高翰林 唐光旭 趙 麗.北京體育大學運動生理教研室，北京00084；2.澳門大學教育學院，澳門999078；.河西學院體育學院，甘肅張掖74000

電針刺激對懸吊大鼠比目魚肌廢用性萎縮肌梭傳入放電的作用

高翰林1,2唐光旭3趙 麗1
1.北京體育大學運動生理教研室，北京100084；2.澳門大學教育學院，澳門999078；3.河西學院體育學院，甘肅張掖734000

目的探討電針刺激對懸吊大鼠比目魚肌廢用性萎縮肌梭放電的影響。方法36只雄性SD大鼠分為電針刺干預組（A組，18只）、肌肉萎縮組（AT組，6只）、自然恢復組（R組，6只）和正常同步對照組（C組，6只）。其中A組、AT組和R組采用大鼠尾部懸吊法建立肌萎縮模型，尾部懸吊14 d后，A組、AT組和R組大鼠解除懸吊，R組不給予干預，A組不同參數(shù)電針刺激（10 V電壓、20 V電壓、1.3 mA電流）1周，R組自然恢復1周，C組不做處理。比較4組比目魚肌濕重體重比，并對各組大鼠比目魚肌肌梭放電數(shù)進行定量分析。結(jié)果尾部懸吊14 d后，與C組比較，AT組比目魚肌發(fā)生明顯萎縮，比目魚肌濕重體重比明顯降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；而A組不同參數(shù)電針刺后比目魚肌濕重體重較AT組和R組增加，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。尾部懸吊14 d，AT組比目魚肌肌梭自放電較C組明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；而A組不同參數(shù)電針刺激后比目魚肌肌梭自放電較AT組和R組升高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)論交流電針刺激可以增加廢用性萎縮肌肉的肌梭自放電，從而有效對抗懸吊引起的大鼠比目魚肌廢用性萎縮。

廢用性肌萎縮曰后肢懸掛曰交流電針刺激曰肌梭放電

各種原因引起的運動損傷（拉傷、韌帶撕裂、骨折等），特別是運動員在訓練和比賽中出現(xiàn)損傷后骨骼肌運動能力減退、制動及在損傷治療過程中常伴有運動肌肉的去負荷和肌肉運動限制等，這一系列因素都可以使骨骼肌發(fā)生廢用性肌萎縮［1-3］，從而造成肌肉運動能力下降。因此，如何在運動損傷后減輕肌肉廢用性萎縮的程度進而減輕運動能力下降、促進運動損傷治療效果是運動康復關注的課題［4-5］。肌梭作為骨骼肌內(nèi)一種特殊感受裝置，主要感受骨骼肌長度、張力、運動方向、速度及速度變化率，其結(jié)構(gòu)和功能十分復雜。肌梭的傳入沖動在產(chǎn)生和維持肌緊張、協(xié)調(diào)隨意運動中起著重要作用。各種因素造成的肌肉脫負荷都會導致對肌梭的刺激減弱或消失，使肌梭的傳入沖動減少。有學者認為，肌梭本體感受器傳入沖動的減少可能與失重條件或制動條件下的肌肉萎縮有關［6-7］。而傳統(tǒng)的針灸或電針刺激作為目前在骨骼肌制動狀態(tài)下一種被動刺激，在一定條件下可以增加肌纖維收縮功能，對抗肌萎縮，但其機理仍未闡明。本研究采用后肢懸吊方法模擬失重造成大鼠后肢的廢用性萎縮，在恢復期間進行電針刺激，觀察不同時期大鼠比目魚肌肌梭傳入放電的變化，探討電針刺激對肌梭電活動的影響，為電針刺激運用于廢用性肌肉萎縮的后期康復提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

選取健康活潑的2個月月齡SPF級SD雄性大鼠36只，購自于中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所，動物合格證號：SCXK（京）2014-0004），體重180～200 g。動物適應性飼養(yǎng)3 d后，分為4組：電針刺干預組（A組，18只）、肌肉萎縮組（AT組，6只）、自然恢復組（R組，6只）和正常同步對照組（C組，6只）。

1.2 廢用性肌萎縮模型的建立

C組為不做任何干預。A組、AT組和R組采用文獻［8］中尾部懸吊模擬失重方法建立大鼠廢用性肌萎縮模型，具體為大鼠尾部懸吊，后肢懸空，前肢著地，身體長軸與水平面呈30°，懸吊同時動物在籠內(nèi)可以自由活動、飲水、進食；所有動物均為單籠飼養(yǎng)；室溫維持于20～25℃；室內(nèi)提供12 h黑暗與照明的交替循環(huán)。

1.3 電針刺激

懸吊滿14 d后A組、AT組和R組大鼠解除懸吊，R組不給予干預，A組進行電針體表刺激干預。電針刺激使用YC-2型程控電刺激儀（成都儀器廠）連接電極片，對大鼠雙下肢后群萎縮肌肉進行體表電刺激。A組分為三組并依據(jù)大鼠肌肉收縮參數(shù)［9］給予不同刺激：10 V電壓、20 V電壓組、1.3 mA電流，刺激脈寬0.1～0.3 ms，刺激頻率40 Hz。每天分別對每組大鼠刺激2次（9:30 am、6:30 pm各1次），每次刺激共15組，每組間隔10 s，除電壓和電流強度不同外，其余條件均保持一致，共刺激7 d。實驗中使用尾部取血裝置來固定大鼠，確保大鼠在接收刺激過程中處于平穩(wěn)狀態(tài)，且能對點刺激表現(xiàn)局部骨骼肌收縮反應。

1.4 比目魚肌的提取和保存

廢用性肌萎縮模型模型建立完成后，AT組大鼠采取斷頭法處死，解剖提取大鼠萎縮雙下肢的比目魚肌，迅速置于盛有大鼠細胞孵育液的培養(yǎng)皿中，稱量其濕重，所得數(shù)據(jù)以100 g體重標化，作為比目魚肌濕重體重比，待測量結(jié)束后迅速放回培養(yǎng)皿中待用。其余各組在刺激干預結(jié)束后采取同樣的方法進行取材和樣本活性的保存。

1.5 比目魚肌肌梭傳入自放電的記錄

應用BL-420生物機能分析系統(tǒng)對各組大鼠離體比目魚肌的肌梭自放電進行定量分析。將標本置于屏蔽盒內(nèi)，肌梭的傳入放電活動經(jīng)屏蔽導線輸入BL-420型生物機能（成都泰盟）實驗系統(tǒng)連到計算機進行觀察。①觀察肌梭靜息時自放電；②選擇“數(shù)據(jù)處理”菜單中的“積分”命令項，在觀察積分圖時“積分時間”設置得越長越好，積分方式選擇為“絕對值積分”，絕對值積分表示生物信號在一段時間內(nèi)的強弱變化；③選擇“數(shù)據(jù)處理”菜單中的“頻率直方圖”命令項，從頻率直方圖上觀察肌梭放電頻率的快慢，“直方圖寬度”相當于指定分析肌梭放電頻率的時間范圍，設置得越長越好。本實驗中觀察時間設定為5 s。

1.6 統(tǒng)計學方法

采用統(tǒng)計軟件SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行分析，正態(tài)分布計量資料以均數(shù)±標準差（x依s）表示，多組間比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。計數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 電針刺激對大鼠比目魚肌濕重體重比的影響

14 d尾部懸吊后，與C組比較，AT組大鼠的比目魚肌平均濕重體重比明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。A組給予不同的雙下肢電刺激后，比目魚肌的濕重體重比明顯高于AT組和R組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與C組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。說明電刺激可以促進萎縮肌肉的恢復。見表1。

表1 電刺激對大鼠比目魚肌濕重體重比的影響（mg/100 g，n=6依s）

表1 電刺激對大鼠比目魚肌濕重體重比的影響（mg/100 g，n=6依s）

注：與AT組比較，*P＜0.05

組別左側(cè)（n=6）右側(cè)（n=6）比目魚?。╪=12）A組10 V電壓20 V電壓1.3 mA電流AT組R組C組51.80±6.01 49.80±5.92 50.30±6.33 31.00±2.36 47.20±6.21 55.20±9.80 51.00±5.80 48.90±6.10 49.20±5.30 29.00±2.50 45.80±4.90 54.40±8.70 51.20±5.90*49.80±6.01*50.80±5.80*29.10±2.52 46.30±5.35*54.93±8.25*

2.2 電針刺激對大鼠比目魚肌肌梭自放電的影響

懸吊14 d，AT組大鼠的比目魚肌肌梭放電數(shù)目較C組明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。而懸吊結(jié)束給予電針刺激后A組的大鼠比目魚肌的肌梭自放電數(shù)目較AT組和R組明顯增加，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其中20 V電壓組增加最明顯。見表2。

表2 各組大鼠比目魚肌肌梭自放電基礎頻率（Hz，n=6，依s）

表2 各組大鼠比目魚肌肌梭自放電基礎頻率（Hz，n=6，依s）

注：與AT組比較，*P＜0.05；與R組比較，▲P＜0.05

組別左側(cè)（n=6）右側(cè)（n=6）比目魚肌肌梭（n=12）A組10 V電壓20 V電壓1.3 mA電流AT組R組C組432.00±25.19 595.75±5.80 525.00±27.52 285.25±20.29 390.00±19.17 684.50±21.97 434.25±15.99 588.50±17.28 518.75±13.70 285.75±13.12 386.75±15.69 669.25±25.32 433.12±21.12*▲592.12±13.39*▲521.87±21.96*▲284.00±17.13 388.37±17.59*676.87±24.90*

3 討論

運動損傷之后的制動、長期臥床、患肢固定均不可避免地產(chǎn)生廢用性肌萎縮。制動時間越長，廢用性肌萎縮越明顯，其最宏觀的結(jié)構(gòu)變化就是肌肉萎縮，表現(xiàn)為肌肉重量降低和體積減少，且抗重力肌比非抗重力肌萎縮程度大，慢縮肌比快縮肌萎縮嚴重，且以骨骼肌濕重的改變最為顯著，其下降幅度與廢用時間及肌肉類型等密切相關［10-11］。運動損傷康復是恢復與改善運動員運動狀態(tài)的必要手段，有效的康復治療使運動員盡快恢復訓練和比賽能力是運動創(chuàng)傷康復的重要任務和目的，其中尋找有效的對抗肌萎縮的措施是研究者的共同目標。目前功能性神經(jīng)肌肉電刺激作為一種治療手段，被臨床醫(yī)師廣泛地應用于各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病如周圍神經(jīng)損傷、截癱、卒中，以及一些復雜疾病如頑固性疼痛、慢性下腰痛等疼痛癥狀的緩解［12-13］。而電流刺激除了具有治療作用外，對周圍組織也有一定的損傷作用。本研究在前人關于不同參數(shù)對大鼠肌肉收縮的影響的基礎上，更接近地模擬對運動員進行電刺激治療，實驗中采取體表電極片刺激，在對大鼠腿部進行脫毛處理后，結(jié)合其體表電阻，電刺激參數(shù)最終確定為10、20 V電壓及1.3 mA電流，實驗中大鼠在20 V時其在相應脈寬和頻率變化下，既可以達到一定的收縮強度且耐受性較好。

本研究結(jié)果顯示，14 d的尾部懸吊，AT組大鼠比目魚肌濕重體重比較C組明顯減少，制動引起了明顯的肌肉萎縮。而恢復期給予電針刺激后，A組與R組比較濕重體重比增加（P＜0.05），但與C組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），表明電刺激具有促進萎縮肌肉恢復的作用。但是，不同參數(shù)的電刺激作用有所不同，在本研究中，采用20 V電壓刺激的大鼠比肌肉萎縮組增長最明顯，但電壓刺激與電流比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。提示在一定范圍內(nèi)，電刺激對萎縮肌肉的恢復隨著強度的增大而增大，與電刺激的類型沒有明顯關系。李琦等［4］的實驗表明，不同的刺激參數(shù)可影響肌肉的收縮狀態(tài)與強度，選擇合適的參數(shù)可使失神經(jīng)支配肌肉發(fā)生有節(jié)律地收縮，防止肌萎縮。

發(fā)生于運動減退、制動、失重狀態(tài)下的廢用性肌萎縮，是肌肉維持一段時間去負荷狀態(tài)引起的病理現(xiàn)象。眾多的研究證明對抗去負荷所致的肌肉萎縮的發(fā)生可以通過有效地增加肌梭的傳入沖動來預防［13-14］。重力環(huán)境中，肌緊張是維持正常體位的重要因素之一，而肌緊張正是通過來自外周感受器的信息傳入中樞，通過脊髓反射活動來產(chǎn)生的［15］。在去負荷條件下，重力作用的消失或減弱，導致下肢抗重力肌內(nèi)肌梭的原有刺激消失或減少，使得外周感受器-中樞神經(jīng)系統(tǒng)-肌肉之間的反饋調(diào)節(jié)環(huán)路中斷，而最終導致肌肉運動減少肌萎縮出現(xiàn)［16］。

本研究結(jié)果顯示，去負荷肌萎縮組（AT組）大鼠比目魚肌的肌梭放電數(shù)量較C組明顯降低（P＜0.05），在恢復負荷后（R組）其肌梭自放電數(shù)量增加（P＜0.05），即在懸掛引起的肌肉萎縮狀態(tài)下，比目魚肌的肌梭神經(jīng)興奮性和敏感性有著顯著退化。而經(jīng)過一個療程的電刺激干預，A組較R組肌梭自放電數(shù)量增加顯著（P＜0.05）。其中電壓與電流刺激電壓刺激與電流比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），但是20 V電壓刺激的大鼠增長最高。以上結(jié)果提示，體表電刺激強度的不同直接影響到肌梭活性的大小，20 V電壓最高，1.3 mA電流其次，最后是10 V電壓。由此提示肌肉活性的恢復和增強與電刺激的類型無關，無論是電壓刺激還是電流刺激均能有效改善肌肉活性的大小，但是刺激強度的不同顯著影響刺激的效果。結(jié)合比目魚肌濕重體重比的變化，提示電刺激能夠提高靜息肌梭自放電的頻率，而這也是維持正常肌緊張的條件，進而部分對抗在去負荷時所造成的骨骼肌輸出下降，即幫助肌肉更好地緩解和改善因萎縮而造成的肌力下降、耐力減弱等的運動能力的衰退。但電刺激增加肌梭自身放電的分子機制包括眾多因素比如去負荷萎縮時肌梭神經(jīng)營養(yǎng)因子合成減少、與肌梭興奮性密切相關的肌細胞內(nèi)鈣含量減少、肌細胞超微結(jié)構(gòu)破壞等多方面［17-18］，還有待進一步深入的研究工作。

綜上所述，電針刺激能夠有效對抗懸吊引起的大鼠比目魚肌廢用性肌萎縮，促進其濕重的恢復、有效對抗其肌梭感受神經(jīng)功能性的退化，提高其活性和靜息自身放電數(shù)。

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Effects of electrical stimulation on afferent discharge from disuse atrophy muscle spindle of soleus muscle in rat with hindlimb-suspension

GAO Hanlin1,2TANG Guangxu3ZHAO Li1
1.Department of Exercise Physiology,Beijing Sport University,Beijing100084,China;2.Faculty of Education,University of Macau,Macau999078,China;3.School of Physical Education,Hexi University,Gansu Province,Zhangye 734000,China

ObjectiveTo study the effects of electrical stimulation on afferent discharge from disuse atrophy muscle spindle of soleus muscle in rat with hindlimb-suspension.Methods36 male SD rats were divided into 4 groups:electrical acupuncture group(A group,18 rats),skeletal muscle disuse atrophy group(AT group,6 rats),the natural recovery group(R group,6 rats),and simultaneous control group(C group,6 rats).The disuse atrophy muscle rat model was made in A group,AT group,R group by tail-suspension.After 14 days tail-suspension,rats in A group,AT group,R group left the suspension,the A group were treated with different electrical acupuncture(10 V voltage,20 V voltage, 1.3 mA electric current)for one week,R group was given natural recovery,C group was not given dispose.The soleus weight/body of four groups was compared,and soleus muscle spindles discharge in each group was quantitative analyzed.ResultsAfter 14 days tail-suspension,compared with C group,soleus muscle showed obvious muscle atrophy, soleus weight/body reduced obviously,the difference was statistically significant(P＜0.05).After 14 days tail-suspension,soleus muscle spindles discharge in AT group was lower than that in C group,the difference was statistically significant(P＜0.05).After A group treated with different electrical acupuncture,soleus muscle spindles discharge in A group was higher than those in AT group and Rgroup, the differences were statistically significant(P＜0.05).ConclusionElectrical stimulation is effective in counteracting the rat muscular atrophy of disuse induced by suspension.

Disuse atrophy;Hindlimb-suspension;Electrical acupuncture;Muscle spindles

R873

A

1673-7210（2015）12（a）-0004-04

2015-07-22本文編輯：蘇暢）

“十二五”國家級實驗教學示范中心建設項目資助（教高函［2012］13號）；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助課題（2015JX002）。

高翰林（1993.10-），男，澳門大學體育教學與運動專業(yè)2014級在讀碩士研究生；研究方向：運動生理。

趙麗（1970.10-），女，博士，教授，博士研究生導師，主要從事運動與神經(jīng)可塑性研究。