自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對抑郁模型大鼠學(xué)習(xí)記憶及基底外側(cè)杏仁核c-fos表達(dá)的影響

崔建梅，藥宏慧，李中華，龐立杰，賀繼平45

（1.中北大學(xué) 體育學(xué)院，山西 太原 030051；2.太原理工大學(xué) 體育學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西體育職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030006；4.山西醫(yī)科大學(xué) 汾陽學(xué)院，山西 汾陽 030001）

抑郁癥(depression)是情感性精神障礙之一，它是一種以情感病態(tài)變化主要是情緒低落為顯著特征的精神性疾病。抑郁癥的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，專家預(yù)測2020年抑郁癥將成為人類的第二殺手[1]。應(yīng)激性生活事件與抑郁癥的發(fā)病存在密切關(guān)系，已成為誘發(fā)抑郁的重要因素，應(yīng)激可以引起機(jī)體許多功能的改變，諸如認(rèn)知功能、消化功能、性功能、內(nèi)分泌功能等。現(xiàn)代生活帶給人類的應(yīng)激因素很多，包括社會(huì)競爭壓力越來越大、生活環(huán)境不穩(wěn)定性增加等。學(xué)習(xí)記憶能力降低是抑郁癥狀的重要內(nèi)容，許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明一定程度的應(yīng)激可以引起大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力減退[2]，而研究證實(shí)，運(yùn)動(dòng)鍛煉具有改善人們不良情緒的作用，對于抑郁癥的發(fā)病有一定的預(yù)防作用[3]。

對動(dòng)物和人類的研究表明應(yīng)激激素皮質(zhì)醇可以對記憶功能起到重要調(diào)節(jié)作用[4]。杏仁核屬于邊緣系統(tǒng)的皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)，杏仁核在不同層次調(diào)控海馬處理信息的過程，參與情感發(fā)生和記憶的保存[5]，是嚴(yán)重心理應(yīng)激時(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的主要區(qū)域之一，進(jìn)一步的研究還顯示杏仁核的不同核團(tuán)在情緒記憶鞏固過程中有著不同功能。其中，杏仁核基底外側(cè)核是感覺信息與行為輸出的情感意義之間聯(lián)合學(xué)習(xí)的關(guān)鍵部位[6]，在情緒記憶的鞏固中具有關(guān)鍵性作用[7]。c-fos基因是原癌基因家族成員，它編碼的核蛋白 fos調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，是細(xì)胞內(nèi)信號傳遞通路中非特異轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，人們發(fā)現(xiàn)c-fos基因表達(dá)能反映神經(jīng)細(xì)胞的功能狀態(tài)，是抗抑郁藥在中樞極為快捷有效的指標(biāo)[8]，與神經(jīng)元的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與認(rèn)知功能和記憶有關(guān)，而且 c-fos基因的表達(dá)對長期記憶的保持是必需的[9]。慢性不可預(yù)知性應(yīng)激(Chronic Unpredictable Stress，CNS)是近年來國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的抑郁動(dòng)物模型之一，它可模擬抑郁的核心癥狀——快感缺乏，目前被廣泛運(yùn)用于抑郁癥的病理生理機(jī)制、抗抑郁藥物研發(fā)及作用機(jī)制的研究。自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)是動(dòng)物在正常的活動(dòng)時(shí)間和已經(jīng)熟悉的環(huán)境中，沒有外力逼迫而自愿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，觀察到的結(jié)果更接近動(dòng)物的實(shí)際情況。因此，本實(shí)驗(yàn)通過復(fù)制CNS大鼠模型，觀察長期慢性自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對CNS模型大鼠血清皮質(zhì)醇的影響，測試大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力及杏仁基底外側(cè)核 c-fos的變化，探討自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)提高抑郁模型大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的可能機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物及分組

雄性健康成年SD大鼠40只(3月齡)，體重200～220 g，室溫(20±2) ℃，濕度(55±10)%，12 h晝夜循環(huán)光照。大鼠購回后適應(yīng)環(huán)境1周，將40只大鼠隨機(jī)分為4組，即正常對照組、運(yùn)動(dòng)組、應(yīng)激模型組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組，每組10只。應(yīng)激模型組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組單獨(dú)喂養(yǎng)。

1.2 慢性不可預(yù)知性應(yīng)激模型[3]制備

制備慢性中等不可預(yù)知應(yīng)激抑郁動(dòng)物模型。應(yīng)激刺激為24 h禁水、5 min懸尾、2 h束縛應(yīng)激、5 min冷水強(qiáng)迫游泳(水溫 4 ℃)、24 h 禁食、5 min 熱應(yīng)激(45 ℃)、晝夜顛倒、20 min電擊足底(0.8 A，每次持續(xù)4 s、間隔5 min)，以上刺激順序隨機(jī)安排，每天1次，連續(xù)28 d。非應(yīng)激組大鼠除了必要的例行鼠籠清潔，不做任何干擾。

1.3 試劑

皮質(zhì)醇放射免疫試劑(天津德普生物技術(shù)醫(yī)學(xué)產(chǎn)品有限公司)；c-fos測定試劑盒(武漢博士德生物工程有限公司)。

1.4 訓(xùn)練方案

1)運(yùn)動(dòng)組從第 2周接受自愿轉(zhuǎn)輪鍛練，籠內(nèi)有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的跑輪(直徑33 cm，寬度10 cm)，動(dòng)物可自由進(jìn)跑輪進(jìn)行鍛煉，紅外線檢測裝置和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)自動(dòng)采集和分析轉(zhuǎn)輪情況，運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠允許適應(yīng)自愿轉(zhuǎn)輪1周。2)應(yīng)激模型組從第2周開始接受為期4周的CNS 程序。3)應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組從第2周接受自由轉(zhuǎn)輪鍛煉，同時(shí)每天接受1次CNS程序，為期 4周。4)正常對照組除了必要的例行鼠籠清潔，不做任何干擾。

1.5 血清皮質(zhì)醇測試

CNS及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)束后第2天上午(09：00—11：00)，所有大鼠經(jīng)尾靜脈取血，低溫離心分離血清，置于4 ℃冰箱保存，用放射免疫分析法測大鼠血清皮質(zhì)醇(Cort)。

1.6 曠場試驗(yàn)

尾靜脈取血后第2天進(jìn)行曠場實(shí)驗(yàn)以評估大鼠的一般運(yùn)動(dòng)能力及探索行為。測試曠場實(shí)驗(yàn)箱大小為l00 cm×l00 cm×50 cm，周壁為黑色，底面分為面積相等的25個(gè)方格(20 cm×20 cm)。曠場反應(yīng)箱正上方裝有一個(gè)攝像頭監(jiān)視大鼠在箱內(nèi)的活動(dòng)，并將圖像信息傳入計(jì)算機(jī)，再通過回放錄像，觀察大鼠5 min內(nèi)穿格數(shù)目(crossing squares，以3只腳爪進(jìn)入1個(gè)新格為準(zhǔn))、直立次數(shù)(the times of rearing，以2只前肢離開底面為準(zhǔn))、修飾次數(shù)及糞便顆粒，每只測試結(jié)束后進(jìn)行糞便的清理，防止遺留氣味影響下一只測試。

1.7 八臂迷宮實(shí)驗(yàn)程序

所有大鼠在第6周周一進(jìn)行八臂迷宮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前大鼠先在迷宮中適應(yīng)2 d，每天2次。適應(yīng)時(shí)3至4只大鼠同時(shí)置于迷宮中，自由活動(dòng)和攝取食物10 min，適應(yīng)后進(jìn)行每天2次的訓(xùn)練。每次訓(xùn)練中，八臂中只有4臂放置了食物(分別為1、3、5、7號臂)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程均維持此順序。大鼠置于迷宮中央?yún)^(qū)，此時(shí)中央?yún)^(qū)四周用鼠門關(guān)住，15 s后將門打開并開啟分析測試軟件，測試定時(shí)10 min，大鼠可選擇進(jìn)入任意一臂，以攝取食物。大鼠進(jìn)入有食物的臂且攝取了食物為 1次正確選擇；分析記憶的記錄參數(shù)為錯(cuò)誤選擇的次數(shù)，重新進(jìn)入放食物臂或第 1次進(jìn)入放食物臂而不攝取食物為工作記憶錯(cuò)誤(working memory error，WME)，進(jìn)入不放食物臂稱為參考記憶錯(cuò)誤(reference memory error，RME)，兩者之和為總記憶錯(cuò)誤(total error，TE)當(dāng)大鼠將4臂食物吃完或10 min后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，記錄所需時(shí)間(TT)。

1.8 腦組織的取材及免疫組織化學(xué)染色

八臂迷宮測試后即刻，大鼠經(jīng)常規(guī)灌注固定，腦冠狀位連續(xù)冰凍切片，片厚40 μm，隔4張取1張。切片經(jīng)0.5% Triton X-100 PBS液孵育(37 ℃)1 h，然后加入10%山羊血清工作液孵育(37 ℃)1 h，加入c-fos血清第一抗體(兔抗鼠)，37 ℃孵育5 h后，4 ℃再孵育36 h；隨后加入生物素羊抗兔第二抗體，37 ℃孵育1 h；接著放入卵白素生物素復(fù)合物中，37 ℃孵育40 min，以上各步驟均用0.01 mol/L PBS (pH=7.2～7.4) 5 min×3次充分漂洗3遍(每次5 min)；DAB呈色，緩沖液中止顯色，用蒸餾水反復(fù)漂洗。0.2%明膠裱片、梯度酒精脫水、二甲苯透明、中性樹膠封片。

1.9 圖像分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

用數(shù)碼生物顯微鏡和形態(tài)學(xué)顯微圖像分析系統(tǒng)，參照大鼠腦立體定位圖譜測定大鼠BLA c-fos免疫陽性產(chǎn)物。每組大鼠各隨機(jī)選取10張BLA c-fos的片子在10×40倍下進(jìn)行測量，計(jì)數(shù)陽性細(xì)胞個(gè)數(shù)、陽性產(chǎn)物面積和灰度。采用SPSSl3.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，描述性資料采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析對組間差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，P<0.05為顯著性差異，P<0.01為極顯著性差異。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 大鼠曠場實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

表1結(jié)果顯示：與對照組比較，應(yīng)激模型組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠穿越格數(shù)、直立次數(shù)均顯著減少(P<0.01、P<0.05)，應(yīng)激模型組穿越格數(shù)平均減少18.79格，直立次數(shù)減少 19.49次；運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠穿越格數(shù)、直立次數(shù)均顯著高于應(yīng)激模型組(P<0.01)；與對照組比較，應(yīng)激模型組大鼠修飾次數(shù)顯著減少(P<0.01)，平均減少4.6次，糞便顆粒顯著增多(P<0.01)；經(jīng)過4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組及運(yùn)動(dòng)組大鼠修飾次數(shù)均顯著高于應(yīng)激模型組(P<0.01、P<0.05)，糞便顆粒均低于應(yīng)激模型組(P<0.05、P<0.01)，提示慢性應(yīng)激可以導(dǎo)致大鼠抑郁樣行為，而長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)可以改善大鼠慢性應(yīng)激導(dǎo)致的抑郁樣行為。

表1 各組大鼠曠場實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果(x±s）

2.2 大鼠血清皮質(zhì)醇測試結(jié)果

結(jié)果顯示：對照組、運(yùn)動(dòng)組、應(yīng)激模型組、應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組血清皮質(zhì)醇分別為(11.25±2.56)、(13.12±3.45)、(21.46±3.57)、(15.87±2.63)ng/mL。與對照組比較，應(yīng)激模型組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠血清皮質(zhì)醇水平均明顯升高(P<0.01、P<0.05)，應(yīng)激模型組升高10.21 ng/mL；運(yùn)動(dòng)組、應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組與應(yīng)激模型組比較皮質(zhì)醇水平顯著下降(P<0.01、P<0.05)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組下降5.59 ng/mL，提示長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)可能通過拮抗 HPA軸功能亢進(jìn)從而改善抑郁癥狀。

2.3 大鼠八臂迷宮行為學(xué)測試結(jié)果

表2結(jié)果顯示：與對照組比較，應(yīng)激模型組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組完成八臂迷宮時(shí)間顯著延長(P<0.01、P<0.05)，應(yīng)激模型組增加115.20 s，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組增加42.83 s；與應(yīng)激模型組比較，經(jīng)過長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠完成八臂迷宮時(shí)間顯著縮短(P<0.01)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組平均縮短75.37 s。

表2 各組大鼠八臂迷宮測試結(jié)果(x±s）

與對照組比較，應(yīng)激模型組重新進(jìn)入放食物臂或第1次進(jìn)入放食物臂而不攝取食物的次數(shù)(WME)顯著增多(P<0.05)，平均增多 3.11次；進(jìn)入不放食物臂的次數(shù)(RME)顯著增多(P<0.01)，總錯(cuò)誤次數(shù)(TE)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對照組(P<0.01)，平均增加7.11次；與對照組比較，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組WME增多，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，RME及TT均顯著增多(P<0.05)。

與應(yīng)激模型組比較，運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組WME、RME均顯著減少(P<0.01、P<0.05)，總錯(cuò)誤次數(shù)(TE)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于應(yīng)激模型組(P<0.01)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組平均減少4.58次。

2.4 各組大鼠基底外側(cè)杏仁核(BLA) c-fos免疫陽性細(xì)胞數(shù)量、面積及灰度

在c-fos光鏡下可見BLA內(nèi)分布有大量的c-fos，免疫反應(yīng)產(chǎn)物呈棕褐色，低倍鏡下為褐色小圓點(diǎn)，染色均勻，高倍鏡下為圓形和橢圓形的褐色神經(jīng)元，主要位于神經(jīng)元胞體和突起的胞漿內(nèi)，細(xì)胞核著色。

測量結(jié)果(見表3)顯示：與對照組比較，應(yīng)激模型組、應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組BLA c-fos免疫陽性細(xì)胞數(shù)量及面積均顯著減少(P<0.01)，應(yīng)激模型組降低幅度分別為66%、58%，灰度差異沒有顯著性(P>0.05)；與應(yīng)激模型組比較，運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組BLA c-fos免疫陽性細(xì)胞數(shù)量和陽性產(chǎn)物面積表達(dá)均增加(P<0.01、P<0.05)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組增加幅度分別為77%、72%，陽性細(xì)胞平均目標(biāo)灰度值雖降低，但差異沒有顯著性(P>0.05)。

表3 各組大鼠基底外側(cè)杏仁核（BLA）c-fos免疫陽性細(xì)胞數(shù)量、面積和灰度(x±s）

3 討論

3.1 自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對抑郁模型大鼠曠場實(shí)驗(yàn)的影響

抑郁模型目前可供選擇的很多，有應(yīng)激模型、藥物模型、腦損傷模型、遺傳選擇性模型、基因敲除模型等。其中由Katz等率先提出，后經(jīng)Willner[10]改進(jìn)的慢性輕度不可預(yù)見性應(yīng)激模型相對較為可靠，其理論依據(jù)與人類抑郁癥中慢性、低水平的應(yīng)激源促進(jìn)疾病發(fā)生、加速疾病發(fā)展的機(jī)理更接近。研究提示，它可模擬人類抑郁癥的核心癥狀，包括活動(dòng)減少、好奇探究行為能力下降等[11]。曠場實(shí)驗(yàn)是一個(gè)用動(dòng)物行為指標(biāo)檢測類似于人的復(fù)雜情緒如焦慮、抑郁等的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，可檢測動(dòng)物的自發(fā)行為和探究行為，可用來測試動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的“興奮”或“抑郁”狀態(tài)[12]。穿格數(shù)及直立次數(shù)表示大鼠的探究行為，修飾(理毛)時(shí)間反映大鼠對環(huán)境警覺性的高低，排便量反映了緊張恐懼狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，應(yīng)激模型組大鼠穿越格數(shù)、直立次數(shù)及修飾次數(shù)均顯著減少、糞便顆粒顯著增多，這些行為改變表明長期慢性應(yīng)激使大鼠活動(dòng)及探究能力降低、對新鮮環(huán)境的好奇程度下降、興趣喪失、緊張程度增加、對自身的關(guān)注下降及運(yùn)動(dòng)遲滯，表現(xiàn)為抑郁樣。經(jīng)過4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)，應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠穿越格數(shù)、直立次數(shù)及修飾次數(shù)均顯著增多，糞便顆粒顯著減少，說明長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)可以在一定程度上改善應(yīng)激大鼠的抑郁樣行為，與Salmon等[13]研究結(jié)果一致。

3.2 自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對抑郁模型大鼠血清皮質(zhì)醇及學(xué)習(xí)記憶的影響

近來的研究顯示，抑郁患者血漿皮質(zhì)醇濃度分泌增加，失去了正常人夜間自發(fā)性分泌抑制的節(jié)律，整天處于腎上腺皮質(zhì)功能亢進(jìn)狀態(tài)[14]。Rubin等[15]研究還發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，抑郁患者的腎上腺皮質(zhì)增生約38%，增生的程度與皮質(zhì)醇的濃度有關(guān)，且隨著抑郁的恢復(fù)，這種增生似乎也隨著皮質(zhì)醇的正?；饾u消失。在本研究中，與對照組相比，CNS顯著增加了應(yīng)激模型組大鼠血清皮質(zhì)醇水平，平均值增加 11.21 ng/mL，增加幅度為 90%，而經(jīng)過 4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激組大鼠血清皮質(zhì)醇水平顯著下降，盡管遠(yuǎn)高于對照組，但與應(yīng)激模型組相比顯著降低，平均值減少5.59 ng/mL，說明自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)很可能是通過拮抗HPA軸功能亢進(jìn)，從而改善抑郁癥狀，在一定程度上發(fā)揮抗抑郁作用。運(yùn)動(dòng)組經(jīng)過4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)血清皮質(zhì)醇水平有增高的趨勢，但與對照組比較無顯著差異。

認(rèn)知功能包括感知覺、記憶、注意、語言、思維、意識、情感、結(jié)構(gòu)運(yùn)用及高級執(zhí)行能力、定向力和自知力等。認(rèn)知功能與情緒之間有著密切聯(lián)系，最近研究結(jié)果表明一定程度的應(yīng)激可以引起大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力減退，同時(shí)血中皮質(zhì)醇水平顯著升高，推測皮質(zhì)醇分泌增加可能是損傷大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力以及記憶保持的原因之一。Bosch等[16]發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)醇可以顯著損害長時(shí)記憶的提取，和服用安慰劑的被試者相比，皮質(zhì)醇組被試24 h后的單詞自由回憶量顯著堿少，但直接回憶和再認(rèn)記憶不受影響。

研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)記憶能力降低是抑郁癥狀的重要表現(xiàn)[17-18]。八臂迷宮已被公認(rèn)為一種比較理想的學(xué)習(xí)記憶模型，動(dòng)物通過觀察周圍一些固定參照物，經(jīng)過反復(fù)識認(rèn)，從而在其腦內(nèi)將參照物同空間方位聯(lián)系起來，來學(xué)習(xí)和記憶自身與餌(置于迷宮臂末端的白色小食丸)的相對位置，獲得辨別該空間方位的能力，是一種評估嚙齒動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶能力的工具，已被廣泛接受和應(yīng)用[19]。本實(shí)驗(yàn)中，大鼠經(jīng)過4周慢性不可預(yù)知的應(yīng)激，應(yīng)激模型組大鼠出現(xiàn)記憶力減退的表現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)鍛煉有益于大鼠的學(xué)習(xí)記憶，具有改善消除人們不良情緒的作用，對于抑郁癥有一定的改善作用[20]，本研究結(jié)果顯示經(jīng)過4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)組大鼠八臂迷宮完成時(shí)間，WME、RME及TE均減少，盡管與對照組無顯著差異，但仍反映出自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)有增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶的趨勢，可能與4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對皮質(zhì)醇的釋放有良性的調(diào)節(jié)作用，能抵抗糖皮質(zhì)激素的過量分泌。研究表明，認(rèn)知功能與糖皮質(zhì)激素的關(guān)系呈倒U型，損傷效應(yīng)與糖皮質(zhì)激素的不足和過多有關(guān)，正常水平的糖皮質(zhì)激素參與學(xué)習(xí)記憶的過程[21]。應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠完成八臂迷宮時(shí)間顯著縮短，平均減少75.37 s，重新進(jìn)入放食物臂或第一次進(jìn)入放食物臂而不攝取食物的次數(shù)、進(jìn)入不放食物臂的次數(shù)及總錯(cuò)誤次數(shù)顯著減少，總錯(cuò)誤次數(shù)減少4.58次，說明長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)可能通過拮抗 HPA軸功能亢進(jìn)及改善抑郁大鼠腦組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而改善抑郁大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，具體機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

3.3 自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)對抑郁模型大鼠基底外側(cè)杏仁核c-fos表達(dá)的影響

通過大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)踐觀察，杏仁核的功能已逐漸被了解，其與學(xué)習(xí)記憶、情緒調(diào)控和神經(jīng)系統(tǒng)疾病如抑郁癥等情緒情感等密切相關(guān)[22]。杏仁核內(nèi)的多種神經(jīng)遞質(zhì)參與這種調(diào)節(jié)過程，研究發(fā)現(xiàn)，糖皮質(zhì)激素在參與記憶鞏固和提取的過程中具有雙向作用且互相關(guān)聯(lián)。BLA 是這一記憶調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，該部位與海馬及其它腦區(qū)協(xié)同促成糖皮質(zhì)激素對記憶鞏固和提取階段產(chǎn)生不同的影響，同樣在糖皮質(zhì)激素對記憶提取的損害中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用[23]。研究發(fā)現(xiàn)，選擇性的損毀BLA可以抑制糖皮質(zhì)激素對記憶提取的損害[24]。c-fos基因通常被看作神經(jīng)元激活的標(biāo)志物，c-fos是原癌基因家族中一類可以被第二信使誘導(dǎo)的原癌基因，它們能對神經(jīng)遞質(zhì)、激素等刺激作出反應(yīng)進(jìn)行表達(dá)，在體內(nèi)相當(dāng)于第三信使的作用，它與學(xué)習(xí)、記憶及運(yùn)動(dòng)調(diào)控密切相關(guān)。研究表明，即刻早期基因c-fos的表達(dá)和蛋白質(zhì)合成是LTP能夠維持?jǐn)?shù)周乃至數(shù)月的物質(zhì)基礎(chǔ)[25]。He J等[26]研究發(fā)現(xiàn)，即刻早期基因c-fos、c-jun及其基因產(chǎn)物的異二聚體調(diào)節(jié)其他基因的轉(zhuǎn)錄，是短暫刺激引起突觸連接長期變化的中介，說明原癌基因c-fos、c-jun對于編碼空間記憶是必要的。國內(nèi)宋倩等采用足底電擊大鼠，通過Morris水迷宮測試大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力，然后應(yīng)用免疫細(xì)胞化學(xué)方法檢測 c-fos在海馬和前腦皮層的表達(dá)，結(jié)果表明，急性應(yīng)激所致小鼠空間學(xué)習(xí)記憶功能的改變可能與c-fos蛋白表達(dá)的上調(diào)有關(guān)[27]。

本研究結(jié)果顯示：長期慢性應(yīng)激模型組大鼠BLA c-fos 表達(dá)顯著減少，與Ostrander等[28]研究結(jié)果一致，可能是由于長期應(yīng)激導(dǎo)致基底外側(cè)杏仁核神經(jīng)元功能不同程度的損害，引起 c-fos在神經(jīng)元受損后表達(dá)降低，同時(shí)說明 c-fos可以作為神經(jīng)元活性的一個(gè)敏感指標(biāo)。而運(yùn)動(dòng)組及應(yīng)激運(yùn)動(dòng)組大鼠自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)4周后BLA c-fos陽性細(xì)胞及面積明顯增多，提示應(yīng)激大鼠及正常大鼠經(jīng)過長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)提高學(xué)習(xí)記憶能力可能與BLA c-fos表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)，但是BLA c-fos增強(qiáng)的機(jī)制仍不清楚。目前的研究已檢測到，參與c-fos基因激活的第二信使通路至少有3種，它們是cAMP、Ca2+和甘油二酯依賴的蛋白激酶C (Protein kinase C，PKC)。長期自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)使興奮性氨基酸大量釋放，導(dǎo)致 Ca2+內(nèi)流[29]，胞內(nèi)鈣離子濃度升高時(shí)，與鈣調(diào)蛋白(CaM)結(jié)合形成Ca/CaM復(fù)合物，對轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行磷酸化修飾，從而啟動(dòng)c-fos即刻早期基因的表達(dá)[30]；運(yùn)動(dòng)可以引起腦內(nèi)突觸前膜多巴胺、5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)濃度改變，這些遞質(zhì)作為細(xì)胞間傳遞信息的第一信使，作用于突觸后膜的相關(guān)受體，BLA內(nèi)含大量多巴胺能受體、5-羥胺能受體都是與核苷酸環(huán)化酶耦聯(lián)的受體，對細(xì)胞內(nèi)環(huán)腺嘌呤核苷酸(cAMP)有上調(diào)作用，進(jìn)而激活c-fos基因的表達(dá)[31]；上調(diào)的cAMP進(jìn)一步促進(jìn)谷氨酸合成及遞質(zhì)釋放，谷氨酸再作用于突觸后天門冬氨酸(NMDA)及非 NMDA受體，使突觸后神經(jīng)元興奮產(chǎn)生長時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)，繼而激活即刻早期基因c-fos[32]，Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶信號通路是腦內(nèi)是腦內(nèi)參與學(xué)習(xí)記憶的重要通路之一，CaMK可被NMDA受體的活化所激活，參與突觸可塑性的調(diào)節(jié)[33]。研究認(rèn)為由NMDA受體啟動(dòng)和維持的LTP是學(xué)習(xí)記憶過程中主要的神經(jīng)機(jī)制之一[34]。shimizu等[35]認(rèn)為NMDA受體的激活是LTP誘導(dǎo)環(huán)節(jié)上最為關(guān)鍵的一步。

[1] Imai H，Wada T，Sakamoto R，et al. Activities of daily living rather than depressive symptoms increase the risk of mortality in Japanese community-dwelling elderly people：a 4-year longitudinal survey[J]. J Am Geriatr Soc，2012，60(6)：1191-1193.

[2] Wolf O T，Bauser D S，Daum I. Eyeblink conditional discrimination learning in healthy young men is impaired after stress exposure[J]. Psychophysiology，2012，49(2)：164-171.

[3] Zheng Hang，Liu Yanyou，Li Wei. Beneficial effects of exercise and its molecular mechanisms on depression in rats[J]. Behavioural Brain Research，2006，168：47-55.

[4] Tse Y C，Bagot R C，Hutter J A，et al. Modulation of synaptic plasticity by stress hormone associates with plastic alteration of synaptic NMDA receptor in the adult hippocampus[J]. PLoS One，2011，6(11)：e27215.

[5] Gavin C F，Rubio M D，Young E，et al. Myosin II motor activity in the lateral amygdala is required for fear memory consolidation[J]. Learn Mem，2011，19(1)：9-14.

[6] Cooke S F，Bliss T V. Plasticity in the human central nervous system[J]. Brain，2006，129：1659-1673.

[7] Wells A M，Lasseter H C，Xie X，et al. Interaction between the basolateral amygdala and dorsal hippocampus is critical for cocaine memory reconsolidation and subsequent drug context-induced cocaine-seeking behavior in rats[J]. Learn Mem，2011，18(11)：693-702.

[8] 韓濟(jì)生. 神經(jīng)科學(xué)綱要[M]. 北京：北京醫(yī)科大學(xué)-中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社，1993：23-24.

[9] Countryman R A，Kaban N L，Colombo P J.Hippocampal c-fos is necessary for long-term memory of a socially transmitted food preference[J]. Neurobiology of Learning and Memory，2005，84(3)：175-183.

[10] Willner P. The validity of animal models of depression[J]. Psychopharmacology，1984，83(1)：1-16.

[11] Konkle A T，Baker S L，Kentner A C，et al.Evaluation of the effects of chronic mild stressors on hedonic and physiological responses:sex and strain compared[J]. Brain Res，2003，992：227-238.

[12] Chkhartishvili E，Maglakelidze N，Babilodze M，et al.Changes of open field behavior in animal model of depression[J]. Georgian Med News，2011，11(200)：107-112.

[13] Liu W，Xu Y，Lu J，et al. Swimming exercise ameliorates depression-like behaviors induced by prenatal exposure to glucocorticoids in rats[J]. Neurosci Lett，2012，524(2)：119-123.

[14] Takebayashi M，Kagaya A，Uchitomi Y，et a1.Plasma dehydroepiandrosterone sulfate in unipolar major depression short communication[J]. J Neural Transm，1998，105(4-5)：537.

[15] Rubin R T，PhilliPs J J，Mccraeken J J，et a1.Adrenal gland volume in major depression relationship to basal and stimulated Pituitary-adrenal cortical axis function[J]. Biological Psychiatry，1996，40(2)：89.

[16] Xavier Bosch. Stress hormone impairs long-term retrieval of memorised information[J]. Neuroscience，2000，3：313-314.

[17] Zhang Z H，Wu L N，Song J G，et al. Correlations between cognitive impairment and brain derived neurotrophic factor expression in the hippocampus of post-stroke depression rats[J]. Mol Med Report，2012，6(4)：889-893.

[18] Shif O，Gillette K，Damkaoutis C M，et a1. Effects of Ginkgo biloba administered after spatial learning on water maze and radial arm maze performance in young adult rats[J]. Pharmacol Biochem Behav，2006，84(1)：17-25.

[19] Valladolid-Acebes I，Stucchi P，Cano V，et al. High-fat diets impair spatial learning in the radial-arm maze in mice[J]. Neurobiol Learn Mem，2011，95(1)：80-85.

[20] Marais L，Stein D J，Daniels W M. Exercise increases BDNF levels in the striatum and decreases depressive-like behavior in chronically stressed rats[J].Metab Brain Dis，2009，24(4)：587-597.

[21] Abdul Aziz N H，Kendall D A，Pardon M C. Prenatal exposure to chronic mild stress increases corticosterone levels in the amniotic fluid and induces cognitive deficits in female offspring，improved by treatment with the antidepressant drug amitriptyline[J]. Behav Brain Res，2012，231(1)：29-39.

[22] Ramot A，Akirav I. Cannabinoid receptors activation and glucocorticoid receptors deactivation in the amygdala prevent the stress-induced enhancement of a negative learning experience[J]. Neurobiol Learn Mem，2012，97(4)：393-401.

[23] Roghayeh Pakdel， Ali Rashidy-Pour.Glucocorticoid-induced impairment of long-term memory retrieval in rats：An interaction with dopamine D2 receptors[J]. Neurobiology of Learning and Memory，2006，85(3)：300-306.

[24] Dominic M. Dwyer. Lesions of the basolateral，but not central，amygdala impair flavour-taste learning based on fructose or quinine reinforcers[J]. Behavioural Brain Research，2011，220：349-353.

[25] Tanaka K，Weda N，Ogewa N. Chronic cerebral hypopeffusion induces transient eversible rnonoaminegic changes in the rat brain[J]. Neurochern Res，2000，25(3)：313-319.

[26] He J，Yamada K，Nabeshima T. A role of Fos expression in the CA3 region of the hippocam- pus in spatial memory formation in rats[J]. Neuropsychopharmacology，2002，26(2)：259-268.

[27] 宋倩，孔宏，張亞楠，等. 急性應(yīng)激對小鼠空間學(xué)習(xí)記憶功能及海馬和前腦皮層c-fos蛋白表達(dá)的影響[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，35(4)：89-92.

[28] Ostrander M M，Ulrich-Lai Y M，Choi D C，et al.Chronic stress produces enduring decreases in novel stress -evoked c-fos mRNA expression in discrete brain regions of the rat[J]. Stress，2009，12(6)：469-477.

[29] Schober T，Knollmann B C. Exercise after myocardial infarction improves contractility and decreases myofilament Ca2+sensitivity[J]. Circ Res，2007，100(7)：937-939.

[30] Zhao R，Liu L，Rittenhouse A R. Ca2+influx through both L-and N-type Ca2+channels increases c-fos expression by electrical stimulation of sympathetic neurons[J].Eur J Neurosci，2007，25(4)：1127-1135.

[31] Zhang W，Tingare A，Ng D C，et al. IP(3)-dependent intracellular Ca(2+) release is required for cAMP-induced c-fos expression in hippocampal neurons[J]. Biochem Biophys Res Commun，2012，425(2)：450 -455.

[32] Allen C E，Worsley M A，King A E，et al. Fos expression induced by activation of NMDA and neurokinin-1 receptors in the trigeminal subnucleus caudalis in vitro：role of protein[J]. Brain Kinases Res，2011，1368：19-27.

[33] Moriguchi S，Shioda N，Han F，et al. Galantamine enhancement of long-term potentiation is mediated by calcium/calmodulin-dependent protein kinase II and protein kinase C activation[J]. Hippocampus，2009，19(9)：844-854.

[34] Manahan-Vaughan D，Wildfbreter V，Thomsen C.Rescue of hippocampal LTP and learning deficits in a rat model of psychosis by inhibition of glycine transporter-1(GlyT1)[J]. Eur J Neurosci，2008，28(7)：1342-1350.

[35] shimizu E，Tang Y P，Rampon C，et a1. NMDA receptor-dependent synaptic reinforcement as a crucial process for memory conso1idation[J]. Science，2000，290(5494)：1170-1174.