有氧运动延缓大鼠脑组织衰老及影响突触可塑性的研究

阮彩莲，万 莉，赵贤娣，马繁荣，靳维静

(延安大学医学院解剖学教研室，陕西 延安 716000)

有氧运动延缓大鼠脑组织衰老及影响突触可塑性的研究

阮彩莲，万 莉，赵贤娣，马繁荣，靳维静

(延安大学医学院解剖学教研室，陕西 延安 716000)

目的 探究有氧运动对大鼠脑组织突触可塑性的影响和延缓脑衰老的作用及机制。方法 选择30只D-半乳糖致衰的SD大鼠，随机分为衰老对照组、衰老运动组和正常对照组三组，每组10只，衰老运动组进行8周的跑台运动，正常及衰老对照组不运动。8周跑台运动后，观测大鼠的学习记忆能力和突触可塑性的改变。结果 8周后，运动组能明显提高其突触密度并降低膜粘滞度，完成时间和错误的臂数明显减少，且差异有统计学意义(P＜0.05)。结论 有氧运动可以延缓大鼠脑衰老并影响突触可塑性。

有氧运动;脑衰老;突触可塑性

脑组织衰老的特征之一是学习记忆能力的衰退。突触可塑性是指突触调整功能、改变形态及增减数目的能力。研究表明，海马神经元的突触可塑性变化可能是脑衰老及学习记忆功能障碍的神经生物学基础。D-半乳糖致衰动物，整体上和自然衰老相似，被广泛用于衰老和抗衰老研究［1］。此次研究以D-半乳糖诱导的脑衰老小鼠为模型，通过检测大鼠学习记忆能力及脑组织突触可塑性的改变，探讨有氧运动对大鼠脑组织突触可塑性的影响及延缓脑衰老的作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物及其分组

选择SD雄性健康大鼠3月龄30只，体重200～250 g，标准啮齿类饲料饲养，自由摄食进水，昼夜节律人工控制光照(光照时间为6∶00～18∶00)，环境温度为(22±2)℃，相对湿度(50±10)%。将30只大鼠随机分为衰老对照组，衰老运动组，正常对照组3组，每组10只。

1.2 建立大鼠脑衰老模型

衰老对照和衰老运动组大鼠:每日在颈背部皮下注射D-半乳糖(100 mg/kg)，连续注射8周。正常组大鼠:每日皮下注射等量生理盐水，连续注射8周。

1.3 有氧运动训练方案

衰老及正常对照组:自由摄食进水及自由活动，不运动;衰老运动组:适应性训练1周，起始训练速度为15 m/min，时间为15 min。适应性训练后每周进行跑台运动5 d，共8周，递增速度为3 m/min、时间5 min，运动到速度为20 m/min，时间为60min，后增加跑台坡度为5°。

1.4 八臂迷宫实验［2］

在8周运动后进行八臂迷宫实验。实验前先对每组大鼠进行适应性训练，适应时间为2 d，每天2次。适应后进行每天2次的训练。每次训练中，八臂中四臂放置食物(分别为1、3、4、7号臂)，实验过程此顺序不变。实验开始时，大鼠置于迷宫中央区，此时中央区四周被鼠门关住，15 s后，将门打开并开启分析测试软件，测试定时10 min，大鼠可选择进入任意一臂，以摄取食物。大鼠进入有食物的臂且摄取了食物为1次正确选择;分析记忆的记录参数为错误选择的次数，每只大鼠测试2次，取平均值进行统计分析。

1.5 突触可塑性分析

1.5.1 突触体密度计数 采用任珊珊等［3］对突触体密度的计数方法。基本步骤为断头处死大鼠，取其大脑皮层及海马后，经多次离心后，取其沉淀为突触体，并对突触体进行免疫荧光间接染色，使用流式细胞仪(FCM)计数。

1.5.2 突触体膜流动性 采取荧光偏振法［4］，取突触体悬液1000μL，加入等体积20μmol/L荧光探针DPH工作液，37℃避光孵孕15 min。4℃，13000 ×g离心2 min，沉淀重悬浮于Na-PSS液中，37℃均衡10 min，用荧光分光光度计测荧光偏振强度。计算样品突触膜偏振度和膜粘滞度η。采用Bradford法测定蛋白浓度。

1.6 统计学处理

2 实验结果

2.1 大鼠八臂迷宫实验

衰老对照组与正常对照组相比，完成时间和错误的臂数明显增加(P＜0.05)。衰老运动组与衰老对照组相比，完成时间和错误的臂数明显减少(P＜0.05)。说明有氧运动能有效提高大鼠的学习记忆能力，延缓其大脑的衰老，结果见表1。

表1 大鼠八臂迷宫实验结果

2.2 突触可塑性检测结果

衰老对照组与正常对照组相比，突触密度明显下降，膜粘滞度明显增加(P＜0.05)。衰老运动组与衰老对照组相比，突触密度明显增加，膜粘滞度明显降低(P＜0.05)。说明有氧运动能明显提高其突触密度并降低膜粘滞度，影响其突触可塑性，结果见表2。

表2 有氧运动对衰老大鼠脑突触密度计数和突触膜流动性的影响

3 讨论

学习记忆和空间认知能力的下降是脑衰老的一个显著标志，王蓉等［5］研究发现，衰老导致的学习记忆能力下降与海马神经元的突触丢失和突触可塑性密切相关。故突触可塑性的改变是脑组织衰老的重要因素。有文献表示［6］，作为一种条件刺激，运动可引起突触形态结构和功能的重塑。张金梅［7］研究发现，有氧运动的干预可以降低衰老大鼠空间学习记忆能力的衰退程度，并有效延缓脑衰老进程。

在本次研究中，与衰老对照组相比，有氧运动跑台运动的大鼠其学习记忆能力得到显著改善，且差异有统计学意义(P＜0.05)。赵丽等［8］研究发现有氧运动能够促进大鼠脑皮层的突触动力学，增强其可塑性。本研究以突触体数量和突触体膜流动性为检测指标，发现与衰老对照组相比，有氧运动可以增加大鼠大脑皮层及海马区的突触体数量并提高突触体膜流动性，影响大鼠的脑组织突触可塑性。

综上所述，有氧运动可以通过影响大鼠的脑组织突触可塑性这一机制，来提高其学习记忆能力，从而延缓其脑组织衰老程度。

［1］秦红兵，杨朝晔，范忆江，等.D-半乳糖诱导衰老小鼠模型的建立与评价［J］.中国组织工程研究与临床康复，2009，13(7):1275-1278.

［2］付芳，崔建梅，于芳.有氧运动对老年大鼠学习记忆及海马CA1区一氧化氮合酶表达的影响［J］.体育科学，2011，31(11):43-47.

［3］任姗姗，贺晓娟，云少君，等.运动对脑老化小鼠学习记忆能力及突触可塑性的影响［J］.卫生研究，2010，39 (2):239-241.

［4］刘桂琴，岳慧琴，张勇.荧光偏振法测定生物膜的流动性［J］.现代仪器，2004，6:33-34.

［5］王蓉，唐玉，张丽，等.大鼠海马神经元突触超微结构的增龄变化［J］.中国比较医学杂志，2009，19(4):18-21.

［6］刘慧莉，赵刚.运动、阿尔茨海默病与突触可塑性［J］.中国康复理论与实践，2012，18(3):244-246.

［7］张金梅.有氧运动对大鼠脑衰老及空间记忆学习能力和海马NCAM表达的影响［D］.成都:成都体育学院，2013:1-35.

［8］赵丽，李岩，顾博雅.有氧运动调节Rho/cofilin信号改善衰老大鼠皮层突触丢失［J］.北京体育大学学报，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;责任编辑 梁 毅］

延安大学自然科学基础研究(YDK2013-01);延安大学2013年省级大学生创新创业训练项目(1529)

阮彩莲(1974—)，女，陕西延安人，解剖学硕士，主要从事解剖学教学和运动人体科学的研究。