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背景缺氧缺血性脑病（Hypoxic Ischemic Encephalopathy,HIE）是围产期由于缺氧引起的新生儿严重中枢神经系统损害疾病。它是造成早产和足月新生儿死亡的主要原因,也容易引发严重的神经发育问题,包括脑瘫、神经感觉异常和认知缺陷。据统计,在发达国家每1000名出生的婴儿中有1至8名出现HIE的症状,而在发展中国家其发病率更是高达26‰,并且该疾病占到了全球婴儿死亡总数的23%。目前针对新生儿缺血缺氧性脑病的治疗方法,例如低温治疗和促红细胞生成素治疗,已经用于围产期缺氧缺血性脑损伤后的常规临床操作。但是,由于病情所适用的治疗时间窗口较短以及对促红细胞生成素治疗的窗口期不明确,这些临床治疗方式的效果有待进一步研究。因此,为有效预防、管理和治疗缺氧缺血性脑病及其相关后遗症（出现学习、记忆和运动功能缺陷甚至脑性瘫痪等状态）,本研究通过探寻线粒体相关蛋白的变化,掌握细胞死亡的机制,从而为制定新的治疗策略提供思路。由于大脑维持正常功能时对能量代谢的高要求,我们可通过研究在HIE后相关能量代谢的改变来揭示其潜在的分子机制,使科学家能够利用现代化分子学技术来解决问题。因为线粒体在参与能量代谢的过程中发挥了举足轻重的作用,所以本研究的重点在线粒体上。同时,也有研究表明体育锻炼可以改善认知和运动功能,促进神经生长与发育,这些实验从某一层面上证明了运动训练对神经退行性疾病的治疗益处。因此,我们提出科学假设:游泳运动可以改善大鼠HIE模型动物中大脑的线粒体功能,降低缺氧缺血所诱导的线粒体凋亡蛋白从细胞质到细胞核的转移,抑制线粒体的病变,减轻大脑内神经细胞的死亡,从而增强与HIE表现所相关的运动功能、记忆和学习功能。本研究的相关指标包括:凋亡诱导因子（Apoptosis Inducing Factor,AIF）、细胞色素C（Cytochrome C,Cyto.C）、线粒体衍生半胱天冬酶激活剂（Second mitochondria-derived activator of caspases,Smac）、视神经萎缩蛋白1（Optic atrophy1,OPA1）、以及细胞质裂解的Cleaved-Caspase-3。据报道,它们以复杂的方式相互作用,在一定程度上决定了线粒体在细胞中所发挥的功能与作用。因此在缺氧缺血损伤的情况下去研究它们的变化,并且给予一定运动干预,可能让我们深入了解运动训练改善大脑功能的机制。目的该实验通过建立HIE大鼠模型,对比HIE模型组和假手术组中相关线粒体蛋白之间的改变,验证线粒体的内在凋亡级联是否参与缺氧缺血性脑组织损伤的病理机制。并通过运动康复的手段,探究运动训练是否可以通过改变线粒体相关蛋白的表达,影响线粒体的凋亡机制,从而改善缺血缺氧性脑病的损伤,为缺氧缺血性脑病的治疗提供新靶点。方法（1）HIE模型大鼠的建立及运动训练:选择出生后第7-10天的幼鼠,异氟醚麻醉,取仰卧位,固定四肢,在颈部正中线做纵向切口,定位并结扎左侧颈总动脉。待幼鼠恢复后,将其置于氧分压为8%的缺氧环境中培育90分钟,完成建模。假手术组只在相应区域做切口并缝合,无后续处理。最后将所有参与实验的幼鼠随机分为四组:假手术无运动训练组（Sham-NT）;假手术运动训练组（Sham-T）;缺氧缺血性脑病无运动训练组（HIE-NT）;缺氧缺血性脑病运动训练组（HIE-T）。其中运动训练组进行为期4周的游泳训练（90min/天,5天/周）。（2）行为测试1爬杆直立测试将各组动物正面朝上放在布带包裹的杆子（直径约3.0cm,长约150cm）上,保持水平位置,然后逐渐将杆子一端抬起至垂直位置,记录大鼠所坚持的时间（以秒为单位）。该实验主要评估其运动平衡能力。2 Morris水迷宫测试训练阶段将6周龄的大鼠每天从4个不同的象限逐次放入水中,观察实验动物搜寻平台所用时间。该实验状态共持续5天。休息一天后于第7天进行空间探索测试。撤去原有浮台,按照既定的程序参数进行检测。记录每只大鼠在设定的60秒时间内越过平台的次数,从而分析其学习记忆功能,也可以通过分析大鼠的运动路径、游泳速度和总距离,评估实验动物的运动功能。（3）蛋白质检测:1蛋白质印迹试验采用Western blot技术检测大鼠海马和大脑皮层AIF、Cyto.C.、Smac、OPA1和Cleaved caspase-3的表达变化。通过比较分析不同组中的蛋白质表达差异,观察其变化规律。2免疫荧光实验采用免疫荧光技术,检测不同组动物大脑运动皮层中相应蛋白的荧光表达差异。通过比较分析蛋白质表达情况,观察组间的变化。结果（1）与Sham组相比,HIE模型大鼠表现出可观察到的发育异常。在Morris水迷宫和爬杆直立测试中,认知能力和运动功能存在显著差异（P＜0.01）。HIE模型组表现出与临床病患相似的行为变化。（2）Western印迹显示海马与皮层AIF的表达有明显变化。在SHAM-NT组与HIE-NT组中,海马组织中的细胞核内AIF表达水平有差异,HIE-NT组表达量较高（P＜0.001）。并且在皮层组织中,细胞核内的AIF表达量在SHAMNT组与HIE-NT组相比也有明显差异（P=0.019）。经过运动训练后,HIE-NT组与HIE-T组的AIF的表达量发生改变,HIE-T组中AIF在运动皮层中的表达明显减少（P=0.005）。并且在Sham-NT组与Sham-T组中观察到同样的实验结果（P＜0.001）。（3）Western印迹显示海马与皮层Cyto.C的表达有明显变化。在SHAMNT组与HIE-NT组中,海马组织中的细胞核内Cyto.C表达水平有差异,HIE-NT组表达量较高（P=0.027）。并且在皮层组织中,细胞核内的Cyto.C表达量在SHAM-NT组与HIE-NT组相比也有明显差异（P=0.001）。而经过运动训练后,HIE-NT组与HIE-T组的Cyto.C的表达并没有发生明显改变,但在SHAM-NT组与SHAM-T组中Cyto.C在运动皮层中的表达明显减少（P=0.004）。（4）Western印迹显示海马与皮层Smac的表达有明显变化。在SHAM-NT组与HIE-NT组中,海马组织与皮层组织中细胞核内的Smac表达水平有差异,HIE-NT组表达量较高（P＜0.001）。而经过运动训练后,HIE-NT组与HIE-T组的Smac的表达量发生改变,HIE-T组中Smac在运动皮层中的表达明显减少（P=0.004）。并且在SHAM-NT组与SHAM-T组中观察到同样的实验结果（P=0.001）。（5）Western印迹显示海马与皮层Cleaved caspase-3的表达有明显变化。在Sham-NT组与HIE-NT组中,海马组织与皮层组织中细胞核内的Cleaved caspase-3表达水平有差异,HIE-NT组表达量较高（P=0.015和P=0.002）。而经过运动训练后,HIE-NT组与HIE-T组的Cleaved caspase-3的表达量发生改变,HIE-T组中Cleaved caspase-3在运动皮层中的表达明显减少（P=0.43）。并且在SHAM-NT组与SHAM-T组中观察到同样的实验结果（P＜0.001）。（6）Western印迹显示海马与皮层OPA1的表达有明显变化。在SHAM-NT组与HIE-NT组中,海马组织与皮层组织中细胞核内的OPA1表达水平有差异,HIE-NT组表达量较高（P=0.009和P=0.006）。而经过运动训练后,HIE-NT组与HIE-T组的Smac的表达量发生改变,HIE-T组中OPA1在运动皮层中的表达明显减少（P=0.002）。并且在SHAM-NT组与SHAM-T组中观察到同样的实验结果（P＜0.001）。结论这项研究表明,游泳运动可通过Cyto.C/Cleaved Caspase-3和AIF信号通路抑制线粒体凋亡,从而改善HIE引起的运动、记忆和学习能力的缺失。结果表明,运动会减缓缺氧缺血诱导的凋亡蛋白从线粒体到细胞质和细胞核的转移。此外,游泳运动干预可以通过降低HIE大鼠中Smac/Diablo和OPA1的表达,增强线粒体嵴和膜的稳定性。因此,本研究为HIE后脑的损伤修复和治疗,从分子角度提供了参考依据。