研究背景:血管性癡呆(vasculardementia,VaD)是指由缺血性腦卒中、出血性腦卒中或造成記憶、認(rèn)知和行為相關(guān)腦區(qū)低灌注的各種腦血管疾病所引起的認(rèn)知功能障礙綜合征,主要表現(xiàn)為語言、運(yùn)動和空間知覺能力障礙及人格障礙等,其確切發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚。歐美發(fā)達(dá)國家流行病學(xué)資料顯示,VaD的患病率是0.9%-3.0%,在所有癡呆中約占15%到20%,其發(fā)病率僅次于阿爾茨海默病(Alzheimer's disease)[1]。在我國,60歲以上老年人群中,血管性癡呆的患病率1.1%～3.0%,年發(fā)病率在5～9/1000,而且其發(fā)病率有逐年增高的趨勢,是引起老年期癡呆和導(dǎo)致老年人生活質(zhì)量下降的重要因素之一[2]。因此,VaD不僅給患者本人帶來了極大痛苦,影響其生活質(zhì)量,也給家庭和社會帶來了沉重負(fù)擔(dān),如何預(yù)防和治療VaD成為目前亟須解決的醫(yī)學(xué)課題之一。運(yùn)動干預(yù)策略作為腦血管病康復(fù)治療的手段之一,在臨床治療實踐中被廣泛應(yīng)用,其對VaD認(rèn)知功能恢復(fù)的效果,甚至對腦血管病綜合治療的重要意義已得到國際醫(yī)學(xué)界的認(rèn)同。但我國目前尚無較完善的、適合我國國情的腦血管病三級康復(fù)體系,大量腦血管病患者經(jīng)急性期治療后,未能得到系統(tǒng)的康復(fù)治療,因此運(yùn)動干預(yù)策略的研究與合理應(yīng)用對于我國的VaD患者有特殊的意義。谷氨酸(Glu)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)含量最高及最重要的興奮性氨基酸,廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦皮層、海馬、小腦、紋狀體和基底神經(jīng)核等部位,通過與其相應(yīng)的Glu受體結(jié)合后參與大腦的學(xué)習(xí)、記憶、運(yùn)動、感覺等諸多重要生理功能。進(jìn)一步研究顯示,Glu受體中的N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)與上述學(xué)習(xí)與記憶過程有關(guān)。NMDAR的多種功能主要取決于N-甲基-D-天冬氨酸受體2 (NR2) , NR2包括NR2A與NR2B, NR2B較NR2A有更好的生物學(xué)活性,與長時程增強(qiáng)電位(LTP)及腦缺血后的神經(jīng)損傷都關(guān)系密切;NR2B的一個重要位點(diǎn)S1480的磷酸化,認(rèn)為是其激活形式。NR2B活化,Ca2+瞬時內(nèi)流,激活Ca2+相關(guān)蛋白激酶,如鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ (CaMKⅡ); NR2B與CaMKⅡ的相互作用進(jìn)一步激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白(ERK1/2)信號通路,并且ERK1/2信號通路能維持長期活化,誘導(dǎo)LTP [3]。酪蛋白激酶2 (CK2)是在體內(nèi)廣泛分布的酪/絲氨酸蛋白激酶,目前認(rèn)為其功能與學(xué)習(xí)和記憶相關(guān),CK2可以通過磷酸化NR2B的S1480位點(diǎn),參與海馬的學(xué)習(xí)和記憶功能[4]。越來越多的研究提示,運(yùn)動增強(qiáng)海馬神經(jīng)元突觸的可塑性(如長時程增強(qiáng)電位)是其提高學(xué)習(xí)和記憶能力的重要途徑。本研究應(yīng)用改良的雙側(cè)頸總動脈結(jié)扎(2-VO)的方法[5-15],腹腔注射硝普鈉降壓后,反復(fù)夾閉雙側(cè)頸總動脈,造成大鼠腦部持續(xù)缺血再灌注,制備VaD模型,以跑臺運(yùn)動作為運(yùn)動方式,采用行為學(xué)檢測、細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察、免疫組化、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、免疫印跡實驗(Western Blot)等多角度、多層次的實驗方法,觀察了運(yùn)動對VaD模型大鼠學(xué)習(xí)和記憶及海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡的影響,檢測了海馬部位NR1及NR2B基因的表達(dá)水平及CK2、p-NR2B、NR2B、p-ERK1/2、ERK1/2蛋白的表達(dá),為運(yùn)動干預(yù)治療VaD提供了重要的實驗依據(jù)。第一部分血管性癡呆大鼠模型的建立以及運(yùn)動訓(xùn)練對大鼠行為學(xué)和海馬病理學(xué)改變的影響隨著醫(yī)藥科技的發(fā)展,每年都有治療癡呆的新藥物出現(xiàn),但到目前為止,還沒有任何一種被FDA批準(zhǔn)為治療VaD的藥物上市。在腦卒中后,給予適度運(yùn)動是一個很好的促進(jìn)康復(fù)的治療方案。目前,運(yùn)動對學(xué)習(xí)和記憶的影響在運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域處于研究的前沿和熱點(diǎn),運(yùn)動對有關(guān)學(xué)習(xí)和記憶活動的諸多因素產(chǎn)生影響,其確切的生物學(xué)機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。在臨床治療實踐中,運(yùn)動干預(yù)策略作為VaD等腦血管病康復(fù)治療的手段之一,其對認(rèn)知功能恢復(fù)的效果甚至對腦血管病綜合治療的重要意義已被國際所接[16]。國內(nèi)VaD的研究多集中于臨床病例,以動物模型為研究對象的相對較少。因此,建立一種理想的動物模型,對VaD的病理機(jī)制研究以及臨床治療學(xué)的發(fā)展都有極大的促進(jìn)作用。目的:建立合格的腦缺血再灌注VaD大鼠模型,研究運(yùn)動訓(xùn)練是否會改變由VaD引起的學(xué)習(xí)和記憶障礙,并對其影響機(jī)制進(jìn)行初步探討,為運(yùn)動干預(yù)治療VaD提供實驗依據(jù)。方法:本研究采用改良2-VO的方法,造成大鼠腦反復(fù)缺血再灌注損傷,制備VaD大鼠模型。以跑臺訓(xùn)練作為運(yùn)動方式,應(yīng)用跳臺實驗、水迷宮實驗檢測大鼠的學(xué)習(xí)和記憶成績,對VaD大鼠模型進(jìn)行評估及評價運(yùn)動訓(xùn)練對VaD大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力的影響。應(yīng)用焦油紫染色,觀察大鼠海馬組織神經(jīng)細(xì)胞尼氏小體的變化及神經(jīng)細(xì)胞的損傷狀態(tài)。結(jié)果:1.跳臺實驗:各運(yùn)動組與模型組大鼠10min內(nèi)的犯錯誤次數(shù)和跳臺停留時間相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P0. 05),說明運(yùn)動訓(xùn)練可以提高VaD大鼠的學(xué)習(xí)記憶成績。2. Morris水迷宮實驗:各運(yùn)動組與模型組的逃生潛伏期、總游泳路程相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P0. 05),說明運(yùn)動訓(xùn)練可以提高VaD大鼠的學(xué)習(xí)成績;Morris空間探索實驗顯示:各運(yùn)動組與模型組在原象限停留的時間相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P0. 05),說明運(yùn)動訓(xùn)練可以提高VaD大鼠的空間定位及記憶成績。3.海馬CA1區(qū)細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化焦油紫染色顯示,運(yùn)動4周和運(yùn)動6周的大鼠,其腦海馬神經(jīng)細(xì)胞與模型組相比較排列明顯整齊且神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量明顯較多,細(xì)胞內(nèi)尼氏小體數(shù)量較多,細(xì)胞凋亡明顯減少。結(jié)論:1.模型組大鼠的學(xué)習(xí)記憶成績明顯下降,提示VaD大鼠模型制備成功。2.運(yùn)動能夠改善VaD大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力,減輕海馬CA1區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的損傷。第二部分運(yùn)動訓(xùn)練對血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶及海馬部位CK2、NR1、NR2B、P-NR2B、ERK1/2、p-ERBK基因和蛋白表達(dá)的影響在腦卒中后,給予適度運(yùn)動是一個很好的促進(jìn)康復(fù)的治療方案。臨床實踐資料顯示,運(yùn)動訓(xùn)練可以增強(qiáng)環(huán)境刺激,給予個體豐富的感知功能,使個體保持良好的意識狀態(tài),使患者的生活質(zhì)量大幅提高;在健康的人群中進(jìn)行體育運(yùn)動訓(xùn)練能夠使腦運(yùn)動皮層區(qū)域的毛細(xì)血管密度增加,腦血流量加快。動物研究資料表明,腦卒中后及時進(jìn)行積極的運(yùn)動訓(xùn)練能促進(jìn)動物運(yùn)動功能恢復(fù)和提高動物的學(xué)習(xí)和記憶能力,其原因可能是減少了腦梗死的面積和缺血引起的神經(jīng)細(xì)胞凋亡,分子生物學(xué)機(jī)制可能涉及運(yùn)動能夠提高腦源性生長因子(BDNF)和環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)等神經(jīng)生長因子表達(dá),使海馬突觸增生和密度增加,以及促進(jìn)神經(jīng)再生等[17-19]。越來越多的研究顯示,運(yùn)動增強(qiáng)海馬神經(jīng)元突觸的可塑性(如長時程增強(qiáng))可能是其提高學(xué)習(xí)和記憶能力的重要途徑[20]。在此過程中,Glu及GluR可能扮演關(guān)鍵作用[21]。目的:探討運(yùn)動訓(xùn)練對神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用及相關(guān)的分子機(jī)制,進(jìn)而闡明VaD形成機(jī)制,為使用運(yùn)動干預(yù)VaD的發(fā)展提供工作思路。方法:本研究采用改良2-VO的方法,造成大鼠腦組織反復(fù)缺血再灌注損傷,制備VaD大鼠模型,以跑臺訓(xùn)練作為運(yùn)動方式,通過PCR、western blot等方法,檢測了 VaD大鼠海馬部位NR1基因mRNA以及NR2B基因mRNA的表達(dá)及CK2、p-NR2B、NR2B、p-ERK1/2、ERK1/2蛋白表達(dá)的變化。結(jié)果:1. PCR顯示運(yùn)動可以上調(diào)大腦海馬部位NR1基因mRNA以及NR2B基因mRNA的表達(dá)水平,其在腦缺血再灌注3天(3d)模型組明顯下降,與假手術(shù)組(Sham)比較有統(tǒng)計學(xué)差異。缺血再灌注運(yùn)動4周(4w+s)組和缺血再灌注運(yùn)動6周(6w+s)組與缺血再灌注4周(4w)組以及缺血再灌注6周(6w)組比較,表達(dá)量明顯升高,有統(tǒng)計學(xué)意義(P0. 05)。2. Western blotting:在3d組和2w組,海馬部位CK2的密度值明顯低于Sham組,有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。隨著觀察時間的延長,CK2逐漸升高,在4w+s組,CK2表達(dá)最高。在2w+s組,4w+s組的表達(dá)與2w組和4w組相比明顯升高,有統(tǒng)計學(xué)意義(P0. 05); p-NR2B蛋白的表達(dá)隨著時間及運(yùn)動干預(yù)有增高趨勢,p-NR2B/NR2B的密度值在4w+s組以及6w+s組的表達(dá)與2w組和4w組相比明顯升高,有統(tǒng)計學(xué)意義(P 0.05)。密度分析顯示:p-ERK1/2蛋白表達(dá)的密度值在4w+s組以及6w+s組的表達(dá)與2w組和4w組相比明顯升高,有統(tǒng)計學(xué)意義(P 0. 05)。結(jié)論:運(yùn)動訓(xùn)練通過上調(diào)海馬NR1基因mRNA、NR2B基因mRNA的表達(dá),上調(diào)NR2B、CK2蛋白的表達(dá)以及通過激活ERK1/2信號通路提高VaD大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：R749.13
【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
課題的創(chuàng)新性與意義
符號說明
引言
第一部分 血管性癡呆大鼠模型的建立以及運(yùn)動訓(xùn)練對大鼠行為學(xué)和海馬病理學(xué)改變的影響
    前言
    材料方法
    結(jié)果
    討論
    結(jié)論
第二部分 運(yùn)動訓(xùn)練對血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶及海馬部位CK2、NR1、NR2B和P-NR2B、ERK1/2、p-ERK表達(dá)的影響
    前言
    材料方法
    結(jié)果
    討論
    結(jié)論
參考文獻(xiàn)
論文不足之處
文獻(xiàn)綜述
    參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：2858385