運動性骨骼肌超微結構損傷一直是競技運動參加者關注的焦點,隨著人們生活水平的提高,越來越多的人們參加到體育運動中來,這種超微損傷受到更加普遍的重視。無訓練的人一次不習慣的運動或者運動員一次比賽強度的劇烈運動之后,往往在次日會有肌肉的酸痛感,且疼痛部位的活動范圍受限、運動能力下降,這就是運動導致骨骼肌超微結構損傷后的表現。骨骼肌超微損傷對運動者本身有一定的影響。運動性骨骼肌超微損傷的最顯著的表現就是延遲性肌肉酸痛。根據運動強度、運動時間和運動方式的不同,疼痛強度有輕有重,但對于離心運動而言,一般都會產生 DOMS。酸痛感使運動者的運動范圍及強度都有所下降,不能順利完成既定任務。骨骼肌受損后,蛋白水解酶活性增加,加快骨骼肌收縮蛋白的分解,破壞了肌肉原來的收縮裝置,減少了橫橋的結合位點,從而使肌肉收縮時肌力降低。超微損傷引起的疼痛,會使運動者感到身體不能完全放松、心情浮躁、容易激動,在做其它事情的時候會因酸痛感而產生煩膩,影響正常工作。因此研究超微損傷的評價及恢復,使運動者盡快擺脫痛苦,對增強科學健身、持續健身具有重要意義。
1、 評價骨骼肌微損傷的指標
當骨骼肌的超微結構發生變化時,可以從形態學、生物化學及免疫學等多個角度對其進行測度和評定,常選用的有以下評價指標和方法。
1. 1 組織切片觀察對骨骼肌超微結構損傷的評價
對骨骼肌形態的組織學觀察目前多從光鏡和電鏡兩種程度進行。出現超微損傷的骨骼肌由于損傷程度的不同而有不同程度的光鏡下變化。如,產生超微損傷的運動后即刻,多數觀察結果認為有輕微的炎性細胞浸潤和間質小血管改變; 運動后12h,在光鏡下可見肌細胞腫脹、變性,炎性細胞浸潤和間質小血管改變,未見肌溶解; 運動后 24h,肌細胞腫脹、變性、炎性細胞浸潤和間質小血管改變均加重,并出現肌溶解; 運動后48h,上述變化進一步加劇。由此可見,運動后光鏡下觀察骨骼肌48h 內超微損傷逐漸加劇,48h 時光鏡變化最明顯。
電鏡觀察運動后即刻,可見有明顯的 Z 線異常,肌細胞腫脹、線粒體稍腫脹。嵴紊亂,間質可見炎性細胞、巨噬細胞等,屬于局灶性損傷; 運動后 12h,電鏡可見有明顯的超微結構損傷,程度比運動后即刻明顯嚴重??梢?Z 線異常,肌細胞腫脹,肌膜皺縮,表面有指狀突起,部分與肌膜分離,甚至有肌膜溶解。肌核腫脹、固縮,線粒體腫脹、嵴紊亂,出現空泡變性,間質可見炎性細胞、巨噬細胞等; 運動后 24h 有明顯的超微結構損傷,雖然程度仍屬于嚴重損傷,但比12h 時有減輕的趨勢; 運動后48h 明顯可見超微結構損傷減輕,程度介于局灶性損傷與嚴重損傷之間。
1. 2 骨骼肌漏出物對骨骼肌超微結構損傷的評價
血清肌酸激酶: 血清肌酸激酶\\(creatine kinase,CK\\) 是磷酸原系統代謝的關鍵酶,通過催化 ATP 與肌酸可逆反應生成ADP 和磷酸肌酸,從而參與細胞內的能量供應。文韜等研究少年男女單跳運動員一次大強度專項訓練前后不同時相 CK變化時認為,血漿 CK - MB 動態分析可作為一次運動后骨骼肌超微損傷早期的判斷標志,它比血漿總 CK 活性更為敏感,而單獨、靜態把血漿 CK 亞型作為運動超微損傷的判斷標準則有一定的局限性。許多學者在研究肌肉微損傷時都采用這一指標。袁建琴、王瑞元的實驗結果顯示,大鼠一次力竭性離心運動后即刻血清 CK 達峰值。李世成的實驗也得出相同的結論。但有些研究的結果與此不同。李揚的結果,人在大強度離心運動后72h,血清 CK 達峰值。由此可見,雖然血清CK 雖然常用來評價運動導致的微損傷,但其可靠性還有待于進一步研究和驗證。
血清乳酸脫氫酶: 乳酸脫氫酶\\(Lactate Dehydrogenase,LDH\\) 是機體糖無氧代謝途徑的重要酶,分布于機體許多臟器,也是反映運動后骨骼肌微損傷情況的指標之一。張蘊琨等實驗中,力竭運動后肌肉 LDH 活性降低,血清中活性升高。提示: 力竭性運動使肌組織產生一定程度的損傷肌細胞膜完整性破壞,肌組織中的 LDH 透過細胞膜進入血液引起血清 LDH 值升高。
血清肌紅蛋白: 肌紅蛋白\\(Myoglobin,Mb\\) 主要存在于肌組織的肌漿中,是肌細胞中儲存氧的蛋白質,它通過可逆性與氧結合或釋放為肌肉細胞儲存或轉運氧。肌紅蛋白同 CK、LDH一樣,肌細胞結構正常的時候,只有少量的 Mb 由于新陳代謝而從細胞內排出,但當細胞結構受損時,Mb 漏出增加,血清 Mb升高。
1. 3 肌細胞鈣離子濃度對骨骼肌超微結構損傷的評價
運動時胞漿、肌漿網、線粒體鈣離子濃度會發生不同的變化。檢測這三種細胞結構中的鈣離子可以反映鈣離子異常代謝程度及其對超微結構的影響。王翔等研究結果顯示,力竭運動后大鼠線粒體鈣離子濃度成倍增加,改變了細胞內鈣穩態、鈣轉運的功能,影響肌肉正常收縮,導致運動能力下降。田野等研究認為,線粒體鈣含量與骨骼肌超微結構的變化具有相似的時相特征,它們之間可能存在依存關系。
1. 4 血清炎性因子變化對骨骼肌超微結構損傷的評價
運動作為一種典型的身體應激,在其引起骨骼肌超微結構損傷之后的吞噬階段,與炎癥相關的因子活性增加,比如 IL- 1、IL - 2、IL - 6 等。Croisier 等人研究認為,長時間運動中,IL -6 迅速大量提高,很可能不依賴于肌肉損傷,IL -6 迅速提高可能是由于肌肉損傷后的修復機制發揮作用,其中包括浸潤肌肉中的巨噬細胞分泌的 IL -6。王純等對運動后不同時相大鼠血漿 IL -6 變化的研究中發現,一次 90min 大強度離心運動后即刻 IL -6 顯著高于安靜值,三天內一直保持較高狀態,運動后 48h IL - 6 達峰值。他們同時做的電鏡觀察顯示,48h 是炎癥細胞浸潤最嚴重的時期,72h 出現恢復。因此他們認為,IL -6 與運動性骨骼肌超微損傷有重要關聯性,可作為一個重要的指標進行檢測。陳秀英等研究發現,急性運動后大鼠血漿 IL -6 水平顯著增高。
1. 5 骨骼肌肌鈣蛋白 I 對骨骼肌超微結構損傷的評價
骨骼肌的最基本收縮結構是肌小節,構成肌小節的蛋白漏出或表達失??芍苯臃从彻趋兰∥p傷。
肌鈣蛋白\\(Troponin,Tn\\) 是由三個結構不同的亞單位構成的復合體,這三個亞單位分別是肌鈣蛋白 C 亞型\\(TnC\\) 、肌鈣蛋白 I 亞型\\(TnI\\) 和肌鈣蛋白 T 亞型\\(TnT\\)。TnI 分子量為 21000 道爾頓,是肌動蛋白抑制亞基。它有三種亞型: 慢速骨骼肌型肌鈣蛋白 I\\(Slow Skeletal Muscle Tro-ponin I,ssTnI\\) 、快速骨骼肌型肌鈣蛋白 I\\(Fast Skeletal MuscleTroponin I,fsTnI\\) 和心肌型肌鈣蛋白 I\\(Cardiac Troponin I,cT-nI\\)。目前,血清心肌型肌鈣蛋白的免疫學檢測作為心肌損傷的指標廣泛應用于臨床心臟病學診斷。而 sTnI 對骨骼肌微損傷的標志性研究越來越得到關注。Sorichter 等通過尸體解剖,發現了一個占骨骼肌肌鈣蛋白 I 型總量 3 -4 的小型骨骼肌肌鈣蛋白胞漿池,并且這個胞漿池的大小與以前報道的心肌型肌鈣蛋白的胞漿池相似。他們后海的研究也認為 sTnI 是標志運動引起的骨骼肌超微損傷的最特異的指標。同時臨床的研究也表明,sTnI 可以作為骨骼肌損傷的特異性評價指標。
2、 骨骼肌超微損傷后的恢復
骨骼肌出現超微結構損傷后,并沒有有效的方法使其立即恢復,而只能采取一些緩解的措施使骨骼肌逐漸修復。
2. 1 補充抗氧化劑
抗氧化劑可以清除或抑制自由基的產生,阻斷自由基鏈式反應,從而預防和減輕自由基對機體的損傷,減輕運動后超微損傷程度,提高運動能力。于飛等的研究中,一次力竭游泳后即刻服用 S863 天然果蔬飲料組電鏡骨骼肌基本正常下,而對照組有局部肌溶解,少數線粒體腫脹、嵴增厚,說明抗氧化劑能夠減輕運動中骨骼肌超微損傷。董改寧的研究也支持上述觀點??寡趸瘎┎坏茉鰪姽趋兰〉墓δ芴岣吖趋兰≡谶\動時的能力,而且對肝臟、心肌、腦等其它的組織結構功能及機體的抗炎癥反應能力也有改善作用。
2. 2 按摩療法
按摩是一種良好的物理刺激,能引起局部生物物理和生物化學的變化,并通過神經體液調節而影響各器官系統的功能。運動按摩作為一種良好的恢復手段已在運動訓練和大眾健身恢復中得到廣泛應用,其科學價值也得到了證明。李金平研究認為,按摩對神經系統、循環系統有治療調節作用,可以提高運動能力、消除運動疲勞,促進損傷部位的血液循環從而加速損傷組織的恢復。葛廷云認為,運動后示意的按摩能減弱脂質過氧化作用,使抗氧化酶活性保持在高水平狀態,促進動態平衡朝著有利于維持機體生理狀態的方向進行。
J E Hilbert 等的研究發現雖然按摩不能改變嗜中性粒細胞的水平及運動腿的功能,但卻降低了運動后酸痛的程度。
2. 3 氧氣吸入法
運動后在高壓氧下恢復能夠快速償還過量氧耗,而且提高肌組織氧分壓改善肌組織的相對缺氧狀態,促進酸性產物的清除,使細胞膜的通透性很快恢復正常,促進損傷細胞的修復,從而使血清酶和肌紅蛋白快速降低,有利于運動的恢復。金其貫等研究支持上述觀點。黃佳等對運動后吸氧對運動員恢復的研究中發現,運動結束后 30min,70% O2吸氧組血清SOD、GSH 及滑雪板中的 GSH 明顯高于不吸氧組,從而認為吸氧對運動造成的自由基上述有明顯的抑制作用,能加速自由基及其它代謝產物的清除,促進運動后恢復。
2. 4 中醫藥治療
艾灸可提高物質代謝,減輕肌肉微損傷導致的延遲性肌肉酸痛。金文泉對 DOMS 者采用藥艾條進行回旋灸間以省啄灸,發現灸療對 DOMS 所致的肌力下降及疼痛均有一定程度的緩解。陳雪瓊等對 DOMS 的研究中,使用體針和內服結合療法的恢復作用明顯高于一般常規治療,特別是痊愈率實驗組達27. 3% ,而對照組只有 14. 3% 。李澤望等的研究中也認為,理療結合中藥對延遲性肌肉酸痛的治療有很好的作用。
2. 5 心理學療法
意愿和動機的變化可通過改變神經沖動來改變肌肉收縮產生的力的大小。肌肉收縮時的肌力和肌電圖活動會由于受試者被鼓勵而加強。陳勇等研究得出,心里漸進放松訓練可以有效的緩解延遲性肌肉酸痛的程度,并可促進血乳酸排除。
2. 6 改變訓練計劃
大強度運動前進行一段時間的遞增負荷訓練或向心運動訓練,可以提高大強度運動時的肌肉力量和運動能力。NGleeson 等比較八名受試者經過遞增負荷訓練的上臂與未經訓練的上臂在大強度離心運動后的肌力、關節活動度、酸痛程度,得出有訓練上臂雖然酸痛程度沒有減輕但其肌肉力量及運動能力要顯著大于未訓練上臂。任綺研究認為,耐力訓練能有效降低力竭運動對心肌細胞的損傷作用提高心血管系統細胞的抗氧化能力。許云霞等的研究也得出相似的結論。伊劍春在研究大鼠運動訓練與免疫系統的關系時,認為中等負荷的有規律的運動訓練可增強機體的免疫機能。
Rhonda Dianne 等的研究認為,離心運動前的負重運動能減輕離心運動后肌纖維損傷。
3、 小結
以前的研究普遍采用骨骼肌的血清漏出酶及肌組織的光鏡、電鏡圖片作為評價肌肉損傷的方法,但最近的研究表明,血清漏出酶如 CK 變化趨勢與骨骼肌損傷發生并不完全同步,并且心肌損傷時也會使血清 CK 值升高。近年來,骨骼肌肌鈣蛋白 I 亞型作為骨骼肌收縮蛋白的特異性亞型,在評價骨骼肌損傷方面的作用被廣泛關注,無論是臨床還是運動領域的研究均認為,sTnI 是骨骼肌損傷的特異性指標,但由于其測定昂貴,還沒有得到廣泛應用。其它的評價指標雖然沒有 sTnI 特異,但由于它們也能反應骨骼肌超微結構的變化并且測試價格相對適當,仍然得到應用。
體育運動的普及,使得與運動相關的科學研究得到更廣泛的關注。運動性骨骼肌超微損傷是運動參加者最常遇到的影響運動能力的損傷,并且這種損傷不同于拉傷等嚴重損傷,它一般不影響運動,但卻不能達到預期的運動目的。隨著醫學基礎研究的深入,運動科學研究的方法、手段也在不斷更新,相信隨著研究的進行,困擾運動者的這一問題終究會得以解決。
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