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。