抗阻和牵拉运动对脑卒中患者肌肉功能改善及其信号调控机制的研究

Muscle function disorders, including muscle weak and atrophy, are common in stroke patients. Both resistance training and stretching are powerful ways stimulating muscle to increase its mass and strength, which is largely through activating the mechanistic target of rapamycin (mTOR) related signaling pathways. However, it is still unclear how to exercise efficiently to restore muscle function in stroke patients as well as its underlying signaling mechanism. Our research found that the mTOR pathway related signaling protein activity is significantly decreased in cerebral ischemic injury mice than in healthy ones. Meanwhile, exercise effectively activate mTOR signaling pathway activity in healthy mice. Based on our previous work, the present project aims at further studying the improvement of muscle function in stroke patients through stretching and resistance exercise and the signaling mechanism involved. Firstly, severely paralyzed patients are subjected to stretching on the affected side, resistance training on the unaffected side, or stretching on the affected side and resistance training on the unaffected side combined. Secondly, mild or not paralyzed patients are subjected to bilateral resistance training, stretching or resistance training followed by stretching. The purpose of these studies is to determine the enhanced effects of combined exercise on two sides or combined exercise styles. Additionally, the important role of mTOR related signaling pathway in exercise mediated muscle rehabilitation after stroke is explored through the cerebral ischemic injury mouse that accept exercise and signaling protein activator or inhibitor intervention. These studies will provide new evidence and guidance for exercise rehabilitation and help to discover novel rehabilitation therapies in stroke patients.

脑卒中患者多存在肌无力和萎缩等肌肉功能失调现象。抗阻或牵拉训练可有效刺激肌肉，改善肌肉力量和体积，其机制与雷帕霉素机能靶蛋白（mTOR）信号通路激活有关。然而，如何合理有效运动改善脑卒中患者肌肉功能及其信号机制尚不明确。我们研究发现缺血性脑损伤小鼠mTOR信号通路相关蛋白活性显著降低，而健康小鼠运动训练后其活性增加。本课题拟进一步研究抗阻和牵拉训练对脑卒中后肌肉功能的改善作用及mTOR信号通路的调控机制。首先，通过对脑卒中偏瘫严重者实施患侧牵拉、健侧抗阻训练及两者结合干预；其次，对无或轻偏瘫者采用双侧牵拉、抗阻训练及抗阻附加牵拉干预，旨在证实结合运动干预方式对脑卒中患者肌肉功能更好的改善效果。最后，通过对缺血性脑损伤动物模型实施运动与信号激活或抑制干预，探索mTOR信号通路在运动介导的脑卒中后肌肉康复中的重要作用。以上研究将为脑卒中患者的运动康复提供新的证据和指导，并帮助探索新的康复手段。

脑卒中患者多存在肌无力和萎缩等肌肉功能失调现象，严重影响患者体能水平和活动能力。抗阻或牵拉训练可有效刺激肌肉，改善肌肉力量和体积，其机制与雷帕霉素机能靶蛋白（mTOR）信号通路激活有关。本课题首先对脑卒中患者体能水平及其检测指标进行探索，发现六分钟步行测试（6MWT）可用于急慢性期脑卒中患者体能测试，具有较好安全性；急性期脑卒中患者6MWT距离为240.1±17.2米，相当于健康人群预测水平的46.8±3.3%；慢性期患者428.7 ± 145.0 m，显著低于相似年龄、身高和体重的社区居民（543.4 ± 67.2 m），其呼吸商= 1时的摄氧量（VO2）为1094.8 ± 278.8 ml/min，显著低于普通居民（1238.3 ± 342.3 ml/min）；普通居民的6MWT距离与外周肌力以及运动心肺功能之间具有良好的线性相关关系，但脑卒中患者中并不存在，提示脑卒中患者步行能力极可能受心肺功能及肌肉力量之外的其他因素影响更多，因此用6MWT代替运动心肺功能测试评估慢性脑卒中患者运动耐力并不合适；采用呼吸商= 1时VO2为评估指标，发现脑卒中患者的VO2（1085.20 ± 274.89mL/min）和相对VO2（15.80 ± 2.54 mL/min·kg）显著低于年龄、性别和身体质量指数匹配的健康人群[1238.3 ± 342.3 ml/min（18.6 ± 4.7 ml/min/kg）]，提示该指标对脑卒中患者较低的运动耐力水平有较好的显示度，同时由于其测量过程中的简便、费力少和安全性高及其与最大或峰值摄氧量间的良好线性关系，可作为衡量脑卒中患者心肺运动耐力水平的简易指标。其次，本研究探索了抗阻和牵拉训练对脑卒中后肌肉功能的改善作用，通过对脑卒中患者实施抗阻及抗阻联合牵拉运动干预，发现抗阻和牵拉运动均可改善脑卒中患者肌肉力量、平衡功能和步行能力，但两种方式的联合训练在改善肌力和平衡能力方面优于单纯抗阻训练，值得在社区脑卒中患者中推荐应用。最后，通过对缺血性脑损伤动物模型实施运动干预，探索mTOR信号通路在运动介导的脑卒中后肌肉康复中的重要作用，结果发现，长期规律运动可有效逆转缺血性脑损伤导致的蛋白激酶B磷酸化水平增加。以上研究结果为脑卒中患者的运动康复提供了新的证据和指导，有助于探索新的康复方法。