀粉樣蛋白引起的海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的損傷，改善阿爾茲海默癥患者的學(xué)習(xí)記憶[10，12]。長(zhǎng)期自主運(yùn)動(dòng)使幼齡大鼠下丘腦BDNF和pro-BDNF蛋白表達(dá)升高[13]，顯著增加海馬BDNF、TrkB分子的表達(dá)，而中斷這種自發(fā)性運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致海馬和大腦皮層BDNF、TrkB的長(zhǎng)期減少[14]。運(yùn)動(dòng)可使大鼠海馬活化的CREB增加1倍，這種增加一直會(huì)持續(xù)到運(yùn)動(dòng)后1周，甚至在運(yùn)動(dòng)后1個(gè)月才會(huì)回落到開(kāi)始水平[15]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，6周的負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)可有效上調(diào)糖尿病大鼠海馬BDNF與受體TrkB及下游效應(yīng)分子CREB的基因表達(dá)，而有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)BDNF、CREB基因表達(dá)上調(diào)，對(duì)TrkB基因表達(dá)無(wú)顯著性影響。

有氧運(yùn)動(dòng)可有效地保護(hù)心血管、改善心肺功能，而負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)主要加強(qiáng)肌肉骨骼功能[5,16]。國(guó)內(nèi)外諸多研究表明，運(yùn)動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力具有促進(jìn)作用[2，3, 14，15]。本實(shí)驗(yàn)采有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)與負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)作為運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式，比較研究?jī)煞N運(yùn)動(dòng)方式對(duì)改善糖尿病大鼠認(rèn)知功能的效果及其作用的分子機(jī)制。結(jié)果表明，負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)可有效改善糖尿病大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可改善糖尿病大鼠的學(xué)習(xí)能力，但對(duì)其記憶能力沒(méi)有影響?？赡芘c有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)和負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF、TrkB、CREB基因表達(dá)的不同影響有關(guān)。最新研究顯示，跑步運(yùn)動(dòng)可上調(diào)肌肉分泌因子組織蛋白酶B(CTSB)在腓腸肌和血漿中的表達(dá)，并促進(jìn)成年海馬神經(jīng)祖細(xì)胞的BDNF基因表達(dá)，而敲除CTSB基因的小鼠進(jìn)行跑臺(tái)訓(xùn)練時(shí)，空間記憶能力無(wú)明顯變化，海馬神經(jīng)元生成也無(wú)顯著改變，表明運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠腦的認(rèn)知能力可能與運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉分泌因子如CTSB的表達(dá)密切相關(guān)[17]。本課題組已報(bào)道，負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)可抑制高脂肥胖大鼠血清及肌肉中肌肉生長(zhǎng)抑制素Myostatin基因及蛋白表達(dá)，同時(shí)改善高脂誘發(fā)肥胖大鼠的胰島素抵抗和脂肪堆積，增加肌肉質(zhì)量以及力量[18]。據(jù)此推測(cè)，負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)肌肉分泌相關(guān)因子的表達(dá)可能參與調(diào)節(jié)大鼠的認(rèn)知功能。肌肉分泌相關(guān)因子的表達(dá)對(duì)BDNF/TrkB/CREB信號(hào)通路的影響需進(jìn)一步深入探討。

綜上，負(fù)重爬梯和有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)均可顯著提高糖尿病大鼠的學(xué)習(xí)能力，負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)亦可顯著改善糖尿病大鼠記憶能力，分析其機(jī)制可能與海馬區(qū)BDNF分子介導(dǎo)的BDNF/TrkB/CREB信號(hào)通路的上調(diào)相關(guān)。建議在防治糖尿病誘發(fā)的阿爾茲海默癥的運(yùn)動(dòng)方式中，除了有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)外，還應(yīng)該考慮負(fù)重爬梯等抗阻力運(yùn)動(dòng)或聯(lián)合運(yùn)動(dòng)方式以提高干預(yù)效果。

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Effectsofweight-bearingladderandaerobictreadmillexerciseonlearningandmemoryabilityofdiabeticratsanditsmechanism

TANG Liang, KANG Yi-ting, YIN Bo, SUN Li-jun, FAN Xiu-shan△

(Institutie of Physical Education, Shanxi Normal University, Xi’an 710119, China)

Objective: To investigate the effects of climb ladder and aerobic treadmill exercise on learning memory ability in diabetic rats and explore its possible mechanisms.MethodsForty male rats were randomly divided into normal control group (NC), diabetic control group (DC), diabetic loading ladder group (DL) and diabetic aerobic treadmill group (DA), diabetes was induced by a single intraperitoneal injection of STZ. In the evening, the DL group were trained three cycle (10 times/cycle) with weight-bearing climbing ladder, 2 min intervals, 6 days/week, lasted for six weeks. The DA group was trained on a motor-driven treadmill at a speed of 20 m/min (0 incline), 30 min/day, 6 days/week, lasted for six weeks. Morris water maze was used to detect the learning and memory ability of rats after modeling success and after exercise intervention. After the last water maze test, the rats were killed to obtain the hippocampus. RT-QPCR was used to detect the gene expressions of brain derived neurophic factor (BDNF), tropomyosin receptor kinase B (TrkB) and cAMP-response element binding protein (CREB).ResultsCompared with NC group, the expressions of BDNF and CREB gene in hippocampus of DC group and the learning and memory ability were significantly decreased. Compared with DC group, the expression of BDNF and CREB in hippocampus of DL and DA rats was significantly up-regulated and the learning ability was significantly increased. The TrkB gene of hippocampus in DL rats was significantly up-regulated and the spatial memory ability was significantly improved. Compared with the DA group, the TRKB and CREB genes in the hippocampus of DL group were significantly up-regulated.ConclusionAerobic treadmill exercise and weight-bearing ladder exercise have a positive effect on the learning ability of diabetic rats, while the weight-bearing ladder exercise improves the memory ability of diabetic rats better than aerobic exercise. These effects may be related to the up-regulation of BDNF/TrkB/CREB signaling pathway.

weight-bearing ladder exercise; aerobic treadmill exercise; diabetes; learning and memory; BDNF; rats

G804.7

A

1000-6834(2017)05-436-05

10.12047/j.cjap.5570.2017.105

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(11503124)

2017-01-19

2017-06-22

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Tel： 13630287826； E-mail： xshfan@snnu.edu.cn