骨骼肌静力性负荷所致损伤机理的研究

随着竞技体育的飞速发展，在诸如射击、射箭、棋类、和武术等许多运动项目中，运动员在训练和比赛中承受的静力性负荷越来越大，时间越来越长，由肌肉静力性收缩所导致的肌肉损伤呈现逐渐增加的趋势，直接影响运动员正常的训练和比赛，制约了运动技能的维持和发展，严重者会导致运动生涯的缩短。另外，随着生产机械化、自动化、专业化程度的提高和计算机在社会生活中的广泛应用，人们在工作、学习和生活中越来越长时间保持某种姿势和体位，与此有关的慢性肌肉静力性损伤问题也日趋突出，已严重影响人们正常的工作、学习和生活，严重影响青少年的身体发育和健康成长。目前有关静力性负荷所致肌肉损伤的确切机理尚不十分清楚。据此，本研究通过建立骨骼肌静力性负荷所致损伤动物模型，从骨骼肌的能量代谢、细胞内钙稳态、自由基和脂质过氧化反应及调节损伤修复的生长因子等不同层面，系统分析和探讨了骨骼肌静力性负荷所致损伤产生的机制及内源性生长因子在此类损伤的修复过程中的变化、作用以及与损伤时间的关系，以期为运动训练、大众健身和劳动卫生领域提供理论依据。 动物实验采用自制的大鼠静力性训练实验台，对8周龄SD纯系雄性大鼠进行后肢负重站立的处置，负荷为50％体重，每次训练1小时，每天上、下午各1次，实验期分别为3天、1周、2周，3周和4周。 本文主要研究结果为： (1)持续3天～4周的大鼠后肢负重站立的静力性负荷使骨骼肌发生损伤，可用于进行骨骼肌静力性负荷所致损伤的研究模型，此模型在肌纤维募集方式、肌肉工作性质与自然生理状态的符合、较少的附加影响因素以及运动的可重复性等方面较以往模型具有明显的优势。 (2)长时间、连续的静力性负荷是机体不易产生适应的一种运动负荷，同等强度和负荷量的连续的静力性负荷可以产生对骨骼肌微观结构的累积性损害。常规组织学观察发现与肌束膜连接处肌纤维细胞核增多，肌纤维变性在与肌束膜连接处也较常见，提示对骨骼肌施加长时间静力性负荷时，肌张力的持续机械作用可能是造成肌纤维损伤的重要因素。 (3)血清CK和LDH可以作为评价静力性负荷所致肌肉损伤的间接指标。 (4)在骨骼肌静力性负荷所致损伤过程中，大鼠肌糖原含量显著降低但未达到耗竭的程度，肌细胞内未出现ATP合成原料不足以及合成障碍而导致ATP含量降低的现象，说 北京体育大学2003届博士研究生学位(毕业)论文一3- 明肌细胞能源物质耗竭、能量供应不足并非导致骨骼肌静力性负荷所致损伤的原因。 (5)在骨骼肌静力性负荷所致损伤过程中胞浆、线粒体和肌浆网均出现明显的钙含量 异常增加现象，但并未发现线粒体、肌浆网对钙摄取能力降低，说明肌细胞膜损伤、通透 性增加引起的Ca2+内流是导致肌细胞内钙异常增加的主要原因。线粒体钙超载并未引起其 氧化磷酸化障碍、钙调节能力下降，因此与离心或向心性运动损伤不同，线粒体钙超载并 不是引发骨骼肌静力性负荷所致损伤的中枢机制。 (6)骨骼肌胞浆内乳酸及血乳酸含量显著升高，胞浆乳酸的变化与骨骼肌静力性负荷 所致损伤的发生和变化趋势一致，同时其含量的增加趋势与线粒体、肌浆网和胞浆内钙含 量的增加趋势极为相似，均呈显著正相关，表明骨骼肌内乳酸等代谢产物堆积产生的毒副 作用与肌细胞膜损伤、通透性增加导致的Ca2+内流密切相关，可能是导致骨骼肌静力性负 荷所致损伤的重要原因。 (7)在静力性骨骼肌运动损伤出现的早期(第3天时)肌细胞胞浆和线粒体中脂质过 氧化反应无明显变化，而且即使在胞浆、线粒体和肌浆网脂质过氧化反应显著增强时也并 未导致线粒体膜和肌浆网膜产生明显的氧化损伤，表明自由基的作用不是导致骨骼肌静力 性负荷所致损伤的直接原因，而是骨骼肌静力性负荷所致损伤后的表现，但可能与骨骼肌 静力性负荷所致损伤具有相互影响关系。 (8)根据本研究的结果，推测骨骼肌静力性负荷所致损伤的可能机制为:骨骼肌在进 行静力性收缩时，肌张力的长时间持续牵拉与乳酸等代谢产物的毒副作用共同导致肌膜损 伤、通透性增加，引起细胞外的Ca2+大量内流导致肌细胞内钙超载，胞浆钙异常增加激活 中性蛋白水解酶，促进溶酶体释放酸性水解酶增多，引起肌原纤维蛋白复合体的水解和收 缩蛋白成分发生降解，导致了骨骼肌静力性负荷所致损伤的发生。损伤发生后细胞内自由 基增多和脂质过氧化反应增强，可能使肌细胞膜损伤程度加重，导致胞浆钙含量进一步增 加，同时自由基也可直接刺激组织的分解，从而可能继发性地加重了骨骼肌损伤。 (9)在骨骼肌静力性负荷所致损伤的不同时程中，大鼠骨骼肌bFGF和TGF一p，免疫 组化染色均为阳性，二者表达的阳性细胞为同一细胞。bFGF n1RNA和TGF一p;mRNA表达 水平均显著增强。表明bFGF与TGF一p，共同参与了调节损伤骨骼肌再生和修复的过程，这 种调节作用在损伤发生的早期即己启动，但二者存在时相和变化幅度上的差异。 (10)本研究首次发现bFGF mRNA表达上调在骨骼肌静力性负荷所致损伤的不同时 程中所发挥的作用是不同的，