肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能在骨骼肌強直收縮疲勞與恢復(fù)中的作用.pdf

1、骨骼肌是運動系統(tǒng)的重要組成部分，其功能的完整及保持對于機體的運動能力具有至關(guān)重要的意義。骨骼肌在保持張力大小和收縮速度相對恒定一段時間后，其輸出功率會發(fā)生降低，做功能力下降。骨骼肌疲勞的最主要特征之一就是張力降低、收縮速度減慢和舒張時間延長。這對于機體運動能力的損害是顯而易見的，尤其是在跑步、上下樓等需要骨骼肌維持較強運動功能的活動中極易造成嚴(yán)重后果。導(dǎo)致骨骼肌疲勞的機理非常復(fù)雜并涉及到了諸多代謝性或非代謝性的因素，盡管目前已普遍認(rèn)為肌

2、質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmicreticulum，SR)對Ca2+釋放與攝取功能的變化在其中起到了關(guān)鍵性的作用，但其具體機理尚未闡明。骨骼肌疲勞性增加會限制正常的運動能力；老齡人骨骼疲勞性增加是導(dǎo)致老年人行走容易摔倒且并發(fā)骨折、甚至生活不能自理的主要原因；在長期太空停留過程中機體也面臨著抗重力骨骼肌疲勞性增加帶來的危害。探明骨骼肌疲勞性增加的明確機理，可為建立減輕骨骼肌疲勞、加快運動功能恢復(fù)的有效措施奠定基礎(chǔ)，對于保護(hù)骨骼肌運動能力和促

3、進(jìn)中長期載人航天活動開展具有重要的意義和影響。
　　為此，本研究以骨骼肌疲勞與恢復(fù)過程中肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能變化為主要目標(biāo)，建立了離體骨骼肌條電刺激方案，應(yīng)用離體骨骼肌條收縮功能測量、SERCA酶活性測量技術(shù)、蛋白印跡技術(shù)等方法，觀測了正常大鼠、尾部懸吊大鼠、甲亢大鼠比目魚肌疲勞和疲勞恢復(fù)過程中重要收縮功能參數(shù)的變化及其異同，初步探討了導(dǎo)致上述變化的可能機理。主要研究結(jié)果為：
　　1.離體比目魚肌肌條收縮功能實驗適宜的電刺

4、激條件本研究表明，大鼠比目魚肌條在離體條件下對電刺激的電壓、刺激持續(xù)時間、刺激頻率呈現(xiàn)顯著的依賴性。在電壓8～20V之間、電刺激持續(xù)200μs～5ms之間、刺激頻率20～80Hz之間規(guī)律性較為顯著。而刺激電壓變化對比目魚肌肌條的最適刺激頻率并未產(chǎn)生明顯影響。
　　2.疲勞期間與疲勞恢復(fù)過程中TR75延長比值可以作為評判肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能的間接指標(biāo)在20V電壓刺激作用下，疲勞性間斷強直收縮期間，對照組比目魚肌肌條TR75延長比值

5、為2.6倍；采用5mmol/L咖啡因灌流時，增加肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能后，TR75延長比值亦達(dá)3.0倍，較對照組明顯增大。采用5mmol/LMg2SO4灌流15min或60min后，在抑制了肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能的情況下，TR75延長比值均為2.1倍，較對照組顯著減小。此外，工作負(fù)荷為30％，刺激電壓20V，刺激頻率100Hz作用時，此時肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能達(dá)到最大，疲勞性強直收縮期間TR75延長比值為2.5倍；進(jìn)一步增加刺激頻率至1

6、20Hz和140Hz時肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能無法再增加，TR75延長比值為分別為2.7倍和2.3倍。三組均值間無顯著性差別。在疲勞恢復(fù)過程中，第5min和第10min時肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能尚未完全恢復(fù)，TR75延長比值分別為1.4倍和1.9倍，與第一次相比顯著縮短，在第60min時肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能完全恢復(fù)，其比值為2.4倍，與第一次無顯著差異。采用增加或減少肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放觀測TR75變化的方法，表明TR75與肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋

7、放增加或減少存在明確的對應(yīng)關(guān)系，可作為評價肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能的間接指標(biāo)。
　　TR75分別延長了9.7％,53.4％,和121.6％，懸吊組延長了9.3％,55.6％,和117.5％。與對照組相比，懸吊組比目魚肌強直收縮的TR75降低了38％。與未采用CPA灌流組相比，1-，2-，5-μmol/LCPA灌流后對照組比目魚肌強直收縮的TR75s分別延長了19.3％,52.7％,和70.5％。值得注意的是，懸吊組TR75分別延長了

8、7.6％,37.4％和73.1％。
　　6.溫度對對照組比目魚肌張力降低和收縮時程的影響將27°C灌流液溫度條件下單次收縮的TPT和TR75值設(shè)定為100％。在22°C時，TPT和TR75分別增加了50％和70％，但是在35°C，卻分別減少了37.5％和52.3％。間斷強直收縮時張力在22°C大于27°C，然而在35°C時卻大大低于27°C。對照組大鼠比目魚肌在22°C時，強直收縮TR75平均值是345ms,在27°C和35°C時

9、均顯著縮短。此外，35°C灌流條件下，無論是對照組還是懸吊組比目魚肌，活性氧簇清除劑Tiron(5.0mmol/L)對第5min最大張力降低速度并無明顯作用。
　　7.咖啡因、灌流液Ca2+濃度、A23187對間斷強直收縮張力降低速度的影響1.0或5.0mmol/L咖啡因?qū)φ战M或懸吊組比目魚肌張力降低速度均無影響。與采用2.25mmol/LCa2+灌流相比，將灌流液Ca2+濃度提高到3.5mmol/L，強直收縮張力呈現(xiàn)增高的趨勢

10、，盡管無顯著的統(tǒng)計學(xué)差異。使用1.0μmol/LA23187灌流后，對照組與懸吊組比目魚肌的強直收縮張力均顯著增加。
　　8.去負(fù)荷比目魚肌收縮對細(xì)胞外Ca2+依賴性增加用不含Ca2+的灌流液灌流后，隨著收縮時間的延長，對照組大鼠比目魚肌仍能夠較好地維持初始張力，而懸吊組大鼠比目魚肌從第5min左右開始張力出現(xiàn)明顯降低，并隨時間的延長而逐漸加重，至20min時，最大張力降低至初始張力的82.8±5.7％，而此時，對照組張力仍保持在

11、初始張力的95.6±2.6％。用含2.25mmol/LCa2+的灌流液恢復(fù)灌流后，去負(fù)荷比目魚肌張力增高程度顯著高于對照組。在第20min時，對照組比目魚肌張力僅呈現(xiàn)輕度增加趨勢，而去負(fù)荷組比目魚肌張力自第5min開始就明顯增加，至第20min時，張力增加到初始張力的147.4±9.66％。
　　9.去負(fù)荷比目魚肌DHPR與RyR表達(dá)水平的變化懸吊4周組比目魚肌DHPR的?1c亞基表達(dá)顯著高于同步對照組；DHPR?1s亞基的表達(dá)與

12、同步對照組相比呈現(xiàn)明顯降低趨勢，且懸吊4周組顯著低于懸吊2周組。與同步對照組相比，去負(fù)荷4周比目魚肌DHPR?1s亞基的表達(dá)量與DHPR表達(dá)總量相比顯著降低，且顯著低于懸吊1周和懸吊2周組。與同步對照組相比，懸吊2周、4周組比目魚肌中RyR表達(dá)水平明顯降低，與EDL和心肌中的表達(dá)水平相當(dāng)?shù)乃浇咏?br>　　綜上所述，肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放功能和SERCA活性均對骨骼肌收縮功能，尤其是與疲勞特性緊密相關(guān)的張力、收縮時程等參數(shù)具有重要的影響