跑臺(tái)訓(xùn)練增加大鼠的學(xué)習(xí)記憶及其海馬BDNF基因表達(dá)-

1、跑臺(tái)訓(xùn)練增加大鼠的學(xué)習(xí)記憶及其海馬bdnf基因表達(dá): 摘 要： 目的：探討8周跑臺(tái)訓(xùn)練對大鼠學(xué)習(xí)記憶力量及其海馬內(nèi)腦源性神經(jīng)養(yǎng)分因子（bdnf ）基因表達(dá)的影響。方法：將24只雄性sd大鼠分為對比組（c組，n=8）和訓(xùn)練組（t組，n=1 6），t組進(jìn)行8周的跑臺(tái)訓(xùn)練。通過y迷宮試驗(yàn)，全部大鼠在第7周進(jìn)行學(xué)習(xí)力量測試，在第8 周進(jìn)行記憶力量測試。第8周最終一次訓(xùn)練后，隨機(jī)將t組分為t1組（n=8）和t2組（n=8）。 t1組訓(xùn)練后即刻與c組同時(shí)斷頭處死，兩組交叉進(jìn)行，t2組在訓(xùn)練后24時(shí)斷頭處死，采納rt- pcr法檢測各組大鼠海馬內(nèi)bdnf的基因表達(dá)水平。結(jié)果：y迷宮測試表明t組大鼠的學(xué)習(xí)記憶

2、 優(yōu)于c組；與c組相比，t1組和t2組大鼠海馬中bdnf的基因表達(dá)水平均顯著上升（p1,2表明，相宜的游泳訓(xùn)練可提高大鼠的學(xué)習(xí)記憶力量。然 而， 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練影響學(xué)習(xí)記憶力量的機(jī)制尚不明確。近年來的討論表明，腦源性神經(jīng)養(yǎng)分因子（br ain derived neurotrophic factor，bdnf）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有廣泛作用， bdnf與自主 跑輪運(yùn)動(dòng)引起的學(xué)習(xí)記憶力量的提高有肯定的相關(guān)性3,4。目前，有關(guān)運(yùn)動(dòng)改善 學(xué)習(xí)記憶 力量的動(dòng)物試驗(yàn)多采納自主跑輪運(yùn)動(dòng)（voluntary wheel running），其運(yùn)動(dòng)量不易掌握。 有討論提示5，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)量(包括運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度等)達(dá)到肯

3、定的范圍才能 引起動(dòng)物 海馬內(nèi)bdnf的改變，而跑臺(tái)訓(xùn)練（treadmill training）比自主跑輪運(yùn)動(dòng)更能精確的掌握運(yùn) 動(dòng)量。故本文將討論跑臺(tái)訓(xùn)練對大鼠學(xué)習(xí)記憶力量的影響，并探討bdnf在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大鼠學(xué)習(xí) 記憶過程中的作用。 1 材料與方法1.1 動(dòng)物從上海西普爾-必凱試驗(yàn)動(dòng)物中心購入六周齡sprague-dawley雄性大鼠24只，常規(guī)分籠 飼養(yǎng)。將大鼠分為對比組（c組，n=8）和訓(xùn)練組(t組，n=16)，在第8周最終一次訓(xùn)練后，隨 機(jī)將t組分為t1（n=8）組和t2組(n=8)，t1組運(yùn)動(dòng)后即刻與c組同時(shí)斷頭處死，兩組交叉進(jìn)行 ，t2組在運(yùn)動(dòng)后24 h斷頭處死，取雙側(cè)海馬，測定其b

4、dnf的基因表達(dá)。 1.2 訓(xùn)練方案按張林等6的訓(xùn)練方案對t組大鼠進(jìn)行8周跑臺(tái)訓(xùn)練，每周訓(xùn)練5次：13周運(yùn)動(dòng)時(shí)間30 min，速度13.3 m/min，坡度0；第4周運(yùn)動(dòng)時(shí)間40 min，速度13.3 m/min，坡度5%；第5 周運(yùn)動(dòng)時(shí)間45 min，速度15 m/min，坡度5%；第6周運(yùn)動(dòng)時(shí)間50 min，速度15 m/min，坡度5 %；第78周運(yùn)動(dòng)時(shí)間60 min，速度16 m/min，坡度5%。依據(jù)嚙齒類動(dòng)物的生活習(xí)性，全部 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和迷宮測試均支配在晚間6點(diǎn)之后的固定時(shí)間段進(jìn)行。 1.3 y迷宮測試按王躍春7的方案對大鼠進(jìn)行y迷宮試驗(yàn)，第7周對全部大鼠進(jìn)行學(xué)習(xí)力量測試， 第8周進(jìn)

5、行記憶力量測試。 學(xué)習(xí)力量測試采納隨機(jī)不休息法8，每天對大鼠進(jìn)行20次測試，連續(xù)測試4 d，每 天從晚上2000開頭，各組鼠交叉進(jìn)行，記錄大鼠每天的“正確反應(yīng)”和“錯(cuò)誤反應(yīng)”次數(shù) ，以 計(jì)算大鼠的正確反應(yīng)率。大鼠受電擊后從起步區(qū)挺直逃到平安區(qū)為“正確反應(yīng)”，若逃到無 燈完的任何另一臂，則記為“錯(cuò)誤反應(yīng)”。測試時(shí)平安區(qū)以無規(guī)章的挨次變換，開頭時(shí)，對 大鼠所在的支臂和另一支臂通電，動(dòng)物在電擊下躲避至燈完區(qū)并持續(xù)10 s為一次測試，然后 以動(dòng)物所在支臂為下次測試的起點(diǎn)進(jìn)行下一次測試。 記憶力量測試：在學(xué)習(xí)力量測試結(jié)束后的第3 d，從晚上8點(diǎn)鐘開頭，對全部大鼠進(jìn)行記 憶力量的測試，每個(gè)大鼠進(jìn)行20次測

6、試，各組大鼠交叉進(jìn)行，記錄其正確反應(yīng)的次數(shù)，以判 斷大鼠學(xué)會(huì)后記憶的保持狀況。 1.4 海馬bdnf mrna的檢測采納rt-pcr法檢測各組大鼠海馬內(nèi)bdnf mrna的表達(dá)水平，按黃濤8等的方法進(jìn)行 ，先 提取總的rna，再通過rt-pcr反應(yīng)體系進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增，觀看凝膠成像系統(tǒng)的電泳結(jié)果 并計(jì)算標(biāo)本基因條帶與內(nèi)參基因條帶的凈面積參數(shù)之比（即基因表達(dá)的結(jié)果）。所用的引物序列為：上游5tgaaagaagcaaacgtccacg3；下游5tgtttgcggcatccaggta3。 1.5 統(tǒng)計(jì)方法用法spss15.0統(tǒng)計(jì)軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，以檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)組與對比組大鼠 之間各指標(biāo)

7、是否具有顯著性差異。2 結(jié) 果2.1 跑臺(tái)訓(xùn)練對大鼠學(xué)習(xí)力量的影響在第7周對全部大鼠進(jìn)行連續(xù)4 d的y迷宮學(xué)習(xí)力量測試，結(jié)果發(fā)覺，t組大鼠的正確反應(yīng)率均 高于c組，而且在其次天，t組大鼠的正確反應(yīng)率（0.784±0.150）顯著高于c組（0.619 ±0.153）（p9的 討論表明12周的有氧跑臺(tái)訓(xùn)練有助于大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶力量的提高。綜合前人及本人的研 究結(jié)果，相宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶力量的主要緣由是：其一，常常相宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可增 強(qiáng)人體的血液循環(huán)，使大腦得到充分的氧氣和養(yǎng)料，使腦細(xì)胞發(fā)育良好；其二，相宜的運(yùn)動(dòng) 訓(xùn)練可使機(jī)體的體溫常常性上升，并增加了大腦組織的抗酸堿力量

8、和抗氧化酶的活性；其三 ，相宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還可使機(jī)體的體位不斷的改變和抖動(dòng)，使腦組織液的流淌加快，使大腦內(nèi) 神經(jīng)元之間的聯(lián)系（如突觸）得到改善，從而對學(xué)習(xí)記憶起到促進(jìn)作用10。 3.2 跑臺(tái)訓(xùn)練對大鼠海馬bdnf mrna表達(dá)的影響本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，t1組和t2組大鼠海馬部位bdnf mrna的表達(dá)量均顯著性高于c組（p11的報(bào)道，他們的試驗(yàn)顯示 跑臺(tái)訓(xùn)練 促進(jìn)了小鼠海馬內(nèi)bdnf mrna表達(dá)水平。bdnf增加的緣由是：從前的討論發(fā)覺，運(yùn)動(dòng)能增加 海馬等部分腦區(qū)和脊髓的去甲腎上腺素分泌，還能增加多巴胺、5-羥色胺的釋放和代謝12，增加的神經(jīng)遞質(zhì)很可能通過引起腦內(nèi)其次信使camp 的增加，激活了

9、對其有依靠 作用的 蛋 白激酶13。russo-neustadt等14的討論表明腦內(nèi)bdnf mrna的表達(dá)受 控于camp反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（creb），bdnf基因含有cre序列，是creb的靶基因。shen等15報(bào)道運(yùn)動(dòng)可增加 大鼠海馬磷酸化的creb，并且發(fā)覺creb與bdnf基因cre序列的結(jié)合增加，增加了bdnf基因的 轉(zhuǎn)錄，從而上調(diào)了大鼠海馬內(nèi)的bdnf，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練正是通過這一途徑誘導(dǎo)bdnf的基因表達(dá)從而 促進(jìn)了學(xué)習(xí)記憶力量。bdnf是通過怎樣的作用途徑促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶的呢? 其緣由可能是：首先，bdnf及其受體廣 泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對海馬神經(jīng)元的生存、生長、分化有重要的影響。fa

10、rmer等 16 發(fā)覺4周的跑輪運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞的增生，并提高了大鼠的學(xué)習(xí)記憶力量，其原 因是大鼠海馬bdnf的增加。其次，bdnf能增加海馬和大腦皮層n-甲基-d-天門冬氨酸受體（n -methyl-d-aspartate receptor，nmdar）亞單位nr1和nr2b的磷酸化水平，并且增加受體離 子通道的開放和信息傳遞17。nmdar被認(rèn)為是突觸可塑性及皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元ltp 效應(yīng)的主 要調(diào)控者，是學(xué)習(xí)記憶功能的重要分子基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)電生理學(xué)機(jī)制長時(shí)程增 強(qiáng) （ltp）的形成和維持都需要nmdar的參加。levine等18觀看到運(yùn)動(dòng)增加了大鼠海 馬齒狀核 神經(jīng)發(fā)生過程伴隨著nr2b、bdnf等mrna表達(dá)的增加，他們認(rèn)為跑臺(tái)訓(xùn)練提高了bdnf的基因表 達(dá)，bdnf又可能通過相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)nr2bmrna的表達(dá)，這些特異性 mrna的增加將引起