運動干預對糖尿病大鼠學習記憶的影響及谷氨酸轉運體-1的調節作用

朱顯奇 許曉暢 張冉冉 王冬梅

山東第一醫科大學(山東省醫學科學院)運動醫學與康復學院 山東 泰安 271000

記憶功能減退是糖尿病所帶來的病癥之一,并且與學習記憶有關的海馬谷氨酸轉運體-1也受到損傷[1]。運動是否能改善糖尿病所引起的記憶減退和海馬谷氨酸轉運體-1的蛋白損傷呢? 本文通過動物實驗,探討運動干預對糖尿病大鼠學習記憶的影響,為改善糖尿病人群的學習記憶能力及海馬谷氨酸轉運體-1的調節作用提供理論支持和實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組 雄性SD 大鼠30只,8周齡,隨機選取10只為C組,其余20只大鼠采用高脂高糖飲食兩個月和一次性腹腔內注射鏈脲佐菌素(STZ)30mg/kg的方法建立糖尿病模型后,隨機分為DM 組和DMT 組。

1.2 實驗方法 糖尿病干預組大鼠每天跑臺運動0.5h,20m/min,為期8w。運動干預前后對所有大鼠進行水迷宮測試。包括1-5天的定向航行實驗,每天訓練4次,記錄最后一次大鼠的逃避潛伏期,考察大鼠學習能力。第6天撤去平臺,進行空間探索實驗,記錄2min內大鼠穿越平臺位置次數,分析大鼠的記憶能力。

尾靜脈取血后,用血糖儀測定運動干預前后的血糖值水平。

剝離出大鼠兩側的海馬組織,組織勻漿后,4℃12000×g離心15min后收集上清并定量分析。取30μg總蛋白進行SDS-PAGE 分離蛋白,然后電轉移至PVDF膜上,5%脫脂奶粉封閉后加入谷氨酸轉運體-1一抗,4℃孵育過夜,加入二抗孵育2h后暗室曝光顯影。以谷氨酸轉運體-1與β-actin灰度值的比值反映其蛋白含量。

采用SPSS20.0軟件進行統計分析,實驗數據以mean±SD 表示,組間比較采用t檢驗,以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 血糖變化 與C組(5.67±1.23)相比,DM 組(17.59±1.63)和DMT(12.91±0.82)組大鼠的空腹血糖顯著升高(P＜0.01,P＜0.01)；與DM 組(17.59±1.63)相比,DMT 組(12.91±0.82)大鼠的空腹血糖顯著降低(P＜0.01)。

2.2 大鼠學習記憶情況 與C組相比,DM 組和DMT 組的逃避潛伏期顯著延長,穿越平臺次數顯著減少(P＜0.01,P＜0.05)；與DM 組相比,DMT組的逃避潛伏期顯著縮短(P＜0.01),穿越平臺次數有增加趨勢,但不具有顯著性差異(P＞0.05)。

注:與C組比較,**,P＜0.01,*,P＜0.05；與DM 組相比,##,P＜0.01

2.3 谷氨酸轉運體-1蛋白表達 與C組(0.72±0.06)相比,DM 組(0.40±0.03)和DMT 組(0.48±0.06)中海馬谷氨酸轉運體-1的蛋白表達顯著下降(P＜0.01,P＜0.01)；與DM 組(0.40±0.03)相比,DMT 組(0.48±0.06)中谷氨酸轉運體-1的蛋白表達顯著增高(P＜0.05)。

3 討論

學習記憶能力是腦的高級神經功能之一,海馬、額葉等多個腦區對其發揮作用[2],大量研究表明,適量的有氧運動干預可以促進學習記憶的形成。糖尿病使中樞神經系統發生病變,可以引起神經細胞的形態和功能變化,導致學習記憶能力降低,使糖尿病患者的生理心理健康受到嚴重的影響[3]。

本實驗中,我們采用了水迷宮實驗對大鼠的學習記憶能力進行了檢驗,可知糖尿病大鼠的學習記憶能力明顯下降,但經運動干預后可得到明顯改善。與正常對照組相比,糖尿病組大鼠海馬谷氨酸轉運體-1明顯減少,這可能是谷氨酸水平提高的原因之一,運動干預后,糖尿病運動組大鼠的谷氨酸轉運體-1雖然比正常對照組明顯減少,但卻顯著高于糖尿病組,表明運動改善糖尿病與谷氨酸轉運體-1的下調有關。

綜上,糖尿病會引起大鼠學習記憶能力的下降,有氧運動干預在一定程度上可以提高大鼠的學習記憶能力,上調海馬谷氨酸轉運體-1的表達可能是運動干預改善學習記憶能力的重要機制之一。