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研究目的:慢性心理应激损伤脑功能,导致多种精神疾病如抑郁症的发生。其中,海马是应激损伤的主要脑区。规律适量的体力运动保护脑功能,前期研究发现,体力运动具有减缓应激性海马损伤的作用,但其具体机理尚不清楚。研究表明,海马5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)水平低下与抑郁症密切相关,而体力运动具有促进中枢5-HT合成的作用。因此,我们假设,运动减缓应激性海马损伤的作用与海马5-HT系统的改善可能密切相关。为此,本研究拟探讨应激和运动对海马5-HT系统的影响,以揭示运动减缓应激性海马损伤作用与海马5-HT系统相关的机制。研究方法:1.实验动物及模型:实验动物采用Wistar雄性成年大鼠(180~220g),随机分成4组,分别是对照组、体力运动组、运动-应激组、慢性心理应激组。1)体力运动模型:自愿跑轮运动,4周;2)慢性心理应激模型:束缚应激,3周;3)运动-应激模型:先自愿跑轮运动4周,再束缚应激3周。2.指标及测量方法1)行为学:Morris水迷宫测试大鼠逃避潜伏期;2)海马功能:脑立体定位-神经电生理记录法测量;海马齿状回长时程增强(dentate gyrus long-term potentiation, DG-LTP);3)海马5-HT系统:高效液相色谱-电化学检测法测量海马5-HT水平,实时荧光定量PCR法检测海马5-HT1A -受体(5-HT1A -receptor, 5-HT1A -R)mRNA、色胺酸羟化酶(tryptophan hydroxylase ,TPH) mRNA表达;4)运动减缓应激性海马损伤机制探讨中的相关蛋白:实时荧光定量RT-PCR法检测海马NF-κB ( nuclear factor-kappa b )、CREB(cAMP-response element binding protein) mRNA表达,Westen-Blot检测海马糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR,)、脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)表达。研究结果:1、21天的束缚应激显著降低大鼠海马DG-LTP (p<0.05),延长大鼠Morris水迷宫的逃避潜伏期(p<0.01),而4周的跑轮运动可明显缩短大鼠Morris水迷宫潜伏期(p<0.05) ,提高大鼠海马DG-LTP。而且,4周的跑轮运动可明显减轻21天束缚应激导致的大鼠海马DG-LTP降低、缩短大鼠逃避潜伏期。2、4周的跑轮运动可显著上调5-HT1A -RmRNA表达(p<0.01) ,提高海马5-HT水平(p<0.05);而21天的束缚应激使海马5-HT水平显著下降(p<0.01)、5-HT1A-RmRNA表达显著下调(p<0.01)。而且,4周的跑轮运动可明显减弱21天束缚应激导致的海马5-HT水平、5-HT1A -R mRNA表达下降。3、21天的束缚应激使海马NF-κB、CREB mRNA水平下降,GR、BDNF蛋白表达降低,而4周的跑轮运动使NF-κB、CREB mRNA水平升高,GR、BDNF蛋白表达增多。4周的跑轮运动可明显减弱21天束缚应激导致的海马NF-κB、CREB mRNA表达下降,GR、BDNF蛋白表达降低。研究结论:1、体力运动可减缓慢性心理应激导致的海马DG-LTP损伤和空间学习记能力下降,提示运动具有保护海马,提高大脑认知功能的作用。2、体力运动可通过提高海马5-HT水平,提高5-HT1A -R mRNA表达,来增强海马5-HT系统功能;海马5-HT系统功能的改善可能在运动减缓应激性海马损伤的过程中起着重要的作用。3、体力运动减缓应激性海马损伤的作用与5-HT相关机制可能是:体力运动提高海马5-HT水平,并通过上调GR、NF-κB表达使5-HT1A-R的表达增加,进而增强海马部位5-HT1A -R介导的神经递质传递;5-HT与5-HT1A -R结合后又通过上调cAMP-PKA-CREB通路蛋白表达,使BDNF表达增多,BDNF发挥保护和促进神经活性和功能的作用,从而达到减轻慢性应激损伤的作用。