本文關鍵詞：運動疲勞損害大鼠學習記憶能力的神經炎癥機制研究

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【摘要】：目的：在日常訓練和比賽中，運動員經常會出現運動疲勞，繼而伴隨著運動技能和比賽成績的下降。大量的研究表明，運動疲勞會對中樞神經系統(tǒng)的功能活動如學習、記憶、情緒等方面產生負面影響。學習記憶功能是大腦主要的高級神經功能活動，是從事體育運動的重要生理基礎。在各類體育運動項目中，，無論是一個技術動作還是連貫完整運動技能的習得、鞏固與應用，都是在大腦學習記憶功能執(zhí)行過程中實現的，其中任何微小的偏差，都將大幅降低運動員的運動能力和技術水平，嚴重影響訓練效果和比賽成績。因此，研究運動疲勞對學習記憶能力造成的影響是很有必要的。目前，運動疲勞導致學習記憶功能下降的現象已得到證實，但其作用機制尚不明確。有研究表明運動疲勞應激會通過激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質（hypothalamic pituitary adrenal, HPA）軸和交感神經系統(tǒng)，導致腦內的免疫細胞（主要是指小膠質細胞和星形膠質細胞）的激活并分泌大量的炎癥因子（如白介素1β、腫瘤壞死因子α等），引發(fā)神經炎癥。近期神經病理學研究表明，由膠質細胞介導的神經炎癥會致使學習記憶能力下降。而運動疲勞作為一種典型的應激原，是否能夠通過大量激活腦內的小膠質細胞及星形膠質細胞并引發(fā)神經炎癥以及神經炎癥是否參與了運動疲勞所致學習記憶功能下降的神經調控過程還鮮有文獻報道。本研究從行為學、電生理及分子生物學三個層次出發(fā)，觀察運動疲勞后大鼠海馬區(qū)膠質細胞活化狀態(tài)的變化，分析炎癥因子的分泌以及炎癥因子信號通路上蛋白的表達變化，探討由膠質活化介導的神經炎癥是否參與運動疲勞損害學習記憶功能的神經調控，旨在為運動疲勞損害大腦認知功能提供新的解釋，同時也為開發(fā)研制抗疲勞靶向藥物、提高運動員的競技能力和比賽成績提供重要的理論依據。 方法：雄性SD大鼠，體重200±20g，隨機分為對照組（Control group,CG）和運動疲勞組（exercise-induced fatigue group,EG）。其中，EG大鼠進行7天反復力竭跑臺運動訓練，負荷分為三級，第Ⅰ級以8.2m/min的速度跑15min，第Ⅱ級以15m/min的速度跑15min，第Ⅲ級以20m/min的速度跑至力竭。CG動物不進行任何跑臺運動干預，正常飼養(yǎng)。建立大鼠運動疲勞模型后，采用Y迷宮行為學實驗（包括Y迷宮自主交替、Y迷宮空間識別、Y迷宮主動回避）檢測大鼠的學習記憶行為能力變化；隨后使用在體電生理方法記錄海馬CA1區(qū)突觸長時程增強（long-term potentiation, LTP）的變化；最后采用分子生物學技術觀察分析：①免疫組織化學方法檢測運動疲勞后大鼠海馬小膠質細胞（microglia,MG）和星形膠質細胞（astrocyte,AS）數量及形態(tài)的表達變化；②半定量PCR結合酶聯免疫吸附試驗測試海馬組織中炎癥因子即白介素1β（interleukin1beta,IL-1β）和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis fatctor-alpha，TNF-α)蛋白及mRNA水平的表達變化；③免疫蛋白印跡檢測炎癥信號通路上特定蛋白c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase,JNK）、P38分裂原激活的蛋白激酶（P38mitogenactivated protein kinase, P38MAPK）、核轉錄因子-kappaB （nucleartranscription factor kappaB, NF-κB）的表達變化；以及檢測學習記憶相關分子蛋白-鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（calcium/calmodulin-dependent proteinkinase-Ⅱ,CAMKⅡ）和環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白（cAMP-response elementbinding protein,CREB）的表達變化。數據采用平均數±標準誤（Mean±SEM）表示。應用統(tǒng)計學分析軟件SPSS18.0對數據進行分析，兩組間的差異比較采用獨立樣本T檢驗，P0.05表示兩組間有顯著差異；P0.01表示兩組間有非常顯著性差異。 結果： 1、Y迷宮行為學測試結果顯示，在自主交替測試中,EG大鼠較CG大鼠的自主交替率顯著下降(P0.01)；空間識別實驗表明， EG大鼠在新異臂停留的時間明顯縮短，穿梭次數顯著下降(P0.01)，并且EG大鼠在新異臂停留的時間也明顯短于起始臂及其他臂(P0.05)；主動回避測試結果發(fā)現，EG大鼠的主動回避錯誤次數、辨別錯誤次數和訓練時間統(tǒng)計結果均顯著高于CG（P0.05, P0.01），而記憶正確次數則顯著低于CG（P0.01）。 2.在體電生理實驗結果顯示，與CG大鼠比較，EG大鼠海馬的E-LTP和L-LTP場興奮性突觸后電位（field excitatory postsynaptic potentials,fEPSP）的平均斜率均顯著性降低（P0.01）。 3．分子生物學實驗結果顯示：①與CG大鼠比較，EG大鼠海馬小膠質細胞體積較大、胞體變圓、突起增多并且染色變深，統(tǒng)計學分析陽性細胞面積和染色消減灰度值均顯著升高（P0.05,P0.01）；星形膠質細胞腫脹、肥大，突起增多，星形膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein,GFAP）陽性細胞面密度和胞漿平均灰度值均顯著性升高（P0.05）。②與CG大鼠比較，EG大鼠海馬IL-1β、TNF-αmRNA的表達水平顯著性升高（P0.01），且IL-1β、TNF-α的蛋白表達水平也顯著升高（P0.01,P0.05）。③與CG大鼠比較，EG大鼠海馬內炎癥信號通路上特定蛋白JNK、P38MAPK、NF-κB的表達明顯升高（P0.05, P0.01），學習記憶相關分子蛋白CAMKⅡ及CREB表達均顯著性下降（P0.01）。 結論：運動疲勞導致大鼠學習記憶行為能力明顯下降，電生理實驗表明，運動疲勞會降低大鼠的場興奮性突觸后電位，影響海馬組織細胞的突觸可塑性，抑制海馬CA1區(qū)的E-LTP和L-LTP，提示運動疲勞不僅會導致短時程記憶的下降，而且還會導致長時程記憶的下降。運動疲勞在降低大鼠學習記憶功能的同時還過度激活了大鼠海馬內的小膠質細胞和星形膠質細胞，使它們的形態(tài)和數量都發(fā)生改變并且海馬組織中的炎癥因子分泌也顯著升高，說明運動疲勞可能通過活化腦內的膠質細胞介導神經炎癥發(fā)生。此外，炎癥信號通路上的特定蛋白表達升高，表明由運動疲勞活化的膠質細胞所介導的神經炎癥反應參與炎癥信號通路的激活過程，并且學習記憶相關蛋白的表達出現下降，這提示神經炎癥可能參與運動疲勞損害學習記憶能力的神經調控機制。
【關鍵詞】：運動疲勞 學習記憶 海馬 膠質細胞 炎癥因子
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R87
【目錄】：

• 英文縮略詞表3-4
• 摘要4-8
• ABSTRACT8-17
• 第一章 前言17-30
• 1.1 選題的目的及意義17-18
• 1.2 文獻綜述18-30
• 1.2.1 運動疲勞概述18-19
• 1.2.2 運動疲勞對學習記憶能力的影響19-21
• 1.2.3 運動疲勞損害學習記憶功能的中樞機制研究21-25
• 1.2.4 神經炎癥在運動疲勞損害學習記憶功能中的作用機制25-30
• 第二章 材料與方法30-42
• 2.1 實驗動物與分組30
• 2.2 運動疲勞模型的建立30-31
• 2.3 行為學測試（Y 迷宮）31-32
• 2.3.1 Y 迷宮自主交替31
• 2.3.2 Y 迷宮空間識別31
• 2.3.3 Y 迷宮主動回避31-32
• 2.4 在體海馬場電位記錄實驗32-33
• 2.4.1 實驗試劑和儀器32
• 2.4.2 實驗流程32-33
• 2.5 分子生物學實驗33-40
• 2.5.1 免疫組織化學染色33-34
• 2.5.2 半定量 PCR34-36
• 2.5.3 酶聯免疫吸附試驗36-37
• 2.5.4 免疫蛋白印跡37-40
• 2.6 圖像采集及數據分析40-42
• 2.6.1 在體海馬場電位記錄40-41
• 2.6.2 免疫組織化學41
• 2.6.3 半定量 PCR41
• 2.6.4 酶聯免疫吸附試驗41
• 2.6.5 免疫蛋白印跡41-42
• 第三章 實驗結果42-53
• 3.1 運動疲勞降低大鼠 Y 迷宮學習記憶行為能力42-43
• 3.1.1 Y 迷宮自主交替42
• 3.1.2 Y 迷宮空間識別42-43
• 3.1.3 Y 迷宮主動回避43
• 3.2 運動疲勞導致海馬 CA1 區(qū) LTP 的抑制43-45
• 3.3 運動疲勞過度活化大鼠海馬組織 MG45-47
• 3.3.1 運動疲勞導致 MG 數量增多和染色加深45-46
• 3.3.2 運動疲勞使 MG 的形態(tài)發(fā)生改變46-47
• 3.4 運動疲勞過度活化大鼠海馬組織 AS47-48
• 3.4.1 運動疲勞導致大鼠海馬 AS 數量增加和染色加深47-48
• 3.4.2 運動疲勞使 AS 的形態(tài)發(fā)生改變48
• 3.5 運動疲勞導致海馬組織中炎癥因子的表達增加48-50
• 3.5.1 半定量 PCR 結果48-49
• 3.5.2 酶聯免疫吸附試驗結果49-50
• 3.6 運動疲勞激活炎癥通路上特定的蛋白分子50-52
• 3.6.1 運動疲勞激活 JNK 蛋白50-51
• 3.6.2 運動疲勞激活 P38MAPK 蛋白51
• 3.6.3 運動疲勞激活 NF-κB 蛋白51-52
• 3.7 運動疲勞降低學習記憶相關分子的表達52-53
• 3.7.1 運動疲勞降低 CAMKⅡ蛋白的表達52
• 3.7.2 運動疲勞降低 CREB 蛋白的表達52-53
• 第四章 討論53-59
• 4.1 運動疲勞降低大鼠學習記憶行為能力53
• 4.2 運動疲勞導致反應突觸可塑性電生理信號 LTP 抑制53-54
• 4.3 運動疲勞過度活化海馬內小膠質細胞和星形膠質細胞54-55
• 4.4 運動疲勞促發(fā)海馬組織發(fā)生免疫神經炎癥反應55-56
• 4.5 運動疲勞介導的神經炎癥反應參與學習記憶下降的神經調控過程56-59
• 第五章 小結59-61
• 參考文獻61-70
• 致謝70-71
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄71

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：1005770