运动训练对老年痴呆小鼠的改善作用

1、运动训练对老年痴呆小鼠的改善作用作者：赵燕燕刘新霞陈春生田芳露崔彦龙仇鹏【摘要】 目的考察运动训练对老年痴呆小鼠学习记忆 障碍的影响，并探讨其作用机制。方法昆明种小鼠采用被动 转笼法训练4w后，采用morri s水迷宫法测试小鼠学习记忆 能力；比色法检测脑组织中超氧化物歧化酶(sod )活性及丙 二醛(mda)含量，he染色观察海马组织形态学改变;bi 20 00图像分析系统测定小鼠微循环;采用耐缺氧实验观察小鼠 耐缺氧能力。结果与空白对照组比较，模型组小鼠定向游泳 实验潜伏期显著延长(p【关键词】 运动训练；学习记忆；自 由基;组织形态学；微循环；耐缺氧abstract 】objective

2、toinvestigateth eeffectofexerciseonlearn ingandmemoryimpairmentof seniledement iamiceandexp loreitsmecha nismmethods after4weekso fexercisewiththerunningw heels,waterm azetaskwasus edtoevaluate thelearninga ndmemoryfunc tionofmicet heactivityof superoxidedi smutase(sod) andtheconten tofmalondialdehy

3、de(mda)w eremeasuredw ithcolorimet ry.thealtera tionsinhippo campusslices morphologywe reassessedus ingmicroscop e. thebi 2000 imagesystemw asusedtoeval uatethemicrocirculationi nmice' salaau ris.thesurvi valtimeandpe rsistenttime ofgaspingwerntrolgroup,theescapelate ncyindirecti onalswimmingwas

4、prolonged,sodactivity wasdecreasedandthecontentofmdawasincreasedinmice ofmodelgroup.comparedwitpelatency,intentofmdaandeducedthedeaovedthemicrohmodelgroup, exerciseprol ongedtheesca creasedsodac tivityanddec reasedthecon improvedneur odegenerativ echangesandr thofneuronin hippocampuss licesandimprci

5、rcula tiona n denha need th eeffectofant ianoxiainmi ce. conclusionsexerciseca nimprovethel earningandme moryimpairme ntinvariousd egreethemec hanismmayber elatedtoimpr ovingthemicr ocirculation andenhancing theeffectofa nti anoxiaan ddecreasingt hefreeradica linmiceke ywords 】 exerc ise；learning an

6、dmemory；fr eeradical；mo rphology； mic rocirculatio n； anti hypox ia随着社会人口的老龄化，老年痴呆的发病率逐年上升, 老年痴呆的核心症状是记忆力、认知力等方面的障碍，不仅 影响病人的生活质量，而且给家庭和社会带来沉重的负担。 因其发病机制尚未完全阐明，临床尚缺乏理想的防治药物。 大量研究表明，运动训练能增强机体免疫功能（lk延缓衰老（2，促进小鼠脑局灶缺血后功能恢复3）。但运动训练 对老年痴呆小鼠记忆能力的影响未见报道，本实验通过观察 运动训练对学习记忆障碍小鼠学习记忆能力、耐缺氧能力、 微循环的影响及脑组织中超氧化物歧化酶（s

7、od）、丙二醛（ mda）含量及海马组织形态学改变，来考察运动训练对学习记 忆障碍小鼠学习记忆能力的影响，并探讨其作用机制，为进 一步研究运动对老年痴呆的防治提供理论依据。1材料与方法试剂与仪器尼莫地平（天津市中央药业有限公司，批号： 070506）；亚硝酸钠（北京双环试剂厂，批号：xx0406） o sod/ mda测试盒（南京建成生物技术研究所，批号：xx 0111/xx0112）o小鼠morris水迷宫装置及跟踪系统（成都泰 盟公司产）；x 15r低温离心机（美国贝克曼有限公 司）；rm2135组织切片机（德国探卡公司）；bmj1石蜡包埋 机（天津航空机电公司）；uv 2 550pc可见

8、紫外分光光度计 （日本岛津公司）；c kx41倒置生物显微镜（日本奥林巴 斯）；bs24 4s电子分析天平（德国赛多利斯）；转笼装置（河北 大学医学实验中心自制）。动物及分组昆明种小鼠60只，体重3135g, 12月龄，雌雄各半，由河北省实验动物中心提供，合格证号：dk0704128。将小鼠按体重随机分为6组，即空白对照组、模型组、 尼莫地平组、高、中、低运动量组，每组10只。实验方法运动训练过程4）分别将高、中、低运动量组小鼠放 进转速为9r /min,直径为17cm的带轴承转笼，让其被动跑 笼。高运动量组小鼠第1天跑30min,每天增加2 omin,直 至每天跑2h ；中运动量组小鼠第1天

9、跑20min,每天增加15 min,直至每天跑80min,低运动量组小鼠第1天跑lomin, 每天增加lomin,直至每天跑4 0mino共训练6w,每周跑5d, 周四、周日休息，每周日记录各组小鼠体重。空白对照组、 模型组、尼莫地平组每次置于转笼中，但转笼不转动。第5 周开始，尼莫地平组小鼠灌胃给予尼莫地平30mg/kg, 1次 /do所有运动训练均在动物暗周期6pm10 pm完成。小鼠亚硝酸钠致记忆巩固障碍模型的制备按文献方法，每天在小鼠游泳训练后立即腹腔注射nano2125mg/kg, 制作学习记忆巩固障碍模型。小鼠水迷宫法（5实验装置主要由一只圆形水池、一个可移动位置的透明有机玻璃安全

10、台和摄像机组成。圆池直 径80cm ,高44cm,安全台高2 0cm,顶端圆形，直径为8cm。水池分成均等的4个象限。按实验要求，可任意地将安全台 设置于某一象限的中间。定向游泳实验的具体方法如下：安 全台固定在4个象限中的任意一个位置不变。将小鼠头朝池 壁轻轻地放入水中，让动物寻找安全台，小鼠爬上安全台后 使其停留15s,然后放入笼中。每天2次，共训练4d,摄像 机拍摄实验全过程，记录动物游泳轨迹，经软件分析计算动 物总游泳时间和总轨迹长度。动物总游泳时间为逃避潜伏期, 总轨迹长度为游泳路程。小鼠脑组织中sod、mda的测定morris水迷宫测试 结束后，断头取大脑，用预冷生理盐水冲洗表面血

11、液，滤纸擦干，取一半脑组织，以重量/体积比1 ： 9加入41生理盐 水，制成10%的匀浆，3000r /min低温离心15mi n,取上清 液，按试剂盒说明，用可见紫外分光光度计测定大脑组织sod 活性及mda含量，另一半脑组织留做石蜡切片。小鼠脑组织石蜡切片的制备及he染色morris水迷宫测试结束后，断头取大脑，用预冷生理盐水冲洗表面血液，滤 纸擦干，取一半脑组织，10%甲醛溶液固定，常规石蜡切片,he染色，显微镜下观察海马形态学改变。小鼠耳廓微循环的测定7取昆明种小鼠50只，体重3135g, 12月龄，雌雄各半，按体重随机分为5组，即空 白对照组、尼莫地平组、髙运动量组、中运动量组、低运

12、动 量组，每组10只。训练方法同。运动训练结束后，各组小 鼠腹腔注射乌拉坦1200mg /kg麻醉后固定在小鼠观察台上。 耳廓去毛（用透明胶带黏去）后，调节耳托高度，在耳廓表面 滴加液体石蜡，使耳廓平展在耳托上。将观察台置于显微镜 载物台上，调节冷光源至适当亮度，在透射光下，用100倍 镜观察小鼠耳廓微循环情况。分别记录各鼠耳廓微动脉、微 静脉血管管径及血流速度，以判断微循环改善情况。小鼠急性脑缺血性缺氧实验8）取昆明种小鼠5 0只, 体重3135g, 12月龄，雌雄各半，动物分组及训练方法同。 运动训练结束后，用剪刀在小鼠双耳连线处快速断头，立即 按秒表记录小鼠断头后至张口喘气停止时间，即小

13、鼠张口呼 吸时间。小鼠亚硝酸钠模型常压耐缺氧实验（8取昆明种小鼠 60只，体重3135g, 12月龄，雌雄各半，动物分组及训练 方法同。运动训练结束后，除空白对照组外，其余各组小鼠 均腹腔注射亚硝酸钠1 25mg/kg,制备缺氧模型，5min后， 将小鼠逐只放进盛有10g钠石灰的250ml密闭广口瓶中，记 录每只小鼠存活时间。统计学处理实验数据用x ±s表示。采用软件进行方差 分析和t检验。2结果运动训练对记忆巩固障碍小鼠潜伏期的影响与空白对 照组比较，模型组小鼠，第3、4、5、7次训练逃避潜伏期 均显著延长（p与空白对照组比较：1）p图1运动训练对亚硝 酸钠致记忆巩固障碍模型小鼠m

14、orr is水迷宫潜伏期的影响（x±s, n=10）运动训练对记 忆巩固障碍小鼠脑组织sod.mda的影响与空白对照组比较， 模型组小鼠脑组织中sod活力显著降低（p运动训练对记忆巩 固障碍小鼠海马组织形态的影响与空白对照组比较，模型组 海马ca3区神经细胞变性坏死，表现为轴突消失、胞浆深染、 空泡样变，核固缩、胞膜核膜界限不清。高、中、低运动量训练不同程度改善了 ca3区神经细胞 病理改变。表明运动训练能改善亚硝酸钠致记忆巩固障碍模 型小鼠海马组织形态的损害。见图2。运动训练对记忆巩固障碍小鼠常压耐缺氧的影响与空 白对照组小鼠存活时间（仕）min）比较，模型组1（土）min） 显著

15、延长（p）。表明运动训练能显著缩短亚硝酸钠模型小鼠 常压耐缺氧存活时间。运动训练对小鼠急性脑缺血缺氧实验的影响空白对照 组小鼠断头后张口呼吸时间为（±）min ,尼莫地平组、高、 中、低运动量组均显著延长分别为（土）、（土）、（土）和 （±）min） （p运动训练对小鼠耳廓微循环的影响与空白对照 组比较，尼莫地平组小鼠微动脉、静脉流速显著增加（p3讨 论运动方式的选择及运动量的确定研究表明，合理安排的 运动训练能够促进新陈代谢，增强活力，改善心血管功能, 促进学习记忆（5。运动训练对机体影响的研究常选用小鼠 或大鼠。小鼠运动方式有3种:平板跑台运动;小鼠游泳 运动;跑转笼运

16、动。每种运动方式既有优点又有相对的不 足，被动跑笼训练，可以训练小鼠抓握和行走能力，模拟人 的跑步运动，还可避免平板跑台运动造成的应激反应。所以 该实验采用小鼠被动跑转笼法对小鼠进行运动训练。本实验参考fordyce等人研究运动对小鼠海马的影响时 观察到小鼠的平均跑速为913m/min (9，陈运才等研究 不同年龄小鼠主动跑转轮的运动量的变化显示5月龄小鼠每 周约跑4500圈(直径为17cm的转笼)10),确定运动量。记忆巩固障碍小鼠模型的制备一次性腹腔注射亚硝酸 钠120m g/kg是制造小鼠记忆巩固障碍模型的常用方法1 1, 亚硝酸钠大量进入机体后，可使正常的血红蛋白变为高铁血 红蛋白，失

17、去携氧功能，引起组织缺氧(1 2，我们根据实 验条件加大亚硝酸钠剂量(125m g/kg),可引起记忆巩固障碍。运动训练对记忆巩固障碍模型小鼠自由基清除能力的 影响正常情况下，机体存在一个自由基清除系统，其中包括 sod、过氧化氢酶、谷胱甘肽(gsh)及谷胱甘肽过氧化酶(gshpx)、维生素e等。在脑内最重要的预防机制是sod、gsh 系统，s 0d能使0-2进一步生成h202,在gsh px的作用 下可使h202分解成水。当两者减少或活力低下时，自由基 被清除减少，数量相对增多，导致生物膜受损，自由基脂质 过氧化。自由基脂质过氧化(lpo )是多不饱和脂肪酸受自由 基作用后形成的，mda是l

18、p0的代谢产物，其含量可反映脂质 过氧化程度13。本实验结果表明，适宜的运动训练能提 高学习记忆障碍小鼠空间学习记忆能力，其作用机制可能与 提高小鼠脑内自由基清除能力有关。海马与学习记忆的关系海马结构是学习记忆的重要部 位，其中，海马区对缺氧缺血特别敏感，海马区被认为与学 习记忆密切相关14）。本实验证实海马神经元结构的复杂 变化与学习记忆密切相关。运动训练对亚硝酸钠模型小鼠常压耐缺氧能力的影响 亚硝酸钠大量进入机体后，可使正常的血红蛋白变为高铁血 红蛋白，使其失去携氧功能，造成组织缺氧12，将小鼠放 在密闭容器中，使其进一步受缺氧因素损害。本实验结果显 示，模型对照组小鼠存活时间显著延长，尼

19、莫地平组和高、 低运动量组小鼠存活时间均显著缩短。这可能是与注射亚硝 酸钠后，造成机体组织缺氧，模型组小鼠对缺氧已经适应, 较耐受缺氧状态，所以存活时间较长；而尼莫地平与运动均 能对抗亚硝酸钠的致缺氧作用，反而使小鼠不能耐受密闭缺 氧，所以存活时间较短。运动训练对小鼠耳廓微循环及耐急性缺血性缺氧能力 的影响机体各部位尤其是脑组织的供血不足，导致神经元代 谢下降，进而可引起脑老化、甚至痴呆。国内外已有脑血流 量降低度与痴呆的严重程度成正比的报道15。本实验表 明，运动能增加微动脉管径，增加微动、微静脉血流速度, 从而改善微循环，增加组织器官的血流量，延长小鼠断头呼 吸持续时间，这可能与运动训练提

20、高学习记忆障碍小鼠空间 学习记忆能力有关。综上所述，运动训练能提高亚硝酸钠致记忆巩固障碍模 型小鼠空间学习记忆能力，对老年痴呆的学习记忆障碍有改 善作用，其作用机制可能与提高机体自由基清除能力，降低 自由基水平，扩张微血管改善微循环，增加组织器官的血流 量及提高机体耐缺氧能力有关。【参考文献】itakakokiz aki ,tohrutak emasa, takuya sakurai, etof macrophagest oexercisetra iningimprove sinnatedimniu nity (j) .bioc hembiophysre scommun, xx；3 72 (1

21、): 152 6.2marinabar shai , elicarm eli , predragl jubuncic,eta ndimmobiliza tioninaginga nimals:thein volvementofo xidativestre ssandnfk bac tivationf jfreeradibiom ed, xx；42 (2): 20214.3马尚峰，胡昔权，宿宝贵，等.运动训练对局灶性脑梗 死大鼠神经功能、细胞超微结构及突触小泡蛋白表达的影响 j).暨南大学学报(医学版),xx；28(6)： 56671.4王炳高，王守彪，郭云良，等.早期康复训练对脑缺血 后行为恢复的影响及其分子机理门中国康复医学杂志， xx； 19(3)： 1969.5alaeiha , moloudira, s arkakioftrea dmillrunningonmidtermme moryandswims peedintherat withmorriswatermazetest j) . brainres, xx；12 (1):725.6刘新霞，纪雪飞，陆玲玲，等.文冠果果壳提取物对学 习记忆障碍的