游泳对攻击行为大鼠攻击性及纹状体BDNF、DRD1、DRD2蛋白的影响

【摘要】：研究目的:社会攻击行为的和暴力行为的发生,严重威胁着人们身心健康和财产安全。攻击行为与许多社会暴力行为息息相关,如暴力攻击、暴力犯罪,精神病和精神分裂症患者也会出现攻击行为。攻击行为的研究已经是诸多领域研究的热点课题。神经生物学对于攻击行为的研究已深入到神经递质、受体、激素、酶、生长因子,蛋白等各个方面。本文旨在研究攻击行为发生的社会环境、生物学机制,探讨攻击行为发生的成因,寻求最佳干预措施,将攻击行为的危害降到最低。伏隔核与纹状体投射区,是中脑与情绪密切相关的区域。其中关于攻击行为研究密切的物质之一是多巴胺(dopamine,DA)。研究报道,大鼠脑中多巴胺合成的能力下降,含量减少时,表现出更高倾向的攻击行为。脑神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor,BDNF)调控机体情感、学习记忆、攻击等行为,具有保护大脑中枢神经系统的功能,适量的运动可提高BDNF的表达,保护大脑,改善机体行为。体育运动作为干预手段,可以改善不良情绪,并且较药物治疗副作用小,能够很好的缓解攻击行为。运动改善攻击行为的途径之一,是否通过运动调控BDNF、多巴胺 D1 样受体(Dopamine D1 receptor,DRD1)、多巴胺 D2 样受体(Dopamine D2 receptor,DRD2)蛋白影响攻击行为。本研究建立SD大鼠攻击行为模型,并通过6周中等强度运动干预,探讨运动改善大鼠攻击行为的作用可能性机制,同时对大鼠相关行为学进行测试,包括大鼠的攻击行为、精神状态、学习记忆能力进一步研究。目的是为证实运动对攻击行为、情绪状况的作用,提供实验依据和理论支撑,对大鼠纹状体内与攻击行为密切相关的BDNF、DRD1、DRD2蛋白进行的检测,探索运动干预对攻击行为大鼠纹状体BDNF、DRD1、DRD2蛋白和攻击性的研究。研究方法:本实验选用2月龄健康雄性SD(Sprague-Dawley,SD)大鼠50只。动物在新环境适应饲养一周后,将大鼠随机分为5组,安静组(A=8)、攻击模型组(B=12)、攻击模型运动组(C=12)、运动组(D=10)、入侵组(E=8)共5组。攻击模型建立采用以下方法:安静组不做任何处理,4只大鼠群居;攻击模型组,单笼饲养,进行大鼠入侵3周,建立攻击模型,之后进行攻击模型保持;攻击模型运动组,单笼饲养,进行大鼠入侵3周,建立攻击模型后,进行攻击模型保持,同时进行6周的中等强度游泳运动;运动组,4只群居居住,中等强度游泳运动6周;入侵组,4只群居饲养,入侵单笼居住鼠。行为学指标采用攻击行为检测、攻击潜伏期检测、旷场实验、水迷宫实验、体重检测。Western Blot方法检测大鼠DRD1、DRD2、BDNF蛋白表达情况,免疫酶联试剂盒(ELLISA)检测大鼠纹状体和血液酪胺酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)的含量。研究结果:1、研究结果表明,攻击行为与运动干预,都会抑制大鼠的体重增长,四组大鼠,适应一周后,大鼠体重无差异性。运动6周后,攻击模型组体重低于安静组(P0.05),攻击模型运动组低于安静组(P0.01),运动组低于安静组(P0.01),模型运动组与运动组两组间无差异性。2、攻击行为统计结果显示,攻击模型建立后,对攻击模型组与攻击模型运动组,攻击次数检测统计,并没有差异性。运动干预6周后,攻击模型运动组攻击次数较攻击模型组下降(P0.001)。攻击模型组、攻击模型运动组攻击潜伏期在模型建立后,无差异。攻击潜伏期对比,运动6周后攻击模型运动组潜伏期较攻击模型组延长(P0.001)。与攻击模型组建模时相比,攻击模型运动组通过6周游泳运动,攻击潜伏期较攻击模型组延长(P0.05);攻击模型运动组6周游泳干预后,与其攻击模型建立后相比,攻击次数下降,攻击潜伏期延长(P0.001)。3、旷场总路程、直立次数结果:大鼠适应一周,安静组、攻击模型组、攻击模型运动组、运动组,四组之间旷场总路程、直立次数结果均无差异性。攻击模型建立6周后,即运动干预6周后,攻击模型组旷场总路程、直立次数均较低于安静组(P0.01),攻击模型运动组旷场总路程高于安静对照组(P0.01),两组直立次数无差异;运动组旷场总路程高于安静组(P0.01),直立次数无差异。4、定位航行与空间探索实验:定位航行实验,学习第四天潜伏期出现差异性,攻击模型组、攻击模型运动组用时较安静组潜伏期长(P0.05),运动组与安静组无差异性。攻击建模6周后,攻击模型组潜伏期时间较安静组潜伏期长(P0.05),攻击模型运动组、运动组用时较安静组缩短(P0.05)。空间探索实验,攻击模型建立后对四组大鼠进行空间探索实验,分析探索总路程、穿越平台次数,原平台象限游程。攻击模型组、攻击模型运动组总路程均高于安静组(P0.05)、但穿越平台次数、原平台象限游程比均低于安静组(P0.05),运动组与安静组无差异性。攻击模型建模6周后,攻击模型组总路程高于安静组(P0.05),穿越平台次数与原平台象限游程比均低于安静组(P0.05);攻击模型运与安静组均无差异性;运动组较安静对照组总路程、原平台象限比,无差异,穿越平台次数高于安静组(P0.05)。5、纹状体、血液TH含量:四组大鼠,纹状体组织内TH含量,攻击模型组最低,运动组最高,攻击模型运动组高于安静对照组。攻击模型组纹状体TH与安静组,无差异,但血液中TH含量低于安静组(P0.01);攻击模型运动组纹状体、血液均高于安静组但无差异性,运动组纹状体中TH含量高于安静组(P0.05),血液中TH含量高于安静组(P0.01);攻击模型运动组纹状体含量与攻击模型组无差异性,血液TH含量高于攻击模型组(P0.001)。运动组纹状体和血液中TH含量均高于攻击模型运动组(P0.05)。6、纹状体DRD1蛋白表达:四组大鼠纹状体DRD1蛋白表达,运动组最多,攻击模型组最少,攻击模型运动组表达高于安静组。攻击模型组较安静组蛋白表达低(P0.05),攻击模型运动组蛋白表达高于安静组,但无差异性;运动组较安静组蛋白表达高(P0.01);攻击模型运动组较攻击模型组蛋白表达高(P0.01),运动组高于攻击模型组(P0.001),攻击模型运动组与运动组蛋白表达无差异。7、纹状体DRD2蛋白表达:四组大鼠纹状体DRD2蛋白表达,攻击模型组蛋白表达最多,攻击模型运动组次之,安静组最少。攻击模型组、攻击模型运动组蛋白表达均高于安静组(P0.001),运动组与安静组蛋白表达无差异。攻击模型运动组较攻击模型组蛋白表达低(P0.01),运动组较攻击模型组蛋白表达低(P0.001)。8、纹状体BDNF表达:四组大鼠,纹状体内BDNF蛋白表达,运动组最高,攻击模型组最低,攻击模型运动组高于安静组。攻击模型组较安静组蛋白表达低(P0.001),攻击模型运动组比安静组蛋白表达高(P0.001),运动组高于安静组(P0.001)。攻击模型运动组较攻击模型组蛋白表达高,且有差异性(P0.001),攻击模型组蛋白表达低于运动组(P0.001),攻击模型运动组较运动组蛋白表达低(P0.01)。9、纹状体BDNF、DRD1、DRD2蛋白相关性分析结果显示,纹状体BDNF蛋白表达与DRD1蛋白表达存在正相关(r=0.974,P0.01);纹状体BDNF蛋白表达与DRD2为负相关(r=-0.684,P0.01);纹状体DRD1蛋白表达量与DRD2为负相关(r=-0.606,P0.01)。对目的蛋白与攻击行为学进行分析,纹状体BDNF与攻击行为成负相关(r=-0.977,P0.01),DRD1与攻击行为成负相关(r=-0.935,P0.01),DRD2与攻击行为呈正相关(r=0.989,P0.01)。对目的蛋白与大鼠情绪状态相关的站立次数进行分析,纹状体BDNF与站立次数成正相关(r=0.982,P0.01),DRD1与站立次数成正相关(r=0.986,P0.01),DRD2与站立次数成负相关(r=-0.719,P0.01)。BDNF、DRD1、DRD2三个蛋白间具有高度相关性,且与行为学有高度相关性,说明目的蛋白确实参与大鼠的攻击行为和其它行为方式。研究结论:1、6周中等强度游泳训练能够缓解降低攻击行为大鼠的攻击性,改善攻击模型大鼠的自主活动度、探索水平。2、攻击行为大鼠纹状体DRD1、BDNF与大鼠攻击性成负相关。6周中等强度的游泳训练后,攻击模型运动组纹状体BDNF、DRD1蛋白表达较模型组上升,攻击行为下降,学习记忆能力提高。3、纹状体DRD2蛋白参与大鼠攻击行为,且与攻击行为成正相关,与学习记忆能力成负相关。6周中等强度游泳运动后,攻击模型运动组大鼠纹状体DRD2蛋白表达量下降,攻击行为下降。4、中等强度游泳运动,缓解攻击大鼠攻击行为的作用机制之一可能是运动诱导纹状体BDNF、DRD1表达上调,同时抑制DRD2合成,BDNF发挥神经保护作用,共同影响攻击行为大鼠的攻击性。