运动训练对中枢抑制蛋白及脑可塑性影响.docVIP

运动训练对中枢抑制蛋白及脑可塑性影响摘要　运动训练对中枢神经系统有促进再生和解除抑制两方面的作用。中枢神经抑制蛋白参与了中枢神经构建精确神经网络的过程，是功能重塑不可替代的因素之一。单纯抑制中枢神经抑制蛋白可能对功能重塑作用不大。运动训练可能限制中枢神经轴突抑制蛋白的表达，促进轴突再生从而促进脑功能重塑过程。 关键词　运动训练　Nogo MAG OMgp　脑功能重塑 Bethe在1930年首先提出了可塑性理论，认为可塑性是生命机体所共有的。大脑的可塑性是指脑有适应能力，即在结构和功能上有修改自身的适应及改变现实的能力，可能与神经细胞轴突的再生，树突的“发芽”以及突触阈值的改变有关，即在中枢系统内重新组织一个功能细胞集团的网络系统，实现功能重组。既然脑的可塑性表现为对环境的适应，它必然是对外界刺激的反应。而运动是中枢神经系统最有效的刺激形式，所有的运动都可向中枢系统提供感觉、运动和反射性传人，很明显运动这种输入性的刺激对大脑功能重组和代偿起着重要的作用。20世纪80年代实验研究发现，中枢神经受损轴突在自身环境下不能再生但可以在外周神经移植物中生长，提示中枢神经系统中存在再生抑制的作用目。此后又研究进一步证明，在中枢神经再生的环境中同时具有促神经再生作用和再生抑制作用，神经再生一重塑能力受其微环境中促再生和再生抑制作用的综合影响。神经系统再生一重塑取决于这两种作用的消长。运动训练可增强促神经轴突再生因子分泌及其相关受体表达的上调进而促进脑功能重塑，同时运动训练对能限制中枢神经轴突抑制因子的表达从而促进脑功能的重塑。 1　运动训练与脑的可塑性 神经系统结构和功能的完整是靠外周信号的输人和效应器官的正常功能活动来维持的。近20多年的基础和临床研究表明虽然年幼动物的重塑能力更强，但是成年动物的大脑同样具有重塑能力，其周围和中枢神经系统的损伤均会引起脑功能重塑。运动可以对中枢神经系统提供空间位置觉等本体感觉和肌肉的功能活动刺激的输入。对中枢神经损伤的动物而言正确运动训练提供的刺激可以使脑功能正确的重塑从而促进功能的恢复。 临床和实验研究已表明，运动训练能促进脑损伤和脊髓损伤后运动功能的恢复，并提示运动训练能促进脑功能重塑㈣。基础研究进一步表明，运动训练可诱导内环境中包括脑源性神经营养因(Brain-derived neurotrophic factor，BDNF)在内多种与神经再生相关的神经生长营养因子表达。研究发现主动的康复训练能使脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)大鼠BDNF及其受体、神经生长因子(Nerve growth factor，NGF)、GAP-43mRNA表达增加。Black等人研究表明技巧性平衡训练如转棒、在横木上行走等可刺激突触增生，而随意性运动如转轮、被迫在活动平板上训练等则使大脑皮质血管生成增多㈣。Hagemann等最近研究显示康复训练可重新形成大脑皮质环路的完整性，认为环绕大脑皮质缺血损伤区域经过康复训练后兴奋性增加，可能是由于γ－氨基丁酸受体活性下调所致，从而增强了脑的适应性改变和自身恢复的敏感性。这些研究表明，运动训练可能参与了中枢神经再生环境的调节，使神经生长因子及其受体表达上调，促进中枢神经功能的重塑以及神经再生。 运动训练促进神经系统的恢复与功能直接相关，它与精确的功能恢复相对应，正确的运动方式的输入将导致正确的脑功能的重塑。从这个角度看来，无论促神经生长因子方面取得多大的进展，正确合理的运动训练都将必不可少。而什么是正确的运动训练方式以及运动训练如何促进大脑的重塑是非常值得关注的问题。 2　中枢神经轴突生长抑制因子与脑的可塑性 100年前Ramon观察到CNS(中枢神经系统，Central Nervous System)轴突损伤之初出现短距离(1mm)再生但最终长距离再生失败。在CNS损伤部位移植外周神经后神经元轴突能够生长至移植物内(长达30mm)，不过再生轴突一旦接触CNS，生长再次停止。因此CNS再生障碍并非神经元缺乏内源性再生能力，局部损伤环境可能是影响轴突生长的重要因素。已经证明，中枢神经系统白质中的髓磷脂和少突胶质细胞中存在神经再生抑制性物质，它们能够明显抑制成纤维细胞寺申经肿瘤细胞以及原代培养神经元的黏附和轴突生长。 1994年McKerracher等和Mukhopadhyay等发现大鼠髓鞘磷脂中的髓鞘相关糖蛋白(myelinassociated glycoprotein，MAG)具有抑制轴突生长的活性。2000年瑞士、美国和英国的3个科研小组同时发现了一种能抑制中枢神经受损后再生的基因，命名为Nogo基因。它所编码的蛋白质-Nogo蛋白属网状蛋白家族成员，是一种中枢神经再生的抑制物。2002年Wang和Kott