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帕金森病运动训练方法及其机制的研究进展

2019-01-07李亚慧李晓红

中国康复理论与实践 2019年1期
关键词:步态帕金森病多巴胺

李亚慧,李晓红

1.大连医科大学,辽宁大连市116001;2.大连医科大学附属大连市友谊医院,辽宁大连市116001

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是中枢神经系统退行性疾病,既伴随运动症状如肌强直、运动迟缓和姿势步态异常,又存在非运动症状如焦虑抑郁、睡眠障碍和自主神经功能紊乱。其发病机制复杂,与中脑黑质纹状体多巴胺能神经元变性坏死有关[1]。

目前帕金森病治疗主要包括药物和手术方法。运动训练被认为是药物和外科治疗的辅助手段,旨在最大限度地提高功能,改善生活质量,并尽量减少或减轻并发症[2]。

1 运动方法及效果

1.1 太极拳

在太极拳训练过程中,人体重心不断进行多方位的缓慢运动,通过控制与支撑面相关的身体重心获得身体平衡。太极拳训练也能增加肌肉力量,改善身体的协调性。

Gao等[3]研究显示,太极拳训练可改善平衡功能,6个月随访时,太极拳组的跌倒和平均跌落时间明显降低。李琳俞等[4]的研究显示,轻中度帕金森病患者进行每周3次共16周的太极拳训练,可以有效改善异常步态和姿势控制,是值得推广的抗帕金森病运动训练方法。Yang等[5]的Meta分析显示,太极拳有利于提高帕金森病患者的运动功能、平衡和机体的灵活性;但是没有足够的证据支持太极拳对于步速、步长或者步态的改善,推荐将太极拳作为帕金森病的一项辅助治疗措施。

太极拳训练不但能够改善帕金森病患者运动症状,而且在一定程度上可以改善帕金森病的睡眠障碍、体位性低血压、眩晕及抑郁等非运动症状。吴婷婷等[6]研究发现,轻度认知障碍帕金森病患者进行为期16 周的24 式杨氏太极拳训练,可以改善认知功能,提高生活质量。

1.2 跑步机训练

跑步机训练对于帕金森病患者而言是一项有效的训练方式,主要可以改善帕金森病患者的步速、步长和步态节律。视觉提示结合跑步机训练对帕金森病患者冻结步态的步幅改善明显[7]。Mehrholz 等[8]的研究显示,帕金森病患者使用跑步机训练可以改善步速和步幅,但步距和节奏没有明显改善。Tseng等[9]对帕金森病患者进行为期12 周的跑步机训练,可以改善向前和向后步态,对帕金森病早期帕金森步态障碍改善明显,可以作为早期帕金森病运动训练的一个策略。

1.3 舞蹈

舞蹈是一项运动与音乐相结合的训练模式,对于新诊断或轻中度的帕金森病患者是有效的运动形式,作为一种潜在有效的运动疗法已引起人们的注意,用于解决平衡障碍。一项Meta分析显示[10],以音乐节奏作为听觉提示信号的舞蹈和步态干预,对患者的平衡功能、步速、步幅、双重任务时步行速度、6 米步行测试结果和日常活动等方面均有明显效果。舞蹈在提高日常生活方面发挥着重要作用,尤其是对身体活动和认知能力的保护作用。

通过参与舞蹈社区项目可以改变对帕金森病的观点和态度,增加自我效能感和疾病的自我管理,并改善生活质量。同时,通过舞蹈和音乐促进与他人交流,加强与他人的联系,对于情绪有一定的改善作用[11]。Shanahan 等[12]对参与多种类型舞蹈的帕金森病患者进行调查,发现患者的耐力、运动障碍和平衡均得到显著改善。

在舞蹈的过程中,外部刺激可促进多种神经递质释放,有助于帕金森病患者训练运动记忆,改善平衡和认知功能,同时还可减轻抑郁[13]。

1.4 渐进抗阻训练

Baym等[14]在一项为期8周的强化渐进抗阻训练中,通过增加肌肉力量和稳定下肢来改善步行状态,结果步速、步行耐力和下肢力量方面有所改善。Hewitt 等[15]对221 例老年人进行渐进式抗阻加平衡训练,25 周内进行50 h 的小组训练,维持6 个月。结果显示,运动组的跌倒率降低55%,体能也有所改善,全程没有严重不良事件发生。在常规肌力训练基础上,逐渐加大阻力至最大负荷,可达到提升肌力的目的。

1.5 平衡和姿势训练

姿势不稳定是帕金森病患者运动独立性丧失的标志,意味着疾病进入晚期。通过平衡训练可以加强患者的本体觉,增强下肢和躯干力量,增加灵敏性和协调性,提高转移能力等。Corcos 等[16]认为力量训练能有效增强帕金森病患者的姿势平衡;Conradsson 等[17]则发现单独的平衡训练可以有效改善帕金森病患者的姿势控制能力;Canning 等[18]的研究进一步表明联合平衡、力量和步态训练能有效改善姿势控制能力。

虽然力量和平衡等训练都是改善姿势控制能力和延缓帕金森病病情进展的重要手段,但两者的优劣尚无研究进行比较。唐洁等[19]对帕金森病患者进行8 周肢体力量强度、站姿和步态平衡训练,结果表明,力量训练对运动和姿势控制能力的改善优于平衡训练。Giardini 等[20]通过对帕金森病患者进行适当的平衡训练,可以改善行走能力。

2 作用机制

2.1 增加多巴胺能神经递质水平

帕金森病的主要病理特征为黑质致密部多巴胺能神经元的缺失和黑质-纹状体通路的变性。帕金森病患者黑质致密部多巴胺能神经元严重缺乏,黑质和纹状体多巴胺减少,酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)活性下降。其中多巴胺水平降低是引起帕金森病患者运动障碍的主要原因。TH 是多巴胺合成的限速酶,在帕金森病的发生过程中TH 的含量和活性下降。帕金森病动物模型和帕金森病患者脑中,TH 的转录、蛋白表达和酶活性都出现不同程度的下降[21]。跑轮运动训练对帕金森病小鼠模型纹状体中多巴胺能神经元有保护作用,TH 对运动的反应得到加强[22]。Hood等[23]对帕金森病模型动物进行跑步机训练,可使运动皮质中TH表达增加,提高TH活性,促进多巴胺能神经生长,提高帕金森病患者运动能力。Arnold 等[24]的研究表明,跑步机训练可促使囊泡释放,多巴胺增加,突触数目增多,多巴胺清除减少,多巴胺转运体表达上调,从而升高多巴胺能神经递质水平。

2.2 增加非多巴胺能神经递质水平

越来越多的证据表明,非运动症状的发生与脑内5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)能、去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)能、胆碱(cholinergic,Ach)能系统等非多巴胺能递质系统的损害有关。运动训练不但影响多巴胺系统,还对非多巴胺能神经递质起到广泛作用,包括5-HT、NE 和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。

有氧运动可以升高脑组织5-HT 和NE 水平,改善睡眠障碍,特别是帕金森病早期。帕金森病模型大鼠游泳训练每周5 d、连续10周,海马组织5-HT和NE水平升高[25-26]。

2.3 增加脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)

BDNF 具有促进神经元再生,并介导成人活动依赖的突触可塑性及相关的学习和记忆。帕金森病患者脑中,BDNF 水平降低;而BDNF 水平的升高可以改善实验模型中的神经元功能障碍和变性[27]。BDNF 具有神经元保护作用,促进神经元的存活和重塑,轴突和树突生长,突触之间发生生化信号。研究显示[28],训练增加BDNF 表达,改善神经网络功能,从而改善帕金森病症状。帕金森病患者的BDNP产生减少,多巴胺神经元数目减少。有氧训练可以增加BDNF 水平,对多巴胺能结构具有细胞保护作用。Marusiak 等[29]的研究表明,训练使帕金森病的僵硬和肌张力降低,可能与BNDF 增加相关。亦有研究显示[30],运动训练同时可增加脑血流量,促进肌肉或脂肪组织神经末梢释放BDNF和血管内皮生长因子等。

2.4 促进神经突触的可塑性

体育锻炼可以减少慢性氧化应激,并刺激神经递质和营养因子的合成,这两种神经化学现象都有助于神经的可塑性。减少神经细胞凋亡也可以延迟神经变性过程[31]。运动可以诱导运动区结构和功能重塑,导致神经可塑性改变,有助于改善帕金森病症状。运动训练后,帕金森病模型动物大脑运动区和边缘系统功能活化,运动功能恢复,并发生基底神经节-丘脑皮质回路、辅助运动区、小脑、丘脑和中脑边缘多巴胺能通路的神经功能重塑[32]。Fisher 等[33]研究发现,帕金森病小鼠模型进行强化跑步机运动可增加多巴胺D2受体的数量,促进神经重塑。

2.5 促进免疫系统激活

运动训练对免疫系统有一定的好处。已知神经炎症介导的神经毒性在帕金森病发病中起着重要作用,黑质致密部聚集大量激活的胶质细胞,释放多种炎症因子如白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α、活性氧和一氧化氮合酶等,加速神经元凋亡和退行性变[34]。运动训练对免疫系统的作用可能是通过对髓系细胞的调控实现。髓系细胞包括单核细胞、巨噬细胞和小胶质细胞。研究显示,抑制小胶质细胞活化是阻止脑组织损伤和神经变性的重要环节,跑步机训练通过这一机制延缓多巴胺能神经元变性缺失,从而缓解帕金森病的症状[35],提示运动训练对免疫系统具有调节作用。

2.6 降低氧化应激,增强线粒体活性

线粒体自噬是选择性细胞自噬的一种,从单细胞生物到高等动物普遍存在,通过清除胞内受损线粒体参与线粒体质量调控。帕金森病患者脑黑质中,参与线粒体自噬的PTEN 诱导激酶1(PTEN-induced putative kinase 1, PINK1)和Parkin(Parkinson protein 2,由PARK2 基因编码)基因发生普遍突变,大量异常线粒体过度堆积引发线粒体功能障碍[36]。PINK1 是线粒体自噬、细胞凋亡或小胶质细胞炎症反应等许多信号通路中的关键参与者,由氧化应激诱导[37]。Chuang等[35]在帕金森病大鼠模型中进行4 周跑轮训练,不仅改善帕金森病大鼠多巴胺能神经元活力,还恢复线粒体功能并减轻氧化应激,该机制可能与促进线粒体更新有关。跑轮训练可抑制氧化应激,改善线粒体的融合和分裂,增加线粒体数量,并可能减弱多巴胺能神经元变性。

3 小结

帕金森病目前强调综合治疗,运动训练虽然也不能阻止疾病的进展,但可以改善患者的大部分运动功能,提高日常生活能力。

研究表明,运动训练对于帕金森病患者有益。太极拳可改善提高帕金森病患者的运动功能、平衡和灵活性,也可改善非运动症状。跑步机训练可以明显改善步态障碍,提高帕金森病患者的平衡功能,结合视觉提示还可有效改善帕金森病患者的冻结步态。舞蹈可以改善帕金森病患者的平衡功能和抑郁情绪。

通过不同方式的运动训练,可以有效改善帕金森病患者的部分运动症状和非运动症状,建议早期帕金森病患者应尽早进行运动训练。

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