（运动人体科学专业论文）冬泳对小鼠学习记忆能力的影响.pdf

冬泳对小鼠学习记忆能力的影响中文摘要学习记忆是脑的高级智能活动，它是高等动物和人类最具特色的生理特性之一。改善学习记忆功能、防治学习记忆障碍性疾病，是发掘人类智力潜能的重要课题。近年来冬泳运动作为一项体育健身运动已经越来越受到人们的关注。研究发现，冬泳运动对心脑血管系统、呼吸系统、内分泌系统、免疫系统都有良好作用。而在运动影响脑功能的研究中，以往的研究证明，适当的体育运动可以提高学习记忆能力并缓解焦虑。那么，冬泳运动是否能够通过调节海马内乙酰胆碱的含量和增强抗氧化能力，而起到促进学习记忆能力的作用昵? 对此，国内外尚未进行研究。本研究通过对实验小鼠进行1 2 周强迫冬泳训练，探讨冬泳运动对小鼠学习记忆能力的影响及其可能的作用机制，以丰富冬泳运动的健身机制。将6 0 只雄性昆明种小鼠随机分为3 组，分别为对照组、温泳组和冬泳组，每组2 0 只。对照组小鼠常规饲养，温泳组和冬泳组小鼠分别在2 5 和4 水中进行每天一次，每次1 分钟，每周六天的游泳训练。训练1 2 周后分剐从三组小鼠中随机抽取l o 小鼠，采用跳台实验进行小鼠行为学测试，测试小鼠跳台回避反应累计触电时间、触电潜伏期、错误次数。然后将各组剩余小鼠断髓处死，冰台上迅速取出脑组织，在预冷的生理盐水中漂洗，除去血液，分离出两侧的海马，投入4 c 冰浴的玻璃匀浆器中，按1 ：9 于生理盐水中制成1 0 脑组织匀浆，在4 下4 0 0 0 r m i n 离心l o m i n ，取上清液以检测小鼠海马组织中乙酰胆碱酯酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活力和丙二醛的含量。结果表明：1 冬泳组小鼠在训练期内未出现明显的应激反应。训练1 0 周后，温泳组和对照组小鼠均出现衰老的状况，冬泳组小鼠健康如初，未见明显异常。2 冬泳运动可以减少小鼠跳台回避反应累计触电时间( 尸 0 0 5 ) ，明显延长小鼠记忆测试中潜伏期的时程( 尸 0 0 1 ) ，并减少其错误次数( 尸 0 0 5 ) 。3 冬泳运动可以提高小鼠海马组织乙酰胆碱酯酶和超氧化物歧化酶的活力( 尸 0 ，0 5 ) ，可以明显提高小鼠海马组织过氧化氢酶的活力( 尸 0 0 1 ) ，还可以明显降低小鼠海马组织丙二醛的含量( p 0 0 1 ) 。结论：1 长期适量的冬泳运动可以促进小鼠学习记忆能力。2 冬泳运动可以通过增加小鼠脑内海马组织中a c h 的含量而影响t c h e 的活力。3 冬泳运动促进学习记忆冬泳对小鼠学习记忆能力的影响的机制可能是：3 1 冬泳运动通过冷应激引起的神经内分泌系统的反应，来改变中枢神经系统的功能，使小鼠脑内乙酰胆碱的代谢增强、含量增加，从而促进学习记忆能力。3 2 冬泳运动通过增强机体清除自由基的能力，来减轻脂质过氧化的程度，对小鼠的脑损伤起到保护作用，从而促进学习记忆能力。关键词：冬泳；学习记忆；跳台实验；乙酰胆碱；抗氧化墨鲨型尘垦堂翌望堡鳇垄塑墅堕一一e f f e c t so fw i n t e rs w i m m i n go nt h ef u n c t i o no fl e a r n i n ga n dm e m o r ya b s t r a c tl e a r n i n ga n dm e m o r ya r eh i g h e ri n t e l l i g e n ta c t i v i t yo fb r a i n ，i ti so n eo ft h em o s tc h a r a c t e r i s t i cp h y s i c a lf e a t u r eo f h i g h e ra n i m a la n dh u m a n i m p r o v et h ea b i l i t yo fl e a r n i n ga n dm e m o r y ，p r e v e n ta n dc u r ed i s e a s e so nl e a r n i n ga n dm e m o r yi sam a j o rt a s ko fe x p l o r eh u n m a ni n t e l l i g e n c ep o t e n t i a l r e n c e n t l y ，p e o p l eh a v ep a i dm o r ea t t e n t i o nt ow i n t e rs w i m m i n g r e s e a r c hf i n d sw i n t e rs w i n n i n gi sb e n e f i t sf o rc a r d i o v a s c u l a rs y s t e m , r e s p i r a t o r ys y s t e m , i 珊n u n es y s t e m ，e n d o c r i n es y s t e mr e s e a r c hf i n d sp r o p e rp h y s i c a la c t i v i t yc o u l di m p r o v et h ea b i l i t yo fl e a r n i n ga n dm e m o r y w h e t h e rw i n t e rs w i m m i n gc o u l di m p r o v et h ea b i l i t yo fl e a r n i n ga n dm e m o r yb yc o o r d i n a t et h ec o n t e n to fa c e t y l c h 0 1 i n e s t e r a s e ( t c h e ) ? t h e r ew a sn or e s e a r c ha th o m ea n da b o r a d t h er e s e a r c hh a dh a dat r a i n i n gt h a tm i c ew e r ef o r c et os w i mi nc o l dw a t e rn a m e l yw i n t e rs w i m m i n gf o rt w e l v ew e e k s ，t oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t so fw i n t e rs w i m m i n go nl e a r n i n ga n dm e m o r ya b i l i t yi nm i c ea n di t sp o s s i b l em e c h a n i s a m s s i x t ym i c ew e r er a n d o m l yd i v i d e di nt ot h r e eg r o u p s ，r e s p e c t i v e l yc o n t r o l ，w a r ma n dc o l d c o n t r o lg r o u pw e r eb r e dn o r m a l l y ，n oi n t e r f e r e n c e w a r mg r o u ps w i mo n l yo n et i m ee a c hd a yi n2 5 w a t e rf o r1m i n u t e c o l dg r o u ps w i m o n l yo n et i m ee a c hd a yi n4 w a t e rf o r1m i n u t e a f t e r1 2w e e k s ，t h ep e r f o r m a n c e so fl e a r n i n ga n dm e m o r yo fm i c ew e r et e s t e db yas t e p d o w np a s s i v ea v o i d a n c et a s k t h e nk i l l e dt h ea n i m a l sa n de x t r a c t e dh i p p o c a m p u s t h es e r u mo ft c h e ，s o dc a ta n dm d aw e r ed e t e c t e d r e s u l t s ：( 1 ) t h e r ew e r en oo b v i o u sh y p e r i r r i t a b l er e a c t i o ni nt h ep e r i o do ft r a i n i n gi nt h ec o l dg r o u p t e nw e e k sa f t e rt r a i n i n g ，g r o u po fw a r ma n dc o n t r o la p p e a r e dg r a d u a lc o n s e n e s c e n c e ，w h i l et h ec o l dg r o u pi sa sg o o da sb e f o r e ( 2 ) t h ep e r f o r m a n c e so fl e a r n i n ga n dm e m o r yi nt h ec o l dg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l yi m p r o v e da sc o m p a r e dw i t hc o n t r o lg r o u pa n dw a r mg r o u p ( 尸 0 0 5i i i冬泳对小鼠学习记忆能力的影响或尸 0 0 1 ) c o m p o u n dw i n t e rs w i m m i n gd e c r e a s e dt h et o t a le l e c t r i cs h o c ki nm i c e ( 尸 0 0 5 ) c o l dg r o u ph a dl o n g e rl a t e n c ya n dl e s se r r o rt i m e si nm e m o r yt e s ti nm i c e ( 尸 0 0 5 或尸 0 0 1 ) ( 3 ) t h es e r u ml e v e l so ft c h ea n d s o da n dc a ti nh i p p o c a m p u so fm i c ei nc o l dg r o u pw a sa l s os i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h o s ei nt h ec o n t r o lg r o u pa n dw a r mg r o u p ( 尸 0 0 5 或p 0 0 1 ) ，w h i l et h es e r u ml e v e lo fm d ai nt h ec o n t r o lg r o u pa n dw a r mg r o u pw e r eh i g h e rt h a nt h a ti nt h ec o l dg r o u p ( 尸 0 0 5 或尸 0 0 5 )表2 适应性训练方法组别第1 天第2 - 3 天第4 - 6 天对照组常规饲养温泳组在2 5 ( 2 水中进行1 次天，i m i n 次冬泳组在2 5 c1 5 c5 水中进行1 次天，l m i n 次适应性训练方法：适应性饲养三天后，冬泳组分别再在2 5 c 、1 5 c 、5 水温中依次游泳一天、二天、三天，每天均为一分钟；温泳组在2 5 水温中，进行每天一冬泳对小鼠学习记忆能力的影响次，每次一分钟的游泳训练( 见表2 ) 。适应性训练后进行正式训练。表3 正式训练方法正式训练方法：冬泳组和温泳组的小鼠进行1 次日、l m i n 次，每周六天的游泳训练。冬泳组游泳水温为4 ，温泳组游泳水温为2 5 ，对照组每次只抓取不游泳，在游泳组进行训练时禁食、水( 见表3 ) 。每天观察动物的一般情况及训练情况，并在每周休息日称重一次。正式实验共进行1 2 周，1 2 周后分别从三组小鼠中随机抓取1 0 只进行学习记忆行为实验，结束后处死。然后取各组剩余小鼠的大脑，分离出两侧海马，进行各项生化指标的测定。2 4 3 学习记忆行为实验跳台回避反应( s t e pd o w n ) 实验小鼠跳台反应箱为2 5 c m 2 0 c m x 2 5 c m 木箱，箱底为铜栅。电压强度由一交压器控制在3 6 伏。在木箱底部一边中央放一高4 5 a m ，直径4 5 c m 的橡皮垫，作为动物逃避电击的安全区。当小鼠跳下平台时，将遭到3 6 v 的电压惩罚。在1 2 周冬泳训练结束后第一天每组随机抓取l o 小鼠进行跳台实验。首先将小鼠置于反应箱内适应3 m i n 后轻放于平台上，通电。当小鼠从平台上跳下时，正常反应是跳回平台以躲避伤害性刺激。多数动物可能再次或多次跳下平台，受到电击后又跳回平台。观察并记录5 m i n 内小鼠累计的触电时间，作为小鼠学习能力。结束训练，2 4小时后重复实验为记忆保持测试。测试时，先将小鼠放在平台上，底部铜栅通电后，启动秒表，记录小鼠第一次从台上跳下的潜伏期( 即将小鼠放于平台上起，至小鼠第一次双足接触铜栅的时间间隔) ，并记录5 分钟内的错误次数n 。测试结束后将小鼠断髓处死。2 4 4 取材在1 2 周冬泳训练结束2 4 小时后，将各组剩余小鼠断髓处死，冰台上迅速取出脑4冬泳对小鼠学习记忆能力的影响组织，在预冷的生理盐水中漂洗，除去血液，分离出两侧的海马，投入4 冰浴的玻璃匀浆器中，按1 ：9 于生理盐水( “1 ) 中制成1 0 9 6 脑组织匀浆，在4 下4 0 0 0 f r a i n离心l o m i n ，取上清液备用。2 4 5 实验指标与测定方法2 4 5 1 海马组织蛋白含量的测定使用考马斯亮兰蛋白测定试剂盒进行测试原理：蛋白分子具有一n h 3 + 基团，当棕色的c b b 。显色剂加入蛋白标准液或样品中时，c b b 。染料上阴离子与蛋白一n 时结合，使溶液变为蓝色，通过测吸光度可计算出蛋白含量。试剂及配制：取考马斯亮兰c b b 。贮备液，加入2 0 0 m l 蒸馏水进行5 倍稀释，配成应用液。取1 i i1 的蛋白标准品，加4 9 l 的生理盐水，配成1 2 5 6 m g 向1 浓度的标准液。测试过程按试剂盒说明操作( 见表4 )表4 海马组织蛋白含量的测定方法各试管混匀，静置l o m i n ，用h u m a l y z e r 半自动生化仪，子5 9 5 r 盟处，l c m 光径，空白管调零，测各管吸光度。蛋白含量计算公式：蛋白含量( g l ) = 测定管吸光度标准管吸光度标准管浓度( g l )2 4 5 2 海马组织乙酰胆碱酯酶( a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ，t c h e ) 活力测定测定原理：乙酰胆碱酯酶水解乙酰胆碱生成胆碱及乙酸，胆碱可以与巯基显色剂反应生成对称三硝基苯( t n b ) 黄色化合物，根据颜色深浅进行比色定量，水解产物胆碱的数量可反应胆碱酯酶的活力。5冬泳对小鼠学习记忆能力的影响组织匀浆中乙酰胆碱酯酶活力定义：每毫克组织蛋白样本在3 7 。c 保温6 分钟，水解反应体系中1 坞n o l 基质为1 个活力单位。测试过程按试剂盒说明操作( 见表5 ) ，计算见公式：组织匀浆t c h e 活力( u m g p r o t ) = ( 测定管吸光度一对照管吸光度) ( 标准管吸光度一空白管吸光度) 标准管浓度( 1 p m o l m 1 ) 蛋白含量( m g p r o t m 1 )表5 乙酰胆碱酯酶( t c h e ) 活力测定操作方法测定管对照管标准管空白管样本( m 1 ) 0 0 5l p m o l j 1 标准应用液( m 1 ) 0 0 5蒸馏水(m1)005底物缓冲液( z 1 ) 0 50 50 50 5显色应用液( m 1 ) 0 50 50 50 5混匀，3 7 ( 3 准确反应6 m i n抑制剂( m 1 ) 0 0 30 0 30 0 30 0 3透明剂( m 1 ) 0 10 10 10 1稳定剂( m 1 ) 0 0 50 0 50 0 50 。0 5样本( 1 ) 0 0 5各管混匀，放置1 5 m i n ，4 1 2 r i m ，0 5 c m 光径，蒸馏水调零，测各管吸光度。2 4 5 3 海马组织超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ，s o d ) 活力测定( 采用黄嘌呤氧化酶法)测定原理：通过黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶反应系统产生超氧阴离子自由基( 0 2 - ) 。后者氧化羟胺形成亚硝酸盐，在显色剂的作用下呈现紫红色，可用h u m a l y z e r 半自动生化仪测其吸光度。当被测样品中含s o d 时，则对超氧阴离子自由基有专一性的抑制作用，使形成的亚硝酸盐减少，比色时测定管的吸光度值低于对照管的吸光度值，通过公式计算可求出被测样品中s o d 活力。组织匀浆中s o d 活力的定义：每毫升组织蛋白在l m l 反应液中s o d 抑制率达5 0 时所对应的s o d 量为一个s o d 活力单位( u ) 。6冬泳对小鼠学习记忆能力的影响组织匀浆s o d 活力( u m g p r o t ) = ( 对照管吸光度一测定管吸光度) 对照管吸光度5 0 x 反应液总体积取样量( m 1 ) 组织中蛋白含量( m g p r o t m 1 )操作方法见表6表6 组织匀浆中s o d 活力测定操作方法进行以上操作后，室温放置l o m i n ，于波长2 2 0 r 处，i c m 光径比色杯，蒸馏水调零后，比色测定。2 4 5 4 海马组织过氧化氢酶( c a t a l a s e ，c a t ) 活力测定( 可见光法)测定原理：过氧化氢酶分解h ：0 2 的反应可通过加入钼酸铵而迅速中止，剩余的h 2 0 z 与钼酸铵作用产生一种淡黄色的络合物，在4 0 5 n m 出测定其生成量，可计算出c a t的活力。组织匀浆中c a t 活力的定义：每毫克组织蛋白每秒钟分解l u m o l 的h 2 0 2 的量为一个活力单位。组织匀浆中c a t 活力( u m g p r o t ) = ( 对照管o d 值一测定管o d 值) x 2 7 1 i o m i 6 0秒x 取样量1 匀浆蛋白含量( m g p r o t m 1 )测定操作方法见表77冬泳对小鼠学习记忆能力韵影响表7组织匀浆中c a t 活力测定操作方法进行以上操作后，于4 0 5 r i m ，0 5 c m 光径比色杯，蒸馏水调零，测定各管吸光度。2 d 5 5 海马组织丙二醛( m a l o m d i a l d e h y d e ，m d a ) 含量测定( 采用硫代巴比妥酸法)测定原理：过氧化脂质降解产物中的丙二醛( m d a ) 可与硫代巴比妥酸( t b a ) 缩合，形成红色产物，在5 3 2 n m 处有最大吸收峰。测试过程按试剂盒说明操作( 见表8 ) ，m d a 含量计算见公式：组织中m d a 含量( n m o l m g p r o t ) = ( 测定管吸光度一测定空白管吸光度) ( 标准管吸光度一标准空白管吸光度) 标准品浓度样本的蛋白含量( m g p r o t m 1 )( 注：n m o l m g p r o t 为纳摩尔毫克蛋白，m g p r o t m l 为毫克蛋白毫升)表8 组织匀浆中m d a 测定操作方法：漩涡混匀器混匀，试管口用保鲜膜扎紧，用针头扎一小孔，9 5 水浴4 0 m i n ，取出后流水冷却，然后每分钟4 0 0 0 转，离心l o m i n 。取上清，5 3 2 n m 处，i c m 光径，蒸馏水调零，测各管吸光度值。8冬泳对小鼠学习记忆能力的影响2 4 6 数据统计实验数据经s p s s i i 5 数据软件包处理，结果以平均数标准差( 孑s ) 表示。数据成正态分布时，同一指标不同组问进行单因素方差分析，方差分析有差异后再进行多重比较。其中方差齐时，采用l s d 法；方差不齐时，采用t a m l m n e st 2 法。数据不成正态分布时，采用非参数检验中的ki n d e p e n d e n ts a m p l e s 。3 实验结果3 1 各组小鼠摄食量、体重的变化翻一包一街周次图i 各组小鼠周摄食量变化曲线图( 注：食1 一食3 按顺序分别代表对照组、温泳组、冬泳组的周摄食量)表9 各组小鼠取材时体重( i s )组别样本( 只)取材时体重( g )对照组温泳组2 02 03 9 1 3 4 7 53 9 9 6 4 4 0冬泳组2 03 9 2 3 q - 3 5 3各组取材时体重比较，差异不具显著性( 尸 0 0 5 )9冬泳对小鼠学习记忆能力的影响图2 各组小鼠周体重变化曲线图( 注：体1 一体3 按顺序分别代表对照组、温泳组、冬泳组的周体重平均值)图l 所示，各组小鼠周摄食量相比较，对照组和温泳组差异不具显著性，而冬泳组明显大于前两组。图2 所示，各组小鼠实验开始前4 周，体重有明显的增长，以后逐渐减慢。表9所示，各组小鼠取材时体重差异不具显著性( 尸 0 0 5 ) 。3 2 各组小鼠游泳训练情况冬泳组小鼠开始冬泳训练时表现出游泳速度快，动作不协调等应激特点，出水后表现出打寒颤、哆嗦、不能正常站立、下肢僵直、没有自主活动动作。一段时间后，下肢恢复正常，能行走，但有点摇晃，站立不稳，再休息一段时间才能基本恢复正常并主动进食。温泳组从训练开始动作就比较舒缓协调，出水后未出现明显的哆嗦、寒颤，能正常行走及梳理毛。所有运动鼠无因病死亡个体，所有非运动鼠因病死亡率为9 ，说明运动鼠抗病力强于非运动鼠。3 3 各组小鼠行为学指标的比较3 3 1 小鼠跳台实验累计触电时问的比较1 0冬泳对小鼠学习记忆能力的影响表1 0 各组小鼠跳台实验累计触电时间( s ) ( i s )表示冬泳组与对照组比较尸 0 0 5 ； 表示冬泳组与温泳组比较 尸( 0 0 5从表1 0 中可见：冬泳组小鼠累计触电时间为9 9 7 + 2 0 9s ，较对照组和温泳组有明显缩短，差异具有显著性( | 口 0 0 5 ) 。说明冬泳运动可以增进小鼠的学习能力。3 3 2 小鼠跳台实验潜伏期及错误次数的比较表1 1 冬泳对小鼠记忆能力的影响跳台法( i s )表示冬泳组与对照组比较尸 o 0 5 ，p 0 o l ； 表示冬泳组与温泳组比较料尸 0 o l从表1 1 中可以看出，在记忆能力测试中冬泳组小鼠的触电潜伏期较对照组和温泳组有明显延长，差异具有极显著性( 尸 0 0 5 ) 。冬泳组小鼠错误次数较对照组减少，差异具有显著性( 尸 0 0 5 ) 。说明冬泳运动可以增进小鼠的记忆能力。3 4 各组小鼠海马组织乙酰胆碱酯酶活力的比较表1 2 各组小鼠海马组织乙酰胆碱酯酶( t c l e ) 活力( u 啊g p r o t )表示冬泳组与对照组比较， 0 0 5 ：壤示冬泳组与温泳组比较 尸 o 0 5冬泳对小鼠学习记忆能力的影响从表1 2 中可见：冬泳组小鼠海马组织t c h e 活力高于对照组和温泳组，差异具有显著性( 尸 0 0 5 ) 。说明冬泳运动可以明显提高小鼠海马组织t c h e 活力。3 5 各组小鼠海马组织s o d 、c a t 活力及m d a 含量的比较各组小鼠s o d 活力见表1 3 ，c a t 活力见表1 4 ，m d a 含量见表1 5 表1 3 各组小鼠海马组织s o d ( u m g p r o t ) 活力( i s )表示冬泳组与对照组比较尸( 0 0 5 ； 表示冬泳组与温泳组比较 尸 0 0 5从表1 3 中可见：冬泳组小鼠海马组织s o d 活力高于对照组和温泳组，差异具有显著性( 尸 0 0 5 ) 。说明冬泳运动可以明显提高小鼠海马组织s o d 活力。表1 4 各组小鼠海马组织c a t ( u m g p r o t ) 活力( i s )表示冬泳组与对照组比较尸 0 。0 1 ；$ 表示冬泳组与温泳组比较 $ j 口 0 ，0 1从表1 4 中可见：冬泳组小鼠海马组织c a t 活力明显高于对照组和温泳组，差异具有极显著性( 尹 0 0 5 ) 。说明冬泳运动可以明显提高小鼠海马组织c a t 活力。冬泳对小鼠学习记忆能力的影响表1 5 各组小鼠海马组织m i ) a ( n m o i m g p r o t ) 含量( i s )表示冬泳组与对照组比较| p 0 0 1 ；$ 表示冬泳组与温泳组比较料尸( 0 0 1从表1 5 中可见：冬泳组小鼠海马组织m d 含量明显低于对照组和温泳组，差异具有极显著性( p 0 0 5 ) 说明冬泳运动可以明显降低小鼠海马组织m d a 的含量。4 讨论4 1 冬泳模型的选取从目前检索到的文献中可发现，有关冬泳的动物模型很少，很多文章中都采取相同的冬泳模型；选取小鼠在4 1 2 和1 0 c 水中进行1 次日、i m i n 次、持续1 2 周的强迫游泳训练“蝴。这些研究均发现该模型对机体有良好的作用，认为该模型能很好的模拟冬泳运动。该模型选取的动物是小鼠与冬泳运动的特点有关。因冬泳运动只有经过长期适应后才能对机体产生良好的作用，所以必须有较长的实验时间才能模拟冬泳运动。小鼠的生命周期比较短，只有卜2 年的寿命，符合冬泳运动特点的要求。本实验按照前人的研究结果也选择小鼠作为冬泳模型的实验对象。诸葛慧贞“”等在研究长期冷水( 4 组和1 0 c 组) 和温水游泳后，小鼠的免疫功能变化实验中，将小鼠放在相应的水温中游泳，1 次日，i m i n 次，持续3 个月，发现小鼠的免疫功能提高，且4 组与1 0 组无明显差异。张美桃“町在冷水游泳对小鼠心肌细胞结构的影响试验中，使用的小鼠模型与诸葛慧贞的相同，4 c 组与1 0 组心肌细胞超微结构变化基本相似，均优于温水组。根据以上的小鼠冬泳模型，发现4 与1 0 对小鼠的影响无明显差异，且都对机体有良好的作用。据此，本实验选择冬泳的常规水温4 作为 j i l 练水温，游泳时间为1 分钟，不再对不同的冷水水温对机体的影响进行比较。4 2 运动训练对各组小鼠一般情况的影响1 3冬泳对小鼠学习记忆能力的影响从实验结果可知，各组小鼠均未出现明显的嘶咬、鸣叫、厌食等应激反应，说明各组小鼠对实验所造成的应激刺激能够耐受。实验过程中发现：训练1 0 周以后，温泳组和对照组小鼠表现为被毛逐渐蓬松稀疏，无光泽，喜静卧、扎堆，活动减少。提示此两组小鼠出现了逐渐衰老的状况，而冬泳组小鼠未出现明显的衰老迹象。在整个实验过程中，所有运动组小鼠未出现因病或游泳死亡，而对照组因病死亡率达9 9 6 。王晓稼等“”研究发现冬泳能显著性地提高机体的自然杀伤细胞( n k ) 活性，而且能显著提高外周血中n i ( 样细胞一大颗粒淋巴细胞( l g l ) 和c d 0 抗原表达单核细胞( c d 。+ ) 的比例。诸葛慧贞“”等研究发现，适宜的冬泳训练可以明显提高小鼠血液中2 、5 一寡腺苷酸合成酶的活性，表明冬泳可以提高机体的免疫力。结合本实验结果提示，冬泳训练提高小鼠免疫力，从而使冬泳组小鼠的抗病力强于对照组小鼠。根据以上分析可提示，冬泳运动可以延缓衰老、增强抗病力。4 3 冬泳对小鼠学习记忆能力的影响运动训练对学习和记忆的影响可通过行为学的方法的来观察。行为学实验广泛应用于学习和记忆的研究中。目前在文献报导中常用的动物行为学实验主要有以下几类：迷宫实验，主动回避实验，被动回避实验“”。而被动回避实验中的跳台法能够比较客观地反映动物经过一次电刺激后记忆获得和巩固的情况。这种方法主要适用于运动对学习记忆的不同过程的影响。在运动训练对动物学习记忆功能影响的研究中，不同的运动形式对动物行为学指标有不同影响。如规律的游泳运动可促进大鼠操作式条件反射的建立“”；慢性踏板跑可以明显提高大鼠的空间学习能力。本实验采用参照文献 1 4 自制的跳台反应箱，观察规律的冬泳训练对小鼠学习记忆能力的影响。从各组小鼠跳台累计触电时间、潜伏期的时程和错误次数的结果可以看出，小鼠经过冬泳训练后跳台实验的效果比对照组和温泳组好。由此在行为学上证明，适量的冬泳训练可以促进小鼠的学习记忆能力。温泳组小鼠各行为学指标与对照组比较差异不具显著性，这可能与温水游泳的时间较短，没有达到一定的运动强度有关。结合以往的研究结果，可以推测适量的冬泳运动促进小鼠学习记忆能力的机制可能在于冷应激使小鼠脑内相关的神经递质的基础浓度发生改变。1 4冬泳对小鼠学习记忆能力的影响4 4 冷应激增加t c h e 的基础含量在冬泳促进学习记忆能力中的意义冬泳健身的主要机制是机体对寒冷刺激( 冷应激) 引起的应激反应的适应“一近年的研究表明，应激与学习记忆有十分密切的关系。应激可以引起神经内分泌系统及体内多系统多器官的代谢变化，并影响学习和记忆的过程嘲不同的应激( 惊吓、恐惧、疼痛、冷热刺激、体育运动) 对学习记忆能力的影响也不同。许多资料表明，强烈应激或长期应激状态损害健康，甚至造成组织损伤，引发疾病。但是并非所有的应激刺激都对人体有害，一些适宜的、有限度的应激刺激却对身体有益。s e l y e 早就将应激分为有利应激( e u s t r e s s ，即正常应激或适宜应激) 和不利应激( d i s t r e s s ，即不良应激或痛苦) ，前者可使身体更好地适应环境变化，提高适应能力，有益于健康；后者一般是过度应激或持久应激，危害健康。由本实验的结果可知长期适量冬泳运动的冷刺激是适应的应激，可以改善学习记忆能力，这与邹志俊的研究结果基本一致“”。而马虹吼1 等人在研究中发现：1 8 c 及2 5 c 水温的游泳应激可以提高小鼠的学习记忆能力，1 2 c 水温的游泳应激却使小鼠的学习记忆能力减退。分析这个实验与本实验结果差异性的原因，可能是由于游泳时长的不同而造成的。马虹等人训练小鼠每天在1 2 1 2 水中游泳1 5 分钟，对动物来说是一种强烈刺激。而本实验的水温虽然更低( 4 ) ，但是游泳时间短( 1 m i n ) ，对小鼠来说是一种适应的应激。冷应激是如何改善学习记忆能力的呢? 冷应激可以引起包括内分泌系统在内的全身各个器官系统的广泛反应，其中最主要的是交感一肾上腺髓质反应和下丘脑一垂体一肾上腺皮质反应，并通过许多途径来改变中枢神经系统的功能状态而影响学习记忆。因此可以推测，冬泳的冷应激引起上述反应，并最终通过改变小鼠脑内相关的神经递质的浓度而促进学习记忆能力。学习记忆是一个复杂的神经活动过程，涉及多个脑区、多种神经递质等因素。现代研究认为，中枢胆碱能系统与学习记忆关系密切，中枢胆碱能通路是构成学习记忆的重要通路嘲。中枢胆碱能神经传递障碍可损伤学习和记忆功能嘲。乙酰胆碱是中枢胆碱能系统的神经递质，可以促进学习记忆能力。乙酰胆碱酯酶是胆碱能神经递质乙酰胆碱的水解酶，直接参与植物神经调节、大脑思维、记忆等重要功能。它的活性可以提示胆碱能神经元递质乙酰胆碱的含量及其生理功能口叮。从本实验结果看，冬泳组小鼠海马组织乙酰胆碱酯酶的活力明显高于温泳组和对冬泳对小鼠学习记忆能力的影响照组小鼠，由此可以间接地判断冬泳组小鼠海马组织乙酰胆碱的含量高于温泳组和对照组小鼠，说明冬泳运动可以增加小鼠海马组织乙酰胆碱的含量。这一结果与i n d e rw j 等人发现高水平运动员的中枢阿片样物质和乙酰胆碱增高的研究结果一致，说明运动训练可以使神经递质的生理效应提高。综合上述所有分析，提示冬泳运动可能通过冷应激引起的神经内分泌系统的反应，来改变中枢神经系统的功能，使小鼠脑内乙酰胆碱的代谢增强、含量增多，从而促进学习记忆能力。至于神经内分泌系统的反应通过何种机制而增加脑内a c h 的含量尚有待进一步的研究。4 5 抗自由基损伤在冬泳促进学习记忆能力中的意义机体在代谢过程中会产生危害性极大的自由基，并且随着年龄的增长，自由基生成与清除之间的动态平衡遭到破坏，清除自由基的酶如s o d 、g s h - p x 等活力下降，自由基的生成超过了机体正常的防御能力，对机体造成不同程度的损伤。如它们攻击生物膜上多不饱和脂肪酸引起脂质过氧化的连锁反应，损伤细胞和亚细胞膜的结构，并影响结合于膜上的功能蛋白质的空间位置和构型使之发生交联，直接改变膜上的酶活性，使膜通透性增强，出现一系列功能代谢和形态学变化，严重时导致膜及整个细胞明显变性坏死。自由基是一类具有高度生物活性的物质，在整体水平和细胞水平都可以引起脑组织或脑组织细胞的脂质过氧化作用，并因此形成脂质过氧化物，引发脑细胞损伤。脂质过氧化物有醛基( 丙二醛m d a ) 、酮基、羟基、羧基氢过氧基或内过氧基，以及新的氧自由基等。氧自由基不但通过生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化引起细胞的损伤，而且还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤。因而测试m d a 的量常常反映机体内脂质过氧化的程度，间接地反映出机体细胞受自由基攻击的严重程度。m d a的作用机制是，使膜蛋白和胞浆蛋自如c f + 一a t p 酶、n a ：l k 乙a t p 酶、谷氨酰胺合成酶等交联成二聚体或多聚体而失去生物活性，导致d n a 断裂，核酸碱基改变，使细胞内线粒体与溶酶体受到损害，释放出多种蛋白水解酶，裂解许多细胞蛋白，如胶原纤维、弹力纤维、蛋白多糖等，最终导致脑细胞变性，通透性增加，加重脑细胞的损伤，对学习记忆能力具有负面影响超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ，s o d ) 是生物体内自由基清除系统的首要防线，能清除超氧阴离子自由基( 0 2 - ) ，抑制脂质过氧化产物姻a 的升高汹“1 ，冬泳对小鼠学习记忆能力的影响增加脑组织细胞抗氧化能力，防止氧自由基损伤，并具有修复细胞的作用，从而减轻脑细胞的损伤。过氧化氢酶( c a t a l a s e 。c a t ) 也是生物体中抗氧化酶之，能够清除体内对脑细胞有毒性的过氧化氢( h 如) ，对维持机体内正常的活性氧水平有着重要作用。测定组织中s o d 、c a t 活力的高低，可以间接反应机体清除氧自由基的能力。贾健民啪1 等经研究发现：学习记忆成绩下降的老年鼠海马m d a 含量明显增高，s o d活性显著低于青年鼠和成年鼠，自由基有显著增加。说明机体抗氧化能力的下降导致海马细胞受自由基的攻击而损伤，从而使学习记忆能力下降。孔庆胜等对大鼠特定脑区的抗氧化酶活性进行研究，结果发现学习记忆能力均差的大鼠与学习记忆能力均好的大鼠比较：海马区的超氧化物歧化酶( s o d ) 活性和过氧化氢酶( c a t ) 活性显著降低。表明抗氧化酶活性与学习记忆密切相关。也可以间接推测出机体可以通过抗自由基损伤机制，能够促进学习记忆能力。综合以上研究可以推测抗氧化作用的增强可能是促进学习记忆能力的机制之一。本实验结果表明，与对照组和温泳组相比，冬泳组小鼠海马组织s o d 、c a t 活力明显升高( 尸 0 0 5 或p 0 0 1 ) ，m d a 含量降低( 尸 0 0 5 ) ，提示冬泳运动可能通过增强机体清除自由基的能力，减轻脂质过氧化的程度，对小鼠的脑损伤起到保护作用，从而促进学习记忆能力。5 结论5 1 长期适量的冬泳运动可以促进小鼠的学习记忆能力。5 2 冬泳运动可以通过增加小鼠脑内海马组织中a c h 的含量而影响t c h e 的活力。5 3 冬泳运动促进学习记忆的机制可能是：5 3 1 冬泳运动通过冷应激引起的神经内分泌系统的反应，来改变中枢神经系统的功能，使小鼠脑内乙酰胆碱的代谢增强、含量增加，从而促进学习记忆能力。5 3 2 冬泳运动通过增强机体清除自由基的能力，来减轻脂质过氧化的程度，对小鼠的脑损伤起到保护作用，从而促进学习记忆能力。1 7查鲨堕尘垦兰翌望丝丝垄塑丝堕参考文献 i 俞强冬泳锻炼的特点与作用 j 游泳，2 0 0 2 ，( 6 ) ：2 7 - 2 8 2 腾青，姚峰冬泳对人体健康的影响 j 中国体育科技，2 0 0 3 ，3 9 ( 1 1 ) ：6 1 6 3 3 郭继平，冯爱民冬泳锻炼对治疗中老年常见慢性疾病的作用研究 j 辽宁师范大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 2 ，2 5 ( 2 ) ：1 7 8 1 8 0 4 k o l e t t i s 眦k o l e t t i s 胛w i n t e rs w i m m i n g ：h e a l t h yo rh a z a r d o u s ? e v i d e n c ea n dh y p o t h e s e s j 1 4 e dh y p o t h e s e s ，2 0 0 3n o v d e c ；6 1 ( 5 - 6 ) ：6 5 4 6 5 纪锦和冬泳人的应激反应与适应 j 体育科技，1 9 9 8 ，1 9 , 6 6 6 8 6 潘志军冬泳健身机制研究进展中国临床康复，2 0 0 3 ，2 5 ：2 9 0 - 2 9 1 7 p o l e s i agv p e c u l i a r i t i e so ft h ee l e c t r i c a la c t i v i t yo ft h eb r a i ni ns c h i z o p h r e n i cp a t i e n t sf o l l o w i n gt h ep u r s u i to ft h e r a p e u t i cg y m n a s t i c s j 】z hn e v r o p a t o lp s i k h i a t ri mssk o r s a k o v a ，1 9 6 6 ，6 6 ( 6 ) ：9 2 8 9 3 2 8 c o r d e rwo e f f e c t so fp h y s i c a le d u c a t i o no nt h ei n t e l l e c t u a l ，p h y s i c a l ，a n ds o c i a ld e v e l o p m e n to fe d u c a b l em e n t a l l yr e t a r d e db o y s j e x c e p tc h ii d ，1 9 6 6 ，3 2 ( 6 ) ：3 5 7 3 6 4 9 r o m a n o v s k iib ，m i s s i u r ob ，t o m a s h e v s k al ，e ta 1 i n f l u e n c eo fp h y s i c a lt r a i n i n go nn e u r o h u m o r a lc h a n g e sa n dp r o t e i nm o r 曲o g e n e s i s j f i z i o lz hs s si mims e c h e n o v a ，1 9 6 6 ，5 2 ( 4 ) ：4 1 5 - 4 1 9 1 0 徐波，季浏，林龙年，徐芳游泳训练对大鼠学习记忆和脑内神经递质的影响中国运动医学杂志 j 】，2 0 0 4 ，2 3 ( 3 ) ：2 6 1 - 2 6 5 1 1 f o r d y c ed e ，f a r r a rl i p p h y s i c a la c t i v i t ye f f e c t s i o nh i p p o c a m p a la n dp a r i e t a lc o r t i c a lc h o l i n e r g i cf u n c t i o na n ds p a t i a ll e a r n i n gi nf 3 4 4r a t s j b e h a vb r a i nr e s ，1 9 9 1 ，4 3 ( 1 ) ：11 5 - 1 2 3 1 2 王慧丽冬泳对人体健康的影响 j 西安体育学院院报，2 0 0 3 ，2 0 ( 4 ) ：6 3 6 4 1 3 邹志俊冷水游泳和电击两种不同应激因素对小鼠学习记忆的影响 j 武汉体育学院报，2 0 0 4 ，3 8 ( 5 ) ：1 4 6 1 4 7 1 4 杨文明，韩明向，周宜轩等智脑胶囊对小鼠学习记忆行为和脑组织蛋白质、核酸代谢的影响 j 中国中医药科技，2 0 0 0 ，7 ( 5 ) ：3 1 5 3 1 7 冬泳对小鼠学习记忆能力的影响 1 5 诸葛慧贞，李继承冷水游泳对小鼠2 ，5 一寡腺苷酸合成酶的影响 j 中国遥动医学杂志，2 0 0 1 ，2 0 ( 1 ) ：1 0 5 1 0 6 1 6 张美桃冷水游泳对小鼠心肌细胞超微结构影响的研究 j 。北京体育大学学报，2 0 0 2 ，2 5 ( 5 ) ：6 3 3 6 3 4 1 7 王晓稼冬泳对人体免疫功能的影响 j 4 6 - - 4 7 1 8 h g 沃格尔，删沃格尔编着，杜冠华，李学军，张永祥泽 m 药理学试验指南新药发现和药理学评价第一版北京：科学出版社，2 0 0 1 ，4 4 4 4 5 9 1 9 姚鸿恩，刘坤，荣湘江规律游泳运动促进大鼠操作式条件反射建立的神经机制研究 j 天津体育学报，2 0 0 5 ，2 0 ( 6 ) ：1 3 1 7 2 0 】f o r d y c ed e ，p a r r a rr p p h y s i c a la c t i v i t ye f f e c t s i o nh i p p o c a m p a la n dp a r i e t a lc o r t i c a lc h o l i n e r g i cf u n c t i o na n ds p a t i a ll e a r n i n gi nf 3 4 4r a t s j b e h a vb r a i nr e s ，1 9 9 1 ，4 3 ( 1 ) ：1 1 5 - 1 2 3 2 1 马虹，徐镰，田苏平等不同水温游泳队小鼠行为、记忆和脂质过氧化影响差异的研究 j 中国应用生理学杂志，1 9 9 9 ，1 5 ( 3 ) ：2 2 2 - 2 2 5 2 2 g i a n c a r l op ，g i a c o m os n o o t r o p i cd r u g sa n db r a i nc h o li n e r g i cm e c h a n i s m j p r on e u r op s y c h o p h a r m a c o la n db i o lp s y c h i a t ，1 9 8 9 ，1 3 ：7 7 7 8 2 3 刘涛乙酰胆碱在阿尔采