跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管的作用及機制研究.pdf

1、第一部分跑步鍛煉對老年大鼠學習記憶能力和大腦皮質(zhì)毛細血管作用的研究
　　目的：研究從中年開始持續(xù)14個月跑步鍛煉對老年SD大鼠學習記憶能力以及大腦皮質(zhì)毛細血管的影響。以期探索長期跑步鍛煉改善學習記憶能力的形態(tài)學基礎，為延緩或防止大腦衰老提供理論依據(jù)。
　　方法：14月齡 SD大鼠雄性20只，雌性20只，隨機分成雄性跑步組10只，雄性非跑步組10只，雌性跑步組10只，雌性非跑步組10只。跑步組給予速度：20 m/min，時間：

2、20 min/d，5 d/week，為期14個月的跑步鍛煉。非跑步組在相同條件下飼養(yǎng)但不進行任何干預。并對各組大鼠在28月齡時運用Morris水迷宮進行學習記憶能力的測試。水迷宮測試結束后，每組大鼠隨機選取5只，每只大鼠隨機抽取一側大腦半球，運用體視學方法精確定量檢測大鼠大腦皮質(zhì)體積，以及大腦皮質(zhì)內(nèi)毛細血管的總長度、總體積和總表面積等參數(shù)。
　　結果：1、水迷宮結果：在第一天可見平臺實驗，各組大鼠潛伏期未見顯著性差異(p>0.05

3、)；第2-6天的空間探索實驗：跑步鍛煉持續(xù)14個月之后，雄性跑步組潛伏期與非跑步組相比顯著性縮短(p<0.05)，
　　雌性跑步組潛伏期與非跑步組相比無顯著性差異(p>0.05)。2、經(jīng)過14個月跑步鍛煉后，雄性和雌性跑步組大鼠與相應非跑步組相比，大腦皮質(zhì)體積無顯著性差異(p>0.05)。3、經(jīng)過14個月跑步鍛煉后，在雄性大鼠：長期跑步組毛細血管總長度與非跑步組相比顯著性增加(p<0.05)，毛細血管總體積與非跑步組相比顯著性增加

4、(p<0.01)，毛細血管總表面積與非跑步組相比顯著性增加(p<0.01)；在雌性大鼠：長期跑步組大腦皮質(zhì)毛細血管總長度與非跑步組相比無顯著性差異(p>0.05)，毛細血管總體積與非跑步組相比顯著性增加(p<0.05)，毛細血管總表面積與非跑步組相比顯著性增加(p<0.05)。
　　結論：
　　1、長期跑步鍛煉能夠延緩老年雄性大鼠的學習記憶能力的老年性改變進程。
　　2、長期跑步鍛煉能夠顯著性延緩老年雄性與雌性大鼠大腦

5、皮質(zhì)毛細血管退行性變化的進程。
　　第二部分內(nèi)源性一氧化氮在跑步鍛煉對大鼠學習記憶能力及大腦皮質(zhì)毛血管影響中的作用研究
　　目的：研究內(nèi)源性一氧化氮(nitric oxide, NO)在跑步鍛煉對大鼠學習記憶能力及大腦皮質(zhì)毛細血管影響的作用。
　　方法：將125只8周齡SD大鼠，在運用側腦室置管術建立模型后，隨機分為5個組，分別是假手術組（經(jīng)側腦室注射生理鹽水5μl/day），干預組（經(jīng)側腦室注射左旋精氨酸甲酯(NG-

6、nitro-L-Arginine-methyl ester, L-NAME)5μmol/day，同時進行跑步訓練），跑步組（經(jīng)側腦室注射生理鹽水5μl/d，同時進行跑步訓練），阻斷劑組（經(jīng)側腦室注射L-NAME5μmol/day），激動劑組（經(jīng)側腦室注射左旋精氨酸(L-Arginine, L-Arg)0.5μmol/day），每組25只。藥物和跑步干預時間為4周，跑步參數(shù)為速度：20 m/min，時間：20 min/d，7 d/week

7、。在跑步及藥物干預結束后，對各組大鼠運用Morris水迷宮進行空間學習、記憶能力的測試。水迷宮測試結束后，使用化學發(fā)光法測量大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)NOS活性；現(xiàn)代體視學方法精確定量檢測大鼠大腦皮質(zhì)體積，及大腦皮質(zhì)內(nèi)毛細血管的總長度、總體積和總表面積等參數(shù)。
　　結果：1、Morris水迷宮結果：各組大鼠在第一天可見平臺實驗潛伏期均無顯著性差異(p>0.05)。第2-6天定位航行試驗，干預組、激動劑組、阻斷劑組潛伏期時間顯著性長于假手術組(

8、p<0.05)，跑步組潛伏期時間顯著性短于干預組(p<0.05)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。第7天空間探索試驗穿臺次數(shù)，跑步組穿臺次數(shù)顯著性高于假手術組與阻斷劑組(p<0.05)，其余組別相互之間未見顯著性差異(p>0.05)。2、大腦皮質(zhì)NOS活性測定結果：跑步組、激動劑組NOS活性高于阻斷劑組(p<0.05)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。3、各組大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管各參數(shù)體視學分析結

9、果：1大腦皮質(zhì)毛細血管總長度：干預組顯著性短于假手術組(p<0.01)，跑步組顯著性長于假手術組(p<0.01)，激動劑組顯著性長于假手術組(p<0.05)，跑步組與激動劑組均顯著性長于干預組和阻斷劑組(p<0.01)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。2大腦皮質(zhì)毛細血管總體積：跑步組與激動劑組均顯著性大于假手術組、干預組和阻斷劑組(p<0.01)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。3大腦皮質(zhì)毛細血管

10、總表面積：跑步組與激動劑組均顯著性大于假手術組、干預組和阻斷劑組(p<0.01)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。
　　結論：
　　1、跑步鍛煉可以增加大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)NOS活性。
　　2、跑步鍛煉可以增加大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管生成，而經(jīng)側腦室注射內(nèi)源性NO阻斷劑L-NAME則顯著逆轉(zhuǎn)了跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管的生成促進作用。
　　3、內(nèi)源性NO在跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管的生成中起到重

11、要調(diào)節(jié)作用。
　　第三部分內(nèi)源性一氧化氮參與跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管作用機制研究
　　目的：研究內(nèi)源性NO在跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)促血管生成VEGF、FGF-2以及血管生長抑制因子 Endostatin、Angiostatin表達的影響。
　　方法：將第二部分所獲得的大鼠大腦皮質(zhì)標本，通過real time-PCR和western blot等方法檢測各組大鼠大腦皮質(zhì)毛細血管生長調(diào)控因子VEGF、FGF-2、En

12、dostatin、Angiostatin在mRNA和蛋白水平上的表達差異。
　　結果：1、mRNA水平：1VEGF mRNA：跑步組顯著性高于假手術組、阻斷劑組與干預組(p<0.01)，阻斷劑組顯著性低于假手術組(p<0.05)，激動劑組顯著性高于阻斷劑組(p>0.05)，假手術組、阻斷劑組與干預組之間相互比較無顯著性差異(p>0.05)。2FGF-2 mRNA：跑步組顯著性高于假手術組、阻斷劑組和干預組(p<0.05)，假手術組

13、、干預組、激動劑組與阻斷劑組之間相互比較無顯著性差異(p>0.05)。3Angiostatin mRNA：各組大鼠大腦皮質(zhì)的Angiostatin mRNA表達無顯著性差異(p>0.05)。4Endostatin mRNA：跑步組顯著性低于假手術組、阻斷劑組和干預組(p<0.01)，激動劑組顯著性低于干預組(p<0.05)，假手術組、阻斷劑組與干預組相互之間比較無顯著性差異(p>0.05)。
　　2、蛋白水平：1VEGF：跑步組、

14、激動劑組與阻斷劑組的表達顯著性高于假手術組(p<0.01)，跑步組、激動劑組顯著性高于干預組(p<0.05)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。2FGF-2：跑步組、激動劑組與阻斷劑組表達量均顯著性高于假手術組和干預組(p<0.01)，激動劑組表達量顯著性高于阻斷劑組(p<0.05)，假手術組與干預組顯著性低于阻斷劑組(p<0.01)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。3Angiostatin：各組大

15、鼠大腦皮質(zhì)Angiostatin表達無顯著性差異(p>0.05)。4Endostatin：干預組與跑步組均顯著性低于假手術組(p<0.01)，激動劑組顯著性低于假手術組(p<0.05)，跑步組顯著性低于阻斷劑組(p<0.01)，其余組別之間相互比較未見顯著性差異(p>0.05)。
　　結論：
　　1、在非跑步鍛煉下，通過直接經(jīng)側腦室注射 L-Arg和L-NAME干預大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)NO的含量可以影響大腦皮質(zhì)內(nèi)VEGF、FGF-

16、2的表達。
　　2、而跑步鍛煉可以增加大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)VEGF、FGF-2的表達，可以降低大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)Endostatin的表達，而經(jīng)側腦室注射內(nèi)源性NO阻斷劑L-NAME則顯著逆轉(zhuǎn)了跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)VEGF、FGF-2、Endostatin的作用
　　。3、本研究表明內(nèi)源性NO參與調(diào)節(jié)跑步鍛煉對大鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)促血管生成因子VEGF、FGF-2以及血管生成抑制因子Endostatin的調(diào)控，其對血管生成調(diào)控因子的調(diào)控