长期跑步机运动与自主跑轮预训练通过调节海马结构突触可塑性减轻血管性痴呆大鼠模型病理机制研究

本研究发现长期跑步机运动与自主跑轮预训练能显著改善血管性痴呆（VD）模型大鼠的认知功能与焦虑抑郁样行为。研究通过行为学测试、神经递质检测（HPLC）、免疫荧光染色（TUNEL/NeuN）及透射电镜（TEM）等技术证实，运动干预通过提升海马区神经递质水平（E、NE、DA、5-HT）、抑制神经元凋亡、增加突触数量、增厚突触后致密物（PSD）及缩窄突触间隙，从而增强海马结构突触可塑性。值得注意的是，自主跑轮运动在神经保护效果上优于跑步机运动，为VD的早期运动干预提供了新的实验依据。

　　

引言

血管性痴呆（Vascular Dementia, VD）是一种以进行性认知功能衰退为特征的神经系统疾病，其病理机制与神经元丢失和功能障碍密切相关。当前药物治疗效果有限且副作用显著，因此非药物干预策略如运动训练备受关注。研究表明，运动能通过多途径发挥神经保护作用，但其对海马突触结构可塑性的具体影响尚不明确。本研究旨在探讨长期跑步机运动与自主跑轮预训练对VD大鼠海马突触超微结构及行为学表现的影响，并比较两种运动模式的神经保护效果差异。

材料与方法

实验选用48只成年雄性SD大鼠，随机分为对照组（Con）、血管性痴呆组（VD）、跑步机运动+VD组（Tre-VD）及自主跑轮+VD组（Vol-VD）。运动干预持续8周后，采用双侧颈总动脉结扎（2-VO）法建立VD模型。通过蔗糖偏好实验、旷场实验、新奇物体识别测试、Y迷宫及被动回避实验评估行为学表现；采用脑微透析结合高效液相色谱（HPLC）技术检测海马区神经递质水平；通过免疫荧光染色（TUNEL/NeuN）分析神经元凋亡情况；利用透射电镜（TEM）观察海马突触超微结构（包括突触数量、突触后致密物厚度及突触间隙宽度）。

结果

1. 1.

   运动距离与模型评价：Vol-VD组每周平均跑步距离为4544.63±103.77米，与Tre-VD组无显著差异。VD组大鼠出现明显神经功能缺损（p<0.05），而运动干预组行为学表现显著改善。

2. 2.

   行为学表现：VD大鼠表现出显著的认知功能障碍与焦虑抑郁样行为（蔗糖偏好降低、旷场活动减少、新奇物体识别能力下降、Y迷宫交替反应减少及被动回避潜伏期缩短）。运动预训练显著逆转上述行为异常（p<0.05）。

3. 3.

   神经递质水平：VD组海马区肾上腺素（E）、去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）及5-羟色胺（5-HT）水平显著降低（p<0.05），运动干预后这些神经递质水平明显回升。

4. 4.

   神经元保护：VD组海马区TUNEL阳性细胞数增加、NeuN阳性神经元减少，表明神经元凋亡加剧。运动预训练显著抑制神经元凋亡，且自主跑轮组效果优于跑步机组（p<0.05）。

5. 5.

   突触超微结构：VD组突触数量减少、突触后致密物（PSD）变薄、突触间隙增宽（p<0.05）。运动干预后这些结构指标均得到显著改善，且自主跑轮组在突触数量增加、PSD增厚及间隙缩窄方面效果更优（p<0.05）。

讨论

本研究证实长期运动预训练可通过调节海马结构突触可塑性减轻VD相关病理损伤。其机制可能涉及：

1. 1.

   提升神经递质水平，改善神经信号传递效率；

2. 2.

   抑制神经元凋亡，保护海马神经元完整性；

3. 3.

   促进突触结构重塑，增强突触传递效能。

   自主跑轮运动因避免强迫性运动的应激反应（如皮质酮水平升高），在神经保护方面表现出更优效果。此外，海马区突触可塑性的改善可能与BDNF表达上调、炎症抑制及线粒体功能优化等分子机制相关。

结论

跑步机运动与自主跑轮预训练均能有效改善VD大鼠的认知功能与情绪行为，其神经保护作用与海马突触结构可塑性的增强密切相关。自主跑轮运动在促进神经元存活、突触超微结构修复及神经递质调节方面效果更显著，为VD的早期运动干预提供了重要实验依据。未来研究需进一步探讨不同运动模式的分子机制及临床转化潜力。