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研究背景:人类生命质量的提高不仅仅是寿命的延长,更重要的是高龄时仍能保持良好的生活质量,而保持良好生活质量的前提之一就是有健全的大脑和良好的学习记忆能力。脑在发育成熟后,随着年龄的进一步增长将逐渐衰老,进而影响记忆能力。运动作为预防和延缓脑衰老的方法之一越来越受到人们的重视。尽管自由基损伤学说在运动和衰老关系研究领域中作用突出,但要正确评价脑衰老过程中影响因素及运动对脑衰老的影响,研究工作还有待进一步深化。研究目的:本研究从形态结构、生化指标、及其行为功能等多方面提出综合性的延缓脑衰老的身体活动的理论和方法,为更进一步研究运动与脑健康的相互关系,为中老年人通过运动延缓脑衰老、预防老年痴呆等症状、提高学习记忆能力提供理论依据。研究方法:本试验复制D-半乳糖皮下注射建立的亚急性衰老模型,采用形态观察与生化指标和行为学测试相结合的方法,探讨不同负荷运动对大鼠脑衰老及学习记忆能力的影响。试验选用3月龄清洁级纯系雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠32只,随机分为4组,每组8只。整个实验周期为6周,青年安静对照组(control,C)不进行补剂和运动干预,保持日常活动;衰老安静组(model,M)皮下注射D-半乳糖造衰老模型,不进行运动干预,保持日常活动;衰老小负荷运动组(small load exercise,S)皮下注射D-半乳糖造衰老模型,同时进行小负荷跑台运动;衰老大负荷运动组(big load exercise,B),皮下注射D-半乳糖造衰老模型,同时进行大负荷跑台运动。负荷强度采用大鼠最大负重的百分比来计算,大负荷相当于其最大负重70%,小负荷相当于其最大负重30%。每两周按时测量大鼠的最大负荷,相应调整运动负荷。具体的运动方案是参考Bedford和闫万军等的试验方法,跑速15m/min,每天运动2min×6次,每两次运动之间休息2min,每周运动6天(周日休息),共6周。经过以上处理4周后,大鼠进行八臂迷宫学习记忆能力的测试。6周末,取大鼠大脑皮层和海马组织进行超氧化物歧化酶、丙二醛、谷胱甘肽过氧化物酶以及脂褐素生化指标的测试。同时,采用透射电镜对被试大鼠大脑皮层和海马超微结构进行形态观察。研究结果:1、形态学变化:M组大鼠大脑皮层神经元线粒体部分嵴与基底膜溶合,粗面内质网颗粒溶合和脱颗粒现象,部分核膜形状不规则。海马神经元超微结构发生变化,细胞器数量明显减少、染色质数量减少、细胞质与线粒体水肿;S组大鼠大脑皮层神经元细胞核呈椭圆形、细胞质丰富,异染色质减少。海马神经元线粒体数量多,细胞质里可见粗面内质网、游离核糖体和次级溶酶体。2、行为学变化:在八臂迷宫实验中,测试错误次数由少到多依次为S组、B组、C组、M组。M组大鼠的觅食错误次数大于C组,而S组和B组大鼠在单位时间内觅食正确次数明显大于M组大鼠(P<0.05)。3、生化指标变化:M组大鼠与C组大鼠相比,大脑皮层和海马中MDA含量明显升高(P<0.05),海马中LPO含量显著升高(P<0.05),SOD活性以及GSH-Px活性均降低(P<0.05)。S组大鼠与M组大鼠相比,大脑皮层及海马SOD活性显著增高(P<0.05),MDA含量明显降低(P<0.05),大脑皮层GSH-Px活性有所增高(P>0.05),海马GSH-Px活性显著增高(P<0.05)。研究结论:1、一定时间内连续皮下注射D-半乳糖后,大鼠大脑皮层和海马均出现神经元细胞核不规则、细胞凋亡等衰老特征,证实复制亚急性衰老模型可以成功的建立脑衰老模型。2、6周的跑台运动在一定程度上改善了大鼠的学习记忆能力,以小负荷运动效果更佳。3、6周的跑台运动使大鼠大脑皮层和海马的SOD、GSH-Px的活性增高,MDA、LPO的含量下降,延缓中枢神经系统老化,提示其机制可能与适度运动提高大脑抗氧化能力,抑制脂质过氧化反应有关。