运动_一氧化氮与学习记忆

第29卷 第6期2006年6月

北京体育大学学报JournalofBeijingSportUniversity

Vol.29 No.6

Jun.2006

运动、一氧化氮与学习记忆

王泽军,徐 波,褚昕宇,季 浏,杨毅飞

(华东师范大学体育与健康学院,上海 200062)

摘 要:长期适宜的运动对学习记忆提高有着良好的促进作用,其机制是多方面的。一氧化氮作为一种新型

的神经递质,与学习记忆密切相关,主要表现在一氧化氮可影响突触传递长时程增强,可调节与学习记忆相关的神经递质的释放,调节脑血流量以及参与神经发育过程和基因表达的调控。运用文献综述法,分别探讨了一氧化氮与学习记忆、运动与学习记忆的关系,并对一氧化氮在运动与学习记忆中的潜在作用进行了较详尽地分析,从而使人们可以更深入地了解运动与学习记忆及一氧化氮三者间的关系。关键词:运动;一氧化氮;学习记忆

中图分类号:G804.7 文献标识码:B 文章编号:1007-3612(2006)06-0809-03

ResearchonExercise,NitricOxideandLearning-MemoryWANGZe-jun,XUBo,CHUXin-yu,JILiu,YANGY-ifei

(CollegeofPhysicalEducation&Health,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China)

Abstract:Itwaswellrecognizedthatregularandmoderateexercisehaspositiveeffectsonlearning-memory,whichwereexplainedbymanymechanisms.Asanovelneurotransmitter,nitricoxideplaysasignificantroleinlearning-memory,justlikenitricoxidethatcaninfluenceonthelong-termpotentiation,regulateneurotransmitters,andregulatebloodflowandinfluencenervegrowth,andgeneexpression.Byusingofdocumentaryanalysis,theauthorsdiscusstherelationshipbe-tweenlearning-memoryandnitricoxide,exerciserespectively.Furthermore,itwassuggestedthatpossiblemechanismsforexerciseandlearning-memorybytheeffectofnitricoxide.Keywords:nitricoxide;exercise;learning-memory

自1988年Garthwaite首先提出NO可能作为一种信息传递物质作用于中枢神经系统后[1],科学家们又对此进行了深

入研究,包括NO在学习记忆过程中所起的重要作用。而NO作为一种重要的神经递质,是否也在运动提高学习记忆能力的过程中起着重要的作用?其作用的可能机制又是怎样的?本文就这些问题进行如下探讨。

素的存在[2]。

1.2 NO与LTP 在突触传递过程中,由于NO很易扩散,邻近的突触接受信号后再被扩散到细胞内的NO所放大,所以NO在诱发与学习记忆密切相关的长时程增强(long-termpo-tentiation,LTP)过程中起重要作用。Paul的实验表明,用大剂量的特异性nNOS抑制剂7-硝基-吲哚(7-nitroindazole,7-NI)可阻断大鼠的LTP,进而阻断记忆能力,而使用L-Arg又可翻转此效应[3]。国内也有研究表明,大鼠学习记忆过程可能伴有nNOS合成及活性的增加[4]。Rachel在Morris水迷宫实验中发现,进行nNOS基因敲除可损害小鼠的空间学习能力[5]。Eduardo的研究指出,NO不足会影响大鼠包括学习记忆在内的一些依赖突触作用的脑功能变化[6]。而iNOS则有可能参与病理情况下的LTP形成,对病理情况下的学习记忆有影响。

此外,NO能促进体外培养的海马锥体细胞自发释放神经递质的过程,提示NO在LTP中充当逆行信使(retrogrademes-senger)的作用[7]。即突触后释放的NO使突触前的可溶性的鸟苷酸环化酶(sGC)活化,增加突触前的环磷酸鸟苷(cGMP)含量,促进突触前谷氨酸(Glu)的释放,后者作用于突触后N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体,触发阳离子通道开放,Ca2+通过NMDA进入胞内与钙调蛋白(CaM)结合后活化NOS,NOS催化L-Arg再生成NO[8]。这些结果均支持NO

1 NO与学习记忆

1.1 NO与NOS NO是一种性质不稳定的 气体型 小分子,可经细胞膜扩散入胞内,具有非囊泡释放,高度弥散和半衰期短,不能储存等特征[2]。这使得NO不同于以往经典神经递质,而具有自分泌 旁分泌的功能。内源性NO是在一氧化氮合酶(NOS)的催化下,由L-精氨酸(L-Arg)生成的。

NOS有多种异构体,最早根据酶的理化、游离Ca2+浓度的调节和亚细胞定位被分为三种亚型:神经元型NOS(nNOS)、内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)。其中nNOS和eNOS分别存在于神经元和血管内皮中,并在小脑、海马、纹状体、皮层、下丘脑、中脑与延髓中均呈不同程度的活性;而iNOS主要分布在脑内皮细胞、小神经胶质细胞星型胶

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质细胞。根据这三种亚型对Ca CaM的依赖性不同,又将nNOS与eNOS合称为原生型NOS(cNOS),其活性需要Ca CaM存在;而iNOS的活性不依赖于Ca2+ CaM,但需要诱导因

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投稿日期:2004-12-20

作者简介:王泽军(1982-),男,四川成都人,硕士,在读研究生,研究方向体育运动与身心健康。

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