PD是因為黑質DA能神經元的進行性變性，從而導致DA分泌減少，造成乙酰膽鹼（ACh）與DA（多巴胺能神經元）的動態平衡被打破，使ACh相對較高，而表現出PD臨床症狀。但是目前臨床的治療措施阻止不了神經元的進一步變性，因此如何進行DA神經保護是治療PD的關鍵。研究表明，運動對預防DA神經元的凋亡、促進神經元的保護具有積極的作用。
（1） 減少DA神經元凋亡
動物實驗研究表明，對PD小鼠進行運動干預，可以提高PD小鼠腦線粒體的功能，減緩或者降低由於氧化應激作用而導致的DA神經元凋亡[35]。運動使中腦以及紋狀體自噬功能啟動，腦神經元中線粒體分裂水平上調，ATP合成加強，使神經元對能量的需求得以滿足，進而改善紋狀體線粒體的呼吸功能，阻斷DA神經元線粒體途徑的凋亡，對抗DA神經元的凋亡，實現對神經元的保護作用。
此外，Bcl-2作為抗凋亡基因與促凋亡基因Bax相互作用，通過控制線粒體內凋亡因子細胞色素C的釋放，調控由線粒體參與的神經細胞凋亡途徑[61]。運動有助於PD小鼠中腦黑質促凋亡分子與抗凋亡分子之間的平衡，可以改變PD小鼠黑質細胞中Bcl-2和Bax的mRNA表達，使Bax/ Bcl-2 mRNA表達的比值降低[216]，從而阻止PD小鼠黑質細胞的凋亡。由此可知，及時實施運動干預，可以減少或延遲中腦和紋狀體DA神經元的凋亡，對PD患者症狀緩解具有積極的作用。
（2）保護DA神經元
腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)作為神經營養因子中的一員，在中樞神經系統中神經元的形成、維持和修復過程中起著重要作用。BDNF廣泛地分佈於中樞神經系統中，在黑質紋狀體中也有表達。BDNF能夠促進DA能神經元的存活、生長和發育，防止其因受傷導致的死亡，使受傷的神經元再生，突觸可塑性增加，並使樹突和軸突的生長增強。研究發現BDNF對中腦黑質中的多巴胺能神經元具有營養作用，與酪氨酸蛋白激酶trkB結合能夠使胚胎神經元分化成為DA能神經元，並維持其活性，減少由於損傷而造成的死亡，並能夠降低由於6-OHDA的毒副作用而對DA能神經元的損傷。BDNF對DA神經元的保護作用可能是通過提高BDNF受體TrkBmRNA在神經元表面的表達，使BDNF對DA神經元產生保護作用。
運動能夠誘導BDNF基因表達上調，促進BDNF的合成。動物實驗研究表明，積極主動的運動能夠增加BDNF含量，對神經的發生具有刺激作用，對於腦神經功能的可塑性更有利[218]。通過運動使BDNF下游的效應蛋白（SynapsinI和CREB）分子磷酸化加強，進而調節BDNF的基因轉錄，以調控BDNFmRNA及其蛋白的表達，增加BDNF的活性；同時，運動促使BDNF-TrkB信號轉導通路活化，從而抵抗DA能神經元的退化。
胰島素樣生長因子(IGFs)作為生長促進多肽，參與機體各種器官的生長。IGF-I以內分泌和旁分泌的方式在大腦中發揮營養、生成和保護神經以及抵抗神經凋亡等作用。IGF-I中N-末端三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨醯胺對PD大鼠黑質紋狀體神經系統有顯著的神經保護作用。IGF-I對DA神經毒性具有拮抗作用，可能由於Bcl-2表達的增加作用,而抑制DA所造成的神經細胞凋亡。
運動後不僅能夠增加腦部與外周的IGF-I水平，而且可以透過血腦屏障進入腦內，引起並增加神經元的自發衝動，並能夠延長由衝動敏感性時程，還可以促進新的神經細胞形成，並使運動能力喪失的進程減慢，使神經退行性病變進程減緩，進而增加神經的可塑性。由此提示，運動能夠增加大腦對IGF-I的吸收，對防止腦神經元凋亡，促進PD病情改善具有積極作用。
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