靜力負(fù)荷對大鼠骨骼肌超微結(jié)構(gòu)的影響

王燦

(沈陽醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110034)

目前生產(chǎn)企業(yè)隨著自動化程度的提高，許多操作向著高速、單一、重復(fù)的特點發(fā)展，長時間保持同一姿勢或反復(fù)某一姿勢的強(qiáng)迫體位作業(yè)，在勞動中所占比重越來越大。流行病學(xué)調(diào)查顯示，強(qiáng)迫體位致使慢性骨骼肌肉勞損人員比例也在增加，強(qiáng)迫體位使機(jī)體產(chǎn)生了靜力負(fù)荷是骨骼肌損傷的主要原因。因此對靜力作業(yè)致骨骼肌肉損傷的探討顯得尤為重要。查閱文獻(xiàn)，對骨骼肌損傷的研究，多側(cè)重在大運動量離心運動，關(guān)于靜力負(fù)荷對骨骼肌形態(tài)學(xué)方面的研究較少，本研究采用透射電鏡觀察的方法對局部施加不同負(fù)荷的比目魚肌超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，為靜力負(fù)荷致骨骼肌肉勞損的機(jī)制研究提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 實驗動物及分組 實驗動物由沈陽醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供，實驗動物使用許可證號:SYXK(遼)2010-0002。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，自由飲食進(jìn)水，室溫20～22℃，相對濕度50% ～60%，自動控制器進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實驗。選取96只雄性Wistar大鼠，體重200～220g，隨機(jī)分為3個對照組和9個實驗組，每組8只。對照組分30 min、60 min、90 min 3組，給予0 g負(fù)荷;實驗組分負(fù)荷25 g、50 g和100 g組，每組觀察3個時間段 (30 min、60 min、90 min)，組成9組。

1.2 施加負(fù)荷方法 用2%戊巴比妥鈉40 mg/kg經(jīng)腹腔注射麻醉大鼠，然后將大鼠四肢固定在解剖板上，剪開左下肢皮膚，暴露骨骼肌，輕輕剝離比目魚肌，將遠(yuǎn)端游離，防止損傷大血管。根據(jù)組別施加0、25、50和100 g砝碼，將砝碼掛在骨骼肌的游離端上，然后將大鼠上肢固定在高60 cm鐵架上，每組分別負(fù)荷30、60、90 min。

1.3 透射電鏡觀察骨骼肌超微結(jié)構(gòu) 電鏡超薄切片的制備:每組隨機(jī)選取4只大鼠做骨骼肌超微結(jié)構(gòu)觀察。在活體比目魚肌組織上滴加10%福爾馬林溶液的同時，取2.0 cm×2.0 cm×2.0 cm大小的組織塊，用濾紙吸去多余的水分，放入10%福爾馬林溶液10 ml中進(jìn)行固定，常規(guī)1%四氧化鋨4℃固定后，梯度乙醇逐級脫水，Epon812包埋，半薄切片光學(xué)定位，制成超溥切片，醋酸鈾及枸緣酸鉛雙重染色，在日立H-7650型透射電鏡下觀察骨骼肌橫、縱切面的肌纖維、肌節(jié)、線粒體、細(xì)胞核、肌漿網(wǎng)等超微結(jié)構(gòu)的變化并攝片。

2 結(jié)果

2.1 對照組電鏡透射觀察 對照組電鏡透射圖片顯示，在縱切面上骨骼肌纖維的粗細(xì)肌絲沿其長軸排列整齊有序，每條肌原纖維上可見明暗相間的I帶和A帶，I帶中的Z線清晰可見，長短勻一，A帶中的H帶及M線隱約可見。肌漿網(wǎng)縱向分布于肌原纖維的周圍，線粒體呈長卵圓形，分布于Z線附近的肌漿網(wǎng)中。肌原纖維間分布著較多糖原顆粒，見圖1(a)。在橫切面上骨骼肌細(xì)胞核較大，存在于骨骼肌細(xì)胞膜內(nèi)，核膜厚度均勻，核內(nèi)染色質(zhì)電子密度一致?？梢娂{網(wǎng)中有一定量的線粒體，見圖1(b)。

2.2 實驗組電鏡透射觀察 與對照組相比較，隨著負(fù)荷量增加、負(fù)荷持續(xù)時間延長，在25 g，90 min組，肌絲排列有序，線粒體數(shù)量明顯增多，偶見髓鞘樣變化，見圖2(a);50 g，60 min組，可見部分肌節(jié)斷裂，Z線和H帶溶解，電子密度降低或消失，肌漿網(wǎng)輕度擴(kuò)張，見圖2(b)。50 g，90 min組，在橫切面上，見到肌漿網(wǎng)中度擴(kuò)張，少數(shù)線粒體腫大呈圓形，其嵴大部分?jǐn)嗔?，見圖2(c)。25 g，90 min組，在橫切面上肌漿網(wǎng)中度擴(kuò)張，充滿大量糖原顆粒，見圖2(d)。在100 g，60 min組，肌節(jié)排列有序，明暗帶相間，但部分線粒體呈現(xiàn)髓鞘樣變化，見圖2(e)。50 g，90 min組，出現(xiàn)肌節(jié)紊亂、Z線模糊、肌絲溶解斷裂變化，見圖2(f)。100 g，90 min組，見到肌束間隙明顯增寬，部分肌絲溶解的組織，見圖2(g)、(h)。

3 討論

骨骼肌的結(jié)構(gòu)單位是肌纖維，肌纖維是有數(shù)百個胞核的長圓柱形細(xì)胞。肌纖維由大量肌原纖維構(gòu)成。肌原纖維由肌節(jié) (1/2I帶+A帶+1/2I帶)組成。在肌原纖維中有細(xì)胞核、線粒體、肌漿網(wǎng)等細(xì)胞器。本實驗觀察對照組肌絲排列規(guī)則，Z線清晰，線粒體完好 (圖1)。施加負(fù)荷組隨著負(fù)荷加重和時間延長，開始出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變化。骨骼肌長時間受到一定重量負(fù)荷的牽拉，會在局部造成乳酸堆積與缺氧，線粒體是細(xì)胞能量代謝中心，是對缺氧最為敏感的細(xì)胞器之一。本次實驗中隨著施加負(fù)荷增加、持續(xù)的時間延長，可見線粒體數(shù)量明顯增多，圖2(a)，在病理狀態(tài)下，線粒體的增生實際上是對非特異性細(xì)胞損傷的適應(yīng)性反應(yīng)或細(xì)胞功能升高的表現(xiàn)。有研究顯示損傷后的線粒體可刺激正常線粒體代償性分裂形成新的線粒體，胞漿內(nèi)新生線粒體增多。有研究表明線粒體出現(xiàn)輕度腫大有時可能為其功能升高的表現(xiàn)，較明顯的腫脹則視為細(xì)胞受損的表現(xiàn)，但只要損傷不過重、損傷因子的作用不過長，腫脹仍可恢復(fù)［4］。當(dāng)負(fù)荷增加到50 g，持續(xù)90 min或負(fù)荷100 g，持續(xù)60 min以上的時候可見超微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的變化，線粒體腫脹，部分呈髓鞘樣、空泡樣變化，見圖2(e)，髓鞘樣結(jié)構(gòu)的形成，表明線粒體膜的損傷。在整個實驗中見到線粒體從數(shù)量、大小和結(jié)構(gòu)上都出現(xiàn)了改變。肌節(jié)排列紊亂、肌漿網(wǎng)的擴(kuò)張、肌絲的溶解等變化在本實驗中大負(fù)荷和長時間組都可見到不同程度改變，見圖2(b)～(h)。上述變化與董赫男研究結(jié)果一樣［2］。Umnova等研究也觀察到了局限肌纖維中肌絲溶解現(xiàn)象［3］。也有研究認(rèn)為，在靜力作用下如紊亂的肌絲不是損傷加重，而是修復(fù)過程。骨骼肌超微結(jié)構(gòu)的變化，不是骨骼肌結(jié)構(gòu)損傷的結(jié)果，而是骨骼肌結(jié)構(gòu)重塑所致［4］。

［1］王起恩，王生，牛云彤，等.強(qiáng)迫體位致骨骼肌線粒體動態(tài)變化的研究 ［J］.中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，1996，14(3):142－144.

［2］董赫男.力竭離心運動對大鼠肱三頭肌超微結(jié)構(gòu)的影響［J］.內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報，2010，25(2):237－238.

［3］ Umnova MM，Krasnov IB.Ultrastructure of muscle spindles(Mechanoreceptors)of Ratm.soleus after support unloading and its combination with hypergravity ［J］.Izv Akad Nauk Ser Biol.2003，(2):133－143.

［4］張翔，張學(xué)林，許壽生.運動與骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化 ［J］.中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2010，29(1):109－113.