静力负荷对大鼠骨骼肌超微结构的影响

王灿

(沈阳医学院公共卫生学院职业卫生与职业医学教研室，辽宁 沈阳 110034)

目前生产企业随着自动化程度的提高，许多操作向着高速、单一、重复的特点发展，长时间保持同一姿势或反复某一姿势的强迫体位作业，在劳动中所占比重越来越大。流行病学调查显示，强迫体位致使慢性骨骼肌肉劳损人员比例也在增加，强迫体位使机体产生了静力负荷是骨骼肌损伤的主要原因。因此对静力作业致骨骼肌肉损伤的探讨显得尤为重要。查阅文献，对骨骼肌损伤的研究，多侧重在大运动量离心运动，关于静力负荷对骨骼肌形态学方面的研究较少，本研究采用透射电镜观察的方法对局部施加不同负荷的比目鱼肌超微结构进行了观察，为静力负荷致骨骼肌肉劳损的机制研究提供依据。

1 对象与方法

1.1 实验动物及分组 实验动物由沈阳医学院实验动物中心提供，实验动物使用许可证号:SYXK(辽)2010-0002。常规分笼饲养，自由饮食进水，室温20～22℃，相对湿度50% ～60%，自动控制器进行空气调节，饲养1周后进行实验。选取96只雄性Wistar大鼠，体重200～220g，随机分为3个对照组和9个实验组，每组8只。对照组分30 min、60 min、90 min 3组，给予0 g负荷;实验组分负荷25 g、50 g和100 g组，每组观察3个时间段 (30 min、60 min、90 min)，组成9组。

1.2 施加负荷方法 用2%戊巴比妥钠40 mg/kg经腹腔注射麻醉大鼠，然后将大鼠四肢固定在解剖板上，剪开左下肢皮肤，暴露骨骼肌，轻轻剥离比目鱼肌，将远端游离，防止损伤大血管。根据组别施加0、25、50和100 g砝码，将砝码挂在骨骼肌的游离端上，然后将大鼠上肢固定在高60 cm铁架上，每组分别负荷30、60、90 min。

1.3 透射电镜观察骨骼肌超微结构 电镜超薄切片的制备:每组随机选取4只大鼠做骨骼肌超微结构观察。在活体比目鱼肌组织上滴加10%福尔马林溶液的同时，取2.0 cm×2.0 cm×2.0 cm大小的组织块，用滤纸吸去多余的水分，放入10%福尔马林溶液10 ml中进行固定，常规1%四氧化锇4℃固定后，梯度乙醇逐级脱水，Epon812包埋，半薄切片光学定位，制成超溥切片，醋酸铀及枸缘酸铅双重染色，在日立H-7650型透射电镜下观察骨骼肌横、纵切面的肌纤维、肌节、线粒体、细胞核、肌浆网等超微结构的变化并摄片。

2 结果

2.1 对照组电镜透射观察 对照组电镜透射图片显示，在纵切面上骨骼肌纤维的粗细肌丝沿其长轴排列整齐有序，每条肌原纤维上可见明暗相间的I带和A带，I带中的Z线清晰可见，长短匀一，A带中的H带及M线隐约可见。肌浆网纵向分布于肌原纤维的周围，线粒体呈长卵圆形，分布于Z线附近的肌浆网中。肌原纤维间分布着较多糖原颗粒，见图1(a)。在横切面上骨骼肌细胞核较大，存在于骨骼肌细胞膜内，核膜厚度均匀，核内染色质电子密度一致。可见肌浆网中有一定量的线粒体，见图1(b)。

2.2 实验组电镜透射观察 与对照组相比较，随着负荷量增加、负荷持续时间延长，在25 g，90 min组，肌丝排列有序，线粒体数量明显增多，偶见髓鞘样变化，见图2(a);50 g，60 min组，可见部分肌节断裂，Z线和H带溶解，电子密度降低或消失，肌浆网轻度扩张，见图2(b)。50 g，90 min组，在横切面上，见到肌浆网中度扩张，少数线粒体肿大呈圆形，其嵴大部分断裂，见图2(c)。25 g，90 min组，在横切面上肌浆网中度扩张，充满大量糖原颗粒，见图2(d)。在100 g，60 min组，肌节排列有序，明暗带相间，但部分线粒体呈现髓鞘样变化，见图2(e)。50 g，90 min组，出现肌节紊乱、Z线模糊、肌丝溶解断裂变化，见图2(f)。100 g，90 min组，见到肌束间隙明显增宽，部分肌丝溶解的组织，见图2(g)、(h)。

3 讨论

骨骼肌的结构单位是肌纤维，肌纤维是有数百个胞核的长圆柱形细胞。肌纤维由大量肌原纤维构成。肌原纤维由肌节 (1/2I带+A带+1/2I带)组成。在肌原纤维中有细胞核、线粒体、肌浆网等细胞器。本实验观察对照组肌丝排列规则，Z线清晰，线粒体完好 (图1)。施加负荷组随着负荷加重和时间延长，开始出现结构的变化。骨骼肌长时间受到一定重量负荷的牵拉，会在局部造成乳酸堆积与缺氧，线粒体是细胞能量代谢中心，是对缺氧最为敏感的细胞器之一。本次实验中随着施加负荷增加、持续的时间延长，可见线粒体数量明显增多，图2(a)，在病理状态下，线粒体的增生实际上是对非特异性细胞损伤的适应性反应或细胞功能升高的表现。有研究显示损伤后的线粒体可刺激正常线粒体代偿性分裂形成新的线粒体，胞浆内新生线粒体增多。有研究表明线粒体出现轻度肿大有时可能为其功能升高的表现，较明显的肿胀则视为细胞受损的表现，但只要损伤不过重、损伤因子的作用不过长，肿胀仍可恢复［4］。当负荷增加到50 g，持续90 min或负荷100 g，持续60 min以上的时候可见超微结构出现明显的变化，线粒体肿胀，部分呈髓鞘样、空泡样变化，见图2(e)，髓鞘样结构的形成，表明线粒体膜的损伤。在整个实验中见到线粒体从数量、大小和结构上都出现了改变。肌节排列紊乱、肌浆网的扩张、肌丝的溶解等变化在本实验中大负荷和长时间组都可见到不同程度改变，见图2(b)～(h)。上述变化与董赫男研究结果一样［2］。Umnova等研究也观察到了局限肌纤维中肌丝溶解现象［3］。也有研究认为，在静力作用下如紊乱的肌丝不是损伤加重，而是修复过程。骨骼肌超微结构的变化，不是骨骼肌结构损伤的结果，而是骨骼肌结构重塑所致［4］。

［1］王起恩，王生，牛云彤，等.强迫体位致骨骼肌线粒体动态变化的研究 ［J］.中华劳动卫生职业病杂志，1996，14(3):142－144.

［2］董赫男.力竭离心运动对大鼠肱三头肌超微结构的影响［J］.内蒙古民族大学学报，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］张翔，张学林，许寿生.运动与骨骼肌超微结构变化 ［J］.中国运动医学杂志，2010，29(1):109－113.