过早期康复锻炼加剧脑缺血后ROS介导的内质网应激损伤的机制研究

Early exercise play an important role in improving the prognosis of stroke in promoting neural functional recovery. However clinical findings showed that too early rehabilitation (very early exercise) has bad effect. The mechanism of too early rehabilitation exercise aggravate brain damage is not clear, so it is important to illustrated. Our previous studies have found that early exercise can increase cerebral infarction. And it was accompanied by the increasing of endoplasmic reticulum stress molecular chaperone GRP78, and downstream CHOP and Caspase-12 apoptosis protein. Based on previous research and the experimental results, we hypothesize that: very early exercise after stroke may produce excessive ROS, enhance GRP78, activate the CHOP and Caspase-12 mediated apoptosis pathway and exacerbate the brain damage. The project will use wild and GRP78 gene knockout mice, by using the method of biology, biochemistry studies, molecular and cellular biology, to verify our hypothesis. Our study may provide theoretical basis for the rehabilitation of cerebral apoplexy strategies.

缺血性脑卒中能够引起高致残率，构成我国沉重的社会经济负担。早期锻炼能够降低肢体残疾，是最有效的康复手段。但基础及临床研究发现过早锻炼（过早期）并未改善卒中预后，甚至有加剧损伤的趋势。因此明确过早期康复锻炼加重脑损伤的机制，规避其副作用，使康复治疗更精准的介入临床有重要意义。我们前期研究发现过早期锻炼能够诱导氧化应激损伤，上调内质网应激分子伴侣GRP78表达。基于前期工作基础及文献报道，我们提出假说：卒中后过早期康复锻炼能够引发过量ROS，增强GRP78起始的内质网应激，激活CHOP和Caspase-12介导的细胞凋亡途径，加剧脑损伤。本项目将使用野生型、GRP78基因敲除小鼠和原代神经元，采用形态学和生物化学方法研究过早期锻炼诱导过量ROS是激活内质网应激途径的关键分子；并且利用分子和细胞生物学方法进一步明确过早期锻炼激活细胞凋亡途径的机制，为脑卒中后精准康复医疗提供理论依据。

缺血性脑卒中能够引起高致残率，构成我国沉重的社会经济负担。早期锻炼能够降低肢体残疾，是最有效的康复手段。但基础及临床研究发现过早锻炼并未改善卒中预后，甚至有加剧损伤的趋势。因此明确过早期康复锻炼加重脑损伤的机制，规避其副作用，使康复治疗更精准的介入临床有重要意义。通过本项目我们发现，适当时机介入运动康复锻炼能够（1）降低脑梗死体积，提高神经功能恢复；（2）降低细胞凋亡水平，降低促凋亡蛋白BAX, caspase-3的表达，促进抗凋亡蛋白BCL-2的表达，同时提升BCL-2/BAX的比值，显示良好的凋亡抑制作用；（3）降低ROS水平，提示其通过抑制ROS水平，降低脑损伤；（4）降低ERS内质网应激相关蛋白GRP-78, IRE-1, PERK, ATF6, CHOP和caspase-12表达，提示其通过抑制内质网应激降低脑损伤作用；（5）促进长期运动和记忆功能恢复；（6）促进神经重塑相关蛋白Tau、GAP-43、PSD-95、SYN、BDNF、NGF及其上游调控通路HIF-1α、TrkB、CREB蛋白表达；（7）抑制卒中后不完全糖异生过程，抑制糖异生关键酶PCK表达，调控上游AKT/ FOXO1通路，减轻酸中毒和氧化应激损伤。研究成果对研究康复策略的神经保护机制提供新的分子通路和靶点，对探索早期康复锻炼的最佳时间拐点，实现康复精准医疗，寻找康复介入时机的生物标记物提供指导作用。