不同时间跑台运动对大鼠空间学习记忆的影响及其相关的基因表达谱分析

发布时间：2018-01-27 03:41

本文关键词： 跑台运动运动时间学习记忆基因芯片生物信息学　出处：《云南师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景:体育运动与健康的关系是社会普遍关心的问题,适量的体育运动可促进人体各大系统、器官形态结构及功能的改进。而长时间过度运动或疲劳训练可导致大脑功能的微损伤。因此,探讨有益于健康的运动方式及适量运动的生物学机制具有重要的科学意义和现实价值。之前的研究已发现运动与记忆有关,但不同强度和方式的运动对学习记忆会有不同的影响。目前,运动时间长短对学习记忆及人体健康的影响问题现争议颇多。此外,运动影响学习记忆和认知功能及其相关机制的研究较少。研究目的:本研究拟探究不同运动时间的跑台运动对SD大鼠空间学习记忆的影响,并探讨与学习记忆相关的lnc RNA和m RNA,尝试寻找与改善学习记忆和认知障碍相关的lnc RNA及其所调节的靶基因。研究方法:选用成年两月龄健康的Sprague-Dawley(SD)大鼠,体重185.14±8.24g,将大鼠按体重分层随机进行分组:对照组(n=8,自由饮食、正常饲养,不进行跑台训练)、15min跑台运动训练组(n=8,24米/分,跑15分钟)、30min跑台运动训练组(n=8,24米/分,先跑15分钟,间隔3.5小时,再跑15分钟)、45min跑台训练组(n=8,24米/分,跑45分钟),进行每周5天的强迫跑台训练,持续训练4周,然后进行4天的定位航行实验(学习能力)和1天的空间探索实验(记忆能力)。定向航行记录逃避潜伏期、总路程和总时间,空间探索记录第三象限路程和路程百分比,以了解不同时间跑台训练对大鼠认知功能的影响。然后取各组麻醉大鼠新鲜海马组织-80℃超低温冰箱保存,随后用干冰运冰冻送至上海其明信息技术有限公司,测定差异表达m RNA和ln RNA。通过GCBI在线分析平台分析各组样本差异m RNA和差异lnc RNA的变化,随后进行趋势分析和GO、pathway分析,筛选出与学习记忆相关的m RNA和lnc RNA。最后分析出与学习记忆相关的lnc RNA及其可能调控的靶基因。研究结果:(1)Morris水迷宫检测发现,水迷宫定位航行实验中不同训练时间跑台运动组大鼠平均逃避潜伏期、总路程和总时间均随训练次数的增加而下降,整体呈下降趋势,但下降到一定程度就达到一个相对的平台期,基本不再变化。在潜伏期和总路程变化的过程中,尤其以15min运动组下降幅度最大,30min运动组有明显的回升趋势,45min组与对照组相比不明显。(2)空间探索目标象限路程和路程百分比跑台训练15min后均明显增加,而与运动15min相比,运动30min后路程和路程百分比均有所回落。(3)芯片质检结果显示芯片测定差异m RNA和差异lnc RNA的过程都是严格符合质量控制标准的。(4)芯片分析可知15min跑台训练后的学习记忆改善伴随着大量的lnc RNA和m RNA表达变化,其中与学习记忆相关的生物学过程与Ptn、Grin2b、Ephb2、Grin2a、Plcb1、Rgs14、Plcb1、Grin2b、Plk2、Grin2a、Pde4d等有关。此外,发现与学习记忆相关的5-羟色胺能神经突触信号通路和长时程增强信号通路上的m RNA都有大量的差异变化。其中,生物信息学分析发现,GO分析、Pathway分析和基因互作网络分析中同时差异表达变化的m RNA为Grin2b、Grin2a、Plcb1、Itpka、Pde4d、Adcy1、Tgfb3、Nos1、Htr1f、Fgf12、Kcnj6、Ppp3ca和Tgfb2。GO分析和pathway分析中同时差异表达变化的m RNA为Ephb2Nr3c1、Gabrd、Htr2a、Tacr3、Sstr1、Htr3a、Htr7、Npy2r、Htr2c。基因互作网络分析和pathway分析中同时差异表达变化的m RNA为Cyp2j10、Itpr1、Gng7、Htr5b、Prkcb、Kcnj3、Cyp2j3、Cacna1h、Gria3、Grm3、Homer1、Nfat5、Pak1、Akt2、Ppap2c、Wasl、Fcgr2a、Arpc2、Nr4a1、Map3k2、Rras2、Tgfbr1、Rasgrp1和Pde8a。GO分析和基因互作网络分析中同时差异表达变化的m RNA为Kit、Sh3gl2、Igf1r、Gjd2、Hgf、Ugt8、Stat6、Socs2和Gpx1。lnc RNA芯片分析得出前20位差异表达的lnc RNA分别为ENSRNOT00000062259、BC097405、ENSRNOT00000062799、ENSRNOT00000070294、ENSRNOT00000062317、AF352177、ENSRNOT00000053893、ENSRNOT00000053826、ENSRNOT00000052938、ENSRNOT00000053541、Bsr、ENSRNOT00000053163、ENSRNOT00000053854、ENSRNOT00000052710、ENSRNOT00000052710、ENSRNOT00000070404、ENSRNOT00000053950、Bsr、ENSRNOT00000069484和NR_037339。研究结论:15min跑台运动明显改善大鼠的空间学习记忆能力,然而30min跑台运动的学习记忆能力反而降低。15min跑台运动改善学习记忆和30min跑台运动损害学习记忆都是与5-羟色胺能神经突触信号通路和长时程增强信号通路相关,其中差异变化较为明显的lnc RNA为ENSRNOT00000062259、BC097405、ENSRNOT00000062799等,其可能调控的m RNA为Grin2b、Grin2a、Plcb1、Itpka、Pde4d、Adcy1、Tgfb3、Nos1、Htr1f、Fgf12、Kcnj6、Ppp3ca和Tgfb2等。
[Abstract]:Objective : To study the effects of treadmill exercise on learning and memory and to explore the mechanism of learning and memory . ( 3 ) The chip quality test results show that the process of measuring the difference of mRNA and difference lnc RNA from the chip is in strict conformity with the quality control standard . ( 4 ) It was found that the improvement of learning and memory after 15 minutes after treadmill training was accompanied by a large amount of lnc RNA and mRNA expression . The results showed that the expression of lnc RNA in the first 20 positions was significantly different from that of ENSRNOTCD3859 , BC097405 , ENSRNOT000053826 , ENSRNOT000052938 , ENSRNOT000053854 , ENSRNOT000052710 , ENSRNOT000053950 , Bsr , ENSRNOT000052710 , ENSRNOT000053950 , Bsr , ENSRNOT000069484 and NR _ 037339 , respectively . However , the learning and memory abilities of treadmill exercise in 30 min decreased . The learning and memory of treadmill exercise improved learning memory and 30 min treadmill exercise impairment learning and memory were correlated with 5 - HT ergic neurosynaptic signal pathway and long - time programmed enhancement signal pathway .

【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：G804.2

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