大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的老年性改變及運(yùn)動(dòng)和豐富生存環(huán)境對(duì)大鼠空間學(xué)習(xí)能力的作用.pdf

1、隨著人類壽命的延長，衰老帶來的影響已經(jīng)成為我們面臨的重大問題，這其中，大腦的衰老又尤其引入關(guān)注。而在腦的各個(gè)結(jié)構(gòu)中，海馬結(jié)構(gòu)又是最易受到衰老影響的區(qū)域之一。由于海馬結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)記憶功能關(guān)系密切及其對(duì)衰老的易感性，使得眾多學(xué)者將研究重點(diǎn)集中于此，包括對(duì)海馬結(jié)構(gòu)的體積、海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)神經(jīng)元及突觸的數(shù)目老年改變的研究。隨著新的定量研究方法--體視學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，越來越多的研究表明，老年認(rèn)知能力的降低與海馬神經(jīng)元和突觸的數(shù)量改變并沒有明顯的聯(lián)系；那么，

2、什么是導(dǎo)致老年大腦功能降低的原因呢？神經(jīng)纖維，特別是有髓神經(jīng)纖維對(duì)海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)神經(jīng)元沖動(dòng)傳導(dǎo)的完整性起著重要作用，因此，神經(jīng)纖維的改變很可能是影響大腦認(rèn)知能力的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之一，但是到目前為止，國內(nèi)、外尚未見對(duì)海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維進(jìn)行定量研究的報(bào)道。Tang等在國際上首次應(yīng)用了體視學(xué)方法對(duì)大腦白質(zhì)內(nèi)神經(jīng)纖維進(jìn)行定量研究，從而為神經(jīng)纖維的三維定量研究提供了有效的研究手段。因此，本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用透射電子顯微鏡技術(shù)和體視學(xué)技術(shù)研究Long-Evans大

3、鼠大腦海馬結(jié)構(gòu)及其內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的老年性改變。老年大腦比我們想象的具有更大的可塑性。目前，越來越多的研究者發(fā)現(xiàn)鍛煉和積極的社會(huì)活動(dòng)有助于延緩腦的衰老，因此，我們選用SD大鼠作為研究對(duì)象，分別研究運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及豐富生存環(huán)境這兩種簡易的行為學(xué)干預(yù)手段是否能夠延緩老年大腦功能下降的進(jìn)程，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及豐富生存環(huán)境改善老年大腦空間學(xué)習(xí)能力的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)正在研究中。 第一部分 1.材料與方法 1.1,雌性Long-Evans大鼠，青年

4、組（6月齡）5只，中老年組（18月齡）5只，老年組（28月齡）6只。體重280±20g。 1.2,從每只大鼠隨機(jī)抽取一側(cè)大腦半球，再從中隨機(jī)抽取5～6塊海馬結(jié)構(gòu)組織塊（1mm3），制作成60 nm超薄切片，從每張切片上隨機(jī)抽取15個(gè)視野在透射電鏡下放大7000倍拍照。 1.3,運(yùn)用體視學(xué)方法分別計(jì)算出大鼠大腦海馬結(jié)構(gòu)總體積、海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維長度密度和總長度、海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維體積密度和總體積、海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)

5、纖維平均直徑。 2.結(jié)果 2.1,青年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)總體積為85.9±14.0mm3，中老年組大鼠大腦海馬結(jié)構(gòu)總體積為95.6±22.5mm3，老年組大鼠大腦海馬結(jié)構(gòu)總體積為79.5±10.1 mm3，三組之間無顯著性差異（p>0.05）。 2.2,青年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度為9.1±3.8 km，中老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度為14.9±5.3 km，老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度

6、為7.8±2.4 km。與青年組相比，中老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度顯著性增加了63.6％（p<0.05）；與中老年組相比，老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度顯著性降低了47.5％（p<0.05）。老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度與青年組相比沒有顯著性改變（p>0.05）。 2.3,青年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的總體積為4.3±1.2mm3，中老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的總體積為5.1±1.0mm3

7、，老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的總體積為4.4±1.4mm3，三組之間沒有顯著性差異（p>0.05）。 2.4,青年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維平均直徑為0，74±0.07μm，中老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維平均直徑為0.70±0.10μm，老年組大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維平均直徑為0.75±0.04μm，三組之間沒有顯著性差異（p>0.05）。 第二部分 1.材料與方法 1.1,跑步訓(xùn)練組

8、 1.1.1, SD大鼠，14月齡，雌雄各10只，隨機(jī)分為跑步訓(xùn)練組（雌雄各5只）和對(duì)照組（雌雄各5只）；24月齡，雌雄各10只，隨機(jī)分為跑步訓(xùn)練組（雌雄各5只）和對(duì)照組（雌雄各5只）。 1.1.2,跑步訓(xùn)練組動(dòng)物每周訓(xùn)練5天，休息2天，每天20 min，訓(xùn)練強(qiáng)度為：第一周10 m/min，第二周15 m/min，從第三周開始20 m/min，訓(xùn)練時(shí)間4個(gè)月。對(duì)照組大鼠不進(jìn)行任何訓(xùn)練，飼養(yǎng)時(shí)間為4個(gè)月。 1.1.3,訓(xùn)

9、練時(shí)間結(jié)束后，用Morris水迷宮進(jìn)行連續(xù)5天的空間學(xué)習(xí)能力的測(cè)試，前四天為隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)，第五天為可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。記錄動(dòng)物的尋臺(tái)時(shí)間（從入水到找到平臺(tái)且四肢爬上平臺(tái)的時(shí)間，即潛伏期）。 1.2,豐富生存環(huán)境組 1.2.1, SD大鼠，14月齡，雌雄各20只，隨機(jī)分為豐富生存環(huán)境干預(yù)組（雌雄各10只）和對(duì)照組（雌雄各10只）；24月齡，雌雄各20只，隨機(jī)分為豐富生存環(huán)境干預(yù)組（雌雄各10只）和對(duì)照組（雌雄各10只）。

10、 1.2.2,將豐富生存環(huán)境組大鼠分年齡和性別放入自制大木箱中（120cm×60cm×50cm）飼養(yǎng)，每箱10只動(dòng)物。箱內(nèi)除給予足夠的食物和水外，放置各種形狀的管道和玩具等刺激物，每周更換一次，干預(yù)時(shí)間為4個(gè)月。將對(duì)照組大鼠分年齡和性別在普通標(biāo)準(zhǔn)鐵籠中（40cm×30cm×30cm）飼養(yǎng)，3～4只/籠，只給予足夠的食物和水，飼養(yǎng)時(shí)間為4個(gè)月。 1.2.3,干預(yù)時(shí)間結(jié)束后，用Morris水迷宮進(jìn)行連續(xù)5天的空間學(xué)習(xí)能力的測(cè)試，前四

11、天為隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)，第五天為可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。記錄動(dòng)物的尋臺(tái)時(shí)間（從入水到找到平臺(tái)且四肢爬上平臺(tái)的時(shí)間，即潛伏期）。 2.結(jié)果 2.1,跑步訓(xùn)練組 2.1.1,14月齡雌性跑步訓(xùn)練組大鼠的隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)潛伏期均明顯短于對(duì)照組大鼠（p<0.05）；而兩組大鼠可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)的潛伏期沒有明顯差異（p>0.05）。14月齡雄性跑步訓(xùn)練組大鼠和對(duì)照組大鼠隱藏平臺(tái)與可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)均不存在顯著性差異（p>0.05）。 2.1.2,

12、24月齡的雌、雄性跑步訓(xùn)練組大鼠與對(duì)照組雌、雄性大鼠的隱藏平臺(tái)與可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)潛伏期均不存在顯著性差異（p>0.05）。 2.2,豐富生存環(huán)境組 2.2.1,14月齡雌性豐富生存環(huán)境干預(yù)組大鼠的隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)潛伏期均明顯短于對(duì)照組大鼠（p<0.05，）；可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)的潛伏期沒有明顯差異（p>0.05）。14月齡雄性豐富生存環(huán)境干預(yù)組和對(duì)照組大鼠的隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)和可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)潛伏期均不存在顯著性差異（p>0.05）。 2

13、.2.2,24月齡雌、雄性豐富生存環(huán)境干預(yù)組大鼠與對(duì)照組雌、雄性大鼠的隱藏平臺(tái)與可見平臺(tái)實(shí)驗(yàn)潛伏期均不存在顯著性差異（p>0.05）。 全文結(jié)論: 1.本研究在國際上首次把新的體視學(xué)方法和電子顯微鏡技術(shù)結(jié)合起來定量研究大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的老年改變。 2.首次發(fā)現(xiàn)老年雌性Long-Evans大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度顯著性降低。 3.雖然中老年雌性大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度較青年大鼠顯著

14、性增加的原因尚待進(jìn)一步研究，但結(jié)合我們課題組以前在大腦白質(zhì)與皮質(zhì)中的研究結(jié)論，本研究結(jié)果進(jìn)一步支持正常老年大腦的有髓神經(jīng)纖維存在廣泛性老年改變。 4.首次獲得了雌性大鼠海馬結(jié)構(gòu)體積、海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的總長度和總體積及纖維平均直徑的基本數(shù)值，這些數(shù)值為今后運(yùn)用該動(dòng)物模型探討中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化性疾病對(duì)海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維的影響提供了重要的參考數(shù)據(jù)。 5.短期跑步訓(xùn)練及豐富生存環(huán)境可使中老年雌性大鼠的空間學(xué)習(xí)能力顯著提高