李 翰，王松濤，常 蕓

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有氧運(yùn)動(dòng)和白藜蘆醇對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)元凋亡的影響

李 翰1，王松濤2，常 蕓1

1. 國家體育總局體育科學(xué)研究所, 北京 100061; 2. 華南師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510006

目的：探討8周游泳運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)學(xué)及超微結(jié)構(gòu)功能上的影響。方法：雄性SD大鼠45只，除正常對(duì)照組（NC）其余大鼠經(jīng)高脂飼養(yǎng)和鏈尿佐菌素注射建立糖尿病大鼠模型，再隨機(jī)分為糖尿病藥物運(yùn)動(dòng)組（DRE）、糖尿病藥物組（DR）、糖尿病運(yùn)動(dòng)組（DE）、糖尿病模型對(duì)照組（DC）4組。運(yùn)動(dòng)組大鼠進(jìn)行8周無負(fù)重游泳訓(xùn)練（60 min/天，5天/周）；藥物組大鼠進(jìn)行白藜蘆醇灌胃（每天45 mg/kg，7天/周）。采集血清測口服葡萄糖耐量，海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行尼氏染色，掃描電鏡超微結(jié)構(gòu)的觀察，并檢測Bax、Caspase-3、Bal-2的陽性細(xì)胞表達(dá)水平以及細(xì)胞凋亡率。結(jié)果：1）DC組神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)變形嚴(yán)重，排列疏松混亂，核固縮濃染顯著，多見空泡變性，DRE組神經(jīng)細(xì)胞狀態(tài)優(yōu)于DE、DR兩組，其細(xì)胞形態(tài)較規(guī)則，結(jié)構(gòu)較為完整，排列緊密有序；2）DC組神經(jīng)元的超微結(jié)構(gòu)上細(xì)胞器明顯減少，線粒體空泡，神經(jīng)髓鞘結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，DRE組神經(jīng)細(xì)胞狀態(tài)改善明顯，與NC組較接近；3）DC組中Bax、Caspase-3表達(dá)最強(qiáng)，Bcl-2最弱（＜0.05），但DRE組均優(yōu)于DE、DR兩組；4）與NC組比較，DC組中的細(xì)胞凋亡率極為顯著（＜0.01），DRE組明顯低于DC組（＜0.01）。結(jié)論：1）8周游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇給藥單獨(dú)或共同干預(yù)，均能改善糖尿病大鼠海馬細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)的受損，但游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇二者相結(jié)合的處理方式較單一因素干預(yù)效果更加顯著；2）游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇給藥，改善糖尿病大鼠神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)，可能與其減少Bax、Caspase-3表達(dá)，增加Bcl-2表達(dá)，降低海馬細(xì)胞凋亡率，以維持細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整性與功能性有關(guān)。

細(xì)胞凋亡；白藜蘆醇；海馬；糖尿病

隨著世界各國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，以及人口老齡化進(jìn)程的加快，糖尿病的發(fā)病率與患病率呈逐年上升趨勢。流行病學(xué)指出，糖尿病已成為僅次于腫瘤和心血管病的第3大疾病，全球億萬人口深受其害。長期糖尿病將危及機(jī)體多種器官和組織，尤其易引起中樞系統(tǒng)腦功能減退或障礙，導(dǎo)致包括學(xué)習(xí)和記憶、認(rèn)知功能方面受損。大腦海馬區(qū)為哺乳動(dòng)物進(jìn)化過程所形成的古腦區(qū)，其形態(tài)學(xué)上呈板層狀，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為高度有序化，其中各種神經(jīng)成分的分布具有較高的相對(duì)獨(dú)立性。目前，海馬區(qū)已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究腦功能與神經(jīng)發(fā)生發(fā)育機(jī)制的理想模型之一，此外，海馬區(qū)也是學(xué)習(xí)、記憶的重要神經(jīng)解剖部位。因此，大腦海馬區(qū)可作為深入探討糖尿病中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害以及各種干預(yù)措施結(jié)果和機(jī)制的靶組織。

目前已知，藥物與運(yùn)動(dòng)干預(yù)為治療糖尿病的有效舉措。白藜蘆醇（Resveratrol）為一種SIRT1激動(dòng)劑，而SIRT1為NAD+依賴的組蛋白脫乙酰化酶，在中樞系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，可通過對(duì)多種底物的脫乙酰化作用發(fā)揮其基因沉默、壽命調(diào)節(jié)、調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)糖脂代謝、參與炎性反應(yīng)和抵抗應(yīng)激損傷等生理功能[9]，發(fā)揮對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用。此外，有研究證明，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也可通過增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞可塑性、上調(diào)相關(guān)神經(jīng)生長因子、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的修復(fù)等方式發(fā)揮其健腦益智之功效。但運(yùn)動(dòng)聯(lián)合白藜蘆醇是否對(duì)糖尿病機(jī)體的腦神經(jīng)損害具有更有效的保護(hù)效應(yīng)以及相關(guān)機(jī)制，目前尚缺乏充足的研究。

本研究旨在探討運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)學(xué)及超微結(jié)構(gòu)功能上的影響，以期為揭示糖尿病腦損傷機(jī)理以及運(yùn)動(dòng)與藥物的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制提供一定的形態(tài)學(xué)依據(jù)與理論基礎(chǔ)。

1 研究材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)

SPF級(jí)雄性SD大鼠（8周齡，體重220±20 g）45只，購自中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。每籠4只，自由飲食。室溫23℃±2℃，空氣濕度45%~55%。12-12 h晝夜節(jié)律。大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，構(gòu)建糖尿病大鼠模型。

1.2 模型構(gòu)建與分組

隨機(jī)將大鼠分為正常對(duì)照組（Normal Control，NC，8只）和模型組（37只），模型組大鼠喂以高脂高糖飼料。高糖高脂飼料配方（各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：15.0％蔗糖，10.0％豬油，10.0％蛋黃粉，0.5％膽酸鈉，1.0%膽固醇，53.5％基礎(chǔ)飼料。不限食喂養(yǎng)5周后，模型組大鼠禁食12 h后按照30 mg/kg的劑量，腹腔注射鏈尿佐菌素（STZ），正常對(duì)照組注射同劑量的檸檬酸-檸檬酸三鈉緩沖液。分別在3天和7天后進(jìn)行取尾靜脈血測血糖，以空腹血糖濃度≥6.7 mmol/L，隨機(jī)血糖濃度≥16.7 mmol/L為建模成功標(biāo)準(zhǔn)。剔除不達(dá)標(biāo)大鼠5只，將糖尿病成模大鼠隨機(jī)分為：模型對(duì)照組（Diabetes control，DC），糖尿病運(yùn)動(dòng)組（Diabetes Exercise，DE），糖尿病藥物組（Diabetes Resveratrol，DR），糖尿病運(yùn)動(dòng)藥物組（Diabetes Exercise and Resveratrol，DER），每組各8只[2]。

1.3 運(yùn)動(dòng)方案

運(yùn)動(dòng)組大鼠進(jìn)行無負(fù)重游泳訓(xùn)練[28]（水池深60 cm，水溫32℃±2℃，活動(dòng)面積200 cm2/只）。適應(yīng)性訓(xùn)練1周后，初始訓(xùn)練時(shí)間為10 min，隨后每天遞增10 min，最后增至60 min/天，5天/周，共8周[7]。

1.4 給藥方案

依據(jù)藥理學(xué)方法[4]，將白藜蘆醇溶于雙蒸水中制成 （6 mg/ml）懸濁液。灌胃組大鼠按每天45 mg/kg劑量給藥，對(duì)照組大鼠施予等體積雙蒸水灌胃，均灌胃8周，每周7天。

1.5 口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（Oral Glucose Tolerance Test，OGTT）

各組大鼠禁食12 h，尾部靜脈取血檢測空腹血糖，隨后分別在灌服葡萄糖（2 g/kg）后30 min、60 min和120 min檢測血糖水平[2,22]。

1.6 大鼠海馬形態(tài)光學(xué)顯微鏡觀察

各組大鼠按照3.5 ml/kg劑量，腹腔注射10%的水合氯醛進(jìn)行麻醉。沿腹白線剖開腹腔，打開胸腔，剪破心包膜，暴露全心。從左心室處插管至升主動(dòng)脈穿刺，插入灌注針頭，再剪開右心耳，放靜脈血。先灌注生理鹽水約100 ml，繼而灌注4％的多聚甲醛，約100 ml。灌注完畢，斷頭，剝離一側(cè)海馬組織，置于4%多聚甲醛固定24 h，經(jīng)常規(guī)乙醇梯度脫水、石蠟包埋、連續(xù)切片后進(jìn)行尼氏染色，切片厚度為3 μm，再中性樹脂封片。于OLYMPUS（CK40-F2000型號(hào)）顯微鏡下觀察比較各組大鼠海馬區(qū)神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.7 大鼠海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)觀察

4％的多聚甲醛心臟灌注后，剝離獲取大鼠一側(cè)海馬，切成1 mm3組織置2.5%戊二醛中，固定4 h，繼而1%鋨酸（四氧化鋨）固定2 h。標(biāo)本先用緩沖液徹底沖洗3次，經(jīng)梯度酒精脫水、置換、包埋、修塊，半薄切片定位，再超薄切片機(jī)切片，切片厚度為40~60 nm，醋酸鈾及檸檬酸鉛行雙重染色，使用日本JEOL（JEM-1400型）投射電鏡觀察并采集圖像。

1.8 大鼠海馬Bax、Bcl-2、Caspase-3免疫組化染色檢測

采用SABC法進(jìn)行免疫組化染色，使用DAB顯色，行常規(guī)脫水、透明、封固。在10×10與40×10倍的普通光鏡視野下，其胞漿呈棕色顆粒者為陽性細(xì)胞，每張片隨機(jī)選取8個(gè)視野，在40×10倍光鏡下觀察并記錄各組大鼠海馬區(qū)的Bax、Bcl-2、Caspase-3的陽性細(xì)胞數(shù)目。采用Imagepro Plus軟件定量分析陽性面積，得出積分光密度IOD。

1.9 大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡檢測

TUNEL法檢測大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率，石蠟切片常規(guī)脫臘至水，微波抗原修復(fù)，加TUNNEL反應(yīng)混合液37℃，1 h；加Converter-POD反應(yīng)液，37℃、30 min，DAB顯色液室溫反應(yīng)約10 min；透明封片，鏡檢顯示凋亡的海馬神經(jīng)元細(xì)胞核呈棕黃色。采用OLYMPUS的CK40-F2000型顯微鏡與Image-ProPlus圖像處理軟件顯微圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集與細(xì)胞凋亡率分析。

計(jì)算公式：凋亡細(xì)胞表達(dá)率=陽性細(xì)胞數(shù)÷（陽性細(xì)胞數(shù)＋陰性細(xì)胞數(shù)）×100%。

1.10 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±）表示，用SPSS Statistics 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。多組間均數(shù)比較采用多因素方差分析。組間兩兩比較：正態(tài)分布資料，采用one-way ANOVA（方差齊，采用LSD法；方差不齊，采用Dennett’s T3法）；非正態(tài)分布資料進(jìn)行變量變換，若符合正態(tài)分布采用上法，若不符合正態(tài)分布，則用Kruskal-Wallis Test進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)。顯著性水平取＜0.05，極顯著性水平取＜0.01。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 空腹和OGTT后不同組別大鼠的血糖變化情況

如表1、圖1所示，與NC組比較，DC組空腹血糖顯著升高（＜0.05）；與NC組比較，DC組OGTT后30 min、60 min和120 min血糖濃度極顯著升高（＜0.01）；DRE組、DE組和DR組OGTT后30 min、60 min和120 min血糖濃度與DC組比較均顯著性降低（＜0.05）。

表1 不同組別大鼠OGTT后血糖變化情況

注：*表示與NC組對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較＜0.05，為顯著性差異，**表示與NC組對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較＜0.01，為極顯著性差異；＃表示與DC組對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較＜0.05，為顯著性差異，下同。

圖1 不同組別大鼠OGTT后血糖變化（mmol/L）

Figure 1. The Variation of Blood Glucose after OGTT in Different Group of Rats

2.2 海馬神經(jīng)元尼氏染色形態(tài)學(xué)觀察

NC組大鼠海馬區(qū)多形細(xì)胞層、錐體細(xì)胞層、分子層的細(xì)胞形態(tài)正常結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞之間緊密有序，排列整齊。神經(jīng)元胞體、胞核大小規(guī)則，細(xì)胞輪廓清晰，細(xì)胞層次豐富。胞核呈圓形、淡染，細(xì)胞尼氏小體明顯，著色明晰（圖2）。DC組神經(jīng)元細(xì)胞空泡樣變性情況與細(xì)胞形態(tài)異常較明顯，神經(jīng)元分布稀少紊亂，細(xì)胞界限不清，胞體及胞核較小，偶現(xiàn)核固縮濃染，可見增生的膠質(zhì)細(xì)胞，細(xì)胞尼氏小體數(shù)目較少（＜0.05，圖6）。DE、DR兩組大鼠神經(jīng)元細(xì)胞層次明顯，但部分細(xì)胞排列稀疏，細(xì)膠質(zhì)細(xì)胞增生較為少見。細(xì)胞形狀基本正常，胞體及胞核也較規(guī)則，染色較淡但個(gè)別核固縮濃，錐體細(xì)胞狀態(tài)優(yōu)于DC組；但DE、DR組間細(xì)胞形態(tài)差異不明顯（＞0.05，圖4、圖5）。而DRE組大鼠海馬的神經(jīng)細(xì)胞體胞核大小多數(shù)較規(guī)則，細(xì)胞核形狀多為圓形，尼氏小體多數(shù)清晰，著色明顯；細(xì)胞間排列緊密整齊，細(xì)胞輪廓清晰，細(xì)胞分層較多，淡染，細(xì)胞整體狀態(tài)與NC組大鼠接近，明顯優(yōu)于DE、DR與DC 3組（＜0.05，圖3）。

圖2 NC組的錐體細(xì)胞層形態(tài)（40×10）

Figure 2. The Morphology of Pyramidal Cell Layer in NC Group(40×10)

圖3 DRE組的錐體細(xì)胞層形態(tài)（40×10）

Figure 3. The Morphology of Pyramidal Cell Layer in DRE Group(40×10)

圖4 DE組的錐體細(xì)胞層形態(tài)（40×10）

Figure 4. The Morphology of Pyramidal Cell Layer in DE Group(40×10)

圖5 DR組的錐體細(xì)胞層形態(tài)（40×10）

Figure 5. The Morphology of Pyramidal Cell Layer in DR Group(40×10)

圖6 DC組的錐體細(xì)胞層形態(tài)（40×10）

Figure 6. The Morphology of Pyramidal Cell Layer in DC Group (40×10)

2.3 海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)觀察

在×23 000倍的掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，NC組神經(jīng)元呈正常的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，其細(xì)胞核染色質(zhì)均勻分布，核膜邊界清楚；細(xì)胞器豐富，線粒體發(fā)達(dá)，其外表面的雙層膜和內(nèi)部的嵴清晰可辨，并且粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布規(guī)則，表面附有較多核糖體顆粒，網(wǎng)腔形態(tài)均勻，同時(shí)高爾基復(fù)合體明顯，囊腔規(guī)則；突觸結(jié)構(gòu)完整，突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜特化帶明顯，其突觸前分布有豐富的圓形突觸小泡且排列緊密。此外，神經(jīng)纖維髓鞘橫切面結(jié)構(gòu)層次致密有序，排列整齊，軸突內(nèi)部的神經(jīng)絲和線粒體等結(jié)構(gòu)分明可識(shí)；突觸均有典型的不對(duì)稱界面，突觸后膜厚度大于突觸前膜，且后膜上附有突觸后致密物質(zhì)（PSD），突觸前成分內(nèi)含有大量清亮型突觸小泡，線粒體結(jié)構(gòu)完整（圖7、圖8）。與NC組大鼠比較，DC組大鼠海馬區(qū)出現(xiàn)明顯的神經(jīng)元退行變性現(xiàn)象，其高爾基體形態(tài)異常，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排列紊亂、擴(kuò)張，出現(xiàn)脫顆粒現(xiàn)象；髓鞘板層排列疏松，導(dǎo)致空泡或裂隙形成，造成神經(jīng)纖維外層髓鞘脫落；內(nèi)部軸突神經(jīng)絲松散、卷曲，線粒體呈空泡現(xiàn)象增多；神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)特征異常，突觸成分減少且變性明顯；軸突內(nèi)線粒體空泡顯著，突觸間隙明顯增寬，PSD明顯變薄，突觸小泡較少（圖11、圖12）。DRE組神經(jīng)元細(xì)胞核形態(tài)較規(guī)則，染色質(zhì)分布均勻，核周界限較清楚；細(xì)胞器較豐富，絕大部分線粒體雙層膜和嵴形態(tài)明晰；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布規(guī)則，核糖體顆粒附著較多，網(wǎng)腔結(jié)構(gòu)均勻；高爾基復(fù)合體明顯，囊腔規(guī)則；多數(shù)神經(jīng)元髓鞘橫切面形態(tài)結(jié)構(gòu)較規(guī)則，神經(jīng)元排列整齊，軸突內(nèi)線粒體等結(jié)構(gòu)清楚；突觸結(jié)構(gòu)較規(guī)則，突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜特化帶清晰，觸小泡呈圓形、量多，PSD較厚且線粒體結(jié)構(gòu)完整；神經(jīng)元髓鞘超微結(jié)構(gòu)較規(guī)則，層次致密有序，軸突中的神經(jīng)絲和線粒體及其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)等整體水平與NC組較為接近（圖9、圖10）。DE、DR兩組神經(jīng)元細(xì)胞狀態(tài)較相似，部分神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，細(xì)胞器少，高爾基體少見，局部線粒體呈空泡狀，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張出現(xiàn)形變，但游離核糖體多；另外，神經(jīng)纖維層間排列緊實(shí)，盡管髓鞘層次少，軸中線粒體結(jié)構(gòu)水腫。盡管突觸數(shù)量較少，但突觸結(jié)構(gòu)較為規(guī)則，其中突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜特化區(qū)、突觸小泡等清楚可辨，但兩組大鼠海馬細(xì)胞結(jié)構(gòu)整體水平仍次于DRE組（圖13～16）。

圖7 NC組的海馬錐體細(xì)胞形態(tài)

Figure 7. The Morphology of Hippocampal Pyramidal Cells in NC Group

圖8 NC組的海馬神經(jīng)纖維形態(tài)

Figure 8. The Morphology of Hippocampal Nerve Fibers in NC Group

圖9 DRE組的海馬錐體細(xì)胞形態(tài)

Figure 9. The Morphology of Hippocampal Pyramidal Cells in DRE Group

圖10 DRE組的海馬神經(jīng)纖維形態(tài)

Figure 10. The Morphology of Hippocampal Nerve Fibers in DRE Group

圖11 DE組的海馬錐體細(xì)胞形態(tài)

Figure 11. The Morphology of Hippocampal Pyramidal Cells in DE Group

圖12 DE組的海馬神經(jīng)纖維形態(tài)

Figure 12. The Morphology of Hippocampal Nerve Fibers in DE Group

圖13 DR組大鼠海馬錐體細(xì)胞形態(tài)

Figure 13. The Morphology of Hippocampal Pyramidal Cells in DR Group

圖14 DR組大鼠海馬神經(jīng)纖維形態(tài)

Figure 14. The Morphology of Hippocampal Nerve Fibers in DR Group

圖15 DC組的海馬錐體細(xì)胞形態(tài)

Figure 15. The Morphology of Hippocampal Pyramidal Cells in DC Group

圖16 DC組的海馬神經(jīng)纖維形態(tài)

Figure 16. The Morphology of Hippocampal Nerve Fibers in DC Group

2.4 海馬神經(jīng)元Bax、Bcl-2、Caspase-3的表達(dá)

2.4.1 Bax的表達(dá)

如圖17~21所示，凋亡促進(jìn)蛋白Bax在胞漿內(nèi)陽性表達(dá)，基本呈明顯的棕褐色顆粒。

圖17 NC組的Bax陽性表達(dá)（40×10）

Figure 17. The Positive Expression of Bax in NC Group(40×10)

圖18 DRE組的Bax陽性表達(dá)（40×10）

Figure 18. The Positive Expression of Bax in DRE Group (40×10)

圖19 DR組的Bax陽性表達(dá)（40×10）

Figure 19. The Positive Expression of Bax in DR Group(40×10)

圖20 DE組的Bax陽性表達(dá)（40×10）

Figure 20. The Positive Expression of Bax in DE Group(40×10)

圖21 DC組的Bax陽性表達(dá)（40×10）

Figure 21. The Positive Expression of Bax in DC Group(40×10)

2.4.2 Bcl-2的表達(dá)

如圖22~26所示，凋亡抑制因子Bcl-2在胞漿內(nèi)陽性表達(dá)，主要為棕黃色細(xì)顆粒，無著色則多為陰性表達(dá)。

圖22 NC組的Bcl-2陽性表達(dá)（40×10）

Figure 22. The Positive Expression of Bcl-2 in NC Group(40×10)

圖23 DRE組的Bcl-2陽性表達(dá)（40×10）

Figure 23. The Positive Expression of Bcl-2 in DRE Group(40×10)

圖24 DE組的Bcl-2陽性表達(dá)（40×10）

Figure 24. The Positive Expression of Bcl-2 in DE Group(40×10)

圖25 DR組的Bcl-2陽性表達(dá)（40×10）

Figure 25. The Positive Expression of Bcl-2 in DR Group(40×10)

圖26 DC組的Bcl-2陽性表達(dá)（40×10）

Figure 26. The Positive Expression of Bcl-2 in DC Group(40×10)

2.4.3 Caspase-3的表達(dá)

如圖27~31所示，Caspase-3在胞漿內(nèi)陽性表達(dá)，為明顯的棕褐色顆粒，無著色為陰性。

圖27 NC組的Caspase-3陽性表達(dá)（40×10）

Figure 27. The Positive Expression of Caspase-3 in NC Group (40×10)

圖28 DRE組的Caspase-3陽性表達(dá)（40×10）

Figure 28. The Positive Expression of Caspase-3 in DRE Group (40×10)

圖29 DE組的Caspase-3陽性表達(dá)（40×10）

Figure 29. The Positive Expression of Caspase-3 in DE Group (40×10)

圖30 DR組的Caspase-3陽性表達(dá)（40×10）

Figure 30. The Positive Expression of Caspase-3 in DR Group(40×10)

圖31 DC組的Caspase-3陽性表達(dá)（40×10）

Figure 31. The Positive Expression of Caspase-3 in DC Group(40×10)

表2 各組大鼠海馬神經(jīng)元Bax、Bcl-2、Caspase-3陽性表達(dá)情況

注：@表示與DRE組比較＜0.05，為顯著性差異，下同。

圖32 各組大鼠海馬神經(jīng)元Bax陽性表達(dá)變化

Figure 32. The Positive Expression of Bax of Hippocampal Neurons in Different Groups of Rats

圖33 各組大鼠海馬神經(jīng)元Bcl-2陽性表達(dá)變化

Figure 33. The Positive Expression of Bcl-2 of Hippocampal Neurons in Different Groups of Rats

圖34 各組大鼠海馬神經(jīng)元Caspase-3陽性表達(dá)變化

Figure 34. The Positive Expression of Caspase-3 of Hippocampal Neurons in Different Groups of Rats

免疫組化及統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（表2，圖17~34），各組大鼠海馬神經(jīng)元中凋亡促進(jìn)蛋白Bax、Caspase-3的陽性表達(dá)產(chǎn)物主要分布于胞質(zhì)和突起、胞核內(nèi)，而抑凋亡因子Bcl-2主要在胞漿和核膜表達(dá)。NC組的神經(jīng)元細(xì)胞排列緊密，Bcl-2陽性細(xì)胞數(shù)目眾多，染色深、明顯，且多呈黃褐色，而Bax、Caspase-3陽性細(xì)胞很少，表達(dá)最弱。DC組大鼠海馬的Bcl-2陽性神經(jīng)元的數(shù)目則明顯減少，排列松散，但層次少且單薄，神經(jīng)元染色淺，Bax、Caspase-3陽性細(xì)胞則非常顯著，深棕色顆粒物質(zhì)較多，表達(dá)強(qiáng)烈（＜0.05）。DE與DR兩組結(jié)果較為接近，基本優(yōu)于DC組，兩組具體表現(xiàn)為Bcl-2細(xì)胞陽性細(xì)胞數(shù)目有所增加（＞0.05），細(xì)胞凋亡有所下降，且細(xì)胞排列略為有序，但DR組Bax陽性細(xì)胞也略有增加（＞0.05），且DR、DE兩組的Caspase-3陽性細(xì)胞有增加趨勢，其中，在DE組大鼠海馬神經(jīng)元中其表達(dá)增加顯著（＜0.05）。DRE與DE、DR組間比較顯示，該組大鼠海馬區(qū)的凋亡促進(jìn)蛋白均有降低趨勢，其中，DRE組的Bax的表達(dá)弱于DE、DR兩組，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＞0.05）；而DRE組的Caspase-3陽性細(xì)胞數(shù)目顯著低于DR組（＜0.05）；而相對(duì)于DE、DR兩組，DRE組大鼠海馬神經(jīng)元的抑凋亡因子Bcl-2陽性細(xì)胞數(shù)目略有增加（＞0.05），其陽性細(xì)胞在胞漿和核膜著色深，近黃褐色且細(xì)胞間排列緊致。同時(shí)，DRE組的細(xì)胞凋亡情況與正常對(duì)照NC組較為接近，凋亡促進(jìn)蛋白Bax、Caspase-3的表達(dá)差異均不明顯（＞0.05），但Bcl-2陽性細(xì)胞數(shù)目顯著低于NC組（＜0.05）。另外，DE、DR組間Bax、Caspase-3、Bcl-2 3種蛋白的陽性表達(dá)均無顯著差異（＞0.05）。

2.5 海馬神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡

根據(jù)TUNEL法進(jìn)行原位末端標(biāo)記并置于普通光鏡下觀察，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)數(shù)分析（表3，圖35~40）。NC組大鼠海馬神經(jīng)元顯示生理性凋亡細(xì)胞數(shù)目極少，細(xì)胞排列緊致，層次豐富，細(xì)胞核基本被蘇木素復(fù)染成藍(lán)色，核相對(duì)較大，形態(tài)大小一致，細(xì)胞凋亡率低于其他組（＜0.01）。DC組大鼠其海馬區(qū)凋亡陽性細(xì)胞極明顯增加（＜0.01），具體表現(xiàn)為陽性細(xì)胞核呈棕色著染，形態(tài)呈不規(guī)則碎點(diǎn)狀，海馬細(xì)胞雜亂無序，部分胞漿也因胞核DNA碎片溢出而呈深褐色陽性著染，凋亡細(xì)胞形態(tài)呈圓形或橢圓形（＜0.01）。DE、DR組大鼠海馬神經(jīng)元的細(xì)胞凋亡數(shù)目顯著低于DC組大鼠（＜0.05），但DR組凋亡率降低更明顯（＜0.01），體現(xiàn)為細(xì)胞整體排列松散，陽性細(xì)胞著染顏色較之DC淺。此外，DRE組細(xì)胞凋亡狀態(tài)與NC組相近，表現(xiàn)為細(xì)胞排列較緊密，層次豐富。細(xì)胞核多呈藍(lán)色，核形態(tài)大小基本一致，且兩組間細(xì)胞凋亡率差異不明顯（＞0.05）。同時(shí)，與DE、DR組比較，DRE組大鼠海馬神經(jīng)元凋亡率極顯著降低（＜0.01）。

圖35 NC組的細(xì)胞凋亡（40×10）

Figure 35. The Apoptosis in NC Group(40×10)

圖36 DRE組的細(xì)胞凋亡（40×10）

Figure 36. The Apoptosis in DRE Group(40×10)

圖37 DE組的細(xì)胞凋亡（40×10）

Figure 37. The Apoptosis in DE Group(40×10)

圖38 DR組的細(xì)胞凋亡（40×10）

Figure 38. The Apoptosis in DR Group(40×10)

圖39 DC組的細(xì)胞凋亡（40×10）

Figure 39. The Apoptosis in DC Group(40×10)

表3 各組大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡表達(dá)率比較

注：@@表示與DRE組比較＜0.01，為極顯著性差異；&&表示與DR組比較＜0.01，為極顯著性差異；下同。

圖40 各組大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡表達(dá)率比較

Figure 40. The Apoptosis in Different Groups of Rats

3 討論

3.1 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與白藜蘆醇對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)元形態(tài)學(xué)的影響

尼氏體是神經(jīng)元的重要結(jié)構(gòu)成分，與神經(jīng)元的功能具有密切的關(guān)系。神經(jīng)元尼氏體數(shù)量的多寡和形態(tài)大小實(shí)際上反映出神經(jīng)元的生長發(fā)育、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及其功能活動(dòng)的正常與否[13]，神經(jīng)元受到如炎癥、中毒等病理刺激后，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)尼氏體顆粒數(shù)量減少，呈明顯的溶解甚至消失。作為神經(jīng)元的標(biāo)志性物質(zhì)，尼氏染色是檢測神經(jīng)元損傷的最經(jīng)典的形態(tài)學(xué)方法之一[15]。

本研究中NC組大鼠的海馬細(xì)胞經(jīng)尼氏染色顯示，多形細(xì)胞層、錐體細(xì)胞層、分子層的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整，層次分明、細(xì)胞排列整齊規(guī)律、緊致有序，尼氏體著色均勻。DC組則細(xì)胞形態(tài)異常較明顯，其海馬區(qū)神經(jīng)元變性最嚴(yán)重，神經(jīng)細(xì)胞層次混亂不清，且尼氏小體數(shù)目極少。上述結(jié)果說明，糖尿病可造成大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞異常。本研究中分別施予8周游泳運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇灌胃給藥，DE、DR兩組大鼠神經(jīng)元錐體細(xì)胞狀態(tài)基本優(yōu)于DC組，其細(xì)胞形狀基本正常，胞體及胞核也較規(guī)則，且DE、DR組間差異不顯著。提示，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇給藥均可改善糖尿病大鼠海馬細(xì)胞形態(tài)，并且兩種干預(yù)方式發(fā)揮的作用其差異性不大，但與DRE組相比，顯示仍有部分細(xì)胞排列分散稀疏及膠質(zhì)細(xì)胞增生。而DRE組大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)比DE、DR、DC 3組較為規(guī)則，其細(xì)胞整體狀態(tài)與NC組接近。提示，對(duì)糖尿病大鼠海馬細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的改善作用，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇共同干預(yù)的治療方式優(yōu)于單純運(yùn)動(dòng)和單純給藥。

海馬神經(jīng)元的超微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了上述發(fā)現(xiàn)。DC組大鼠的海馬細(xì)胞核、細(xì)胞器、突觸結(jié)構(gòu)、神經(jīng)纖維等一系列超微結(jié)構(gòu)失常變性，出現(xiàn)明顯的神經(jīng)元退行變性現(xiàn)象，說明高脂毒性加劇其細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受損程度。而DE組經(jīng)過8周運(yùn)動(dòng)，其海馬錐體細(xì)胞狀態(tài)總體優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的DC組，表現(xiàn)為其突觸成分與結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器豐富程度、細(xì)胞形態(tài)、神經(jīng)纖維形態(tài)等超微結(jié)構(gòu)均有所改善。有報(bào)道指出，糖尿病導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷涉及多方面的病理變化，其中以輕度認(rèn)知功能障礙為主要表現(xiàn)，電生理實(shí)驗(yàn)中顯示，糖尿病大鼠的海馬突觸可塑性下降[5]，并影響海馬的突觸傳遞[12]，出現(xiàn)長時(shí)程增強(qiáng)抑制（Long Term Depression，LTD）現(xiàn)象[24]。Reisi等[27]的研究中，鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠進(jìn)行連續(xù)12周，0°斜度，40 min/天，7天/周，17 m/min的中等強(qiáng)度的跑臺(tái)訓(xùn)練，觀察大鼠齒狀回抑制性中間神經(jīng)元短期可塑性的變化，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，糖尿病模型結(jié)合運(yùn)動(dòng)組和正常對(duì)照結(jié)合運(yùn)動(dòng)組兩組大鼠的穿通路徑齒狀回突觸的雙脈沖易化，與安靜對(duì)照組大鼠相比均無顯著性差異（＞0.05），但糖尿病模型組的雙脈沖易化與安靜對(duì)照組大鼠相比則明顯增加，且存在顯著性差異（＜0.05）。說明，糖尿病可影響大鼠齒狀回突觸可塑性的突觸前成分，但適量的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可在一定程度上改善此現(xiàn)象。提示，運(yùn)動(dòng)對(duì)鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠齒狀回的突觸傳遞具有神經(jīng)保護(hù)作用。本研究的結(jié)果也為這些研究提供了形態(tài)學(xué)上的支持。

白藜蘆醇的多酚結(jié)構(gòu)具有降血脂功能、抗氧化、清除自由基作用[14]。在本研究中，可能由于白藜蘆醇可透過血腦屏障[29]，并通過提高突觸傳遞、降低氧化應(yīng)激或者調(diào)節(jié)受體功能這些機(jī)制，對(duì)神經(jīng)元起營養(yǎng)、損傷修復(fù)和保護(hù)作用[3]，故DR組大鼠神經(jīng)元各成分、神經(jīng)纖維超微結(jié)構(gòu)分別優(yōu)于對(duì)應(yīng)的DC組，該結(jié)果與Mokni等[25]的結(jié)論相似。同時(shí)，鏡下顯示DE、DR組大鼠海馬區(qū)神經(jīng)元細(xì)胞狀態(tài)較相似。顯示分別采用白藜蘆醇給藥和運(yùn)動(dòng)的兩種單一方式干預(yù)，均能改善海馬細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。但是，經(jīng)運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇共同干預(yù)結(jié)果則顯示，DRE組大鼠海馬區(qū)神經(jīng)元細(xì)胞核形態(tài)規(guī)則，邊界清楚，染色質(zhì)分布均勻，線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器豐富，突觸結(jié)構(gòu)清晰等形態(tài)特點(diǎn)，表明其對(duì)超微結(jié)構(gòu)改善顯著，其細(xì)胞整體水平與NC組較為接近，且明顯優(yōu)于DE、DR兩組。提示，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇雙因素預(yù)處理方式，對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)的改善更有效。

3.2 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與白藜蘆醇對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)元凋亡的影響

近年來流行病學(xué)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究指出，中樞神經(jīng)系統(tǒng)許多疾病如糖尿病神經(jīng)變性、腦老化、神經(jīng)變性及退行性疾?。ㄈ鏏D）、腦缺血、腦出血、癲癇、腦外傷等，與神經(jīng)元凋亡有關(guān)[1]。而糖尿病對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成不同程度的學(xué)習(xí)記憶衰退、認(rèn)知功能障礙，是糖尿病慢性并發(fā)癥之一。關(guān)于糖尿病導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙、學(xué)習(xí)記憶低下的機(jī)理機(jī)制目前尚未完全闡明，但有研究表明，腦神經(jīng)元正常細(xì)胞形態(tài)受損、結(jié)構(gòu)缺失和功能下調(diào)為其主要因素，神經(jīng)細(xì)胞凋亡則是影響糖尿病腦神經(jīng)元功能的可能機(jī)制之一[10,17,21]。

目前檢測細(xì)胞凋亡的方法有多種[2,4]，但因電子顯微鏡觀察細(xì)胞凋亡也僅為定性，且標(biāo)本處理過程復(fù)雜，因而采用光學(xué)顯微鏡觀察是一種較理想的方法。在本研究中，NC組大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞狀態(tài)良好，顯示其生理性凋亡細(xì)胞數(shù)目極少，細(xì)胞凋亡檢出率遠(yuǎn)低于其他各組。而DC組大鼠海馬的凋亡陽性細(xì)胞極明顯增加，說明，糖尿病高糖狀態(tài)導(dǎo)致海馬細(xì)胞變性凋亡增加極顯著[16]。另有報(bào)道指出，中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)能保護(hù)神經(jīng)，減少細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶能力[20]，與激發(fā)機(jī)體自身的保護(hù)機(jī)制有關(guān)。在本研究中，對(duì)糖尿病大鼠進(jìn)行為期8周的游泳訓(xùn)練，結(jié)果顯示其細(xì)胞凋亡率低于糖尿病模型DC組。

此外，Anekonda等[18]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇干預(yù)后的糖尿病大鼠坐骨神經(jīng)Bax、Caspase-3、Drp-1表達(dá)明顯下降，Bcl-2的表達(dá)顯著升高，說明細(xì)胞凋亡現(xiàn)象有所降低，坐骨神經(jīng)超微結(jié)構(gòu)有所改善。陸靈美等[6]指出，白藜蘆醇的確能改善大鼠因糖尿病造成的周圍神經(jīng)病理結(jié)構(gòu)，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)功能，并具有抗凋亡作用。本研究中，糖尿病大鼠進(jìn)行8周的白藜蘆醇灌胃處理，與糖尿病模型DC組相比，白藜蘆醇DR組細(xì)胞凋亡數(shù)目降低極明顯，結(jié)果與上述結(jié)論接近。但上文報(bào)道研究部位為坐骨神經(jīng)，本研究則側(cè)重于海馬神經(jīng)細(xì)胞，雖然研究部位不同，但結(jié)論相似。本研究還發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇灌胃給藥兩種方式，均能減輕糖尿病導(dǎo)致的大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，但采用白藜蘆醇治療方法，能更明顯促進(jìn)大鼠海馬神經(jīng)元的存活，降低細(xì)胞凋亡率。

此外，DRE組大鼠采用運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇相結(jié)合進(jìn)行8周治療，結(jié)果表明，其細(xì)胞狀態(tài)與NC組相近，兩組間大鼠海馬神經(jīng)元凋亡率無顯著性差異。但相對(duì)于DE、DR組，DRE組大鼠海馬神經(jīng)元凋亡率極顯著降低。提示，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇灌胃給藥兩種方式能在一定程度上減輕糖尿病導(dǎo)致的大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡現(xiàn)象。本研究也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇共同干預(yù)，比單純運(yùn)動(dòng)、單純白藜蘆醇給藥，能更有效降低糖尿病大鼠海馬的細(xì)胞凋亡率，出現(xiàn)功效疊加現(xiàn)象。

細(xì)胞凋亡發(fā)生的原因和途徑是復(fù)雜多樣的，在細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，Bcl-2家族發(fā)揮重要的生理作用[30]，而影響細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因素主要集中在表達(dá)和調(diào)控[26]。Bcl-2為細(xì)胞凋亡抑制因子。正常情況下，插入到線粒體外膜上，防止線粒體膜的通透性加強(qiáng)，阻止細(xì)胞凋亡一切早期征象發(fā)生。Bax為促凋亡蛋白，其功能與Bcl-2相反，但兩者結(jié)構(gòu)上氨基酸序列具有高度同源性。Bc1-2/Bax可形成同源或異源二聚體相互拮抗，組成一個(gè)平衡體系[23]。此外，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspases）為細(xì)胞凋亡的中心環(huán)節(jié)，與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。其中，Caspase-3作為細(xì)胞凋亡蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)最核心的凋亡蛋白酶和細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵指標(biāo)，在凋亡程序中發(fā)揮重要的樞紐作用[19]。

本研究中，DC組大鼠的Bax、Caspase-3陽性產(chǎn)物明顯增加，Bcl-2則表達(dá)明顯降低，提示，高脂毒性促進(jìn)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞相關(guān)凋亡蛋白的表達(dá)，并降低凋亡抑制因子的表達(dá)水平，加劇海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡進(jìn)程。DE、DR組大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡蛋白表達(dá)情況較為接近，基本優(yōu)于DC組。其中，Bcl-2、Caspase-3陽性細(xì)胞數(shù)目有所增加，且Caspase-3在DE組大鼠海馬神經(jīng)元中其表達(dá)顯著增加，而Bax陽性細(xì)胞在兩組中略有下降趨勢，并且DE與DR兩組間Bax、Caspase-3、Bcl-2 3種蛋白的陽性表達(dá)均無顯著性差異。說明，糖尿病大鼠單純采用白藜蘆醇或運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行預(yù)處理，可抑制其海馬神經(jīng)元凋亡因子表達(dá)，上調(diào)促抗凋亡蛋白水平，減輕其細(xì)胞凋亡狀況，但兩種方式對(duì)糖尿病大鼠細(xì)胞凋亡的改善作用并無明顯區(qū)別。關(guān)于白藜蘆醇對(duì)細(xì)胞凋亡的影響，有證據(jù)表明[8]，大鼠腦缺血再灌注損傷后施予白藜蘆醇治療，可通過抑制誘發(fā)前體物Pro-caspase-3去磷酸化轉(zhuǎn)化為活性形式Caspase-3，進(jìn)一步阻遏神經(jīng)細(xì)胞凋亡，縮小腦梗體積。也有研究指出[11]，白藜蘆醇可能通過重新調(diào)整Bcl-2和Bax之間的平衡，抑制永久性腦缺血小鼠缺血半暗帶內(nèi)Bax的表達(dá)，并促進(jìn)Bcl-2的表達(dá)水平，進(jìn)而改善小鼠的神經(jīng)功能缺損癥狀。在本研究中，盡管動(dòng)物模型、實(shí)驗(yàn)方法不同，但結(jié)果與上述結(jié)論相似，表明，白藜蘆醇可能也通過對(duì)凋亡因子、凋亡抑制蛋白及相關(guān)抗炎因子等的調(diào)控以降低神經(jīng)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

同時(shí)，本研究中，采用為期8周的運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇相結(jié)合治療方式的DRE組大鼠與DE、DR組大鼠比較，該組大鼠海馬區(qū)的凋亡促進(jìn)蛋白Bax均有降低趨勢，Caspase-3陽性細(xì)胞數(shù)目顯著低于DR組，而抑凋亡因子Bcl-2陽性細(xì)胞數(shù)目略有增加。DRE組的細(xì)胞凋亡蛋白表達(dá)情況與NC組較為接近。說明，運(yùn)動(dòng)與白藜蘆醇共同干預(yù)對(duì)糖尿病大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的改善作用較之單純運(yùn)動(dòng)或白藜蘆醇更有效，出現(xiàn)功效疊加現(xiàn)象，究其原因仍需進(jìn)一步深入探討。

4 結(jié)論

8周游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇給藥單獨(dú)或共同干預(yù)，均能改善糖尿病大鼠海馬細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)的受損，但游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇二者相結(jié)合的處理方式較單一因素干預(yù)效果更加顯著。游泳訓(xùn)練與白藜蘆醇給藥改善糖尿病大鼠神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)，可能與其減少Bax、Caspase-3表達(dá)，增加Bcl-2表達(dá)，降低海馬細(xì)胞凋亡率，以維持細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整性與生理功能有關(guān)。

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The Effects of Aerobic Exercise and Oral Resveratrol on Hippocampal Neuron Apoptosis in Diabetic Rats

LI Han1, WANG Song-tao2, CHANG Yun1

1. China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China; 2. South China Normal University, Guangzhou 51006, China.

Objective: The purpose of this study is to explore the effects of aerobic exercise combined with oral resveratrol on ultrastructure apoptosis rate and apoptosis related proteins of hippocampus neurons in type 2 diabetic rats. Methods: 45 male Sprague Dawley rats, aged 8 weeks, were randomly divided into 5 groups: normal control (NC), diabetes control (DC), diabetes exercise (DE), diabetes resveratrol (DR) and diabetes exercise and resveratrol (DER). Exercise-related groups performed 8-week swimming training (60 min/d, 5d/week). Oral glucose tolerance, Nissl's staining, Ultrastructure of hippocampus, the expression of Bax, Bal-2 and Caspase-3, and the rate of apoptosis of neurons were measured. Results: 1）The structures of neurons in hippocampus of group DC were serious metaplasia, and the deformation is, the arrangement is loose and chaotic. The karyopycnosis and more vacuoles were observed. The structures of nerve cell in group DRE was better than that of group DE and DR. 2) the ultrastructure of neurons in group DC was significantly reduced, mitochondrial vacuolization and the serious injure of nerve myelin were observed. The ultrastructure of neurons in group DRE was improved obviously. 3) The positive expression of Bax, Caspase-3 in neurons significantly up-regulated in group DC, and the expression of Bcl-2 obviously down-regulated in group DC.（＜0.05）4) compared with group NC, the apoptosis rate in DC group increased significantly (＜0.01), and the apoptosis rate of group DRE was clearly lower than that of in DC group (< 0.01). Conclusion: 8-week swimming training and/or oral resveratrol could improve the damaged of structure in hippocampal cell, and regulate the related apoptosis proteins then reduce the apoptosis rate of hippocampal neurons. The improving effect of swimming training combined with resveratrol was better.

1002-9826(2018)05-0077-11

10.16470/j.csst.201805012

G804.7

A

國家體育總局體育科學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(基本12-30)。

李翰,女,助理研究員,博士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué),E-mail:lihan＠ciss.cn。

常蕓,女,博士,研究員,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)心臟,E-mail:changyun2518@vip.sina.tom。