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振動刺激對廢用性肌萎縮大鼠肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
1.引言
大量研究表明，運(yùn)動減退（Hyperkinesias）[1,2]、制動（Immobilization）[3,4,5]、肌肉去負(fù)荷（Unloading）[6,7]均可使骨骼肌出現(xiàn)廢用性萎縮（Skeletal Muscle Disuse Atrophy，SMDA），而許多運(yùn)動性損傷（如骨折、韌帶撕裂等）的治療又常常伴有運(yùn)動減退或要求制動與肌肉去負(fù)荷。因此，如何通過減輕骨骼肌萎縮的訓(xùn)練手段來加強(qiáng)運(yùn)動損傷的康復(fù)治療效果，成為運(yùn)動康復(fù)中的一個新課題。
廢用性肌萎縮時(shí)肌肉結(jié)構(gòu)形態(tài)最直接的變化是肌肉萎縮，表現(xiàn)為肌肉濕重減輕和肌肉及肌纖維體積減少，肌纖維平均橫截面積縮�。煌瑫r(shí)肌纖維類型也發(fā)生改變，表現(xiàn)為慢縮肌纖維(Ⅰ型肌纖維)數(shù)量減少的同時(shí)快縮肌纖維(Ⅱ型肌纖維)數(shù)量增加，而總的肌纖維數(shù)量不變，表明肌纖維在萎縮過程中發(fā)生了Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維方向的轉(zhuǎn)化。大多數(shù)動物實(shí)驗(yàn)研究表明慢縮肌纖維較快縮肌纖維在制動狀態(tài)的萎縮程度大，而在人類最先受累的是快縮肌纖維，人與動物之間的差別可以解釋為制動情況下占較大比例的肌纖維最先受累，這一發(fā)現(xiàn)對肌萎縮的康復(fù)訓(xùn)練及治療計(jì)劃具有重要的意義[8]。
振動刺激（Vibration Stimuli，VS）是一種新的力量訓(xùn)練方法，對肌肉力量和做功能力的提高有急性和長期訓(xùn)練作用。振動刺激訓(xùn)練能夠達(dá)到肌群之間平衡協(xié)調(diào)發(fā)展，可以用在運(yùn)動員傷后的康復(fù)訓(xùn)練上，使受傷的運(yùn)動員能夠早日重返賽場進(jìn)行正常訓(xùn)練和比賽。因此，我們認(rèn)為振動刺激訓(xùn)練對肌肉萎縮的康復(fù)訓(xùn)練，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。可以向運(yùn)動醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、航空醫(yī)學(xué)等廣大醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行推廣。
本研究的目的在于，通過大鼠尾部懸吊方法造成廢用性肌肉萎縮，在恢復(fù)期實(shí)施振動刺激，測定廢用性肌肉萎縮濕重變化和骨骼肌類型轉(zhuǎn)化等形態(tài)學(xué)改變情況，探討振動刺激對廢用性肌肉萎縮的作用及其機(jī)制，為振動刺激運(yùn)用于廢用性肌萎縮的康復(fù)訓(xùn)練提供參考。
2.材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)動物及處理
本實(shí)驗(yàn)采用健康活潑的SD 雌性大鼠40 只（大鼠購于海淀區(qū)興隆動物養(yǎng)殖場，清潔級，均有動物質(zhì)量合格證），體重180g－200g。動物適應(yīng)性飼養(yǎng)3 天后，按隨機(jī)配對原則分為4組：對照組（A）10 只，振動組（B）10 只，懸吊組（C）10 只，自然恢復(fù)組（D）10 只。
2.2 模擬失重模型的建立與訓(xùn)練方法
尾部懸吊模擬失重大鼠模型采用陳杰[9]的方法進(jìn)行。該模型設(shè)置為實(shí)驗(yàn)大鼠采用尾部懸吊，后肢懸空，前肢著地，身體長軸與水平面呈300。懸吊同時(shí)動物在籠內(nèi)可以自由活動、飲水、進(jìn)食；所有動物均為單籠飼養(yǎng)；室溫維持于20～25 0C；室內(nèi)提供12 小時(shí)黑暗與照明的交替循環(huán)。
尾部懸吊滿14 天后，各組大鼠解除懸吊。開始進(jìn)行振動刺激訓(xùn)練。振動刺激源使用Pneu-Vibe Pro 振動臺。對于懸吊振動組（B）予以20Hz 的振動刺激，每次持續(xù)10 分鐘，每天2 次，間隔5 分鐘，一周進(jìn)行6 次，持續(xù)4 周。本實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)使用了簡易的維持大鼠直立裝置，確保使大鼠在振動期間保持直立狀態(tài)。如圖 1所示，振動訓(xùn)練過程中，大鼠以雙側(cè)下肢站立在振動臺上，身體直立，頭可伸向瓶口，不影響呼吸。
振動臺使用北京得信佳和醫(yī)療科技有限公司出產(chǎn)的Pneu-Vibe Pro 振動力量訓(xùn)練器(專業(yè)型），該振動器使用頻率范圍在10－60Hz，振幅5－10mm；持續(xù)訓(xùn)練時(shí)間可達(dá)100 分鐘，負(fù)重：最高可達(dá)1200 磅；臺面尺寸：100 x 76cm(長 x 寬)。該振動器可調(diào)節(jié)高頻及低頻，可作肌肉力量訓(xùn)練及各種放松訓(xùn)練用。如圖 2所示。
懸吊14 天后，C 組用戊巴比妥鈉腹腔麻醉(45 mg/kg ，ip)后，迅速取出比目魚肌稱量其濕重，所得數(shù)據(jù)以100 g 體重標(biāo)化，作為比目魚肌濕重體重比；稱重后，取每一比目魚肌標(biāo)本的中段，按垂直于肌纖維的方向取5 mm 厚的肌肉組織，置于液氮中迅速冷凍后，放入－80 度冰箱待測。其余各組在振動訓(xùn)練結(jié)束后采用同樣方法取材。進(jìn)行恒冷箱切片，切片厚度為10m m。將切片裱貼在載玻璃片上，空氣中干燥后用于mATPase 組織化學(xué)染色。染色采用異染性燃料－腺苷三磷酸酶法（ATP 酶法）進(jìn)行。
2.4 數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)分析
采用 image-Pro Plus 6.0（Media Cybernetics）圖象分析系統(tǒng)對各型肌纖維的細(xì)胞數(shù)進(jìn)行定量分析。對各組動物的每一比目魚肌組織各隨機(jī)抽取1 張接近肌腹中部的切片，每張切片在20 倍光鏡隨機(jī)觀察3 個視野，測定每個視野內(nèi)各型肌纖維數(shù)，并計(jì)算各型肌纖維的構(gòu)成比，求出每組動物的均值，使用spss13.0 軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SE)表示，各組間的差異采用單因素方差分析．顯著性水平取P<0.05。
3.研究結(jié)果
3.1 比目魚肌濕重體重比
如所示，各組取出比目魚肌稱量其濕重，所得數(shù)據(jù)以100 g 體重標(biāo)化，作為比目魚肌濕重體重比。
實(shí)驗(yàn)測得大鼠比目魚肌平均濕重體重比各組間比較：對照組濕重體重比（0.0529±0.0089）最高。振動組為0.0479±0.0088，自然恢復(fù)組為0.0460±0.0096。上述兩組與對照組相比，無顯著性差異（P>0.05）。上述兩組與懸吊組（0.0326±0.0027）相比顯著增加（P<0.05）。
3.2 各組大鼠比目魚肌Ⅰ、Ⅱ型纖維構(gòu)成比例
分別統(tǒng)計(jì)各組大鼠比目魚肌的Ⅰ、Ⅱ型肌纖維數(shù)和纖維構(gòu)成百分比進(jìn)行對比。根據(jù)采用image-Pro Plus 6.0（Media Cybernetics）圖象分析系統(tǒng)對各型肌纖維的細(xì)胞數(shù)進(jìn)行定量分析，切片照片舉例如下：根據(jù)測定每個視野內(nèi)各型肌纖維數(shù)，并計(jì)算各型肌纖維的構(gòu)成比，計(jì)算出每組動物的均值，各組比目魚肌肌纖維類型百分比例比較見。
如表 2所示，各組大鼠比目魚�、裥图±w維所占百分比從小到大依次為：懸吊組、自然恢復(fù)組、對照組、振動組。Ⅱ型肌纖維比例順序則相反。與其他各組對比，懸吊組大鼠比目魚�、裥图±w維所占比例減少為67.50%，Ⅱ型肌纖維所占比例增加為32.5%，有非常顯著性意義（P<0.01）。說明懸吊形成的廢用狀態(tài)導(dǎo)致了肌纖維類型的由Ⅰ型向Ⅱ型方向轉(zhuǎn)換。
振動組（Ⅰ型89.73%、Ⅱ型10.27%）、對照組（Ⅰ型89.27%、Ⅱ型10.73%）、自然恢復(fù)組（Ⅰ型86.89%、Ⅱ型13.11%）各組之間相比無顯著性差異（P>0.05）。表明本廢用性肌萎縮模型經(jīng)過振動刺激，Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維之間的關(guān)系得到了恢復(fù)。
3.3 各組大鼠比目魚肌Ⅱ型肌纖維類型的變化
前述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，相對于對照組，懸吊后各組大鼠比目魚肌的Ⅰ、Ⅱ型肌纖維均發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)化。因此本實(shí)驗(yàn)進(jìn)而分別統(tǒng)計(jì)各組大鼠比目魚肌的Ⅱ型肌纖維的亞型分類。
可見，振動組和懸吊組的Ⅱa 型肌纖維類型比例降低，Ⅱb 型肌纖維類型比例明顯升高，與對照組和自然恢復(fù)組相比有非常顯著性意義（P<0.01）。振動組中Ⅰ型纖維的比例沒有下降，而Ⅱa 比例下降，說明振動刺激可能對抗了Ⅰ型纖維向Ⅱa 型纖維的轉(zhuǎn)化。
3.4 各組大鼠比目魚肌平均橫截面積（CSA）
在 pH=9．4 的條件下 ATP 酶含量較少的Ⅰ型肌纖維mATP 酶染色呈陰性．而富含ATP酶的Ⅱ型肌纖維則呈強(qiáng)陽性，染色為深藍(lán)色�？梢杂靡杂�(jì)數(shù)肌纖維的平均橫截面積。
各組大鼠比目魚�、裥图±w維平均橫截面積從小到大依次為：懸吊組、振動組、自然恢復(fù)組、對照組。Ⅱ型肌纖維平均橫截面積順序從小到大為：振動組、懸吊組、對照組、自然恢復(fù)組。其中，對照組、自然恢復(fù)組與懸吊組、振動組的Ⅰ、Ⅱ型肌纖維平均橫截面積相比均有顯著性意義（P<0.05）。懸吊組與振動組組間差別無顯著性意義（p>0.05）。
提示廢用性肌萎縮時(shí)比目魚�、裥�、Ⅱ型肌纖維均發(fā)生了平均橫截面積的減少，而振動刺激對Ⅰ型肌纖維的變化有一定的影響，但是結(jié)果沒有顯著性意義（P>0.05）。
4. 討論和分析
廢用狀態(tài)下骨骼肌結(jié)構(gòu)形態(tài)最直接的變化是肌肉萎縮，表現(xiàn)為肌肉重量和體積減少，且抗重力肌比非抗重力肌萎縮程度大，慢縮肌比快縮肌萎縮嚴(yán)重，且以骨骼肌濕重的改變最為顯著，其下降幅度與廢用時(shí)間及肌肉類型等密切相關(guān)；肌纖維直徑（以平均橫截面積計(jì)算）縮�。患±w維類型也發(fā)生改變，表現(xiàn)為慢縮肌纖維（Ⅰ型肌纖維）數(shù)量減少而快縮肌纖維（Ⅱ型肌纖維）數(shù)量增加，但總的肌纖維數(shù)量不變，發(fā)生了Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維方向的轉(zhuǎn)化；骨骼肌梭外肌纖維mATPase 活性明顯升高，骨骼肌的顯微結(jié)構(gòu)與超微結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化。除上述指標(biāo)外，還有神經(jīng)-肌肉接點(diǎn)功能及電生理指標(biāo)等的變化。
本研究通過參考陳杰[9]的后肢懸吊模式建立去負(fù)荷狀態(tài)的失重廢用性肌萎縮模型。以40只雌性SD 大鼠為實(shí)驗(yàn)研究對象，分別在恢復(fù)期前后設(shè)立對照組和實(shí)驗(yàn)組，重點(diǎn)研究在懸吊結(jié)束后恢復(fù)期振動訓(xùn)練對廢用性肌萎縮的干預(yù)效果。
4.1 懸吊后振動刺激對肌肉濕重的影響
通過 14 天的尾部懸吊，大鼠比目魚肌濕重表現(xiàn)應(yīng)為減少。但是由于有大鼠自身生長發(fā)育的因素，對比懸吊后各組的體重并不能直接提示肌肉本身濕重的變化。因此，本研究中對大鼠比目魚肌以100g 體重進(jìn)行了濕重的標(biāo)化，比較各組的濕重體重比，這樣可以排除因進(jìn)食、生活等不可預(yù)測原因?qū)е碌捏w重變化對濕重的影響。本研究中設(shè)計(jì)在相同飼養(yǎng)條件下，以一組大鼠作懸吊組對照提供比目魚肌的濕重值作為基準(zhǔn)值。其他幾組在解除懸吊后4 周的恢復(fù)期間，分別施加振動刺激的干預(yù)和自然恢復(fù)的手段，根據(jù)各組之間的差異性比較，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的對比分析。
本研究所使用的廢用性肌萎縮模型目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天醫(yī)學(xué)的失重肌萎縮研究、臨床醫(yī)學(xué)的去負(fù)荷狀態(tài)以及廢用性肌萎縮研究等，是一種公認(rèn)的比較成熟可靠的建模方法。
本研究結(jié)果表明，解除懸吊后的恢復(fù)過程中，各組的濕重體重比均較懸吊對照組有明顯增長，有顯著性差異（P<0.05）。其中振動組比懸吊組增長了50.16%；自然恢復(fù)組比懸吊組增長了44.2%。而全程空白對照組和懸吊組相比增長的比例最多，為65.83%。振動干預(yù)組、自然恢復(fù)組和空白對照組之間相比較無顯著性差異（p>0.05）。據(jù)此可以看出，懸吊使大鼠的比目魚肌的濕重明顯減少，可以說明肌萎縮模型的建構(gòu)成功；而振動刺激使?jié)裰伢w重比得到恢復(fù)，雖沒有恢復(fù)到空白對照組的水平，但是可以看到最接近的是振動組，高于懸吊后自然恢復(fù)組�？梢酝茰y出使振動刺激使大鼠的肌萎縮得到了恢復(fù)。有資料表明[10,11,12]，振動訓(xùn)練對于肌肉力量和形態(tài)的增長有顯著的效果，因此我們在實(shí)驗(yàn)預(yù)期中預(yù)測振動刺激訓(xùn)練對抗肌萎縮有明顯的作用，這在本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中得到了驗(yàn)證。究其原因，振動波引起了肌梭的興奮，反射性地引起比目魚肌的收縮，使肌張力增強(qiáng)，產(chǎn)生對抗肌萎縮的作用。但是，不同頻率的振動波的作用有所不同。Falempin[13]曾用高頻正弦波振動大鼠跟腱的方法有效地對抗了懸吊14 d 大鼠的比目魚肌萎縮。刑國剛[14]研究結(jié)果是高頻正弦波振動可以對制動引起的廢用性肌萎縮產(chǎn)生對抗作用，能夠抑制制動大鼠比目魚肌濕重體重比的減少。而魏安奎[15]
等的實(shí)驗(yàn)研究表明，低頻（15Hz）和中頻（25Hz）的振動刺激能夠使肌萎縮大鼠的最大力量增加，而高頻（35Hz）組則力量增加不明顯。這也提示了頻率在15—25 Hz 之間的振動刺激對肌肉萎縮的干預(yù)效果較好，這和本研究所測得濕重的結(jié)果變化比較吻合。
4.2 懸吊后振動刺激對肌纖維類型的影響
文獻(xiàn)報(bào)道比目魚肌是以Ⅰ型肌纖維構(gòu)成為主的慢肌，正常雌性SD 大鼠比目魚肌的Ⅰ型肌纖維其構(gòu)成占84~85％[16,17]。從本實(shí)驗(yàn)懸吊組的結(jié)果來看，尾部懸吊14 天后，懸吊組大鼠比目魚肌Ⅰ型肌纖維所占比例減少為67.50%，Ⅱ型肌纖維所占比例增加為32.5%，且與其他組相比有顯著性差異（P<0.05）。經(jīng)懸吊后大鼠比目魚肌Ⅰ型肌纖維的構(gòu)成比明顯下降，Ⅱ型肌纖維的構(gòu)成比明顯增加，這可能與懸吊引起廢用狀態(tài)所致肌肉萎縮密切相關(guān)。這與國內(nèi)外研究結(jié)果一致[8, 14 ,15,18,]：即廢用性肌萎縮狀態(tài)下，肌纖維類型發(fā)生改變，表現(xiàn)為慢縮肌纖維（Ⅰ型肌纖維）數(shù)量減少而快縮肌纖維（Ⅱ型肌纖維）數(shù)量增加，但總的肌纖維數(shù)量不變，發(fā)生了Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維方向的轉(zhuǎn)化；骨骼肌梭外肌纖維mAT 酶活性也明顯升高，骨骼肌的顯微結(jié)構(gòu)與超微結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化[10,19,20]。本研究結(jié)果說明，尾部懸吊14 天后，梭內(nèi)肌纖維的mATP 酶染色特性也發(fā)生了改變，各纖維mATP 酶活性均有增加，表明梭內(nèi)肌纖維的代謝特點(diǎn)也發(fā)生了明顯的改變。各組的梭外肌纖維構(gòu)成比與懸吊對照組有顯著性差異，提示振動刺激對廢用性肌肉萎縮有對抗作用。
本研究在成功建立廢用肌萎縮模型后給予振動刺激，振動刺激組（Ⅰ型89.73%、Ⅱ型10.27%）、自然恢復(fù)組（Ⅰ型86.89%、Ⅱ型13.11%）與對照組（Ⅰ型89.27%、Ⅱ型10.73%）之間相比無顯著性差異（P>0.05）。表明振動刺激對抗廢用性肌萎縮時(shí)比目魚肌肌纖維由Ⅰ型向Ⅱ型轉(zhuǎn)化的效果比較顯著。即本研究實(shí)驗(yàn)中采用的20Hz 低頻段振動刺激可以發(fā)揮對抗肌萎縮的作用。楊威[21]、任俊嬋[22]等人的研究說明，頻率100Hz 的高頻正弦波振動刺激也能夠?qū)挂驗(yàn)閼业跻鸬谋饶眶~肌體重濕重比減少和橫截面積的減小，還能夠有效地對抗Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維的轉(zhuǎn)化。而魏安奎[15]等的研究說明，低頻(15 Hz) 和中頻(25 Hz) 振動訓(xùn)練使Ⅱa 型肌纖維百分比顯著增加，而高頻(35 Hz) 振動訓(xùn)練組大鼠不同類型肌纖維百分比無明顯變化。該研究結(jié)果突出了低頻和中頻的效果。可見，這些研究結(jié)果略顯矛盾，提示對于振動刺激最佳頻率的選擇還有待于進(jìn)一步探索。另外，肌纖維類型的轉(zhuǎn)化一般遵循著Ⅰ型→Ⅱa 型→Ⅱx 型→Ⅱb 型的規(guī)律進(jìn)行[16]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示懸吊造成的廢用性肌萎縮，導(dǎo)致Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維進(jìn)行了明顯的轉(zhuǎn)化。懸吊組的Ⅱb 型肌纖維類型比例明顯升高，與對照組相比有非常顯著性意義（P<0.01）。提示懸吊組的Ⅱb 型纖維成分是由Ⅰ型纖維轉(zhuǎn)化而來。經(jīng)過振動刺激干預(yù)，振動組中，Ⅰ、Ⅱ型的比例得到了恢復(fù)，而Ⅱa 型比例下降，說明低頻（20Hz）振動刺激可能對抗了部分Ⅰ型纖維向Ⅱa 型纖維的轉(zhuǎn)化。
4.3 懸吊后振動刺激對肌纖維平均橫截面積（CSA）的影響
廢用狀態(tài)下骨骼肌結(jié)構(gòu)形態(tài)最直接的變化是肌肉萎縮，表現(xiàn)為肌肉重量和體積減少，還包括肌纖維直徑（以平均橫截面積計(jì)算）的縮�。磺铱怪亓”确强怪亓∥s程度大，慢縮肌比快縮肌萎縮嚴(yán)重。因此懸吊后肌肉纖維中Ⅰ型肌纖維和Ⅱ型肌纖維平均橫截面積均應(yīng)減少。
本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，懸吊組的Ⅰ型肌纖維平均橫截面積為各組最低，與對照組有顯著性意義。表明經(jīng)過懸吊引起的廢用狀態(tài)下，肌纖維發(fā)生了明顯萎縮，而且慢縮肌表現(xiàn)更為突出。
振動組對Ⅰ型肌纖維平均橫截面積的作用結(jié)果略高于懸吊組，說明振動刺激對Ⅰ型肌纖維的變化雖有一定的影響，但是結(jié)果沒有顯著性意義（P>0.05）。20Hz 振動刺激對Ⅱ型肌纖維平均橫截面積的影響效果不明顯，可能是由于大鼠對20Hz 的振動刺激反應(yīng)不佳。魏安奎[15]
等的研究說明，15Hz 的振動刺激使大鼠各型肌纖維橫截面積均有所增加，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
25Hz 的振動刺激使各型肌纖維橫截面積的增加有顯著性意義。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果并未顯示出振動刺激對肌萎縮時(shí)肌纖維橫截面積產(chǎn)生了最佳的干預(yù)效果，這也說明了現(xiàn)有的研究結(jié)果有一些矛盾的地方，可能與振動刺激的最佳頻率選擇、振動持續(xù)時(shí)間、干預(yù)周期等設(shè)置有密切關(guān)系。
希望提請其他科研人員注意。
大多數(shù)動物實(shí)驗(yàn)研究表明慢縮肌纖維較快縮肌纖維在制動狀態(tài)的萎縮程度大，由此對于動物而言，振動刺激對Ⅰ型肌纖維平均橫截面積的作用結(jié)果較強(qiáng)。而在人類最先受累的是快縮肌纖維，因此，我們推測振動刺激作用于人類快縮肌纖維對肌萎縮的康復(fù)具有更重要意義。
4.4 振動刺激對廢用性肌萎縮作用機(jī)制探討
國內(nèi)外學(xué)者們在廢用性肌萎縮的防治措施方面進(jìn)行了有益的探索，提出許多有意義的舉措，主要涉及人工重力、慢性低頻電刺激、運(yùn)動鍛煉、肌肉生長因子以及激素類藥物等幾方面[14,17]，這些方法雖都有一定的療效，但在實(shí)際應(yīng)用中，又各自存在著一定的缺點(diǎn)和局限性。
從防治廢用性肌萎縮的手段方法和效果來分析，上述方法大都是從梭外肌角度著手，極少考慮到梭內(nèi)肌在廢用性肌萎縮的發(fā)生、發(fā)展和康復(fù)中的始發(fā)作用。從理論上分析，如果直接從肌梭作為拮抗廢用性肌萎縮的切入點(diǎn)，可能會有較好的治療效果。
肌梭是骨骼肌內(nèi)感受肌肉長度和速度變化的一種重要感受器，它是產(chǎn)生和維持肌緊張反射孤中的感受器部分，梭外肌則是這一反射弧的效應(yīng)器部分。由于肌梭與梭外肌呈并聯(lián)關(guān)系，所以當(dāng)肌肉處于縮短位時(shí)，肌梭受到的牽拉刺激降低，傳入放電減少。相反，當(dāng)肌肉處于伸長位時(shí)，則肌梭受到的牽拉刺激增加，傳入放電增多[23]。有資料表明[27,28,29]，骨骼肌在伸長位制動下可減輕肌肉萎縮的程度，而在縮短位制動下則肌肉萎縮的程度明顯增加；間歇性牽拉、電刺激或叩打刺激均有對抗或減輕肌肉萎縮的作用。大鼠吊尾7 天后，其比目魚肌肌梭的傳入放電明顯減少，同時(shí)與肌梭傳入沖動有關(guān)的中樞部位（脊髓、延髓的薄束核等有關(guān)區(qū)域）也出現(xiàn)明顯的形態(tài)學(xué)改變�？梢�，肌肉廢用，使肌梭的敏感性下降，傳入沖動減少，后者可反射性地引起有關(guān)中樞部位的改變。因此，肌梭的改變在廢用性肌肉萎縮的發(fā)生中可能起著重要的作用。
本研究中發(fā)現(xiàn)振動刺激能夠有效地糾正肌萎縮所造成的濕重降低、肌纖維類型轉(zhuǎn)化等現(xiàn)象。振動刺激作為一種外在的刺激，能刺激肌肉的本體感受器，特別是初級肌梭Ⅰα 傳入纖維末梢的興奮性，反射性地引起梭外肌纖維產(chǎn)生收縮。由于振動刺激頻率使神經(jīng)發(fā)放沖動的頻率加快和強(qiáng)度增大、皮膚感覺傳入沖動以及振動對耳前庭機(jī)械感受器和神經(jīng)中樞機(jī)制等綜合因素的影響，在運(yùn)動過程中高閾值的運(yùn)動單位與低閾值的運(yùn)動單位幾乎同時(shí)激活。同時(shí)通過振動刺激的擴(kuò)散，募集更多的運(yùn)動單位參與運(yùn)動，可以更好地改善肌肉的協(xié)調(diào)性。有學(xué)者認(rèn)為可以同時(shí)起到鍛煉主動肌和拮抗肌的作用。
廢用性肌萎縮發(fā)生于運(yùn)動減退、制動、失重狀態(tài)下，是肌肉維持一段時(shí)間的去負(fù)荷狀態(tài)引起的病理現(xiàn)象。尾部懸吊模型造成局部缺乏重力刺激，肌肉去負(fù)荷而出現(xiàn)廢用狀態(tài)。該模型肌肉緊張度下降；肌肉蛋白質(zhì)合成率下降和分解率增加；肌內(nèi)微脈管系統(tǒng)發(fā)生變化；同時(shí)肌肉神經(jīng)突觸接頭處的抑制使神經(jīng)沖動減少，肌肉因此缺乏神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)的刺激。這些相應(yīng)地引起了骨骼肌濕重減少，肌肉平均橫截面積縮小和慢縮肌纖維類型向快縮肌纖維的轉(zhuǎn)化。
振動刺激通過刺激肌梭中的梭內(nèi)肌纖維和梭外肌纖維，產(chǎn)生的運(yùn)動單位募集，促使肌肉肌張力增加、神經(jīng)沖動增強(qiáng)，加強(qiáng)了肌纖維的營養(yǎng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成代謝增加，造成肌肉肥大而干預(yù)肌萎縮的進(jìn)程，使肌肉重量得到恢復(fù)，其肌纖維類型也由Ⅱ型向Ⅰ型發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
另外，振動刺激引起血清睪酮和生長激素的濃度提高，而睪酮和生長激素能夠促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成代謝、提高肌肉體積和肌肉力量。這可能也是振動刺激能夠有效對抗肌萎縮的原因之一。Atrogin-1 和MuRF1（肌肉特異性泛素-蛋白連接酶）、Ⅰ（IGF-Ⅰ）、肌肉生長抑制素、MyoD 和Myf-5（生肌調(diào)節(jié)因子）等也可能發(fā)生相關(guān)的變化。
振動刺激的訓(xùn)練效果受各種條件的影響較大，和振動刺激的頻率、振幅、振動負(fù)荷大小、間隔休息時(shí)間以及不同的練習(xí)形式有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)使用了20Hz 頻率的振動刺激進(jìn)行干預(yù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和國內(nèi)外文獻(xiàn)比較，可以看出頻率不同的刺激具有一定程度的差別，其中的機(jī)制還需要深入研究。大鼠的運(yùn)動中間增加了休息時(shí)間，以利于肌肉休息和恢復(fù)。大鼠運(yùn)動時(shí)盡量保持直立，利用體重作為增加的負(fù)荷，可以有效地加大對下肢的刺激。其他一些影響因素的作用，還有待于進(jìn)一步探討。
振動刺激是一種新的力量訓(xùn)練方法，對肌肉力量和做功能力的提高有急性和長期訓(xùn)練作用。能夠達(dá)到肌群之間平衡協(xié)調(diào)發(fā)展，克服了傳統(tǒng)力量訓(xùn)練不能同時(shí)訓(xùn)練主動肌和拮抗肌的缺點(diǎn)，避免屈伸肌群不均衡發(fā)展造成肌肉拉傷，可以用在運(yùn)動員傷后的康復(fù)訓(xùn)練上，使受傷的運(yùn)動員能夠早日重返賽場進(jìn)行正常訓(xùn)練和比賽。因此，我們認(rèn)為振動訓(xùn)練對廢用性肌萎縮的康復(fù)訓(xùn)練，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。以后的研究可以從確定振動刺激的頻率、振幅、運(yùn)動時(shí)間和方式等具體條件方面來提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，完善振動訓(xùn)練的研究。
5. 小結(jié)
振動刺激能夠有效對抗懸吊引起的大鼠比目魚肌廢用性肌萎縮。振動刺激可以促進(jìn)其濕重的恢復(fù)、能夠有效對抗其肌纖維類型由Ⅰ型向Ⅱ型的轉(zhuǎn)化，以及能夠促進(jìn)其Ⅰ型肌纖維平均橫截面積的增加。
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