有氧运动干预F0雄性C57BL/6小鼠对子代学习记忆能力的影响

摘要

目的:
　　 智力是认识、理解客观事物并运用知识、经验等解决问题的能力，包括记忆、观察、想象、思考和判断等能力。智力是由遗传和环境因素共同决定的，遗传是智力发展的基础，后天的教育及环境是智力发展的条件。有氧运动作为一种健康的生活方式，不仅可以增强体质、促进生长发育而且可以促进认知功能和个性的发展，其中包括学习记忆能力这种脑功能的高级形式。流行病学研究显示，父母的生育年龄及其所处的环境因素包括接触毒物、内分泌干扰物以及食物、药品等均可影响子代的智力发育。研究证实，孕妇进行适宜的运动训练，不仅可以防止体重过度增加、减少妊娠期疾病，而且可以增加胎儿的血氧供应，促进胎儿神经系统的发育。与近年来关于孕期有氧运动对子代学习记忆能力以及智力发展的影响及其机制的深入研究相比，目前关于父系有氧运动是否会对子代学习记忆能力产生影响尚无定论。本实验通过有氧运动干预雄性C57BL/6小鼠，采用行为学实验研究运动对子代(F1)小鼠学习记忆能力的影响，采用病理染色技术和分子生物学技术分析子代(F1)小鼠学习记忆能力影响的分子机理。试图揭示有氧运动作为一种健康的生活方式不仅对运动者本身健康有益，而且会通过父系影响其子代的学习记忆能力。
　　 方法:
　　 (1)实验用C57BL/6小鼠的繁殖和选择:同窝C57BL/6雄性小鼠(F0)自出生21天断乳后随机分为运动组(E)和安静组(C)。同窝雌性小鼠以正常小鼠饲料安静喂养以备交配使用，8周后与各组雄性小鼠1∶1交配，次日晨起检查雌鼠外阴处精栓，当发现精栓后将雄鼠移出、孕鼠单独喂养至分娩。F1代雄性小鼠(Male)自出生21天断乳后进行行为学测试;
　　 (2)运动方案:运动组进行为期6周、75％VO2max强度的跑台训练，1次/天，60min/次，5次/周;
　　 (3)旷场实验和Morris水迷宫实验检测F1代雄性小鼠行为学差异:利用旷场实验装置进行自主行为活动检测，记录小鼠在自发活动观察箱内5min内的爬行格数和直立次数;Morris水迷宫对两组小鼠(CM，EM)的定位航行和空间探索能力进行分析。定位航行阶段记录小鼠的潜伏期，空间探索阶段记录小鼠的游泳轨迹、目标象限的游泳时间占总时间的百分比和目标象限的游泳路程占总路程的百分比;
　　 (4)采用Nissl染色检测F1代雄性小鼠海马神经元数目:F1代小鼠禁食14-16小时后，经腹膜下注射水合氯醛溶液麻醉后，立即分离小鼠的海马组织，经4％多聚甲醛固定，依次经酒精脱水、二甲苯透明、浸蜡、包埋，制成石蜡切片。Nissl染色石蜡切片，镜下计数海马神经元数目;
　　 (5)采用免疫组织化学染色技术检测小鼠海马BDNF和reelin蛋白的表达:取海马组织石蜡切片，进行免疫组织化学染色，镜下检测目的蛋白的定位和表达;
　　 (6)采用Real-Time PCR法检测海马BDNF和reelin mRNA的表达;
　　 (7)采用Westernblot检测海马BDNF和reelin蛋白的表达。
　　 结果:
　　 (1)旷场实验结果:与CM组小鼠相比较，EM组小鼠爬行格数、直立次数分别增加31.73％、45.51％(P＜0.05);
　　 (2) Morris水迷宫实验结果:在水迷宫定位航行实验中，EM组小鼠第1、2天的潜伏期与CM组小鼠相比无显著差异(P＞0.05)，第3、4、5天的潜伏期分别为44.34±2.61s、42.97±2.64s和32.14±2.59s比CM组小鼠(52.87±1.77s，49.78±2.01s，and45.02±2.46s)显著缩短(P＜0.05)。在空间探索实验中，EM组小鼠在目标象限的时间占总时间的百分比(32.4±1.4％)和目标象限的路程百分比(33.2±1.3％)较CM小鼠(18.0±5.6％，22.8±8.7％)均显著延长(P＜0.05)，提示EM组小鼠的空间记忆能力显著增强;
　　 (3)海马神经元计数:神经元Nissl染色计数显示，EM组小鼠海马CA1，CA2,CA3，DG区神经元数目显著高于CM组，分别增加47.37％、29.6％、32.19％、13.49％(P＜0.05);
　　 (4)免疫组织化学染色结果:镜下观察BDNF, reelin阳性细胞呈胞浆棕褐色细颗粒状着色，在海马的CA1，CA2，CA3，DG区均有表达。EM组小鼠海马BDNF阳性区的IOD值较CM组分别增加82.17％，59.70％，33.39％，39.83％;另外，EM组小鼠海马reelin阳性区的IOD值较CM组分别增加24.49％，19.39％，38.49％，23.27％;
　　 (5)海马BDNF mRNA和蛋白的表达:EM组小鼠海马BDNF mRNA的表达较CM组增加1.42倍(P＜0.05); EM组海马BDNF蛋白的表达与其mRNA的表达变化趋势基本一致;
　　 (6)海马reelinmRNA和蛋白的表达:EM组小鼠海马reelin mRNA和蛋白的表达较CM组分别增加3.95倍和124.46％(P＜0.05)。
　　 结论:
　　 (1)父系6周有氧跑台运动可以提高子代雄性小鼠的空间学习记忆能力，同时增加子代小鼠海马神经元数目;
　　 (2)父系6周有氧跑台运动可上调子代海马组织内BDNF, reelin mRNA和蛋白的表达。提示，父系有氧跑台运动提高子代小鼠学习记忆能力的机制可能与海马BDNF和reelin表达的增加密切相关。

目录

声明

摘要

缩略语／符号说明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

对象和方法

1．研究对象

2．实验材料

3．实验方法

4．统计学方法

结果

1．行为学实验结果

2．免疫组化实验结果

3．父系6周跑台运动对F1代雄性小鼠BDNF，reelin mRNA和蛋白表达的影响

讨论

1．父系6周有氧跑台运动提高子代雄性小鼠海马的学习记忆能力

2．父系6周有氧跑台运动增加子代雄性小鼠海马神经元数量

3．父系6周有氧跑台运动上调子代雄性小鼠海马BDNF，reelin mRNA和蛋白的表达

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述 高脂饮食与有氧运动干预F0雄性C57BL／6小鼠对其子代学习记忆能力的影响

致谢