跑台运动对成年脊髓损伤小鼠运动功能及运动皮质mTOR信号通路的影响

目的观察跑台运动对成年脊髓损伤小鼠运动功能及运动皮质哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路的影响。方法30只C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、模型组与跑台运动组,每组10只。所有小鼠进行跑台运动预训练3 d后,模型组和跑台运动组小鼠予以C_(5)背侧皮质脊髓束、左侧皮质脊髓束及红核脊髓束钳夹损伤,假手术组仅剔除椎板。跑台运动组伤后7 d开始跑台运动,5 d/周,共4周。采用BMS评分、水平楼梯实验和圆筒攀爬实验评估小鼠运动功能恢复情况;Western blotting检测小鼠运动皮质脑源性神经营养因子(BDNF)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)的表达,以及酪氨酸激酶受体B(TrkB)、胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)、蛋白激酶B(Akt)、核糖体S6蛋白(S6)的磷酸化水平;免疫荧光染色检测运动皮质神经元S6的磷酸化水平,评估皮质mTOR信号通路激活情况。结果伤后模型组与跑台运动组小鼠BMS评分出现短暂下降(P<0.0001),并于伤后7 d恢复至基线水平。伤后3 d、1周、3周、5周,模型组和跑台运动组左前、左后肢错误率明显高于假手术组(P<0.001);伤后3周和5周,跑台运动组左前、左后肢错误率明显低于模型组(P<0.001)。伤后3 d和1周,模型组和跑台运动组左前肢使用率明显低于假手术组(P<0.0001);伤后3周和5周,模型组左前肢使用率明显低于跑台运动组和假手术组(P<0.05),而跑台运动组与假手术组比较差异无统计学意义(P>0.05)。Western blotting和免疫荧光染色检测结果显示,与假手术组比较,模型组和跑台运动组小鼠运动皮质BDNF、IGF-1蛋白相对表达水平以及TkrB、IGF-1R、Akt、S6磷酸化水平明显降低,神经元细胞内p-S6染色荧光强度明显降低(P<0.01);与模型组比较,跑台运动组小鼠运动皮质BDNF、IGF-1蛋白相对表达水平以及TkrB、IGF-1R、Akt、S6磷酸化水平明显升高,神经元细胞内p-S6染色荧光强度明显增高(P<0.01)。结论跑台运动有利于脊髓损伤小鼠运动功能的恢复,可能与运动诱导运动皮质BDNF、IGF-1的表达及下游mTOR通路的激活有关。

跑轮运动对小鼠皮质神经元AKT/mTOR通路活性及运动诱发电位的影响

目的·观察不同强度的跑轮运动对小鼠皮质神经元蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(protein kinase B/mammalian target of rapamycin,PKB/mTOR,AKT/mTOR)通路的激活情况及对神经传导的影响。方法·选取24只成年C57BL/6J小鼠为研究对象,随机分为对照组、低运动强度(low exercise intensity,LEI)组、中等运动强度(moderate exercise intensity,MEI)组和高运动强度(high exercise intensity,HEI)组,每组6只。4组小鼠接受为期3 d的预训练,结束后分别行不同强度的正式训练(1周)。检测运动诱发电位(motor-evoked potential,MEP)观察小鼠右上肢的神经传导情况。采用蛋白质印迹(Western blotting)检测小鼠运动皮质中AKT、核糖体蛋白S6(ribosomal S6 protein,S6)、胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF1)和脑源性生长因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)表达情况。结果·MEP检测显示,与对照组相比,LEI组、MEI组和HEI组小鼠MEP的N1潜伏期有所缩短(均P<0.05);与HEI组相比,LEI组小鼠的N1潜伏期更短(P=0.032)。同时,与对照组相比,LEI组小鼠MEP的P1潜伏期亦有缩短(P=0.015)。Western blotting结果显示,与对照组相比,LEI组、MEI组和HEI组小鼠运动皮质中p-AKT/AKT和p-S6/S6的表达水平明显升高(均P<0.05);LEI组小鼠运动皮质中IGF1、BDNF的表达水平较对照组有所增加(均P<0.05)。结论·低强度运动训练能有效激活皮质神经元AKT/mTOR通路,提高神经传导速度,这可能与升高的神经生长因子水平相关。

跑台联合抓小丸训练促进脑缺血大鼠皮层树突重塑

目的:探讨跑台联合抓小丸训练(SPG)对大脑中动脉栓塞(MCAO)大鼠运动皮层树突重塑及前肢运动功能的影响。方法:40只成年雄性SD大鼠,随机分为单纯损伤组(MCAO),跑台训练组(Exercise),小丸抓取组(SPG),联合训练组(S+E)。选用MCAO方法制备大鼠缺血性脑损伤模型,Exercise组接受跑台训练,SPG组接受小丸抓取训练,联合组同时接受两种训练,持续4周。对患侧前肢进行行为学检测,观察动物运动功能恢复情况。伤后5周,使用Golgi-Cox染色检测树突形态和树突生长情况,同时对树突生长相关蛋白神经元素2(NGN2)和突触素Ⅰ(SYNI)进行Western Blot检测。结果:行为学检测结果显示,各组大鼠的右前肢食物抓取率在训练后有不同程度的增加,其中联合训练组的恢复最为明显(P<0.01),动物患侧前肢步行功能在跑台训练组及联合训练组改善更为明显(P<0.05)。Golgi-Cox染色显示,训练4周后单一训练及联合训练组患侧运动皮层区神经元树突复杂性高于MCAO组(P<0.01)。Western Blot结果显示,训练4周后单一训练及联合训练组患侧运动皮层区NGN2和SYNI表达水平增加(P<0.05)。结论:跑台训练联合抓小丸训练能够更有效促进MCAO大鼠运动皮层树突重塑,改善肢体运动功能。