有氧運動對中風后認知功能障礙影響的研究進展

【關鍵詞】 有氧運動；中風；認知功能障礙

中圖分類號：R743.3"" 文獻標志碼：A"" DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.12.009

全世界死亡和殘疾原因排名，中風占據第三名，也是導致認知障礙的重大疾病［1］。有一項對歐洲未來30年的研究預測［2］，中風的病死率將下降17%，但中風的患病率將增加27%。中風發病后半年極易發生認知功能障礙（post-stroke cognitive impairment，PSCI）［3］，進一步加重患者殘疾，嚴重地影響患者生活質量。因此改善認知是PSCI患者功能康復的基礎，深入探討PSCI的發病機制，對其開展防治工作意義重大，而有氧運動作為低成本、低難度的干預方法，可以改善中風后患者的認知功能，筆者將對PSCI的發病機制及有氧運動對其影響的進展進行綜述。

1 中風后認知功能障礙的發病機制

目前關于PSCI的發病機制尚未明確，可能有以下幾個方面：

1.1 大腦結構病變

卒中發生后，影像學呈現出海馬體萎縮、額顳葉大腦皮層組織變小，認知功能相關回路（如Pape環路）的異常有效連接，與中風患者的認知水平之間存在相關關系［4］。卒中不僅影響梗死灶的周邊組織，也可能引起整個大腦網絡的分布紊亂。蔡玉姣等［5］采用圖論結構分析方法探討PSCI和大腦結構網絡變化的關系，發現腦結構網絡變化與PSCI的發生密切相關，特別是右側海馬節點效率、歸一化特征路徑長度，與認知障礙的嚴重程度顯著相關，兩者可能是發病的獨立預測因子。PSCI患者因腦梗死破壞完整的神經通路，引起大腦灰質、白質的明顯萎縮，并伴有少量膠質細胞的丟失等［6］，可進一步加劇認知功能損傷。

1.2 腦血管性損傷

任何類型的血管損傷均可導致不同程度的認知障礙，腦神經組織因為動脈閉塞或者狹窄后引起腦梗死，導致病變側供血區腦血流減少，血液流變學紊亂，體內血液黏稠度升高，破壞內環境穩態，引發氧化應激反應，造成認知功能障礙［7］。動物實驗發現，腦血流灌注變化最先影響大腦皮層與海馬，從而引起認知功能下降。吳婧等［8］通過單光子發射計算機斷層檢測，發現PSCI患者腦血流灌注參數異常，額葉、頂葉、顳葉部位的血流灌注減少與認知風險呈正相關。因此，治療腦血管狹窄，恢復血管生成，可在一定程度上提高卒中患者認知功能［9］。

1.3 炎癥機制

神經炎癥反應已被證實在PSCI的發展中發揮了重要的作用［10］。研究數據表明，血清外周炎癥標志物的聚集與中風后認知功能障礙相關［11］，如白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-18（interleukin-18，IL-18）、白細胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）等。在有認知障礙的卒中幸存者中炎癥加重，并且與認知功能呈負相關，抗炎干預似乎可以改善動物的認知功能［10］。已有研究揭示腦卒中存在經典炎癥小體途徑的活化，細胞焦亡參與PSCI的病理生理過程，加重卒中后的腦組織損傷［12］，通過抑制細胞焦亡途徑中關鍵蛋白分子的表達，可以減輕炎癥反應，意味著細胞焦亡是干預中風后認知功能障礙的重要潛在靶標［13］。

1.4 分子機制

PSCI的發生發展與神經遞質變化有關。腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）在海馬和皮質區尤其豐富，血清BDNF水平與認知功能測試得分呈正相關［14］。神經元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE）為高度特異性神經生物學標志物，NSE的升高可加劇卒中后的炎癥反應，破壞神經元，導致認知異常［15］。去甲腎上腺素（nor-epinephrine，NE）、多巴胺（dopamine，DA）、神經元PAS結構域蛋白4（neurons per-arnt-sim structure 4，NPAS4）等參與學習記憶、注意力調節等過程，與神經功能、記憶等緊密相關［16］。近年來，有研究發現鐵死亡與PSCI有關［17］。卒中發生后，過度沉積的鐵通過功能受損的血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）進入腦實質，經過一系列反應引發鐵死亡，從而加重了腦組織進一步損傷，影響患者的學習、認知能力。通過抑制鐵死亡如抑制劑鐵抑素１（ferrostatin-1，Fer-1）、上調氨基酸代謝等途徑，可改善腦卒中引起的神經功能缺損、認知功能［18］。

1.5 突觸可塑性

神經元突觸可塑性是記憶、學習的生理基礎，參與認知功能的形成，在受損神經系統的恢復和重建過程中發揮關鍵作用。突觸可塑性的破壞參與PSCI的形成過程［19］，大量的活性氧在腦卒中后產生，損害神經元、樹突棘，導致突觸連接斷裂、喪失處理信息的能力，突觸相關蛋白表達降低，引起PSCI的發生。通過增強突觸連接的強度，提升神經信號的傳遞效率，可以實現對中樞神經系統內部信息處理與存儲效能的有效上調，可改善認知功能。袁潔等［20］通過觀察電針對大鼠海馬突觸可塑性相關蛋白的影響，發現電針可增強突觸的可塑性，促進突觸可塑性相關蛋白來改善腦缺血再灌注損傷大鼠的認知功能。

1.6 氧化應激

在缺血性腦卒中模型鼠中發現腦組織線粒體腫脹、內部嵴破壞或消失等病理損傷，引起氧化應激反應，腦動脈閉塞或者狹窄會引發腦組織出現缺血狀態，阻礙蛋白質的正常合成過程，打破活性氧和抗氧化物之間的平衡狀態，進而誘發氧化損傷的產生，氧化應激被認為在PSCI過程中起到關鍵作用［21］。腦組織缺血引起氧化應激反應，產生大量的細胞中活性氧，從而刺激NOD樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎癥小體激活，影響再灌注和神經細胞代謝，促進腦梗死的發展，導致認知功能損傷［22］。

2 有氧運動對中風后認知功能障礙的影響

作為一種非藥物療法，有氧運動可提高中風后認知功能障礙患者的執行功能、記憶能力、注意能力、生活質量等［23］。目前，有氧運動改善PSCI的潛在作用機制尚不清晰，可能與以下機制相關。

2.1 延緩腦區面積萎縮

李懿婷等［24］推測有氧運動可延緩認知功能障礙的發展進程，可能與大腦神經元和突觸的形態學變化緊密相關，有氧運動可以緩解大腦重要區域的體積萎縮，提高腦網絡功能連接。長期的有氧運動雖然不能完全保證白質的完整性，但可減少白質病變的進展，改變白質纖維結構，更好地激活患者本身的神經可塑潛能，反過來又促進運動學習和功能［25］。

2.2 增加大腦血流量

有氧運動增加海馬區的腦血管血流量，減小腦血管阻力，提高大腦記憶功能，從而改善腦血管功能，穩定認知功能［26］。KIM等［27］使用高密度功能性近紅外光譜檢測發現，有氧運動可使前額葉皮層內的血流動力學加快，提高認知能力。房國梁等［28］通過阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）模型小鼠，發現有氧運動可以顯著增強小鼠大腦皮質和海馬區域的血液流動量，延緩和改善認知功能衰退。

2.3 促進神經遞質、細胞因子的表達

（1）BDNF：有氧運動可促進中風患者血液中的BDNF水平，調節其大腦皮質的神經活動，改善患者的認知功能，在動物實驗的中風模型中也觀察到BDNF可能隨著有氧運動的強度而增加［29］。（2）IGF-1：胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor 1，IGF-1）作為一種神經調節因子，其表達下調可引起認知功能下降，可作為PSCI的預測標志物［30］。有氧運動可上調IGF-1，改善認知能力［31］。（3）VEGF：血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）在缺氧的情況下，與其促血管生成活性有關，可促進血管生成，增加血腦屏障的通透性，血清VEGF濃度與腦卒中患者認知功能障礙程度呈正相關［32］。研究發現［33］，卒中患者進行有氧運動，血清VEGF水平升高，促進腦卒中患者血管新生，改善腦卒中患者認知功能障礙。（4）乳酸：乳酸（lactate dehydrogenase，LD）作為關鍵的信號分子和能量代謝底物，參與改善大腦的能量代謝過程，增強突觸可塑性，有效減輕神經炎癥，對個體的認知功能產生積極的影響。腦卒中患者腦內缺血缺氧導致LD堆積，加重腦低灌注狀態，影響認知功能［34］。有氧運動可提高乳酸，上調血清BDNF水平，改善患者的學習認知能力［35］。

2.4 增強突觸可塑性

突觸可塑性是修復海馬損傷的重要基礎，王思諾等［36］通過動物實驗發現，有氧運動可能通過激活相關信號通路，增加認知功能相關因子的表達，減少海馬神經損傷，增強突觸可塑性，從而改善記憶功能。有氧運動訓練通過促進突觸相關蛋白的表達，增加樹突棘密度［37］，從而改善梗死周圍區域突觸結構和功能重塑。此外，不同強度的有氧運動均可提高大腦突觸可塑性，可能與運動促進海馬區突觸素表達，改善海馬區突觸可塑性有關［38］。

3 小結與展望

PSCI是中風后最常見的并發癥之一，有氧運動作為成本低、易實施、無明顯副作用的非藥物干預措施，可改善患者的認知學習功能，促進患者康復，值得向家庭和社區推廣。但是，目前對于PSCI的研究主要集中在臨床研究領域，而在探究有氧運動對改善PSCI患者認知功能的作用及具體機制方面，尚存不足。此外，關于有氧運動的實施方式、運動強度、運動時間等關鍵因素，尚未形成統一的認識或共識。因此，為了深入了解有氧運動對腦卒中后認知功能的潛在機制，并確定最佳的運動方案，有必要進一步加大研究力度，開展更為詳盡和系統的探究。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2024-09-26 修回日期：2024-10-30）

（編輯：潘明志）

基金項目：福建省自然科學基金（2021J01958，2021J01955）

第一作者簡介：陳白，女，主治醫師，醫學碩士，研究方向：腦血管相關疾病的中西醫結合治療。E-mail：327367260@qq.com

通信作者：江一靜。E-mail：290658478@qq.com

［本文引用格式］陳白，林淑芳，饒婷，等.有氧運動對中風后認知功能障礙影響的研究進展［J］.右江醫學，2024，52（12）：1107-1110.