运动调节学习记忆：内源性大麻素系统的作用

发布时间：2020-07-20 08:12

【摘要】：众所周知,运动对增强个体免疫力,预防心脑血管疾病、高血压及神经性疾病都有着积极作用。大量的动物和临床研究都表明运动在促进个体大脑认知损伤后修复及认知功能增强的过程中也有重要作用。学习记忆作为动物和人类最重要的认知功能之一,是该领域研究的重点。目前相关研究主要集中于运动对个体突触形成及可塑性变化的影响,但其内在机制涉及外周和中枢系统,相当复杂,至今尚无较为全面和系统的阐明。脑源性营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)作为重要的脑内营养因子,在运动易化突触形成,增强突触可塑性的过程中起到了至关重要的作用。因此,对BDNF介导的运动增强学习记忆的内在分子机制的深入研究,不仅可以帮助我们更加全面的认识运动对脑功能的增益,而且对教育、体育及医疗等领域研究工作的开展具有重要的指导意义,更进一步还对社会相关领域的发展具有重要的社会价值和现实意义。内源性大麻素(endogenouscannabinoids,eCB)是体内存在的类似天然大麻素的重要生物活性物质,它们通过与大麻素受体(cannabinoidreceptorl,CB1R)结合,介导包括学习记忆行为在内的多种生理功能。近年来对内源性大麻素系统(ECS)参与调节学习及情绪等方面的研究越来越多,其中有研究表明,ECS可以通过调节BDNF的表达量,参与一些重要的生理作用的调节。因此,我们推测ECS很可能通过调节BDNF的表达,介导了运动对学习记忆的增强。基于以上研究假设,本研究使用C57BL/6J鼠在实验室建立小鼠运动增强学习记忆的跑步机运动模型,使用旷场、高架十字迷宫和水迷宫等测试方法对运动后小鼠的情绪及学习记忆能力进行评价,进一步通过不同类型细胞表面CB1R特异性敲除小鼠,探明细胞特异性ECS在运动增强学习记忆过程中所发挥的作用。实验结果如下:(1)使用C57BL/6J鼠,4周的跑步机运动训练后,运动组小鼠的学习记忆能力显著高于对照组,且小鼠运动后海马区BDNF和CB1R的表达量都显著增加,而两组小鼠的自主运动能力和焦虑状态并没有显著差异。(2)对基因鼠自主运动能力、焦虑水平及学习记忆能力的分析结果表明,谷氨酸和GABA能神经元表面CB1R特异性敲除对小鼠的自主运动能力、焦虑状态和学习记忆能力均未造成影响;胶质细胞表面CB1R特异性敲除小鼠的自主运动能力和空间学习记忆能力也未受到基因敲除的影响,而焦虑水平有所降低。(3)4周的运动训练后三种类型细胞表面CB1R特异性敲除和其同窝对照基因鼠的自主运动能力和焦虑水平均无显著差异。GABA能神经元和胶质细胞表面CB1R特异性敲除小鼠运动后学习记忆能力与其同窝对照小鼠相比也无显著差异,而谷氨酸能神经元表面CB1R特异性敲除小鼠与同窝对照小鼠相比,其运动后学习能力的改善被逆转;同时,基因敲除小鼠运动后海马区BDNF的表达量的增加也未能与其同窝对照小鼠保持相同水平。综上所述,结合野生鼠运动后自主运动能力、焦虑水平、学习记忆能力及海马区BDNF和CB1R表达量的实验结果,通过对CB1R基因特异性敲除小鼠运动后学习记忆能力及BDNF表达量的讨论分析,得出以下结论:长期适度的跑步机运动模型较为稳定,且对小鼠焦虑状态及自主运动能力并无影响;ECS可通过调节小鼠海马区BDNF的表达参与运动对学习记忆的增强,且谷氨酸能神经元表面CB1R在其中发挥着重要作用;从结果上看GABA能神经元和胶质细胞表面CB1R的敲除,并没有表现出对运动增强学习记忆过程的影响。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：B842.3
【图文】：

跑步机

２．３．１跑步机逡逑跑步机型号为：ＬＥ８７１０ＭＴＳ，购置于美国哈佛仪器公司。装置主要由控制器逡逑和滚动带组成。如图２－１所示，跑步机有５个跑道和控制器组成，其速度可调范逡逑围为０．４ｃｍ／ｓ－１５０ｃｍ／ｓ，跑步皮带可调角度为－２５－＋２５度，电击杆可调电流大小范逡逑围为０－２ｍＡ。逡逑图２－１跑步机装置逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｒｅａｄｍｉｌｌ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑２．３．２焦虑水平测试装置逡逑焦虑水平测试相关装置均从上海欣软科技有限公司购买。视频分析软件为逡逑ＥｔｈｏｖｉｓｉｏｎＸＴｌＯ，由北京诺达斯信息技术有限责任公司提供。因为，焦虑水平测逡逑试对实验环境的特殊要求，整套装置用黑色帘布包围，并安置在隔音效果较好的逡逑实验室中。逡逑（１）旷场测试逡逑旷场由方形箱（自制）、视频采集系统及视频分析软件ＥｔｈｏｖｉｓｉｏｎＸＴｌＯ组逡逑成。方形箱由白色有机玻璃制成（长５０ｃｍ，宽５０ｃｍ，高３５ｃｍ），装置如图２－逡逑２所示。逡逑１６逡逑

视频分析,空间学习记忆,系统组成,水迷宫

＇ｍｍＷｗＷ逡逑图２－２旷场装置逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｏｐｅｎ邋ｆｉｅｌｄ邋ｄｅｖｉｃｅ邋（ＯＦ）逡逑（２）高架十字迷宫逡逑高架十字迷宫由十字迷宫、铁制高架、视频采集系统及视频分析系统组成。逡逑白色有机玻璃制成的十字迷宫固定在铁制高架上，由两个相对开放的开臂（长３０逡逑ｃｍ，宽７ｃｍ）、两个相对封闭的闭臂（长３０ｃｍ，宽７ｃｍ，高１４ｃｍ）及四臂交逡逑合处的中央平台（长７ｃｍ，宽７ｃｍ）组成，装置如图２－３所示。逡逑：0邋．ｍ逡逑＾邋Ｗｒ邋＾邋－ｍ逡逑图２－３高架十字迷宫装置逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｅｌｅｖａｔｅｄ邋ｐｌｕｓ邋ｍａｚｅ邋ｄｅｖｉｃｅ邋（ＥＰＭ）逡逑２．３．３空间学习记忆测试装置逡逑空间学习记忆测试米用经典的Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫装置，由水池（１．２ｍ和１．８ｍ）、逡逑水平台、标示、视频采集系统及视频分析系统组成，均由上海欣软科技有限公司逡逑提供。视频分析软件为ＥｔｈｏｖｉｓｉｏｎＸＴＩＯ，由北京诺达斯信息技术有限责任公司提逡逑供。装置如图２－４所示。逡逑１７逡逑

空间学习记忆,视频分析,水迷宫,水平台

白色有机玻璃制成的十字迷宫固定在铁制高架上，由两个相对开放的开臂（长３０逡逑ｃｍ，宽７ｃｍ）、两个相对封闭的闭臂（长３０ｃｍ，宽７ｃｍ，高１４ｃｍ）及四臂交逡逑合处的中央平台（长７ｃｍ，宽７ｃｍ）组成，装置如图２－３所示。逡逑：0邋．ｍ逡逑＾邋Ｗｒ邋＾邋－ｍ逡逑图２－３高架十字迷宫装置逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｅｌｅｖａｔｅｄ邋ｐｌｕｓ邋ｍａｚｅ邋ｄｅｖｉｃｅ邋（ＥＰＭ）逡逑２．３．３空间学习记忆测试装置逡逑空间学习记忆测试米用经典的Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫装置，由水池（１．２ｍ和１．８ｍ）、逡逑水平台、标示、视频采集系统及视频分析系统组成，均由上海欣软科技有限公司逡逑提供。视频分析软件为ＥｔｈｏｖｉｓｉｏｎＸＴＩＯ，由北京诺达斯信息技术有限责任公司提逡逑供。装置如图２－４所示。逡逑１７逡逑

【参考文献】