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研究目的氧化应激是一种生物现象,与衰老期间观察到的一系列退化性疾病有关,如包括导致学习和记忆缺陷的阿尔兹海默病、帕金森等。长时间跑台运动可以减缓衰老引起的氧化应激反应,改善学习记忆能力及修复神经元损伤。有氧运动被认为是保护大脑功能免受衰老过程影响的有效手段,这很可能是由于有氧运动激活大脑Keap1-Nrf2/ARE信号通路的结果。Keap1-Nrf2/ARE信号通路对机体氧化应激反应具有重要的调控作用。在本文实验中,以SD大鼠为实验对象,通过进行D-半乳糖诱导的衰老模型和中低等强度的有氧运动建模,探讨有氧运动通过调节Keap1-Nrf2/ARE信号通路对D-半乳糖衰老大鼠氧化应激诱导认知记忆障碍的保护作用。试图在行为学及分子学上探究有氧运动延缓大脑衰老的机制,为氧化应激(自由基)衰老理论提供实验证据,也为确定新的治疗目标并制定满足人口老龄化需求的医疗康复策略提供实验参考。实验方法6周龄SPF级雄性SD大鼠40只,随机平均分成五组:1.对照组(C)2.运动组(E)3.D-半乳糖衰老组(D)4.D-半乳糖运动组(DE)5.运动抑制衰老组(ADE)。衰老建模:腹腔注射D-半乳糖溶液1mL/(kg·d)连续给药8周;D-半乳糖衰老建模期间运动模型采用低强度的跑台运动(15m/h,坡度为0°,20min·d,每周6天训练);衰老建模完成后采用中等强度的有氧运动干预,对照组不进行运动,运动组进行一周的适应训练,逐渐加快跑台速度,使其逐步适应实验设计的训练强度。跑台坡度设为0,跑台速度最终达到1.1km/h,持续时间从20min到60min,每周6天训练,为期8周。有氧运动干预后各组大鼠进行Morris水迷宫实验,之后对大鼠进行解剖,剥取大鼠海马及皮质,Western Blot分析测定各组大鼠海马及皮质中Nrf2蛋白、Keap1蛋白表达。使用试剂盒测定各组大鼠海马丙二醛(MAD)含量及总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力,评估有氧运动干预后大鼠神经组织抗氧化防御能力。结果1.Marris水迷宫行为学检测结果:随着训练时间的增长,各组大鼠潜伏期均成下降趋势,其中运动组与潜伏期明显比对照组时间短,在训练第二天到第四天产生差异性(p<0.05-0.01);D-半乳糖衰老组潜伏期与D-半乳糖运动组相比,D-半乳糖运动组潜伏期在第二天起明显下降(p<0.05-0.01)。2.Western Blot分析显示,在SD大鼠海马及皮质中D-半乳糖运动组与D-半乳糖衰老组相比,Nrf2蛋白表达上调(p<0.05);运动组和运动抑制衰老组与对照组相比未产生差异性,没有统计学意义。在SD大鼠海马中,D-半乳糖衰老组与D-半乳糖衰老运动组相比未产生差异性,但与对照组相比,D-半乳糖衰老组Keap1蛋白表达低于对照组(p<0.05);在SD大鼠皮质中,Keap1蛋白在五组中均未发现差异性。3.各组大鼠海马中丙二醇(MAD)、总超氧化歧化酶(T-SOD)的实验结果表明,D-半乳糖衰老组与D-半乳糖衰老运动组相比,D-半乳糖衰老组MAD增加,说明神经细胞受自由基攻击程度较重。与D-半乳糖运动组相比,MAD含量也增加(p<0.05)。运动组MAD含量低于对照组(p<0.05);D-半乳糖运动组和运动抑制衰老组与对照组相比没有差性。D-半乳糖运动组大鼠海马T-SOD活力高于D-半乳糖衰老组(p<0.05);运动组和运动抑制衰老组与对照组相比无显著性差异。结论1 Marris水迷宫实验结果表明,通过长时间的有氧运动能够明显优化实验大鼠寻找平台的路径,缩短实验大鼠潜伏期。有氧运动干预可以改善与年龄相关的大脑学习记忆及认知缺陷,提高实验大鼠空间认知能力及空间记忆能力。2有氧运动上调大鼠海马及皮质中Nrf2蛋白的表达,进而激活Keap-Nrf2/ARE信号通路,增强衰老大鼠大脑抗氧化能力。3有氧运动可以降低大鼠海马组织丙二醛(MDA)的含量、提高衰老大鼠海马组织超氧化物歧化酶(T-SOD)活性,增强机体抗氧化酶系统对氧自由基的清除能力,减少氧化应激对大脑的损害,改善衰老大鼠学习记忆缺陷。