运动对大鼠学习记忆能力与海马NR1、NR2B及BDNF基因表达的影响

摘要

终身保持脑健康和可塑性是一项重要的大众健康目标，越来越多的证据表明，适宜的体育运动有助于达到这一目标。临床研究显示，运动不仅可以促进身体健康还可以促进心理健康，适宜的体育运动能降低认知功能损伤、阿默海茨病(AD)和痴呆发病风险。体育运动能促进人的认知功能和个性发展，包括学习记忆这种脑功能的高级形式。大量动物实验也表明，运动有助于动物海马等与学习记忆密切相关脑区神经元的增殖、存活和分化，促进长时程增强(LTP)的诱导，提高实验动物的空间记忆和被动逃避记忆能力。然而，运动对学习记忆促进作用的机理并不明了。N-甲基-D-天门冬氨酸(N-Methyl-aspartate receptor，NMDA)受体是非常重要的突触后成分，不但参与兴奋依赖性突触可塑性，而且在细胞间的信息传导中也发挥着重要作用。LTP的形成和维持都需要NMDA受体的参与，NMDA受体被认为是突触可塑性及皮质和海马神经元长时程增强效应的主要调控者，构成了中枢神经系统的重要功能和学习记忆的分子基础。脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)在中枢神经系统具有广泛作用，近年来的许多研究表明BDNF与运动引起的学习记忆能力的提高密切相关。本文将NMDA受体与BDNF结合起来进行研究，探讨NMDA受体和BDNF在运动促进学习记忆过程中的作用和相互关系。 将筛选出的24只雄性SD大鼠随机分为安静对照组(C组，n=8)和运动实验组(T组，n=16)，T组进行为期8周的跑台训练。第7周对两组动物分别用Y迷宫进行学习能力测试，第8周进行记忆保持(再现)测试。在第8周最后一次训练后，随机将T组分为T1(n=8)组和T2组(n=8)。T1组在最后一次运动后即刻断髓处死取材，而T2组在最后一次运动24时后断髓处死取材，使用RT-PCR法检测各组大鼠海马NR1、NR2B和BDNFmRNA的表达水平，并与C组进行学习记忆能力和基因表达水平的对比研究。 实验结果如下： (1) Y迷宫测试结果显示，T组大鼠在学习能力和记忆测试中的表现均优于C组。 (2) 经过8周跑台运动训练，T1组大鼠NRlmRNA的表达量增加，高于C组，上调8.5％，而且T2组大鼠NR1mRNA的表达量显著性高于C组，上调55.1％(p<0.01)；T1组和T2组大鼠NR2BmRNA的表达量均显著性高于C组，分别上调18％(p<0.01)和35.6％(p<0.01)。 (3)经过8周跑台运动训练， T1组和T2组大鼠海马部位BDNFmRNA的表达量均显著性高于C组，分别上调69．5％(p<0.01)和24.7％(p<0.01)。 结论：8周有氧跑台运动训练可以易化大鼠空间学习能力，并提高大鼠的空间记忆能力，同时上调了大鼠海马NRl、NR2B和BDNFmRNA的表达水平。有氧跑台训练提高大鼠学习记忆能力的机制可能与海马NMDA受体亚单位NRl、NR2B以及BDNF基因表达的增加密切相关。

目录

文摘

英文文摘

学位论文使用授权声明

第一部分文献综述

1.学习和记忆概述及其研究进展

2.NMDA受体与学习记忆的关系

3.BDNF对学习记忆过程的调控作用

4.运动促进学习记忆能力的研究现状

5.运动对学习记忆能力影响的机制研究

第二部分实验研究

1.前言

2.实验材料与方法

2.1实验对象

2.2实验动物筛选

2.3实验动物分组

2.4运动模型

2.5取材

2.6动物体重测量

2.7　行为学指标测定---Y迷宫法测试

2.8基因表达的测试(RT-PCR法)

2.9 数据统计

3.实验结果

3.1 8周跑台训练对大鼠体重的影响

3.2 8周跑台训练对大鼠Y迷宫测试表现的影响

3.3 8周跑台训练对大鼠海马NR1和NR2BmRNA表达的影响

3.4 8周跑台训练对大鼠海马BDNFmRNA表达的影响

4.分析与讨论

4.1 8周跑台训练对大鼠体重的影响

4.2　8周跑台训练对大鼠学习记忆能力的影响

4.3 8周跑台训练对大鼠海马NR1和NR2BmRNA表达的影响及机制分析

4.4 8周跑台训练对大鼠海马BDNFmRNA表达的影响及机制分析

4.5NMDA受体和BDNF在运动促进学习记忆中作用的相关分析

5.结论

6.值得进一步研究和需要注意的问题

7.参考文献

致谢