Harjoituksen geeniekspression ja histonimuutosten vaikutus hemiplegiapotilailla

Aivohalvaus on yksi johtavista vammaisuuden syistä maailmanlaajuisesti. Hemiplegia on aivohalvauksen jälkeen ilmenevän kliinisen tilan nimi. Se on käsivarren, jalan ja joskus kasvojen voiman menetystä vartalon toisella puolella. Kuntoutus on elintärkeää aivohalvauksen jälkeisten seurausten minimoimiseksi, ja potilaat, joille tehdään jatkuvaa ammattimaista ja systemaattista kuntoutusta akuutin vaiheen jälkeen, paranevat nopeasti. Tärkeä motorisen palautumisen terapeuttinen tavoite on maksimoida hermosolujen plastisuus ja helpottaa motorisia tehtäviä motorisen oppimisen avulla terapeuttisen harjoittelun aikana potilaiden, joilla on motorisia toimintahäiriöitä, neurorehabilitaatiossa. Erityisesti ehjien motoriikkaan liittyvien aivojen alueiden odotetaan kompensoivan hermosolujen heikkenemistä. Siksi terapeuttisen harjoittelun odotetaan kompensoivan heikentynyttä hermosolujärjestelmää muuttamalla (kortikaalista) hermosoluverkkoa sekä postsynaptisten reseptorien, presynaptisten välittäjäaineiden ilmentymistä, regeneraatiota, modulaatiota ja synaptista muodostumista aivokuoren synapseissa. Epigeneettiset mekanismit säätelevät geenin transkriptiota kromatiinin DNA-promoottorialueiden ja histonien modifikaatioiden perusteella. Epigeneettisiin mekanismeihin kuuluvat erilaiset DNA- ja histonimuunnelmat (eli DNA:n ja histonien metylaatio ja asetylaatio). Erityisesti histonien spesifisten lysiinitähteiden asetylaatiotaso on yksi tehokkaimmista epigeneettisistä modifikaatioista ja välttämätön transkription säätelylle. Tutkimukset osoittavat, että liikunta vähentää HDAC:ien ilmentymistä ja aktiivisuutta ja lisää histonien asetylaatiota, mikä lisää neuroplastisuuden kannalta tärkeiden geenien ilmentymistä.

Jotkut neuroplastisuuteen liittyvät geenit ovat: Brain-Dived Neurotrofic Factor (BDNF), cAMP-vasteelementtiä sitova proteiini (CREB1), kasvuun liittyvä proteiini 43 (GAP43), neurotrofinen reseptorityrosiinikinaasi 2 (NTRK2), synapsiini I (SYN1).

Histoni H3 Lysiini 27 -asetylaatiolla (H3K27ac) on kriittinen rooli geeniekspression epigeneettisessä säätelyssä, ja se liittyy prosesseihin, kuten neuroplastisuuteen, muistiin ja oppimiseen. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ympäristötekijät, kuten liikunta, voivat lisätä H3K27ac-tasoja ja siten tukea neuroplastisuutta.

Tässä tutkimuksessa osallistujille, joilla on akuutti hemiplegia, annetaan sama rutiinikuntoutusohjelma. Neuroplastisuuteen liittyvää geenin ilmentymistä ja histonien asetylaatiotasoja verrataan potilaalta ennen ja jälkeen harjoituksen otetussa laskimoveressä.

Lisäksi potilas tutkitaan ennen ja jälkeen harjoituksen sekä rutiininomaisen mielenterveyden testi, Brunnstrom, Fulg-Meyer ylä- ja alaraajojen arviointi, spastisuuden arviointi modifioidulla ashworth-asteikolla, toiminnallinen riippumattomuusasteikko, ABILHAND Stroke Hand Function Questionnaire, Stroke Impact Kysely, 10 metrin kävelytesti tehdään elämänlaadun ja motoristen toimintojen arvioimiseksi.