针刺对家兔超负荷运动骨骼肌细胞内钙离子活度的影响

针刺对家兔超负荷运动骨骼肌细胞内钙离子活度的影响 针刺对家兔超负荷运动骨骼肌细胞内钙离 子活度的影响 针刺对家兔超负荷运动骨骼肌 t每 中国针灸 细胞内钙离子活度的影响占. v,, 李澎涛于鸿玲糜锁彬易学张文生王林 (河北中医学院,石家庄050091河北体育学院) I 摘要选用同种健康青紫蓝家兔,随机分为针刺组,对照组和空白纽.针刺组和对照组通过表面 电机电刺激使股四头肌反复被动强直收缩运动.离子选择电极测定骨骼肌细胞内钙离子活度观 察针刺的作用结果表明,针刺可使超负荷运动所致增高的骨骼肌细胞内钙离子活度值迅速降 低.该结果有利子对针刺姨复运动所致延迟性肌肉酸痛作用机理的理解. 主题词肌收缩,针灸效应钙,代谢运动过皮/针灸疗屯 ——— /一一r———一,.—一 我们以往的研究已表明,针刺可显着缓锵 或减轻运动所致的骨骼肌肌肉酸痛,并可使这 种状态下出现超微结构损伤的肌肉得到修 复?".对于造成运动性骨骼肌纤维损伤机理 的认识有许多种,其中,对于细胞内ca浓 度变化与肌肉损伤和机能下降关系的研究较 多.认为剧烈运动后骨骼肌收缩机能下降,物 质代谢紊乱,甚至超微结构的损伤变化可能是 胞浆钙离子(ca")浓度增高所致".但是, 对于这种损伤状态下肌细胞内cn"浓度的直 接测试尚未见报道.本研究旨在应用高度敏感 的钙离子敏感微电极(Ca"一IsM)技术进行骨 骼肌细胞内ca"活度测定(活度是指离子的 "有效浓度),探讨肌肉损伤与细胞内ca" 浓度的关系及针刺对细胞内ca"活度的影 响,揭示针刺抗肌肉酸痛的可能机理. 1实验对象与分组 选用北京军区军医学校动物中心提供的同 种健康青紫蓝家免,雌雄不拘,体重2.1,2.4 公斤,随机数字表法分组设计.计A大组30 只,分为针刺组(实验组)lO只,对照组l1 只,空白组9只.B大组40只,分为针刺组 (实验组)15只,对照组l3只,空白组l2只. 2实验方法 2.1模拟运动方法:家免进入实验环境后, 每日在特制实验架上捆绑3小时.其间,剪去 左后肢前外侧毛,约5×7厘米犬小.局部以 8Nn.S脱毛后,谂敷甘油保护皮肤面.3 天后开始实验,将家兔俯卧于实验架上,前后 肢相对固定.针刺组和对照组,以DCQ一2型 电刺激器隔离输出成串脉冲方波,通过固定在 兔左后肢的表面电极使股四头肌反复被动强直 收缩运动.电刺激参数:也压8伏,电流 4.4~7mA.渡宽300,-~500毫秒,,串脉冲频率 60次/秒,串长0.5秒,每秒触发1次.其 中,电流和渡宽随收缩力减弱逐渐增加.模拟 运动共4天,第l,2天每天进行3次,第3, 4天每天进行2次,每两次之间间歇2小时. 每次刺激进行3小时,其蝇每刺激l小时体息 l0分钟.空白组不予电刺激,余处理同针剌组 和对照组. 2.2针刺治疗;将家兔固定于实验架上.针 刺组选取家免股外侧肌局部(相当于仗免和粱 丘穴位置),以2根28,1.5寸毫针分别直刺 ,小幅度提插至针下沉紧.于第4天 约1米厘 刺激运动结束后即刻为第1次针刘,B大组还 将于其后的筹l天上,下午,第2天上午各针 刺1次,留针30分钟后出针,其间行针2次. 对照组藉空白组不针刺外,与针朝组治疗的 同时,亦以同样方式固定于实验架上 2.3标本处理及细胞膜电位铡定;取家兔股 外例肌肌柬,固定子肌肉槽中,以台氏液循环 灌流,用JHW一2型肌肉槽恒温控制仪控制槽 内温度为37士5? 2.4Ca"一ISM的制作,测定及细胞膜电位测 定;采用刘氏等的方法.用在MP一87多功 龃 ,/. 一 ,' 1994年第6期 围1Ca.-ISM在}良度系列溶液中的测定曲 线(电极电位) 能玻璃微电极拉制仪上拉出外径小于l微米的 玻璃微电极制得Ca"一ISM.在细胞内测定前 后,分别在准标ca系列溶液(离子强度为 NaCI120ram,KCI5raM)中测定Ca"一ISM. 电极响应稳定或实验前后测定数据一致的实验 结果方予采用电极掼I定曲线如图l所示. 10_.,l0MCa"浓度之间,平均斜率25.6mV, 电极连续测定可稳定6小时以上.电极阻抗在 10"n左右.电极测定及细胞内测试均采用高输 人阻抗的GL活度计.细胞膜电位(EM)采用内 充3MKCI溶液的微电极测定,参比电 极为Ag/AgCl片,测得的电信号经Fw2微 电极放大器放大送至VC一22F示渡器显示记 录. 测试在标本稳定l小时后进行.Ca"一ISM 及铡量膜电位的微电极同时援I定细胞内外ca" 活度的电位差和膜电位,测定5次,取平均 值,然后,计算细胞内钙离子活度(a.)值. 5实验结果 3.I一次针刺后半小时骨骼肌细胞内ca活 度及骥电位比较,如表l所示. 家兔过度运动后,无论针刺组还是对照 寰1针捌1坎后鲴隐内钙离早活崖和晨电位 组,与空白组相比,骨骼肌膜电位的绝对值均 显着降低(P<0.oi),细胞内钙离子活度 (口.)升高极为显着(P<0.oi),对于含量 极低的细胞内游离钙来说,显示钙离子代谢已 出现严重障碍.针刺组与对照组相比,膜电位 (EM)与口.的值无显着差别(P>0.05). 可见,该负荷运动量能够导致细胞内ca"代 谢紊乱,膜电位也出现了显着变化.针刺治疗 一 次后,膜电位和细胞内a.无恢复表现, 暗示该变化非一过性痉挛所致,而具有相当复 杂的代谢紊乱. 3.2治疗结束后骨骼肌细胞内口{.和膜电位 的变化,如表2所示. 寰2治疗结柬后细胞内钙离子活崖和蒜电位 此时,值运动结束后46pb时,针刺组与对 照组比较,膜电位和细胞内a{.值均有极显 着差异(P<0.oi).针刺组膜电位的绝对值 显着升高,与空白组膜电位基本接近(P> 0.05)细胞内口.值显着降低,但与空白组 比较,仍有极显着差别(P<0.o1).可见, 针刺治疗结束后,肌细胞膜电位得到了迅速恢 复,同时,肌细胞内ca活度虽未达正常状 态,但也有极显着的下降.对照组膜电位无恢 复趋势,与结果l比较,细胞内a5.值反渐 增高. 4讨论 有关运动性肌肉损伤的机制,目前还未完 全明了.但是,在肌肉疾病和肌肉损伤模型中 已发现肌内损伤与胞浆ca"浓度升高或异常 ca"内流有密切关系.因此,有人从理论上 分析,大强度运动后肌肉细胞内ca"平衡 紊乱,胞浆ca浓度增加可能是骨骼肌机能 下降,超微结构变化的原因?.本文应用钙离 子敏感中性载体ETH100I制作的钙离子敏感 微电极(Ca"一ISM)进行的细胞内钙离子活度 铡定结果证实了这种看法.在我们以前的研究 中已证实,本实验所采用的动物模型制备方 法,可以使家兔被动运动肢体的股外侧肌出现 显着的超微结构损伤变化.因此,用该实验条 件下测得的骨骼肌细胞内ca"活度变化分析 骨骼肌超微结构损伤时细胞内的ca"状态是 可行的. 细胞内钙的含量极微,静息时约为l0, l0M,胞浆游离形式约占0.005.但调节着细 胞各种机能,胞浆ca"异常就会出现各种机 能障碍.研究表明,运动结束后胞浆ca"活 度显着增高.这种异常增高状态可能会激活与 胞浆膜结合的PLA:,使前列腺素生成和释放 增多损伤骨骼肌}激活中性蛋白水酶损伤肌 细胞,致线粒体肿胀,破碎,明显的z线物选 择性流失,线粒体聚钙使肌细胞呼吸功能受 阻'肌挛缩使肌肉营养不良,骨骼肌缺血映 氧,}起一系列机能下降和代谢紊乱". 针刺对超负荷运动所致骨骼肌细胞内ca" 浓度变化有显着的调整作用.表现为针刺可使 已经显着增高的细胞内a.值迅速降低,细 胞内高ca状态得到缓解.针刺治疗结束 后,针蒯组家兔骨骼肌细胞内a.值显着降 低,而对照组仍持续较高状态,这种表现与我 们所进行的骨髓肌超微结构的研究结果呈平行 关系. 针刺调整细胞内a{.值的作用可能与细 胞隍对ca转运功能的恢复有关.运动结束 时,骨骼肌细胞内ca"增多的同时,有膜电 位的显着改变,针刺治疗一次后,膜电位与 a2.值均无显着变化,而针刺治疗三次后膜电位 基本恢复,随之,a.也得到了相当程度的降 生垦盐 低.膜电位受细胞膜结构完整性和以K为主 的细胞内外多种离子的影响.超负荷运动可造 成牵张性噗结构损伤(超微结构上肌膜呈现波 浪纹改变),从而引致膜电位的变化,膜结构 的破坏会引起钙大量内流.另外,运动过程中 骨骼肌局部的代谢产物亦可能会影响膜转运功 能,出现腻电位改变和ca"代谢障碍.针灸 具有疏通经络,运行气血而改善循环和营养机 能的作用,从实验结果综合分析,可以认为针 刺首先恢复了肌膜的正常结构,从而调节ca" 代谢,迅速降低肌细胞内ca浓度,解除线 粒休钙超载所致的细胞呼吸功能受阻,恢复肌 细胞的正常结构与生理活动. 总之,针刺能孵恢复细胞内钙离子的正常 代谢,从而修复超微结构的损伤变化,可能是 针刺治疗人体运动所致的肌肉损伤——延迟性 肌内酸痛的重要途径. 5参考文献 1于鸿玲,等?针刺抗肌肉黯痛的选定规律研究.河 北中医I992l(2):30. 2于鸿玲,等.针蒯对超负荷运动隶兔骨髂肌超微 结构的影响.华北三省一市解剖学会I991年学术 年会论文汇编天津.BO. 3田野,等一细胞?与运动性骨骼肌纤雏损伤 中国运动医学杂志I99211(1):44~48. 4刘寿春,等.骨骼肌细胞内钙离子暗度的动态检 测.上海第=医科大学1987.7(3):199, 20】. (收稿日期11992—1】一卸)