您好,欢迎来到意榕旅游网。
搜索
您的当前位置:首页强制性运动疗法促进脑卒中后功能恢复机制的研究进展

强制性运动疗法促进脑卒中后功能恢复机制的研究进展

来源:意榕旅游网
中国康复理论与实践2015年8月第21卷第8期Chin J Rehabil Theory Pract,Aug.,2015,Vo1.21,No.8 一913一 DOI:10.3969/j.issn.1006—9771.2015.08.008 ・综述・ 强制性运动疗法促进脑卒中后功能恢复机制的研究进展 刘培乐。白玉龙 I摘要】本文主要综述强制性运动疗法(CIMT)对脑卒中后肢体运动能力恢复的起效机制。CIMT可促进侧脑室室管膜下区神经 元的新生,并促进缺血半暗带区新生神经元的存活和分化;还可促进来自健侧大脑的皮质脊髓束纤维在脊髓颈段向患肢侧的交 叉,进而对神经传导通路产生可塑性影响。生长抑制蛋白勿动蛋白(Nogo—A)可因CIMT训练而下调,从而减弱神经损伤后对纤维 生长的抑制。除此之外,CIMT还可通过影响脑源性神经营养因子(BDNF)、Rho激酶等的表达而发挥治疗作用。尽管如此,CIMT 所引起的神经系统结构重塑是否在肢体功能支配过程中真正发挥作用还有待进一步证实,分子机制的研究也多缺乏必要的相关分 子抑制与促进效应的论证。 l关键词】脑卒中;强制性运动疗法;康复;肢体功能;综述 Advance in Mechanisms of Constraint Induced Movement Therapy on Motor Function Rehabilitation after Stroke(review) LIU Pei—le,BAI Yu—t0ng Department of Rehabilitation Medicine,Huashan Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China Abstract:Constraint induced movement therapy(CIMT)is considered to be effective in restoring the impaired limb motor function in patients after stroke.CIMT enhanced neurogenesis in sub・ventricular zone and promoted the proliferation and long—term survival of the new— born neurons in the ischemic penumbra region.CIMT also enhanced the midline—crossing phenomenon,which means the midline crossing of the contralesional corticospinal tract originated nerve fibers to the denervated side in the cervical spinal cord.CIMT down—regulated the expression of Neurite outgrowth inhibitor-A(Nogo—A1 as well as regulated other molecules to promote the growth of nerve ifbers.In addi— tion,CIMT ajusted the expression of brain—derived neurotrophic factor and Rho kinsase.Nevertheless,whether the structural plasticity caused by CIMT really participated in limb function remains unknown.And many studies on molecular mechanisms lack the evidence of necessary promotion and inhibition of the related molecule. Key words:stroke;constraint induced movement therapy;rehabilitation;limb motor function;review l中图分类号l R743-3 【文献标识码】A l文章编号】 1006—9771(2015)08-0913—04 I本文著录格式1刘培乐,白玉龙.强制性运动疗法促进脑卒中后功能恢复机制的研究进展[J].中国康复理论与实践,2015,21 (8):913—916. CITED AS:Liu PL,Bai YL.Advance in mechanisms of constraint induced movement therapy on motor function rehabilitation after stroke(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(8):913—916. 脑卒中,又称脑血管意外,是一类严重危害人类健康与生 命安全的临床常见疾病。虽然许多患者在脑卒中发生后会经历 一duced movement therapy,CIMT)在脑卒中康复过程中的疗效已 得到比较广泛的认可和高等级的循证医学证据支持 ,其理论 基础建立在“习得性废用(1earned non.use)”之上。上世纪中 期,Taub等最先提出习得性废用的概念,其研究发现虽然去感 觉神经支配猴子的上肢有足够的运动神经支配,但在日常活动 定程度的自发性功能恢复,但多数会遗留不同程度的后遗 症。 正是因为中枢神经系统损伤恢复的困难,人们从未中断过 对促进神经功能恢复方法的探索。许多研究证明,脑卒中后神 经系统的可塑性表现与其在发育过程中表现出的可塑性有很大 相似性 。这为脑卒中后神经功能恢复提供了可能,也可能是 中它们却不使用患肢 。这种因过度依赖健侧肢体的代偿而阻 碍患侧肢体功能恢复的现象称为习得性废用 。近期一项研究 发现,在没有直接神经系统损伤的情况下固定松鼠猴上臂末端 临床上各种康复治疗方法能够取得良好效果的原因所在。 作为康复治疗方法的一种,强制性运动疗法(constraint in— 125-169 d后,其皮层手指代表区面积逐渐减小,而腕部和前 臂代表区面积逐渐增大,解除固定后这样的改变会恢复到正常 基金项目:1.国家自然科学基金项目(No.81372119);2.上海市科委自然基金项目(No.12ZR1404000);3.上海市卫计委科研项H(No.20134124)。 作者单位:复旦大学附属华山医院康复医学科,上海市200040。作者简介:刘培乐(1989.),女,河南漯河市人,硕士研究生,主要研究方 向:脑卒中康复。通讯作者:白玉龙,男,博士,教授。E-mail:drbaiyl@126.com。 http://www.cjrtponline.com 一914一 中国康复理论与实践2015年8月第21卷第8期Chin J Rehabil Theory Pract,Aug.,2015,Vo1.21,No.8 状态 ,这在一定程度上解释了习得性废用出现的原因。为了 颈段脊髓中交叉到了失神经支配肢体一侧的脊髓,并重建受损 的精细运动功能 。此研究表明,首先阻断Nogo.A以促进神 经纤维生长来增强脑较低水平的内源性重塑潜能,然后通过康 复训练来筛选和稳定有功能意义的突触连接,这样的策略可能 克服习得性废用,CIMT通过固定健侧肢体来增加患者对患肢 的使用。其起效机制离不开中枢神经系统结构和功能的重塑。 多年来学者们从血管新生、脑区新陈代谢强度、神经元新生、 脑区激活、蛋白分子表达等多个方面进行着探索,虽距完全揭 开CIMT起效机制的神秘面纱还相去甚远,但也取得了大量研 究成果。 1神经元新生 比传统康复手段效果好得多。 在脑卒中后CIMT过程中神经元突起与突触会发生什么样 的变化呢?关于这一问题,研究人员也进行了不懈的努力。 作为转录因子的一种,AFosB会在活跃神经元的细胞核中 积累,其免疫染色可用来量化神经元激活程度。而生长相关蛋 神经元不能再生的观点早已成为过去,越来越多的研究发 现侧脑室室管膜下 ̄(subventricular zone,svz)和海马齿状回颗 粒下层(subgranular zone,SGZ)存在可以分化发育成为新生神经 元的神经干细胞(neural stem cells,NSCs)睁 。有研究认为室周 器官(circumventricular organs,CVOs)也存在NSCs,CVOs是位 于第三脑室和第四脑室室壁周围特定部位的特殊分化结构。目 前公认的CVOs包括穹窿下器、终板血管器、正中隆起、连合 下器、最后区等n”。有学者也将覆有脑室上皮的神经垂体、松 果体、脉络丛等列为CVOs。人们发现脑卒中可以激活这些区 域的NSCs,诱导其发育成为神经元n 。更有研究证明,脑卒 中后纹状体的星形胶质细胞可以分化成为神经细胞,进而分化 成为表达NeuN的成熟神经元,并形成有分支的突起” 。 白-43(growth associated protein.43,GAP.43)是与神经发育、轴 突再生、突触重建密切相关的一种快速转运细胞膜磷酸蛋白, 被认为是神经元发育与再生的一个内在决定因子。研究发现, 脑卒中后早期CIMT可提高感觉运动皮层的上肢支配区域 AFosB含量,并使脑源性神经营养因子(brain derived neuro. trophic factor,BDNF)和GAP.43在损伤同侧感觉运动皮层上肢 支配区的含量增加(预示着神经环路的可塑性变化),同时这一 区域锥体神经元拥有更长的树突长度和更为复杂的树突分 支 。另有研究结合应用生物素葡聚糖胺(biotinylated dextran, BDA))I ̄行神经示踪和突触标记物(GAP.43、囊泡谷氨酸转运蛋 白——vGLuT1、突出后致密物——PsD.95和突触体素),发 现CIMT可增加BDA标记的自健侧皮质脊髓束交叉到患侧的纤 维数量和总长度,上调失神经支配的脊髓灰质中突触标记物的 表达水平,并且发现BDA与突触标记物出现在相同位置 ”, 那么CIMT是否会通过影响神经元的新生发挥作用呢?结 构MRI(structural MR/)研究证明,CIMT后,脑卒中患者病灶 同侧和对侧的感觉和运动区域以及两侧海马的灰质面积都显著 增加,而灰质面积的增加可能是由神经元和胶质细胞的增生与 迁移引起,也可能是树突与突触数量增加 。另一项研究表 明,CIMT训练后SVZ区和损伤的皮层区域有更多的DCX 细 该文作者认为这种现象提示交叉至患侧的皮质脊髓束为新生纤 维,并且有功能性突触形成。 尽管CIMT能够对神经通路产生可塑性影响已成为共识, 但所引起的可塑性变化是否真正发挥了支配作用并具有实际功 能还有待进一步论证。 3分子机制 胞,提示CIMT增加了上述区域迁移神经元和/或处于发育初期 神经元的数目 。这些并不足以充分证明CIMT促进神经元新 生这一假设。进一步的动物实验以5.溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu) 作为新生细胞标记物,发现模拟CIMT的强制肢体运动并不能 分子生物学层面上的信号转导与是生命活动的基础, 改变局灶性皮层卒中后的梗死面积,但是可促进SVZ区的神经 元新生(Brdu ̄/DCX 与对照相比增加),并促进缺血半暗带区新 生神经元的存活和分化(该区Brdu /NeuN 细胞增加) ,为上述 假设提供了直接证据支持。 2神经通路的可塑性变化 在神经系统发育成熟以及后天学习与实践过程中,神经元 突起与突触不断发生着可塑性变化,脑卒中功能的恢复与这种 可塑性变化有着千丝万缕的联系。 作为一种生长抑制蛋白,勿动蛋白(Neurite outgrowth in. 也是CIMT起作用的基础。机体分子信号网络庞大而复杂,需 要大量的工作,以下就近年来的研究热点进行总结。 3.1 Nogo-A 如上文所述,Nogo—A是一种生长抑制蛋白,阻断Nogo.A 可以促进神经纤维的生长。Nogo.A是由勿动蛋白(Nogo)基因 表达的一种膜蛋白,此基因还表达Nogo.B和Nogo.C。在No. go.A上有生长抑制功能的是两个疏水活性区域:Nogo.66和△ 20。在相邻区域HP1和HP2的促进下,Nogo.66与其受体No— go Receptor I(NgR1)结合,进而激活RhoA,最终介导生长锥塌 hibitor-A,Nogo.A)在神经损伤恢复过程中起重要作用。 Lindau等观察到,抗Nogo.A治疗可以促进发自健侧的皮质脊 陷和神经突起生长的抑制口。 。而Nogo.66与NgRI的结合可被 软骨酸蛋白1B(LOTUS)竞争性抑制 。近来Nogo 66的另一个 髓束纤维在颈段脊髓向患肢侧脊髓的交叉投射n l。研究人员对 脑卒中大鼠进行了为期2周的蛛网膜下腔抗Nogo.A抗体注射 治疗,紧接着进行2周的高强度康复训练,发现大面积脑卒中 大鼠的前肢功能几乎完全恢复,而在阻断Nogo.A的同时进行 康复训练则会影响上述功能恢复效应并且导致异常的神经纤维 受体免疫球蛋白样受体B(paired immunoglobulin.1ike receptor B,PirB)逐渐被研究人员认识,正常成人中枢神经系统PirB表 达量很低,而在脑发育过程中或缺血损伤后其表达量会上 升 1。A20的特异性受体是2型1.磷酸鞘氨醇受体(Sphingo. sine.1.phosphatereceptor2,S1PR2),S1PR2通过与之相连的7次 跨膜蛋白G.13激活RhoA,进而发挥与Nogo.66相同的作 生长模式;此研究还发现源自健侧的一部分皮质脊髓束纤维在 http://www.cjrtponline.corn 中国康复理论与实践2015年8月第21卷第8期Chin J Rehabil Theory Pract,Aug.,2015,Vo1.21,No.8 一915一 用 。Nogo.66与A20各自具有发挥功能的能力还是需要 关 。张晓钰在术后l^一7 d对MCAO大鼠进行了为期7 d的 协同作用还有待进一步研究 。 国内有研究对比了CIMT前后脑缺血大鼠的Nogo.A表达 CIMT训练,发现早期使用CIMT在改善大鼠行为学评分的同 时上调了神经生长因子(nerve growth factoL NGF)的表达水 平 。 水平,发现CIMT在改善大鼠行为学评分的同时可降低Nogo.A 的表达 ,提示CIMT可能通过抑制Nogo A表达而起效。 3.2BDNF 尽管上述研究均提示相应分子可能在CIMT过程中发挥作 用,但许多研究缺乏必要的相关分子抑制与促进效应的论证, 有待未来研究的证实。 I参考文献1 [1】Murphy TH,Corbett D.Plasticity during srtoke recovery:from synapse to behaviour[J].Nat Rev Neurosci,2009,10(12): 861-872. BDNF是神经营养因子家族中的重要一员,其主要在皮 层、海马、小脑等区域高度表达。BDNF可以通过磷脂酰肌醇 3.激酶(PI3.K)以及Ras/MAPK信号通路影响蛋白合成,对中枢 神经系统多种类型神经元的生长、发育、分化、维持和损伤修 复起着调节作用,并参与脑缺血性损伤的保护过程 。BDNF 还可以通过相关信号传导通路,打开瞬时受体通道蛋白C的细 胞膜阳离子通道,从而促使神经纤维最前段生长锥内的钙离子 浓度增加,引导神经纤维朝BDNF浓度高的方向生长,而达到 调节神经可塑的目的。除此之外,BDNF还参与突触结构形成 与突触联系的产生过程。 [2]Thrane G,Friborg O,Anke A,et a1.A meta-analysis of con— straint—induced movement therapy after srtoke[J].J Rehabil Med,2014,46(9):833—842. 【3]Taub E.Movement in nonhuman primates deprived of somato— sensory feedback[J].Exerc Sport Sci Rev,1976,4:335—374. [4]Taub E,UswaUe G,Mark Vw,et a1.The learned nonuse phe— nomenon:implications for rehabilitation[J].Eura Medicophys, 2006,42(3):24 1-256. 那么CIMT的起效机制是否与BDNF有关呢?张璇等研究 了CIMT对卒中后大鼠脑内BDNF的影响,发现与对照组相 比,CIMT治疗组脑内BDNFmRNA和BDNF蛋白含量明显上 升 ,说明CIMT通过促进BDNF的合成来促进卒中后脑的可 塑性变化,从而促进肢体功能恢复。 3.3 Rho激酶 [5]Milliken G Plautz EJ,Nudo RJ.Distal forelimb representa- tions in primary motor cortex are redistributed after forelimb restriction:a longitudinal study in adult squirrel monkeys[J]。J Neurophysiol,2013,109(5):1268-1282. 作为Ras超家族成员之一,Rho激酶是真核细胞内的重要 信号分子,接受多种膜表面受体f如G蛋白偶联受体、酪氨酸 [6]Lie DC,Song H,Colamarino SA,et a1.Neurogenesis in the adult brain:new strategies for central nervous system diseas— 激酶受体、细胞因子受体和黏附分子受体等)的调节,在细胞 转导通路中作为分子开关作用于细胞骨架或其靶蛋白而发挥多 种生物学效应。研究表明Rho激酶通过激活其下游主要效应分 子进而提高肌球蛋白磷酸酶活性,促进肌球蛋白磷酸化,导致 es【J].Annu Rev Pharmacol Toxicol,2004,44:399—421. [7]Doetsch F,Caille I,Lim DA,et a1.Subventricular zone astro. cytes are neural stem cells in the adult mammalian brain[J]. 细胞骨架微丝应力纤维形成。此效应在神经细胞则导致生长锥 内细胞骨架的重组,使神经轴突生长受到抑制,并改变神经生 长方向 ”。国内有研究对比了缺血再灌注损伤(MCAO)大鼠模 型CIMT干预组、对照组及假手术组Rho激酶表达量,发现 CIMT组明显低于其他两组。同时发现CIMT组大鼠的运动记 Cell,1 999,97(6):703—7 1 6. [8]Doetsch F A niche for adult neural stem cells[J].Curr Opin Genet Dev,2003,1 3(5):543—550. [9]Mignone JL,Kukekov Ching AS,eta a1.Neural stem and progenitor cells in nestin-GFP transgenic mice[J】.J Comp Neurol,2004,469(3):3 1 1-324. [1 0]Ming GL,Song H.Adult neurogenesis in the mammalian brain:signiifcant answers and sinigifcant questions[J].Neu- ton,201l,70(4):687—702. 忆功能改善幅度明显优于其他两组,提示CIMT可能通过下调 Rho激酶水平来促进MCAO大鼠功能恢复[32]。 3.4其他重要分子 近年来,对于CIMT分子机制的探索是神经科学和康复医 学领域内的研究热点之一。Blicher等的研究用磁共振波谱分析 (magnetic resonance spectroscopy,MRS)检测脑卒中患者脑内抑 制性神经递质 .氨基丁酸(^y.Aminobutyric Acid,GABA)变化, [1 1]Bennett L,Yang M,Enikolopov G,et a1.Circumventricular or. gans:a novel site of neural stem cells in the adult brain[J]. Mol Cell Neurosci,2009,4 1(3):337-347. 发现患者低于正常人;而CIMT患者脑内GABA含量与功能恢 复情况呈负相关 。赵传胜等对比了CIMT前后MCAO大鼠脑 内趋化蛋白基质细胞衍生因子.1(stromal cell dedved factor-1. SDF-1)蛋白表达的变化,发现脑缺血7 d后进行为期2周的 f12】Lin R,Cai J,Nathan C,et a1.Neurogenesis is enhanced by stroke in multiple new stem cell niches along the ventricular system at sites of high BBB permeabiliy[tJ].Neurobiol Dis, 2015,74:229—239. CIMT治疗在显著改善大鼠运动功能的同时明显提高了脑内 SDF一1含量 。其另一项研究用类似的方法提示cAMP/PKA/ CREB信号通路可能与CIMT促进肢体功能恢复的作用机制有 [1 3]Magnusson JP,Goritz C,Tatarishvili J,et a1.A latent neuro. genie program in astrocytes regulated by Notch signaling in the mouse[J】_Science,2014,346(6206):237—241. http://www.cjrtponline.com 一9l6 中国康复理论与实践2015年8月第21卷第8期Chin J Rehabil Theory Pract,Aug.,2015,Vo1.21,No.8 [14】Duan CL,Liu CW,Shen SW,et a1.Striatal astrocytes transdif- ferentiate into functional mature neurons following ischemic paired immunoglobulin—like receptor-B in the adult mouse brain after focal cerebral ischaemia[J].Brain Inj,2013,27(1 1): 13l】一1315. brain injury[J].Glia,2015.doi:10.1002倌lia.22837.[Epub ahead ofprint]. [26】Kempf A,Tews B,Arzt ME,et a1.The sphingolipid receptor S 1 PR2 is a receptor for Nogo-A repressing synaptic plastici・ 【1 5】Gauthier LV,Taub E,Perkins C,et a1.Remodeling the brain: plastic structural brain changes produced by diferent motor ty[J].PLoS Biol,2014,12(1):e1001763. 【27]Schwab ME,Strittmatter SM.Nogo limits neralu plasticity therapies after stroke[J].Stroke,2008,39(5):1520-1525. [1 6]Livingston-Thomas JM,McGuire EP,Doucette TA,et a1.Vol- untary forced use of the impaired limb following stroke facili- and recovery from ijurny[J]_Curr Opin Neurobiol,2014,27: 53.6O. tates functional recovery in the rat【J】_Behav Brain Res,2014, 261:210.219. [28]戚其学,李玉芬,赵珊珊,等.强制性运动疗法对脑缺血后神 经元轴突再生及Nogo.A蛋白水平影响的研究[J].中国血液 流变学杂志,2008,18(3):317.319. [29]Endres M,Fan G,Hirt L,et a1.Ischemic brain damage in mice after selectively modifying BDNF or NT4 gene expres・ [17]Qu HL,Zhao M,Zhao SS,et a1.Forced limb—use enhanced neurogenesis and behavioral recovery after stroke in the aged rats[J].Neuroscience,2015,286:3 16-324. [1 8】Lindau NT,Banninger BJ,Gullo M,et a1.Rewiring of the cor— ticospinal tract in the adult rat after unilateral stroke and an- sion[J].J Cereb Blood Flow Metab,2000,20(1):1 39—144. [30】张璇,张霞,亭.强制性运动疗法对脑缺血后大鼠神经功 ti-Nogo—A therapy[J]_Brain,2014,137(Pt 3):739—756. [19】Wahl AS,Omlor W Rubio JC,et a1.Neronalu repair.Asyn— chronous therapy restores motor control by rewiring of the rat 能重塑的影响及机制探讨[J】_山东医药,2013,53(39):29.31. [31]翟志永,聂莹雪,赵传胜.强制性运动疗法对脑缺血后神经 修复的作用及分子机制[J].中国全科医学,2008,l1(2): 177—181. corticospinal tract after srtoke[J].Science,2014,344(6189): 1250.1255. [32]翟志永,聂莹雪,赵传胜,等.强制性运动疗法对大鼠脑缺血 再灌注后神经修复2 ̄Rho激酶表达的影响[J]_中国医科大学 学报,2008,37(3):295.298. [33】Blicher JU,Near J,Naess—Schmidt E,et a1.GABA levels are decreased after stroke and GABA changes during rehabilitation [20]Ishida A,Misumi S,Ueda Y’et a1.Early constraint—induced movement therapy promotes functional recovery and neuronal plasticity in a subcortical hemorrhage model rat[J].Behav Brain Res,2015,284:158・166. [21】Zhao S,Zhao M,Xiao et a1.Constraint—induced movement therapy overcomes the intrinsic axonal growth--inhibitory sig-・ correlate with motor improvement[J].Neurorehabil Neural Re— pair,2015,29(3):278—286. nals in srtoke rats[J].Stroke,2013,44(6):1698—1705. [22]Chivatakam O,Kaneko S,He Z,et a1.The Nogo-66 receptor NgR1 is required only for the acute growth cone—collapsing but not the chronic growth-・inhibitory actions of myelin inhibi・- [34】Zhao C,Wang J,Zhao S,et a1.Consrtaint—induced movement therapy enhanced neurogenesis and behavioral recovery after stroke in adult rats[J]_Tohoku J Exp Med,2009,2 l 8(4): 301.308. tors[J】.J Neurosci,2007,27(27):7117—7124. [23】Nash M,Pribiag H,Foumier AE,et a1.Central nervous sys- tem regeneration inhibitors and their intracellular sub・ [35】Qu H,Zhao M,Zhao S,et a1.Forced limb—use enhances brain plasticity through the cAMP/PKA/CREB signal transduction pathway after srtoke in adult rats[J].Restor Neurol Neurosci, 2014,32(5):597-609. strates[J].Mol Neurobiol,2009,4O(3):224・235. [24]Sato Iketani M,Kurihara et a1.Cartilage acidic pro- tein一1B(LOTUS),an endogenous Nogo receptor ntaagonist orf axon rtact formation[J].Science,2011,333(6043):769-773. [25]Gou X,Zhang Q,Xu N,et a1.Spatio-temporal expression of [36]张晓钰.早期强制性使用运动疗法对局灶性脑梗死大鼠行 为学评分及神经生长因子表达的影响[J].中国卒中杂志, 2007,2(01):16-19. (收稿日期:2015-06.12 修回日期:2015-07—13) http://www.cjrtponline.com 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- yrrf.cn 版权所有 赣ICP备2024042794号-2

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务