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動和豐富生存環(huán)境對大鼠空間學(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)系密切及其對衰老的易感性，使得眾多學(xué)者將研究重點集中于此，包括對海馬結(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)纖維對海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)神經(jīng)元沖動傳導(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)、外尚未見對海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維進行定量研究的報道。Tang等在國際上首次應(yīng)用了體視學(xué)方法對大腦白質(zhì)內(nèi)神經(jīng)纖維進行定量研究，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，本實驗運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)鍛煉和積極的社會活動有助于延緩腦的衰老，因此，我們選用SD大鼠作為研究對象，分別研究運動訓(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程，運動訓(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,從每只大鼠隨機抽取一側(cè)大腦半球，再從中隨機抽取5～6塊海馬結(jié)構(gòu)組織塊（1mm3），制作成60 nm超薄切片，從每張切片上隨機抽取15個視野在透射電鏡下放大7000倍拍照。 1.3,運用體視學(xué)方法分別計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，隨機分為跑步訓(xùn)練組（雌雄各5只）和對照組（雌雄各5只）；24月齡，雌雄各10只，隨機分為跑步訓(xùn)練組（雌雄各5只）和對照組（雌雄各5只）。 1.1.2,跑步訓(xùn)練組動物每周訓(xùn)練5天，休息2天，每天20 min，訓(xùn)練強度為：第一周10 m/min，第二周15 m/min，從第三周開始20 m/min，訓(xùn)練時間4個月。對照組大鼠不進行任何訓(xùn)練，飼養(yǎng)時間為4個月。 1.1.3,訓(xùn)

9、練時間結(jié)束后，用Morris水迷宮進行連續(xù)5天的空間學(xué)習(xí)能力的測試，前四天為隱藏平臺實驗，第五天為可見平臺實驗。記錄動物的尋臺時間（從入水到找到平臺且四肢爬上平臺的時間，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，隨機分為豐富生存環(huán)境干預(yù)組（雌雄各10只）和對照組（雌雄各10只）；24月齡，雌雄各20只，隨機分為豐富生存環(huán)境干預(yù)組（雌雄各10只）和對照組（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)時間為4個月。將對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)時間為4個月。 1.2.3,干預(yù)時間結(jié)束后，用Morris水迷宮進行連續(xù)5天的空間學(xué)習(xí)能力的測試，前四

11、天為隱藏平臺實驗，第五天為可見平臺實驗。記錄動物的尋臺時間（從入水到找到平臺且四肢爬上平臺的時間，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實驗潛伏期均明顯短于對照組大鼠（p<0.05）；而兩組大鼠可見平臺實驗的潛伏期沒有明顯差異（p>0.05）。14月齡雄性跑步訓(xùn)練組大鼠和對照組大鼠隱藏平臺與可見平臺實驗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)練組大鼠與對照組雌、雄性大鼠的隱藏平臺與可見平臺實驗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)組大鼠的隱藏平臺實驗潛伏期均明顯短于對照組大鼠（p<0.05，）；可見平臺實驗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)組和對照組大鼠的隱藏平臺實驗和可見平臺實驗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)組大鼠與對照組雌、雄性大鼠的隱藏平臺與可見平臺實驗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)值為今后運用該動物模型探討中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化性疾病對海馬結(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