脑中风早期运动训练对脑功能区重塑的影响及机制研究

Stroke damage important brain zone and leads to significant dysfunctions, and brain neuroplastic alleviate these dysfunctions. Our previous researches have shown that early exercise after stroke could significantly upregulate the expression of synaptophysin, PSD95 and GAP43 after stroke, indicating that exercise could promote brain neuroplastic after stroke. However, the model and underlying mechanisms are poorly understood. The functional status of skeletal muscle reflect our coordinated locomotor function, thus we hypothesized that exercise might promote the brain neuroplastic,and then alleviate skeletal muscle denervation and injury, ultimately improve the recovery of coordinated locomotor function. To verify the hypothesis,firstly，we expound the model of brain neuroplastic after stroke with neural projection tracing, molecular biology and electrophysiology. And then we investgate the effects of early exercise on the model of brain neuroplastic and impaired skeletal muscle; finally,we detect the effects of brain neuroplastic after stroke on the status and functional recovery through blocking brain neuroplastic with protein synthesis inhibitors. The implementation of this can elucidate the model of brain neuroplastic after stroke and the effects of early exercise on this model, and provide a theoretical basis for the optimization of exercise strategy for the treatment of ischemic stroke in clinic. 

脑中风造成多个重要脑功能区损伤，导致机体协调运动等功能障碍，而脑功能区重塑可减轻这一损伤。我们前期研究结果表明：脑中风后早期康复运动可上调突触素、PSD95及GAP43的表达，提示运动可促进脑功能区重塑。但目前对中风后脑功能区重塑模式及运动对该过程的影响缺乏研究。骨骼肌功能状态决定机体运动功能，我们推测运动可能促进脑功能区重塑，进而减少骨骼肌的去神经支配，减轻骨骼肌损伤，最终促进神经功能恢复。为验证这一假说，拟利用大鼠MCAO模型，首先通过神经投射示踪、分子生物学及电生理学技术阐明中风后脑功能区重塑模式；其次通过中风后早期运动干预探讨运动对脑功能区重塑的影响，及对相关骨骼肌功能和结构的影响；最后通过抑制蛋白合成阻断脑功能区重塑过程，研究功能区重塑对骨骼肌损伤及神经功能恢复的影响。通过该项目阐明脑中风后脑功能区重塑模式及运动对该过程的影响，为临床上优化运动治疗缺血性脑中风的方案提供理论依据。

脑中风造成脑功能区损伤及机体协调运动等功能障碍，而脑功能区重塑可能是减轻这一损伤的重要机制。我们前期结果提示脑中风后早期运动促进脑功能区重塑，但对重塑模式及运动的影响缺乏研究。本项目首先通过动物实验证实运动训练促进脑中风大鼠神经功能缺失症状及平衡和感觉功能恢复；其次通过TTC染色、电镜、电生理技术和神经示踪技术从形态学角度阐明了运动训练对减少中风后脑梗死体积，促进缺血半影区再生突触数量，损伤半影区神经投射更多的向前端额叶皮层区域延伸，进而导致脑功能区重塑；在细胞分子机制上，我们的研究表明运动训练上调缺血半影区及海马突触相关蛋白的表达，增加突触的数量，抑制损伤对侧神经突触再生，提示运动训练通过增强损伤侧突触和轴突再生，抑制对侧突触和轴突再生，进而重塑损伤的脑功能区；同时研究早期运动训练对损伤侧骨骼肌失神经支配的影响，阐明了运动康复可能通过促进损伤脑区重塑，进而减轻损伤侧骨骼肌的失神经支配导致的肌萎缩和神经肌肉接头的破坏，最终促进神经功能恢复；最后继续研究脑中风早期神经元损伤的机制，发现在脑中风早期存在一个神经细胞凋亡和自噬的转换点，表明调控凋亡和自噬可能是神经保护，以及后期促进神经网络重塑的潜在靶点，我们进一步证实了中风早期应用葛根素和灯盏花素对神经元过度自噬导致的死亡有保护作用。本项目根据任务书计划，顺利完成了申请书计划研究内容，形成的主要成果有①正式发表相关的学术论文6篇，其中SCI收录4篇，中文核心期刊2篇；②获得授权专利2项；③培养硕士研究生5名；④通过本项目的实施延伸申请新的国家自然科学基金1项。