运动训练对血管性痴呆大鼠学习记忆能力的影响

王茜，徐玉振，肖祥之，杨位霞

(1 泰安市中心医院，山东泰安 271000；2 复旦大学附属中山医院青浦分院)



运动训练对血管性痴呆大鼠学习记忆能力的影响

王茜1，徐玉振1，肖祥之2，杨位霞2

(1 泰安市中心医院，山东泰安 271000；2 复旦大学附属中山医院青浦分院)

摘要：目的探讨运动训练对血管性痴呆大鼠学习记忆能力的影响。方法将30只雄性Wistar大鼠随机分为对照组、模型组、运动训练组，各10只。模型组与运动训练组采用两血管法建立血管性痴呆模型，对照组只分离双侧颈总动脉，不结扎，运动训练组建模后持续进行运动训练(网状训练器和转棒训练)。术后4周行Morris水迷宫试验检测大鼠学习记忆能力，记录三组第1～3天逃避潜伏期及第4天停留原平台象限时间，免疫组化法检测大鼠海马组织caspase-3表达。结果Morris水迷宫试验显示，模型组第1～3天逃避潜伏期长于运动训练组和对照组(P均<0.05)，停留原平台象限时间短于运动训练组和对照组(P均<0.05)；运动训练组和对照组比较无统计学差异(P均>0.05)。免疫组化结果显示，运动训练组和对照组海马组织caspase-3表达均低于模型组(P<0.05)，运动训练组和对照组比较无明显差异(P>0.05)。结论运动训练可提高血管性痴呆大鼠的学习记忆能力，可能与其降低海马组织caspase-3表达有关。

关键词：运动训练；血管性痴呆；学习记忆；caspase-3

血管性痴呆是由各种出血性或缺血性脑血管病变引起脑功能损害所导致的痴呆性疾病，其发病率仅次于阿尔茨海默病，被认为是目前惟一可防治的一种痴呆类型[1]。血管性痴呆发病机制复杂，致残率高，目前尚缺乏有效的治疗手段。近年来研究发现，运动锻炼可提高人的学习记忆能力，但其机制报道相对较少[2，3]。2014年1～8月，本研究通过制备血管性痴呆大鼠模型并行运动训练，观察其学习记忆能力及海马组织caspase-3表达的变化，初步探讨运动训练对学习记忆能力及caspase-3表达的影响，为血管性痴呆的治疗提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料雄性Wistar大鼠30只，2月龄，体质量(220±10)g，SPF级，由山东中医药大学提供。一抗为兔抗大鼠caspase-3多克隆抗体，二抗为辣根过氧化物酶标记的小鼠抗兔IgG，均购自武汉博士德生物公司。Morris水迷宫DMS-2型购自香港友诚生物科技有限公司。

1.2造模与分组处理30只Wistar大鼠自由饮食，保持12 h：12 h明暗交替。将大鼠随机分为对照组、模型组和运动训练组，各10只。模型组与运动训练组采用两血管法建立血管性痴呆模型，对照组只分离双侧颈总动脉，不结扎。Zea Longa评分1~3分表示造模成功，若造模不成功，则用同批次Wistar大鼠造模补充至每组10只。运动训练组造模3天后持续行网状训练器和转棒训练[4]，每种项目训练15 min，每日2次。滚筒式网状训练器为长100 cm、直径60 cm的圆形网状训练器，中间有4个小格，一次可训练4只大鼠，底座为一固定架，一端有手摇柄，按8 r/min进行转动训练；转棒长150 cm、直径4.5 mm，其中点固定在转动器上，按3 r/min左右交替转动，将大鼠放在该棒的一端行运动训练。对照组、模型组不进行运动训练。

1.3Morris水迷宫试验[5]术后4周，各组分别进行水迷宫试验。定位航行试验即训练时依次从4个不同的象限入水，将大鼠面向池壁放入池中记录120 s内找到平台的时间(即逃避潜伏期)，如120 s仍未找到平台，则记录为120 s。每天训练1次，共训练3天；空间探索试验即第4天撤去平台，记录各组大鼠停留在原平台象限的时间。

1.4海马组织caspase-3表达检测采用免疫组化法。行为学测试结束后，各组行左心室多聚甲醛灌注固定鼠脑，制作海马组织石蜡切片，冠状位切片，厚度约6 μm，并行免疫组化染色，经脱蜡、抗原修复、加一抗(1∶100，4 ℃冰箱过夜)、加二抗(1∶200，孵育2 h)、加显色剂、复染、脱水、封片等步骤后，电子显微镜下观察。应用Image-Pro Plus图像分析系统测定海马组织caspase-3的光密度值。

2结果

2.1三组Morris水迷宫试验结果比较模型组第1～3天逃避潜伏期长于运动训练组和对照组(P均<0.05)，第4天停留原平台象限时间短于运动训练组和对照组(P<0.05)；运动训练组和对照组比较无统计学差异(P均>0.05)。见表1。

表1　三组Morris水迷宫试验结果比较

注：与对照组比较，*P<0.05；与模型组比较，#P<0.05。

2.2三组海马组织caspase-3表达比较对照组、模型组、运动训练组海马组织caspase-3表达分别为0.12±0.01、0.35±0.03、0.22±0.02，模型组高于运动训练组和对照组(P均<0.05)，运动训练组和对照组比较无统计学差异(P均>0.05)。见插页Ⅰ图3。

3讨论

近年来研究发现，运动可提高人的学习记忆能力[6]。运动训练改善学习记忆能力的机制复杂，可能包括促进新陈代谢、减少氧化应激及增强海马神经元突触的可塑性等[7]。本研究发现，运动训练组大鼠逃避潜伏期时间明显短于模型组，停留原平台象限时间明显长于模型组，且与对照组比较无明显差异，表明运动训练可在一定程度上改善血管性痴呆大鼠的学习记忆能力。

刘莉莉等[8]研究表明，康复训练可提高血管性痴呆大鼠的学习记忆能力，与本研究不同的是，其学习记忆能力检测应用的是Y迷宫，该研究证实其机制可能与运动训练提高血红素氧合酶的表达有关。Rhyu等[9]研究表明，不仅是大鼠，猴子经过5周的有氧运动训练后，其学习记忆能力也明显提高，进一步证实运动训练可提高学习记忆能力，并指出其机制可能与改善脑缺血有关。尽管多项研究表明运动训练可改善学习记忆能力，但其具体机制仍不清楚。

学习记忆是大脑的高级神经活动，而海马是学习记忆中起关键作用的脑区，海马神经元在痴呆的发病过程中具有典型的病理变化，主要表现为海马神经元的病理性凋亡。海马神经元凋亡受细胞内凋亡调节蛋白的调控，依靠促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白相互作用，细胞凋亡的发生是由于这两类相互拮抗的蛋白之间动态平衡被打破而引起的[10]。caspase-3是细胞关键的凋亡蛋白酶之一，其表达上调可导致细胞凋亡，而海马神经元凋亡有可能影响学习记忆能力[11]。本研究发现，模型组海马组织caspase-3表达明显高于运动训练组和对照组，而运动训练组和对照组比较无统计学差异，说明运动训练可降低海马组织caspase-3表达，但其调节血管性痴呆认知功能的具体机制仍需深入研究。

总之，运动训练可提高血管性痴呆大鼠的学习记忆能力，可能与其降低海马组织caspase-3表达有关。

参考文献：

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

[2] Gomez-Pinilla F. Collaborative effects of diet and exercise on cognitive enhancement[J]. Nutr Health, 2011,20(3-4):165-169.

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

[4] 叶青,王红卫,游咏,等.运动训练对血管性痴呆大鼠海马β淀粉样蛋白及β分泌酶的影响[J].中华行为医学与脑科学杂志,2012,21(10):887-889.

[5] 徐玉振,秦丽晨,刘运林.消旋-3-正丁基苯酞对血管性痴呆大鼠学习记忆能力的影响[J].中华行为医学与脑科学杂志,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] 刘莉莉,刘合玉.康复训练对血管性痴呆大鼠海马区血红素氧合酶-1mRNA表达的影响[J].中国老年学杂志,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)

中图分类号：R741

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2015)48-0032-02

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.48.010

通信作者：杨位霞，E-mail: yangweixia182@163.com