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振動(dòng)刺激對(duì)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(dòng)減退（Hyperkinesias）[1,2]、制動(dòng)（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(dòng)性損傷（如骨折、韌帶撕裂等）的治療又常常伴有運(yùn)動(dòng)減退或要求制動(dòng)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(dòng)損傷的康復(fù)治療效果，成為運(yùn)動(dòng)康復(fù)中的一個(gè)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��；同時(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(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明慢縮肌纖維較快縮肌纖維在制動(dòng)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(dòng)物之間的差別可以解釋為制動(dòng)情況下占較大比例的肌纖維最先受累，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)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(dòng)刺激（Vibration Stimuli，VS）是一種新的力量訓(xùn)練方法，對(duì)肌肉力量和做功能力的提高有急性和長(zhǎng)期訓(xùn)練作用。振動(dòng)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(dòng)員傷后的康復(fù)訓(xùn)練上，使受傷的運(yùn)動(dòng)員能夠早日重返賽場(chǎng)進(jìn)行正常訓(xùn)練和比賽。因此，我們認(rèn)為振動(dòng)刺激訓(xùn)練對(duì)肌肉萎縮的康復(fù)訓(xùn)練，具有一定的應(yīng)用價(jià)值�？梢韵蜻\(yùn)動(dòng)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(dòng)刺激，測(cè)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(dòng)刺激對(duì)廢用性肌肉萎縮的作用及其機(jī)制，為振動(dòng)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(dòng)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(gòu)于海淀區(qū)興隆動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)，清潔級(jí)，均有動(dòng)物質(zhì)量合格證），體重180g－200g。動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)3 天后，按隨機(jī)配對(duì)原則分為4組：對(duì)照組（A）10 只，振動(dòng)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(zhǎng)軸與水平面呈300。懸吊同時(shí)動(dòng)物在籠內(nèi)可以自由活動(dòng)、飲水、進(jìn)食；所有動(dòng)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(dòng)刺激訓(xùn)練。振動(dòng)刺激源使用Pneu-Vibe Pro 振動(dòng)臺(tái)。對(duì)于懸吊振動(dòng)組（B）予以20Hz 的振動(dòng)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(jiǎn)易的維持大鼠直立裝置，確保使大鼠在振動(dòng)期間保持直立狀態(tài)。如圖 1所示，振動(dòng)訓(xùn)練過程中，大鼠以雙側(cè)下肢站立在振動(dòng)臺(tái)上，身體直立，頭可伸向瓶口，不影響呼吸。
振動(dòng)臺(tái)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(dòng)力量訓(xùn)練器(專業(yè)型），該振動(dòng)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(tái)面尺寸：100 x 76cm(長(zhǎng) x 寬)。該振動(dòng)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(cè)。其余各組在振動(dòng)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(duì)各型肌纖維的細(xì)胞數(shù)進(jìn)行定量分析。對(duì)各組動(dòng)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(gè)視野，測(cè)定每個(gè)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(dòng)物的均值，使用spss13.0 軟件對(duì)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(cè)得大鼠比目魚肌平均濕重體重比各組間比較：對(duì)照組濕重體重比（0.0529±0.0089）最高。振動(dòng)組為0.0479±0.0088，自然恢復(fù)組為0.0460±0.0096。上述兩組與對(duì)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(duì)比。根據(jù)采用image-Pro Plus 6.0（Media Cybernetics）圖象分析系統(tǒng)對(duì)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(cè)定每個(gè)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(dòng)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(duì)照組、振動(dòng)組。Ⅱ型肌纖維比例順序則相反。與其他各組對(duì)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(dòng)組（Ⅰ型89.73%、Ⅱ型10.27%）、對(duì)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(dòng)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(duì)于對(duì)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(dòng)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(duì)照組和自然恢復(fù)組相比有非常顯著性意義（P<0.01）。振動(dòng)組中Ⅰ型纖維的比例沒有下降，而Ⅱa 比例下降，說明振動(dòng)刺激可能對(duì)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(yáng)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(dòng)組、自然恢復(fù)組、對(duì)照組。Ⅱ型肌纖維平均橫截面積順序從小到大為：振動(dòng)組、懸吊組、對(duì)照組、自然恢復(fù)組。其中，對(duì)照組、自然恢復(fù)組與懸吊組、振動(dòng)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(dòng)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(dòng)刺激對(duì)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��；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(duì)象，分別在恢復(fù)期前后設(shè)立對(duì)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(dòng)訓(xùn)練對(duì)廢用性肌萎縮的干預(yù)效果。
4.1 懸吊后振動(dòng)刺激對(duì)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(zhǎng)發(fā)育的因素，對(duì)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(duì)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(cè)原因?qū)е碌捏w重變化對(duì)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(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)照組有明顯增長(zhǎng)，有顯著性差異（P<0.05）。其中振動(dòng)組比懸吊組增長(zhǎng)了50.16%；自然恢復(fù)組比懸吊組增長(zhǎng)了44.2%。而全程空白對(duì)照組和懸吊組相比增長(zhǎng)的比例最多，為65.83%。振動(dòng)干預(yù)組、自然恢復(fù)組和空白對(duì)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(dòng)刺激使?jié)裰伢w重比得到恢復(fù)，雖沒有恢復(fù)到空白對(duì)照組的水平，但是可以看到最接近的是振動(dòng)組，高于懸吊后自然恢復(fù)組。可以推測(cè)出使振動(dòng)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(dòng)訓(xùn)練對(duì)于肌肉力量和形態(tài)的增長(zhǎng)有顯著的效果，因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)預(yù)期中預(yù)測(cè)振動(dòng)刺激訓(xùn)練對(duì)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(dòng)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(duì)抗肌萎縮的作用。但是，不同頻率的振動(dòng)波的作用有所不同。Falempin[13]曾用高頻正弦波振動(dòng)大鼠跟腱的方法有效地對(duì)抗了懸吊14 d 大鼠的比目魚肌萎縮。刑國(guó)剛[14]研究結(jié)果是高頻正弦波振動(dòng)可以對(duì)制動(dòng)引起的廢用性肌萎縮產(chǎn)生對(duì)抗作用，能夠抑制制動(dòng)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(dòng)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(dòng)刺激對(duì)肌肉萎縮的干預(yù)效果較好，這和本研究所測(cè)得濕重的結(jié)果變化比較吻合。
4.2 懸吊后振動(dòng)刺激對(duì)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�、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%，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(guó)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(duì)照組有顯著性差異，提示振動(dòng)刺激對(duì)廢用性肌肉萎縮有對(duì)抗作用。
本研究在成功建立廢用肌萎縮模型后給予振動(dòng)刺激，振動(dòng)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(duì)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(dòng)刺激對(duì)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(dòng)刺激可以發(fā)揮對(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)訓(xùn)練使Ⅱa 型肌纖維百分比顯著增加，而高頻(35 Hz) 振動(dòng)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�？梢�，這些研究結(jié)果略顯矛盾，提示對(duì)于振動(dòng)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(duì)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(dòng)刺激干預(yù)，振動(dòng)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(dòng)刺激可能對(duì)抗了部分Ⅰ型纖維向Ⅱa 型纖維的轉(zhuǎn)化。
4.3 懸吊后振動(dòng)刺激對(duì)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）的縮小；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。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(duì)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(dòng)組對(duì)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(dòng)刺激對(duì)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(dòng)刺激對(duì)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(duì)20Hz 的振動(dòng)刺激反應(yīng)不佳。魏安奎[15]
等的研究說明，15Hz 的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)刺激對(duì)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(dòng)刺激的最佳頻率選擇、振動(dòng)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(qǐng)其他科研人員注意。
大多數(shù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明慢縮肌纖維較快縮肌纖維在制動(dòng)狀態(tài)的萎縮程度大，由此對(duì)于動(dòng)物而言，振動(dòng)刺激對(duì)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(cè)振動(dòng)刺激作用于人類快縮肌纖維對(duì)肌萎縮的康復(fù)具有更重要意義。
4.4 振動(dòng)刺激對(duì)廢用性肌萎縮作用機(jī)制探討
國(guó)內(nèi)外學(xué)者們?cè)趶U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(dòng)鍛煉、肌肉生長(zhǎng)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(huì)有較好的治療效果。
肌梭是骨骼肌內(nèi)感受肌肉長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)位制動(dòng)下可減輕肌肉萎縮的程度，而在縮短位制動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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?cè)趶U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(dòng)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(dòng)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(jí)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(dòng)刺激頻率使神經(jīng)發(fā)放沖動(dòng)的頻率加快和強(qiáng)度增大、皮膚感覺傳入沖動(dòng)以及振動(dòng)對(duì)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(dòng)過程中高閾值的運(yùn)動(dòng)單位與低閾值的運(yùn)動(dòng)單位幾乎同時(shí)激活。同時(shí)通過振動(dòng)刺激的擴(kuò)散，募集更多的運(yùn)動(dòng)單位參與運(yùn)動(dòng)，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(dòng)肌和拮抗肌的作用。
廢用性肌萎縮發(fā)生于運(yùn)動(dòng)減退、制動(dòng)、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(dòng)減少，肌肉因此缺乏神經(jīng)營(yíng)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(dòng)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(dòng)單位募集，促使肌肉肌張力增加、神經(jīng)沖動(dòng)增強(qiáng)，加強(qiáng)了肌纖維的營(yíng)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(dòng)刺激引起血清睪酮和生長(zhǎng)激素的濃度提高，而睪酮和生長(zhǎng)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(dòng)刺激能夠有效對(duì)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(zhǎng)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(dòng)刺激的訓(xùn)練效果受各種條件的影響較大，和振動(dòng)刺激的頻率、振幅、振動(dòng)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(dòng)刺激進(jìn)行干預(yù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和國(guó)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)刺激是一種新的力量訓(xùn)練方法，對(duì)肌肉力量和做功能力的提高有急性和長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)員傷后的康復(fù)訓(xùn)練上，使受傷的運(yùn)動(dòng)員能夠早日重返賽場(chǎng)進(jìn)行正常訓(xùn)練和比賽。因此，我們認(rèn)為振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)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(dòng)刺激的頻率、振幅、運(yùn)動(dòng)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(dòng)訓(xùn)練的研究。
5. 小結(jié)
振動(dòng)刺激能夠有效對(duì)抗懸吊引起的大鼠比目魚肌廢用性肌萎縮。振動(dòng)刺激可以促進(jìn)其濕重的恢復(fù)、能夠有效對(duì)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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