中华物理医学与康复杂志CHINESE JOURNAL OF PHYSICAL MEDICINE AND REHABILITATION2000, vol.22 No.2 P.125-126制动对骨骼肌的影响倪国新【关键词】 制动;关节疾病制动是骨关节病损的一种常用治疗手段，然而制动在保护受损组织的同时，也会对周围 健康组织产生诸多不利的影响研究表明：制动会引起肌肉生理、生化及生物力学等的改变， 从而导致其功能的下降了解制动对肌肉的影响，对探讨制动所致肌萎缩的防治具有重要意 义现就制动对骨骼肌的形态、生化、功能等的影响及相关因素以及早期预防的措施等方面 作一综述1制动对骨骼肌形态的影响MacDougall等将健康人的肘关节石膏制动4周后，前臂周径减少5%Hather 等［1］采用核磁共振技术，发现人小腿制动6周后腓肠肌的截面面积减少26%，比目鱼肌 减少17%大量研究表明制动使得肌肉重量下降，但下降幅度与制动时间、动物种类、肌 肉类别等密切相关最明显的变化发生在制动后5〜7 d内倪国新等［2］将兔后肢制动4周，发现比目鱼肌和腓肠肌的肌肉湿重(muscle wet weight, MWW)分别下降31%、29%。
制动同样会引起肌纤维的萎缩，但其程度与肌肉 重量的下降程度并不一致Qin等［3］的研究表明：兔胫骨前肌制动4周后，MWW下降 了 19%，而肌纤维的截面面积却下降了 26%这种不一致与制动后肌纤维间结缔组织增生， 胶原形成增多使得非收缩性成分增加有关1.1光镜观察制动48 h内，光镜下未见改变，明显的变化一般出现在制动7 d以后4,主要表现为： 肌纤维间结缔组织增生，肌纤维变细，排列紊乱，某些区域可见非系统性病灶坏死，纤维内 成份被巨噬细胞吞噬，卫星细胞被激活，分化成成肌细胞(myoblast)，肌管形成，并发展 成小纤维，这些变化表明了制动对肌肉的损伤［3］1.2电镜观察制动10 h时，电镜下可见明显的线粒体肿胀，并有结晶体形成，此种变化逐步发展， 到36h以后开始逐渐减轻48 h时可见肌原纤维排列紊乱这些变化表明制动早期肌肉出现轻微、 暂时性的代谢紊乱［4］，而持续长时间的制动将导致肌肉进行性损伤1.3毛细血管和血液供应正常情况下，当肌肉处于伸长位时，毛细血管是笔直的；而当肌肉处于短缩位时，毛细 血管则变得弯弯曲曲将肌肉制动在短缩位，由于肌纤维不能伸展，必然会对毛细血管的形 态产生影响。
Oki等［5］将鼠比目鱼肌短缩位制动，在第8周时发现弯弯曲曲的毛细血管 形态开始消失，趋于笔直，且随着时间的延长，这种改变更加明显这种变化使得血管失去 其伸展性，因此在解除制动后，肌肉的伸展易引起血管破裂由于血管形态的变化等诸多原因的影响，制动后肌肉的血液供应减少Carmeli等［6］ 发现鼠腓肠肌制动4 周,其毛细血管容量下降34%Herbison等推测肌肉萎缩和纤维退变是 由于制动的肌肉血液灌注下降所致的一种非特异性反应毛细血管密度(CD)和毛细血管 数/肌纤维数(C/F)是评价血供的二个常用指标，但二者对制动的反应并不一致：Qin等［3］ 发现兔胫骨前肌制动4周后，CD上升11%，C/F下降20%； Desplanches等也发现大鼠胫骨 前肌制动4周后，C/F下降，而CD不变这种不一致是由于制动导致肌纤维的萎缩程度较 C/F大，肌肉单位面积毛细血管数相对增加所致2制动对骨骼肌生化的影响血清肌酸激酶(CK)的活性增高是临床上明确肌肉损伤的一个重要指征°Kauhanen等 ［4］的研究表明制动10h时血清中CK的水平急剧增长，并在12 h〜24 h时达到峰值，以后维持此水平由于制动 使得肌肉受损，受损肌肉细胞膜渗漏，其调节CK渗透性的能力下降，导致血清中CK活性 增高。
细胞膜的渗漏还将导致细胞功能的紊乱，包括能量衰竭、溶酶体酶的释放等变化进 一步的研究表明制动7d时，血清中CK的水平开始下降，说明此时细胞膜的渗漏减轻，这与制动48h后线粒体形态的恢复密切相关伴随着血清CK的改变，肌肉的蛋白合成率及耗氧量几乎同步地显著下降研究表明制 动6h时肌肉的蛋白合成率就有显著的下降，随后蛋白的分解率上升，由此导致肌肉重量下 降，造成肌萎缩骨骼肌制动还将产生类似于糖尿病的胰岛素抵抗现象，使得制动的肌肉糖元摄取和糖元 合成率下降，肌肉静息时糖元和ATP浓度处于较低的水平3制动对骨骼肌功能的影响Simard等将大鼠比目鱼肌松弛位制动4周，发现其强直性收缩张力、肌肉单位面积力 量均显著下降肌肉的肌力与其体积的大小密切相关，制动的肌肉体积缩小、重量下降，同 时肌纤维间结缔组织增生，非收缩成分增加，肌肉单位面积张力下降，使得肌力下降；此外， 肌力的下降还与制动引起肌肉运动神经的兴奋性下降有关制动还会引起肌肉耐力的下降Witzmann等将大鼠比目鱼肌制动6周，电刺激疲劳试 验显示受制动肌肉的强直性收缩张力、ATP浓度和糖原水平明显下降由于制动的肌肉糖原 和高能量物质储存较少，作功时肌肉内糖原、ATP等迅速消耗，乳酸含量增加，脂肪酸抗氧 化能力下降致使肌肉迅速疲劳；另一方面，骨骼肌的耐力与肌肉血流量及氧的释放和利用有 关，由于制动对肌肉的血流量及呼吸效率均产生不利的影响，使得肌耐力下降。
4相关因素4.1年龄随着年龄的增长，体内生长激素的水平逐渐降低，制动对年老动物肌肉的影响较年轻的 更严重［7］4.2制动时间制动对肌肉的影响程度与制动时间密切相关制动时间越长，肌肉受损越严重，在5〜7 d内，肌肉的绝对重量或蛋白丢失最为严重另一方面，制动时间越长，解除制动后肌肉恢 复所需要的时间也就越长4.3肌肉纤维含量不同肌肉中I型、II型纤维所占的比例不同，制动对何种纤维的影响程度更大，目前尚 无定论大多数的研究认为I型纤维受到的影响最为严重［8,9］；而另外一些研究则认为II 型纤维所受的影响更大［10,11］,或两者间并无显著区别】3,12］导致这种差异的主要原因是由于所研究肌肉的纤维组成和肌肉功能不同4.4肌肉的类别由于功能和纤维组成等的差异，制动对不同肌肉的影响并不相同Hauschka等将鼠后 肢制动3周，发现比目鱼肌的MWW下降49%；而兔胫骨前肌制动4周后，重量却只下降 了 19% ［3］目前研究最多的是制动对腓肠肌和比目鱼肌的不同影响腓肠肌是由多种肌 纤维(I型、Ila型、lib型等)共同组成的，而比目鱼肌则主要包含I型纤维很多的研究 表明比目鱼肌所受的影响更严重，然而也有不一致的报道：倪国新等［2］将兔后肢制动4 周后，发现比目鱼肌和腓肠肌的MWW分别下降了 31%和29%，提示其萎缩程度基本相同。
Hather等［1］发现人下肢制动6周后，腓肠肌的截面面积下降幅度(26%)大于比目鱼肌 (17%)造成这种差异的原因可能与制动时间不同有关5预防制动对肌肉的影响迅速、严重，而制动后肌肉的恢复是个相对漫长的过程，因此应充分 认识到预防的重要性，做到防范于未然：5.1在不违反治疗原则的前提下应尽可能缩短制动时间现代康复提倡早期康复， 不再局限于以前的对残损的治疗，更重要的是如何预防和减少残损的发生 5.2肌肉的主动活动临床上主要采用在制动期间，局部肢体相关肌肉进行等长收缩运动的方法，以维持肌肉 的收缩活动；此外，利用对侧相对肌肉的抗阻运动来预防肌肉萎缩也是必要的5.3电刺激Qin等［3］研究了 50 Hz的低频电刺激(ES)对制动胫骨前肌的作用，发现制动组肌 肉的重量、纤维截面面积、C/F等较对照组均显著下降，而制动+ES组肌肉的上述指标无显 著改变目前，ES已被认为是一种有效的手段，临床应用于制动所致肌萎缩的防治5.4 间歇负重(intermittent weight bearing)Sandmann等［13］对制动及间隙负重对大鼠腓肠肌的影响进行了研究，7d后制动组和间隙负重组肌肉重量/体质量分别下降18%、14%，制动组中肌肉I型、Ila型 及I-IIa型纤维的最大收缩力(peakactive force， Po)均显著下降，而间歇负重组中I型纤维的Po较制动组有显著提高，其他 纤维则无显著变化。
说明间歇负重主要是对I型纤维有益5.5生长激素Carmeli等［6］研究了生长激素对老年大鼠制动腓肠肌重量、血流量、组织学等方面的 影响，发现生长激素能有效地减轻制动对肌肉的不利影响5.6其他研究表明：铁螯合剂去铁胺可以降低受制动肌肉中氧应激的程度】14］；抗氧化剂维生 素E不仅减轻萎缩肌肉中的氧应激，还可以降低制动引起肌萎缩的程度】15］；钙拮抗剂可 以降低制动对肌肉的损伤程度并减轻肌萎缩】16］以上基础研究对肌萎缩的预防均有借鉴 意义作者单位:倪国新(400038重庆，第三军医大学西南医院康复科) 参考文献1， Hather BM, Adams GR, Tesch PA, et al. Skeletal muscle responses t o lower limb suspension in humans. J Appl Physiol, 1992,72:1493-1498.2,倪国新，成海平，苏力，等.制动对兔腓肠肌和比目鱼肌形态的影响.中国康复医学杂志， 待发表.3， Qin L, Appell HJ, Chan KM, et al. Electrical stimulation prevents immobil ization atrophy in skeletal muscle of rabbits. Arch Phys Med Rehabil,1997,78:512 -517.4， Kauhanen S, Leivo I, Michelsson JE. Early muscle changes after immobilizt ion. Clin Orthop,1993,297:44-50.5， Oki S, Itoh T, Desaki J, et al. Three-dimensional structure of the vascul ar network in normal and immobilized muscles of the rat. Arch Phys Med Rehabil,1 998,79:31-32.6， Carmeli E, Hochberg Z, Livne E, et al. Effect of growth hormone on gastro cnemius muscle of aged rats after immobilization. J Appl Physiol, 1993,75:1529- 1535.7， Keith RA. Treatment strength in rehabilitation. Arch Phys Med Reha bil,1997,12:1298-1304.8, Gardetto PR, Schluter JM, Fitts RH. Contractile function of single muscle fibers after hindlimb suspension. J Appl Physiol, 1989,66:2739-2749.9, Leivseth G, Tindall A, Myklebust R. Changes in guinea pig muscle histolog y in response to reduced mobility. Muscle Nerve, 1987,10: 410-414.10, Heslinga JW, Kronnie G Huijing PA. Growth a。