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编号:10258668
人四肢骨骼肌两型肌纤维的横切面积研究
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第1期
     作者:李志义 薛 黔

    单位:李志义 薛 黔(遵义医学院解剖学教研室,遵义 563003)

    关键词:骨骼肌;肌纤维型;横切面积;肌球蛋白ATP酶

    解剖学报990124 【摘要】 目的 为查清人四肢骨骼肌两型肌纤维的横切面积和直径。 方法 用死后24h内男性尸体5具(年龄21~28岁),分别取双侧上、下肢29块肌共48块肌组织,作恒冷箱冰冻横切片。以肌球蛋白ATP酶组织化学染色(pH9.4),将肌纤维分为Ⅰ型和Ⅱ型。用网形测微尺测量两型肌纤维的横切面积和直径。 结果 人四肢不同骨骼肌的肌纤维粗细各不相同,其平均横切面积范围在1 780~4 760μm2之间,平均直径为47.6~77.9μm;上肢肌肌纤维的平均横切面积明显比下肢肌的小;同一肌内两型肌纤维的平均横切面积有一定差异,大多数上肢肌的Ⅱ型纤维比Ⅰ型大,而下肢肌中,大腿肌均显示Ⅰ型纤维比Ⅱ型大,小腿肌则多为Ⅱ型纤维比Ⅰ型粗大,但48个标本中仅有7个有显著性差异;肌内不同亚部或浅、深区的肌纤维横切面积也存在差异,但各肌表现不一。 结论 人四肢不同骨骼肌具有各自不同的肌纤维,其横切面积的大小与肌的功能适应密切相关,两型肌纤维横切面积相对大小的变化在肌功能适应方面仍具有一定作用,肌内不同部分的肌纤维大小的差异表明肌内局部生理功能有所不同。
, 百拇医药
    STUDY ON THE CROSS-SECTIONAL AREAS OF MUSCULAR FIBERS

    IN HUMAN LIMB SKELETAL MUSCLES

    Li Zhiyi, Xue Qian

    (Department of Anatomy, Zunyi Medical College, Zunyi)

    【Abstract】 Objective To investigate the cross-sectional areas(CSA) and diameters of muscular fibers in human limb skeletal muscles. Methods 29 limb skeletal muscles on both sides of 5 male cadavers(21~28 year) were studied within 24 hours after death. Frozen transverse sections of all muscle samples were stained for myosin ATPase (pH 9.4) and fiber types were identified as type Ⅰ and type Ⅱ. The CSA and diameters of the two type fibers were measured by net measuring rulr for microscope. Results The fiber size of diferent skeletal muscles is different and the mean CSA of muscle fibers in limb skeletal muscles varies between 1 780~4 760μm2, the mean diameter is between 47.6-77.9μm. The mean CSA of upper limb muscles is significantly smaller than that of lower limb muscles.There is some differences between the type Ⅰ and type Ⅱ fibers in fiber size. The CSA of the type Ⅱ fibers of most upper limb muscles and leg muscles is larger than that of the type Ⅰ fibers, but the CSA of type Ⅱ fibers of thigh muscles is smaller than that of type Ⅰ fibers. There is still some differences in fiber size among different compartments or between superficial and deep portions in some muscles.Conclusion The difference of fiber size of human limb muscles is closely related with the function of these muscles.The variations in fiber size of different portions within one muscle may indicate the local physical function of muscle is not uniform.
, 百拇医药
    【Key words】 Skeletal muscle; Fiber types; Cross-sectional area; Myosin ATPase

    许多研究已表明,个体内不同骨骼肌及同一肌不同部分的肌纤维型构成比例是不同的,肌纤维构成与肌的功能密切相关[1,2]。同样,个体内不同骨骼肌的肌纤维粗细也各不相同,两型肌纤维的大小也存在差异,推测这种差异也与肌的功能适应相关。

    有关肌纤维型大小的研究国外有一些报道[3,4]。然而大多数限于做针刺活检的少数肌,而且取材量小,不能全面反映整肌内肌纤维大小的真实分布。国内目前仅对人三角肌肌纤维型的横切面积作过研究[5]。本研究的目的在于广泛调查人四肢肌纤维型的横切面积和直径,积累国人四肢骨骼肌纤维型大小的资料,并探讨肌纤维型大小与肌功能之间的关系。

    材料和方法
, 百拇医药
    采用死后24h内的男性尸体5具(21~28岁),均猝死于外伤或车祸。分别取双侧上、下肢29块骨骼肌,部分肌按亚部和深、浅区取材,共取48块肌组织(约1cm×1cm×2cm),立即入液氮内,30min后取出作恒冷箱冰冻肌纤维横切片(-20℃)(厚20μm),室温下晾干后,用常规肌球蛋白ATP酶法染色(pH9.4),肌纤维可明确区分为浅染的Ⅰ型和深染的Ⅱ型纤维[6]

    在高倍镜下(16×40),用C5号0.5网形目镜尺(上海第三光学仪器厂生产)分别测量两型肌纤维的横切面积,并假定肌纤维横切面为圆,计算其直径。每张切片随机测量100根肌纤维(Ⅰ型50根,Ⅱ型50根),最后进行统计学处理和分析。

    结果和讨论

    29块肌共48块肌组织的两型肌纤维的平均横切面积和直径见附表。表中显示,人四肢不同骨骼肌的肌纤维粗细各不相同,其平均横切面积范围在1 780~4 760μm2之间,平均直径为47.6~77.9μm。上肢肌肌纤维横切面积平均为1 780~3 460 μm2,直径47.6~66.4μm;下肢肌平均为2 120~4 760μm2,直径52.0~77.9μm。可见,就肌纤维横切面积和直径而言,上肢肌小于下肢肌,两者间差异显著(P<0.05)。人类不同的骨骼肌因其位置、大小、肌纤维型构成乃至肌构筑的不同,而具有不同的功能。我们的结果显示,四肢各肌的肌纤维大小不同,显然与肌的功能相关。下肢肌的肌纤维横切面积明显比上肢肌的大,尤其是股四头肌、腓肠肌和比目鱼肌等,这些在人类行走、跑跳及维持平衡等方面具有重要作用的肌,其肌纤维明显粗大,与其功能适应密切相关。同样,某些屈肌的肌纤维比伸肌的肌纤维粗,可能说明屈肌的肌力比伸肌更强,如拇长屈肌和拇长伸肌(附表)。已有研究表明,肌肉对负荷增加或运动增加的功能适应主要表现为肌纤维横切面积的增加[7],而肌肉的不活动则导致两型肌纤维萎缩[8]。显然,人四肢不同骨骼肌的肌纤维横切面积的不同,说明不同骨骼肌的负荷量或活动量是不相同的,肌纤维可以通过改变其大小来适应其功能需要。
, 百拇医药
    虽然两型肌纤维的相对大小有一定差异,但大多数表现差异不显著。从附表可以看出,通常在一块肌内Ⅰ型纤维大的,其Ⅱ型纤维也大,Ⅰ型小者,其Ⅱ型也小,与Polgar[3]的结果一致。这似乎说明两型肌纤维相对大小的变化在肌功能适应方面表现不明显。我们的结果还表明(附表),上肢肌中大多数肌的Ⅱ型纤维的横切面积比Ⅰ型纤维的大,而下肢大腿肌则是Ⅰ型比Ⅱ型大,但小腿肌又显示大多为Ⅱ型比Ⅰ型大。然而在这些肌中,仅有7块肌的两型纤维的横切面积有显著性差异,并且都是上肢运动手指的肌,这是否表明两型肌纤维的粗细的变化在手指的功能适应方面表现更突出,有待进一步研究。

    关于肌内不同部位肌纤维大小的差异也曾有过报道。我们曾对人三角肌3个亚部分浅、深区取材研究发现,三角肌中亚部深区的Ⅱ型纤维的横切面积明显比其他部位的小[5];Henriksson-Larsen 等[9]对胫骨前肌按浅、中、深区取材研究表明:深区的两型肌纤维均比浅、中区的大。本实验对部分肌研究的结果显示,骨骼肌肌纤维大小的肌内差异是不恒定的。肱二头肌、肱三头肌各头之间肌纤维横切面积无明显差异,指浅屈肌和指深屈肌均显示中指的两型肌纤维均比其余3指粗,而指总伸肌食指的两型肌纤维比其余3指粗。这可能提示手的食指和中指的活动量更大。胫骨前肌和腓肠肌内、外侧头的浅部肌纤维均比深部的粗,也可能说明这些肌内不同部位的肌纤维在局部生理功能方面有一定差异。
, 百拇医药
    值得一提的是,肌内肌纤维无论Ⅰ型或Ⅱ型纤维,其大小差异是很大的。我们在测量时发现,同一标本内的肌纤维大小非均匀一致,而是大小不均,这种不均在Ⅱ型纤维表现尤为突出。Ⅱ型纤维主要参与快速有力的活动,因此它们可能因为锻练随功能需要而增粗,或因不活动、少活动而缩小,比Ⅰ型纤维适应性更大。另外,这种肌内肌纤维大小不均可能是造成各研究资料不太一致的原因,尤其是那些只取极少量肌组织的针刺活检的标本,其差异就更大。

    附表 人四肢骨骼肌两型肌纤维的横切面积(×100μm2)和直径(μm)

    Table The cross-sectional areas(CSA) and diameter(D) of fiber types in human limb muscles 肌 名

    muscles

    Ⅰ型(type Ⅰ)
, 百拇医药
    Ⅱ型(type Ⅱ)

    Ⅱ-Ⅰ(直径)(D)

    横切面积 (CSA)

    直径(D)

    横切面积 (CSA)

    直径(D)

    三角肌 deltoid

    27.8±7.5

    59.5

    25.9±8.3

    57.5

    -2.0
, 百拇医药
    肱二头肌 diceps brachii

    长头 (long head)

    19.3±3.9

    49.6

    20.4±5.2

    51.0

    1.4

    短头 (short head)

    18.1±2.8

    48.0

    17.8±4.1

    47.6
, http://www.100md.com
    -0.4

    喙肱肌(coracobrachialis)

    20.0±5.8

    50.5

    18.1±7.0

    48.0

    -2.5

    肱三头肌(ticeps brachii)

    长头 (long head)

    23.9±3.8

    55.2

    27.9±5.6
, 百拇医药
    59.6

    4.4

    外侧头 (lateral head)

    23.1±3.1

    54.2

    25.4±4.2

    56.9

    2.7

    内侧头 (medial head)

    19.6±4.2

    49.9

    24.5±6.2
, http://www.100md.com
    55.9

    6.0

    肱肌 brachialls

    22.1±5.4

    53.0

    23.7±6.7

    54.9

    1.9

    指浅屈肌(flexor digitorum superficialis)

    食指(second finger)

    21.7±7.2

, 百拇医药     52.6

    28.3±8.2

    60.0

    7.4*

    中指 (third finger)

    26.7±3.3

    58.3

    34.5±4.3

    66.3

    8.0*

    环指 (fourth finger)

    22.6±6.1
, http://www.100md.com
    53.6

    29.0±9.2

    60.8

    7.2*

    小指 (fifth finger)

    21.3±5.3

    52.1

    31.2±9.8

    63.0

    10.9*

    指深屈肌 (flexor digitorum profundus)

    食指 (second finger)
, 百拇医药
    22.7±8.3

    53.8

    27.1±9.4

    58.7

    6.3

    中指 (third finger)

    29.6±5.3

    61.3

    33.6±9.5

    65.4

    4.1

    环指 (fourth finger)
, 百拇医药
    22.3±3.4

    53.3

    32.2±8.3

    64.0

    10.7*

    小指 (fifth finger)

    21.0±5.7

    51.7

    26.4±7.3

    58.0

    6.3

    指总伸肌 (extensor digitorum)
, 百拇医药
    食指 (second finger)

    31.4±8.5

    63.2

    32.0±9.4

    63.8

    0.6

    中指 (third finger)

    21.1±2.5

    51.8

    18.4±2.3

    48.4

    -3.4
, 百拇医药
    环指 (fourth finger)

    22.1±1.2

    53.0

    19.3±4.3

    49.6

    -3.4

    小指 (fifth finger)

    27.6±3.2

    59.3

    19.0±5.3

    49.2

    -10.1*
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    拇长屈肌 (flexor pollicis longus)

    25.3±6.2

    56.8

    34.6±6.3

    66.4

    9.6*

    拇长伸肌 (extensor pollicis longus)

    22.7±6.9

    53.8

    23.6±7.5

    54.8
, 百拇医药
    1.0

    臀大肌 (gluteus maximus)

    上部 (upward part)

    27.0±9.4

    58.6

    25.4±6.1

    56.9

    -1.7

    下部 (lower part)

    30.5±5.1

    62.3

    31.5±5.8
, 百拇医药
    63.3

    1.0

    股外侧肌 vastus lateralis

    38.0±4.9

    69.6

    32.9±3.2

    64.7

    -4.9

    股内侧肌 vastus medialis

    38.7±6.8

    70.2

    37.2±4.8
, 百拇医药
    68.8

    -1.4

    股直肌 rectus femoris

    37.5±7.0

    69.1

    36.4±9.8

    68.1

    -1.0

    股中间肌 vastus intermedius

    50.1±9.2

    79.9

    45.3±5.1
, http://www.100md.com
    75.9

    -4.0

    半腱肌 semitendinosus

    22.4±1.5

    53.4

    21.2±2.2

    52.0

    -1.4

    半膜肌 semimembranosus

    40.1±6.1

    71.5

    33.4±7.5
, 百拇医药
    65.2

    -6.3

    股二头肌 biceps femoris

    长头 (long head)

    32.9±5.6

    64.7

    31.6±4.9

    63.4

    -1.3

    短头 (short head)

    25.2±9.8

    56.6
, http://www.100md.com
    23.6±9.9

    54.8

    -1.8

    胫骨前肌 tibialls anterlor

    浅部 (surface part)

    28.7±6.4

    60.4

    34.4±9.9

    66.2

    5.8

    深部 (deep part)

    26.7±7.0
, http://www.100md.com
    58.3

    27.6±5.7

    59.3

    1.0

    胫骨后肌 tibialis posterior

    28.6±9.3

    60.3

    32.9±9.8

    64.7

    4.4

    腓骨长肌 peroneus longus

    28.3±5.3
, 百拇医药
    60.0

    31.1±4.5

    62.9

    2.9

    腓骨短肌 peroneus brevis

    26.9±5.5

    58.5

    28.8±5.0

    60.6

    2.1长伸肌 extensor hallucls longus

, http://www.100md.com     24.4±5.7

    55.7

    27.5±2.3

    59.2

    3.5长屈肌 flexor hallucis longus

    45.3±8.3

    75.9

    37.5±3.4

    69.1

    -6.8

    趾长伸肌 extensor digitorum longus
, 百拇医药
    24.9±8.6

    56.3

    28.0±9.6

    59.7

    3.4

    趾长屈肌 flexor digitorum longus

    28.6±2.5

    60.3

    31.0±5.8

    62.8

    2.5

    比目鱼肌 soleus
, 百拇医药
    45.8±4.8

    76.4

    47.6±8.4

    77.9

    1.5

    腓肠肌外侧头 gastrocnemius (lateral head)

    浅部 (surface part)

    34.3±7.3

    66.1

    37.3±7.4

    68.9

    2.8
, 百拇医药
    深部 (deep part)

    28.3±6.1

    60.0

    31.9±7.2

    63.7

    3.7

    肌部 (muscular part)

    26.2±4.0

    57.8

    31.1±2.9

    62.9

    5.1
, http://www.100md.com
    腓肠肌内侧头 gastrocnemius (medial)

    浅部 (surface part)

    38.7±8.2

    70.2

    39.4±9.1

    70.8

    0.6

    深部 (deep part)

    34.2±8.3

    66.0

    35.8±9.2

, 百拇医药     67.5

    1.5

    肌部 (muscular part)

    41.4±9.6

    72.6

    41.1±9.2

    72.3

    0.3

    注:* 两型肌纤维比较差异显著P<0.05

    Comparison between type Ⅰ and type Ⅱ fibers P<0.05

    * 国家自然科学基金资助课题(No.39260034)
, 百拇医药
    △ Department of Anatomy, Zunyi Medical College,Zunyi 563003, China

    参考文献

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    [2]Johnson MA, Polgar J, Weightman D, et al. Data on the distribution of fiber types in thirty-six human muscles. An autopsy study. J Neurol Sci, 1973, 18(1):111

    [3]Polgar J, Johnson MA, Weightman D, et al. Data on fiber size in thirty-six human muscles. An autopsy study. J Neurol Sci, 1973, 19(2):307
, http://www.100md.com
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    [5]李志义,李名扬,薛黔.人三角肌亚部化、肌纤维型分布及面积的研究.解剖学报,1992,23(1):3

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    收稿1997-10 修回1998-03, 百拇医药