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技術(shù)文章

康復(fù)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)記憶和精神行為的影響
豐富康復(fù)訓(xùn)練對(duì)快速老化??鼠（SAM）學(xué)習(xí)記憶和精神行為的影響及其神經(jīng)機(jī)制
目的：阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)又稱老年性癡呆，是一與年齡老化相關(guān)、以認(rèn)知功能減退為主要臨床表現(xiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性**。 我們選擇SAMP8小鼠為研究對(duì)象、SAMR1小鼠為正常對(duì)照，探討豐富康復(fù)訓(xùn)練對(duì)SAMP8學(xué)習(xí)記憶能力和精神行為的影響及其機(jī)制，為應(yīng)用豐富環(huán)境及康復(fù)訓(xùn)練預(yù)防、延緩AD的發(fā)生提供理論依據(jù)。 方法: 雄性3月齡SAMP8和SAMR1各40只，隨機(jī)分為豐富環(huán)境組(EE)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境組(SE)、豐富環(huán)境結(jié)合跑籠運(yùn)動(dòng)組(ER-1)、豐富環(huán)境結(jié)合技巧運(yùn)動(dòng)組(ER-2)。
2個(gè)月后進(jìn)行行為學(xué)評(píng)測(cè)：學(xué)習(xí)記憶評(píng)測(cè)采用Morris水迷宮(Morris water maze，MWM)實(shí)驗(yàn)和跳臺(tái)(step down)實(shí)驗(yàn)，精神行為評(píng)測(cè)采用自主活動(dòng)測(cè)試和高架十字迷宮(Elevated-plus maze，EPM)實(shí)驗(yàn)。**組化方法檢測(cè)海馬β-淀粉樣蛋白(Ap)、突觸素(Syp)、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、神經(jīng)元型一氧化氮和酶(nNOS)**陽(yáng)性表達(dá)。RT-PCR方法檢測(cè)海馬β-淀粉樣蛋白前體蛋白(APP)mRNA和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)mRNA表達(dá)。放射**學(xué)方法檢測(cè)血漿促腎上腺皮質(zhì)**(ACTH)和血清皮質(zhì)醇(Cor)含量。上海欣軟信息科技有限公司生產(chǎn)提供高架十字迷宮儀器，型號(hào)為XR-XG201.
 結(jié)果:
1. 豐富康復(fù)訓(xùn)練增強(qiáng)SAMP8小鼠學(xué)習(xí)記憶能力
1.1 SAMP8和SAMRl小鼠SE組Moms水迷宮和跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)比較: Moms水迷宮顯示：SAMP8小鼠平均逃避潛伏期較SAMR1顯著延長(zhǎng)(F=83.364，p<0.001)，但從第2天開(kāi)始，每天較前1天有進(jìn)步(F=129.79，P<0.001)。SAMP8穿越平臺(tái)的次數(shù)較SAMR1明顯減少(Z=3.293，P<0.01)。跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)顯示：SAMP8**天學(xué)習(xí)成績(jī)較SAMRl無(wú)明顯降低(Z=0.207，P>0.05)，而**天記憶成績(jī)較SAMRl顯著下降(Z=2.796，P<0.01)。
1.2 SAMP8小鼠ER組(ER-1、ER-2)與SE組Morris水迷宮和跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)比較: Morris水迷宮顯示：ER-1、ER-2組平均逃避潛伏期較SE組顯著縮短(P<0.05)；穿越平臺(tái)次數(shù)ER-2組顯著增多(P<0.05)，ER-1組增多但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)顯示：ER-1組**天學(xué)習(xí)成績(jī)和**天記憶成績(jī)較SE組顯著改善(P<0.05)；而ER-2組**天學(xué)習(xí)成績(jī)改善但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，**天記憶成績(jī)顯著改善(P<0.05)。
1.3 SAMP8小鼠EE組與SE組Moms水迷宮和跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)比較: Morris水迷宮顯示：EE組平均逃避潛伏期較SE組顯著縮短(P<0.05)；穿越平臺(tái)次數(shù)較SE組增加(EE組平均秩次56.95，SE組平均秩次34.80)但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)顯示：EE組**天學(xué)習(xí)成績(jī)提高(P<0.05)，**天記憶成績(jī)無(wú)改善(P>0.05)。
2. 豐富康復(fù)訓(xùn)練改善SAMP8小鼠的精神行為
2.1 SAMP8和SAMR1小鼠SE組自主活動(dòng)和高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)比較: 自主活動(dòng)測(cè)試顯示：SAMP8小鼠自主活動(dòng)次數(shù)較SAMR1減少，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SAMP8平均秩次47.34，SAMR1平均秩次53.66，Z=1.089，p>0.05)。高架十字迷宮顯示：SAMP8小鼠開(kāi)放臂停留時(shí)間較SAMR1顯著縮短(SAMP8平均秩次40.76，SAMR1平均秩次60.24，Z=3.358，P<0.05)。
2.2 SAMP8小鼠ER組(ER-1、ER-2)與SE組自主活動(dòng)和高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)比較: 自主活動(dòng)測(cè)試顯示：自主活動(dòng)次數(shù)ER-1組較SE組顯著增多(P<0.05)，ER-2組較SE組增多但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；高架十字迷宮顯示：開(kāi)放臂停留時(shí)間ER-2組較SE組顯著延長(zhǎng)(P<0.05)；ER-1組較SE組延長(zhǎng)但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
2.3 SAMP8小鼠EE組與SE組自主活動(dòng)和高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)比較: 自主活動(dòng)測(cè)試和高架十字迷宮顯示：EE組較SE組自主活動(dòng)次數(shù)增多、開(kāi)放臂停留時(shí)間延長(zhǎng)，但均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
3. 豐富康復(fù)訓(xùn)練降低SAMP8小鼠海馬Aβ、Syp蛋白表達(dá)及海馬APPmRNA表達(dá)
3.1 SAMP8和SAMR1小鼠SE組海馬神經(jīng)元HE染色和**組化染色: HE染色可見(jiàn)SAMP8小鼠海馬部分神經(jīng)元細(xì)胞變性、死亡，多表現(xiàn)為核濃縮，空泡變性：SAMR1小鼠海馬神經(jīng)元形態(tài)正常。**組化染色可見(jiàn)SAMP8和SAMR1小鼠海馬Aβ和Syp陽(yáng)性反應(yīng)物呈棕黃色顆粒，分布于神經(jīng)元胞膜和胞漿。Aβ**陽(yáng)性產(chǎn)物以海馬CA3、CA1區(qū)明顯，Syp**陽(yáng)性產(chǎn)物以海馬CA3、CA4區(qū)明顯。
3.2 SAMP8和SAMR1小鼠SE組海馬CA3區(qū)Aβ、Syp**陽(yáng)性表達(dá)及海馬APP mRNA表達(dá)比較: Aβ**陽(yáng)性表達(dá)SAMP8(0.274±0.017)較SAMR1(0.193±0.015)顯著增高(P<0.01)；Syp**陽(yáng)性表達(dá)SAMP8(0.156±0.008)較SAMR1(0.199±0.014)顯著減少(P<0.01)；APP mRNA表達(dá)SAMP8(0.867±0.068)較SAMR1(0.469±0.062)顯著增高p<0.05)。
3.3 SAMP8小鼠ER組(ER-1、ER-2)與SE組海馬CA3區(qū)Aβ、Syp**陽(yáng)性表達(dá)及海馬APP mRNA表達(dá)比較: Aβ**陽(yáng)性表達(dá)ER-1、ER-2組(0.192±0.018，0.198±0.014)較SE組(0.274±0.017)顯著減少(P<0.05)；Syp**陽(yáng)性表達(dá)ER-1、ER-2組(0.227±0.019，0.225±0.019)較SE組(0.156±0.008)顯著增多(P<0.05)；APP mRNA表達(dá)ER-1、ER-2組(O.574±0.059，0.692±0.031)較SE組(0.867±0.068)減少但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)?？祻?fù)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)記憶和精神行為的影響
3.4 SAMP8小鼠EE組與SE組海馬CA3區(qū)Aβ、Syp**陽(yáng)性表達(dá)及海馬APPmRNA表達(dá)比較: Aβ**陽(yáng)性表達(dá)EE組(0.202±0.014)較SE組(0.274±0.017)顯著減少(P<0.05)；Syp**陽(yáng)性表達(dá)EE組(0.202±0.004)較SE組(0.156±0.008)顯著增多(P<0.05)；APP mRNA表達(dá)EE組(0.715±0.117)較SE組(0.867±0.068)減少但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
4. 豐富康復(fù)訓(xùn)練增強(qiáng)SAMP8小鼠海馬BDNF、nNOS蛋白表達(dá)及海馬BDNF mRNA表達(dá)
4.1 SAMP8和SAMR1小鼠SE組海馬神經(jīng)元**組化染色。
4.2 SAMP8和SAMR1小鼠SE組海馬CA1區(qū)BDNF、CA4區(qū)nNOS**陽(yáng)性表達(dá)及海馬BDNF mRNA表達(dá)比較。
4.3 SAMP8小鼠ER組(ER-1、ER-2)與SE組海馬CA1區(qū)BDNF、CA4區(qū)nNOS**陽(yáng)性表達(dá)及海馬BDNF mRNA表達(dá)比較。 4.4 SAMP8小鼠EE組與SE組海馬CA1區(qū)BDNF、CA4區(qū)nNOS**陽(yáng)性表達(dá)及海馬BDNF mRNA表達(dá)比較。
5. 豐富康復(fù)訓(xùn)練增加SAMP8小鼠血漿ACTH和血清Cor水平
5.1 SAMP8和SAMR1小鼠SE組血漿ACTH和血清Cor水平比較。
5.2 SAMP8小鼠ER組(ER-1、ER-2)與SE組血漿ACTH和血清Cor水平比較。
5.3 SAMP8小鼠EE組與SE組血漿ACTH和血清Cor水平比較。
結(jié)論:
1. 5月齡SAMP8小鼠表現(xiàn)出明顯的學(xué)習(xí)記憶能力受損，尤其是記憶能力下降明顯。豐富康復(fù)訓(xùn)練可顯著改善SAMP8的學(xué)習(xí)記憶能力，以改善學(xué)習(xí)能力為著。豐富康復(fù)訓(xùn)練后SAMP8空間學(xué)習(xí)記憶能力與同齡SAMR1接近。豐富環(huán)境結(jié)合跑籠運(yùn)動(dòng)對(duì)SAMP8空間學(xué)習(xí)記憶能力的改善優(yōu)于豐富環(huán)境結(jié)合技巧運(yùn)動(dòng)?？祻?fù)訓(xùn)練對(duì)學(xué)習(xí)記憶和精神行為的影響
2. 5月齡SAMP8小鼠有抑郁、焦慮情緒，表現(xiàn)為自主活動(dòng)次數(shù)顯著減少、高架十字迷宮開(kāi)放臂停留時(shí)間顯著縮短。豐富康復(fù)訓(xùn)練2月后，SAMP8小鼠自主活動(dòng)次數(shù)顯著增加、開(kāi)放臂停留時(shí)間顯著延長(zhǎng)。我們認(rèn)為豐富康復(fù)訓(xùn)練可改善SAMP8小鼠的精神行為。
3. 5月齡SAMP8小鼠海馬部分神經(jīng)元細(xì)胞變性、死亡。海馬Aβ和APP表達(dá)增高、Syp表達(dá)減少可能是SAMP8小鼠學(xué)習(xí)記憶能力減退的主要原因。而豐富康復(fù)訓(xùn)練可通過(guò)減少海馬Aβ沉積和增加Syp表達(dá)改善SAMP8的學(xué)習(xí)記憶能力。
4. SAMP8小鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降還可能與海馬BDNF、nNOS表達(dá)減少有關(guān)。海馬BDNF表達(dá)下降介導(dǎo)了nNOS表達(dá)減少，進(jìn)而影響LTP的形成。豐富康復(fù)訓(xùn)練通過(guò)增加海馬BDNF、nNOS表達(dá)改善SAMP8的學(xué)習(xí)記憶能力。
 5. SAMP8小鼠血漿ACTH和血清皮質(zhì)醇水平是值得進(jìn)一步探討的問(wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)，5月齡SAMP8血漿ACTH和血清皮質(zhì)醇水平較SAMR1顯著減低。豐富康復(fù)訓(xùn)練可提高SAMP8血漿ACTH和血清皮質(zhì)醇水平，改善HPA軸的功能，提高其學(xué)習(xí)記憶能力、減緩抑郁和焦慮情緒。上海欣軟信息科技有限公司生產(chǎn)提供高架十字迷宮儀器，型號(hào)為XR-XG201.

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