运动预处理下调Glu对IRI保护作用的机制研究

寻找有效的预防性治疗脑卒中手段是摆在康复医学研究者面前的重要问题。基础研究和临床实践发现，运动预处理对缺血再灌注损伤具有保护作用。我们前期研究发现，运动能下调脑缺血再灌注期间细胞外谷氨酸浓度，然而其机制是什么？未见报道。本研究从谷氨酸重摄取的角度，以脑血流变化为切入点，研究运动是否通过调节内皮素释放量促进谷氨酸转运体对谷氨酸重摄取来减轻缺血后谷氨酸神经毒性。首先，用侧脑室注射谷氨酸转运体阻断剂手段，探索运动在调节谷氨酸转运体功能及表达量变化中的作用，并研究运动引起脑血流变化与内皮素释放之间的关系；其次，从流体力学角度，研究不同流速冲击后脑血管内皮细胞的内皮素释放量，用内皮细胞条件培养液培养星形胶质细胞。同时用加内皮素受体阻断剂的方法，体外证明"血流-内皮素-谷氨酸转运体"是增加谷氨酸重新摄取的重要途径。最后，回到在体阐明运动通过"血流-内皮素-谷氨酸转运体-谷氨酸"通路诱导脑缺血耐受机制。

运动干预作为脑卒中预防和康复治疗的常用方法，已被认为具有神经保护和促进神经功能恢复的作用。本课题围绕运动干预手段，展开了系列研究，研究发现运动预处理可以显著减轻脑缺血再灌注后大鼠血脑屏障的破坏，减轻脑水肿、脑梗死体积及神轻行为学缺损，从而显著减轻脑损伤程度。在课题研究中，使用微透析方法收集脑脊液并进行高效液相色谱分析显示，运动预处理可降低缺血－再灌注期间谷氨酸的释放量，并上调谷氨酸转运体GLT－1的表达，从而减轻谷氨酸兴奋性毒性。使用激光散斑成像技术检测大鼠大脑皮层相对血流速度的变化，研究发现再灌后超早期，运动预处理使脑组织动、静脉血流灌注速度减缓，再灌注超早期血流恢复过程相对平稳，从而减轻了再灌注时的血流冲击和一过性过度灌注损伤，而这一过程可能与运动预处理下调ET-1及其受体表达有关。线粒体是细胞能量供应的重要细胞器，与细胞能量代谢息息相关，在脑缺血后神经细胞坏死和凋亡起重要作用,线粒体的形态与数目对细胞存活具有重要作用，我们研究发现，运动预处理可改善线粒体功能和动态，维持细胞的能量供应，这可能是脑保护作用的机制之一。运动预处理产生的种种生物学效应都是基因重组的过程，涉及大量基因表达的上调和下调，这其中MicroRNA是一种重要的调控机制，micro RNA微阵列芯片显示，运动预处理使得miR-17-1，miR-511，miR-130b，miR-449a，miR-381，miR-448呈现差异化表达，其内在上下游调控机制有待进一步研究。此外我们认为,运动作为一种全身动员的干预方式,能诱导脑产生缺血保护作用,其中必然有从全身到局部的联系,谷氨酸系统的变化可能只是其中的一个机制，而血管和血流遍布全身各组织器官,且脑组织对缺血缺氧非常敏感,血管功能与血流的改变与脑缺血损害直接相关，脑血管功能与脑血流可能是预运动脑缺血保护机制中最首要或者最上游的因素，因此我们进一步关注了运动对脑血流与脑血管内皮功能的调控，利用蛋白质组学方法蛋白质谱分析，发现长期运动训练能显著上调血清中Haptoglobin蛋白的含量发生显著变化，为进一步研究Haptoglobin基因以及运动干预在脑缺血的预防以及康复医学研究打下基础。此外基于脑卒中康复理论的实验动物运动功能康复训练跑台的研发，也将为运动干预在脑缺血的预防及康复的动物研究提供新的工具和平台。

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