运动干预对糖尿病大鼠学习记忆的影响及谷氨酸转运体-1的调节作用

朱显奇 许晓畅 张冉冉 王冬梅

山东第一医科大学(山东省医学科学院)运动医学与康复学院 山东 泰安 271000

记忆功能减退是糖尿病所带来的病症之一,并且与学习记忆有关的海马谷氨酸转运体-1也受到损伤[1]。运动是否能改善糖尿病所引起的记忆减退和海马谷氨酸转运体-1的蛋白损伤呢? 本文通过动物实验,探讨运动干预对糖尿病大鼠学习记忆的影响,为改善糖尿病人群的学习记忆能力及海马谷氨酸转运体-1的调节作用提供理论支持和实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 雄性SD 大鼠30只,8周龄,随机选取10只为C组,其余20只大鼠采用高脂高糖饮食两个月和一次性腹腔内注射链脲佐菌素(STZ)30mg/kg的方法建立糖尿病模型后,随机分为DM 组和DMT 组。

1.2 实验方法 糖尿病干预组大鼠每天跑台运动0.5h,20m/min,为期8w。运动干预前后对所有大鼠进行水迷宫测试。包括1-5天的定向航行实验,每天训练4次,记录最后一次大鼠的逃避潜伏期,考察大鼠学习能力。第6天撤去平台,进行空间探索实验,记录2min内大鼠穿越平台位置次数,分析大鼠的记忆能力。

尾静脉取血后,用血糖仪测定运动干预前后的血糖值水平。

剥离出大鼠两侧的海马组织,组织匀浆后,4℃12000×g离心15min后收集上清并定量分析。取30μg总蛋白进行SDS-PAGE 分离蛋白,然后电转移至PVDF膜上,5%脱脂奶粉封闭后加入谷氨酸转运体-1一抗,4℃孵育过夜,加入二抗孵育2h后暗室曝光显影。以谷氨酸转运体-1与β-actin灰度值的比值反映其蛋白含量。

采用SPSS20.0软件进行统计分析,实验数据以mean±SD 表示,组间比较采用t检验,以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 血糖变化 与C组(5.67±1.23)相比,DM 组(17.59±1.63)和DMT(12.91±0.82)组大鼠的空腹血糖显著升高(P＜0.01,P＜0.01)；与DM 组(17.59±1.63)相比,DMT 组(12.91±0.82)大鼠的空腹血糖显著降低(P＜0.01)。

2.2 大鼠学习记忆情况 与C组相比,DM 组和DMT 组的逃避潜伏期显著延长,穿越平台次数显著减少(P＜0.01,P＜0.05)；与DM 组相比,DMT组的逃避潜伏期显著缩短(P＜0.01),穿越平台次数有增加趋势,但不具有显著性差异(P＞0.05)。

注:与C组比较,**,P＜0.01,*,P＜0.05；与DM 组相比,##,P＜0.01

2.3 谷氨酸转运体-1蛋白表达 与C组(0.72±0.06)相比,DM 组(0.40±0.03)和DMT 组(0.48±0.06)中海马谷氨酸转运体-1的蛋白表达显著下降(P＜0.01,P＜0.01)；与DM 组(0.40±0.03)相比,DMT 组(0.48±0.06)中谷氨酸转运体-1的蛋白表达显著增高(P＜0.05)。

3 讨论

学习记忆能力是脑的高级神经功能之一,海马、额叶等多个脑区对其发挥作用[2],大量研究表明,适量的有氧运动干预可以促进学习记忆的形成。糖尿病使中枢神经系统发生病变,可以引起神经细胞的形态和功能变化,导致学习记忆能力降低,使糖尿病患者的生理心理健康受到严重的影响[3]。

本实验中,我们采用了水迷宫实验对大鼠的学习记忆能力进行了检验,可知糖尿病大鼠的学习记忆能力明显下降,但经运动干预后可得到明显改善。与正常对照组相比,糖尿病组大鼠海马谷氨酸转运体-1明显减少,这可能是谷氨酸水平提高的原因之一,运动干预后,糖尿病运动组大鼠的谷氨酸转运体-1虽然比正常对照组明显减少,但却显著高于糖尿病组,表明运动改善糖尿病与谷氨酸转运体-1的下调有关。

综上,糖尿病会引起大鼠学习记忆能力的下降,有氧运动干预在一定程度上可以提高大鼠的学习记忆能力,上调海马谷氨酸转运体-1的表达可能是运动干预改善学习记忆能力的重要机制之一。