背景和目的脑性瘫痪（Cerebral palsy,CP）,简称脑瘫,是由于中枢神经病变所引发的运动障碍、姿势发育异常、活动受限的症候群。患儿出生前后1个月内,在各种危险因素的影响下,发生非进行性、永久性的神经发育障碍。目前在我国的脑性瘫痪发病率为2.0‰～3.5‰,相比于全球范围内的1.2‰～5‰略有所低。由于脑部损伤的永久性结果,临床上并没有完全治愈脑瘫的方式。但通过外科手术很大程度上可以矫正脑瘫的病态表现。并且已有临床报道,利用运动康复手段可以有效改善脑瘫患者的运动功能,提高患者的生活水平,改善患者的生存状态。关于CP的发病机制,目前已有研究表明临床中缺血缺氧损伤所诱发的脑室周围白质软化（Periventricular leukomalacia,PVL）是主要的病理改变。在缺血缺氧的状态,血管所提供的营养物质减少,氧化磷酸化所产生的能量也会随之减少。因此CP的发病机制与能量代谢障碍之间或许关系密切,通过脑内能量代谢的变化来模拟脑性瘫痪的疾病状态可能成为新的研究方向。大脑的对能量的高需求十分庞大。一旦脑部能量代谢发生异常,势必会对脑组织造成一定程度的损伤。除了葡萄糖,近年来乳酸引起了广大研究人员关注。乳酸本来是无氧糖酵解的代谢终产物。但越来越多的研究表明,乳酸不单单是糖酵解后的废弃产物,它可以作为能源物质参与到大脑的能量代谢中。在某些应激情况下,大脑会利用乳酸作为备用能量供应参与正常的生理代谢中。葡萄糖和乳酸并不能自由通过细胞膜参与到细胞的能量代谢途径。前者需要葡萄糖转运受体GLUTs（Glucose Transporter,GLUT）,后者需要单羧酸转运受体MCTs（Monocarboxylate Transporter,MCT）作为物质跨膜转运的中间介质,为神经细胞提供营养物质。GLUTs与MCTs在维持大脑能量代谢,稳定脑内能量代谢水平来说至关重要,他们的改变与大脑的病理变化可能有着密切的联系。那么在运动状态下,是否可以通过增强乳酸的利用,促进大脑的能量代谢,缓解CP患儿因能量代谢异常而造成的脑损伤,提高自身的运动功能和学习认知功能。由此,我们提出假说:在跑台运动的干预下,CP模型小鼠脑内能量代谢相关蛋白的表达增加,提高了大脑对葡萄糖和乳酸等供能物质的利用,改善了脑内运动皮层细胞中能量代谢的异常状态,增强了CP模型小鼠的运动功能。本实验通过建立缺血缺氧性脑损伤的CP模型小鼠来模拟临床CP患者,重点包括运动功能的异常和学习认知功能的受损。通过检测假手术组与CP组中能量代谢相关蛋白的变化,从能量代谢角度反映CP状态下大脑运动功能的异常与能量代谢的联系。并对CP小鼠进行为期4周的运动训练,对比训练组与未训练组的运动功能水平来表明有氧运动治疗脑性瘫痪的可行性。同时从能量代谢角度,分析运动前后脑内能量代谢相关蛋白与线粒体的差异,为今后CP疾病下的课题研究和临床康复训练提供可行的研究思路。方法（1）脑性瘫痪模型小鼠的建立及运功训练将出生后7-10天的幼鼠进行麻醉,固定四肢与小鼠颈部,从前颈部中线处做纵向切口,利用体视显微镜找到单侧颈总动脉并结扎。术后30min将小鼠放置于6.5%氧浓度的缺氧箱中培育90分钟,完成整个造模过程。最后把小鼠随机共分为六组:○1 Sham组;○2 CP组;○3 Sham未运动组（Sham-NT）;○4 Sham运动组（Sham-T）;○5 CP未运动组（CP-NT）;○6 CP运动组（CP-T）。运动组需进行为期4周的跑台运动训练（2h/天,6天/周）。（2）行为学检测○1 Morris水迷宫测试Morris水迷宫实验前期为训练阶段,每天将小鼠从4个不同的象限放入水中,记录其找到平台所用时长,共持续5天。给予一天的休息时间,第7天进行空间探索测试。在之前的基础上撤去浮台,记录小鼠60s内穿越平台的次数来分析学习记忆功能。并且通过对其运动路径的分析,检测研究对象的游速、运动总距离来反映运功功能。○2爬杆实验选择一根较长的木杆,其一端连接地面,另一端固定小球。以小球为起点,将小鼠放置于球上,检测小鼠从有球端沿着木杆爬到地面的时间,以此来反应小鼠的运动协调性和运动功能。○3前肢悬吊实验固定小鼠后肢,将前肢放在类似于单杠的装置上。通过记录小鼠在单杠上支撑的时间,证明小鼠前肢肌肉功能的强度,以此反映出小鼠前肢的运动水平。（3）蛋白免疫印迹技术利用Western Blot技术,检测在CP组与Sham组中运动皮层和海马区的MCTs和GLUTs等相关能量代谢蛋白的表达差异,比较CP模型小鼠运功干预前后MCTs和GLUTs等相关能量代谢相关代谢的变化。（4）免疫组织化学利用免疫组化技术,检测CP组与Sham组中运动皮层区的神经元数量,以及缺氧诱导因子HIF-1α与凋亡相关蛋白Cleaved-Caspase3的表达量。（5）免疫荧光技术利用免疫荧光技术,检测CP组与Sham组中海马区的神经元的表达。并观察运动干预后能量物质转运蛋白GLUTs和MCTs在运动皮层区的蛋白表达变化。（6）透射电镜技术线粒体与脑内的能量代谢关系紧密,并且线粒体的形态影响其功能。如果线粒体的形态异常,会造成脑内能量代谢稳态的失衡。通过透射电镜技术检测线粒体的形态结构变化,观察运动干预对大脑能量代谢与生理功能的影响结果（1）CP模型小鼠相较于Sham小鼠表现出明显的发育异常。并且在Morris水迷宫与爬杆实验中其学习认知能力与运功功能有明显差异（p<0.01）。CP模型小鼠表现出了临床病患中常表现的行为学改变。（2）CP模型小鼠在术后14天时脑内的运动皮层区和海马区里HIF-1α与Cleaved-Caspase3的表达量均明显升高（p<0.01）,并且免疫组织化学和免疫荧光染色也证明在CP模型鼠中运动皮层和海马区的神经元数量明显减少,相关脑区损伤严重。（3）CP模型小鼠脑内能量代谢发生异常。在CP状态下,脑内乳酸水平升高（p<0.05）,供能物质发生转变,GLUT1（p<0.05）和GLUT3（p<0.01）的表达量减少,葡萄糖代谢降低;MCT1（p<0.01）和MCT2（p<0.05）表达量增高,乳酸代谢增加。（4）CP-T组相比与CP-NT组在前肢悬吊实验中坚持时间更长（p<0.01）,在爬杆实验中通过半程路径（p<0.05）以及全程路径（p<0.01）用时更少,CP模型鼠的运动功能得到改善。（5）CP-NT组小鼠脑内运动皮层区GLUT1的表达量明显低于Sham-NT组（p<0.001）,而经过跑台运动训练后CP-T组小鼠脑内GLUT1的表达量明显高于CP-NT组（p<0.01）。CP-NT组小鼠脑内MCT1的表达量高于Sham-NT组（p<0.01）,并且经过跑台运动训练后CP-T组小鼠脑内MCT1的表达量也高于CP-NT组（p<0.05）（6）CP-NT组相比于Sham-NT组,线粒体的膜边缘结构模糊,线粒体嵴表现出明显的断裂破损。经过运动干预后,CP-T组相比于CP-NT组,线粒体嵴更为致密、结构更为完整,线粒体外膜结构更加清晰。结论运动训练可以通过调控葡萄糖转运蛋白GLUTs和单羧酸转运蛋白MCTs的表达,促进葡萄糖与乳酸等营养物质的利用,改善CP小鼠脑内的能量代谢异常,从而增强CP模型小鼠的运功功能与认知功能。