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研究目的:观察4周运动预处理对大鼠脑缺血再灌注损伤后缺血半暗带区细胞焦亡影响,探讨运动预处理对脑缺血再灌注损伤产生保护作用的可能机制。研究方法:将80只健康雄性SD大鼠随机分为非运动组(C;n=40)和运动组(M;n=40),运动组进行为期3天的适应性运动,3天后将C组分为假手术组(SS;n=20)和MCAO组(CM;n=20),将M分为运动对照组(P;n=20)和运动预处理MCAO组(EM;n=20)。P组和EM组大鼠进行4周的无负重跑步训练,设定跑台速度为30m/min,每天持续运动30min,每周运动6天。SS组和CM组大鼠适应性喂养3天后,分别给予同运动组相同的水和食物以控制体重。每天测量各组大鼠体重。4周后,CM和EM组大鼠进行MCAO-Rep制备脑缺血卒中再灌注模型,并于再灌注后24h进行神经行为学评分;SS组和P组充分暴露颈总动脉但不进行栓塞造模。大鼠脑缺血再灌注24h后采用Longa神经功能缺损评分法进行评分;采用TTC染色计算梗死面积百分比,HE染色和Nissl染色观察大鼠皮质半暗带细胞和组织的形态;TUNEL观察大鼠皮质半暗带细胞凋亡;ELISA检测大鼠血清IL-1β、IL-18细胞因子的含量;免疫组化检测caspase-1蛋白表达;WesternBlot检测脑缺血半暗带组织P2RX7、caspase-1、caspase-11、GSDMD蛋白表达;研究结果:1.各组体重:各组大鼠均在造模范围内,组间差异不具有统计学意义(P>0.05)。2.神经功能缺损评分(Longa)提示脑缺血再灌注24h后,CM组和EM组大鼠出现明显的神经学功能缺损,且与CM组相比,EM组Longa评分降低(P<0.05),SS组和P组的大鼠均未出现神经功能缺损表现。3.TTC染色显示在脑缺血再灌注24h后CM组和EM组出现白色梗死区域,SS组和P组无脑梗死现象,与CM组比较,EM组脑梗死区域体积减少(P<0.05)。4.Nissl染色发现脑缺血再灌注24h后,EM组与CM组相比阳性细胞数目明显增多(P<0.01)。5.TUNEL结果显示脑缺血再灌注24h后,与SS组相比,CM组和EM组细胞凋亡数量明显增加(P<0.01,P<0.01,vsSS);且CM组较EM组细胞凋亡数量更高(P<0.05);5.血清IL-1β、IL-18ELISA检测发现脑缺血再灌注24h后,与假手术组和单纯运动组比较,模型组血清IL-1β和IL-18含量明显增加,差异有统计学意义(P<0.01),运动预处理模型组与模型组比较,血清IL-1β和IL-18含量下降,差异有统计学意义(P<0.05)。6.免疫组化结果发现脑缺血再灌注24h后,与SS组相比,CM组caspase-1表达明显增强(P<0.01),EM组caspase-1表达也出现增强(P<0.05);与CM组相比较,EM组caspase-1表达减弱,差异有统计学意义(P<0.05)。7.Western blot结果发现在脑缺血再灌注24h后,与SS组和P组比较,CM组P2RX7、caspase-1、caspase-11、GSDMD蛋白表达显著性增加;而EM组的P2RX7、caspase-1、caspase-11、GSDMD蛋白表达水平较CM组蛋白表达水平下降,且差异具有统计学意义(P<0.01)。研究结论:我们的研究结果提示4周运动预处理可改善大鼠脑缺血再灌注损伤后脑组织梗死体积和神经功能损伤,减少脑缺血再灌注大鼠血清中炎症因子IL-1β、IL-18的含量,降低炎症水平,并且能够减少脑缺血再灌注大鼠脑细胞坏死的发生,下调细胞凋亡水平,对神经元具有保护作用;运动预处理可能是通过下调大鼠脑缺血再灌注后P2RX7、caspase-1、caspase-11、GSDMD蛋白的表达进而影响缺血半暗带区域细胞焦亡的发生和发展从而产生积极的保护作用。