静态负荷所致肌肉组织中自由基及酶变化的研究
作者：宋敏 王生 刘亚青 郑强
单位：100083 北京医科大学劳动卫生学教研室(宋敏(现在山东省滨州医学院毒理研究室256603)、王生、郑强)；山东省青岛市卫生防疫站劳动卫生科(刘亚青)
关键词：静态负荷；肌酸磷酸激酶；自由基
中华劳动卫生职业病杂志990109 【摘要】 目的 观察静态负荷所致肌肉损伤后自由基和酶的变化。 方法 采用顺磁共振仪(ESR)技术测定半离体肌肉静态负荷后的自由基变化，同时测定了肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脱氢酶(LDH)的变化。 结果 随着负荷的增大和实验时间的延长，自由基含量也随之增高，肌肉中CPK和LDH的活力均下降。 结论 静态负荷可以导致肌肉中自由基生成增加和酶外释。
Studies on the changes of free radical and enzyme in damaged muscle induced by static load
, http://www.100md.com
Song Min,Wang Sheng,Liu Yaqing,et al.Department of Occupational Health,Beijing Medical University,Beijing 100083
【Abstract】 Objective To study the changes of free radical,CPK and LDH in damaged muscle induced by static load. Methods CPK,LDH and the free radical were determined by ESR. Results As the load increased and experimental time prolonged,free radicals in muscle increased significantly,the activity of CPK and LDH decreased. Conclusion Static load could lead to the increase of free radicals and release of enzyme.
, 百拇医药
【Key Words】 Static load CPK Free radical
自1978年Dillard首次提出自由基在运动性疲劳损伤中的作用后[1]，自由基在运动性疲劳损伤中的意义越来越受到人们的重视。很多学者从不同角度间接揭示了运动与自由基的关系，并且测定了大鼠不同类型肌纤维在运动和安静时的自由基代谢状况。但是对静态负荷所致肌肉疲劳时自由基的变化，尚未见报道。目前静态负荷在工作中占有的比重越来越大，静态负荷引起损伤常见于坐位作业，据报道，坐位作业人数约占从业人员的3/4。因此，研究静态负荷所致肌肉损伤过程中自由基和酶的变化，对防治静态负荷引起的损伤具有重要意义。
材料与方法
1.实验动物：健康成年雄性SD大鼠，由北京医科大学实验动物部提供。
2.方法：取雄性大鼠36只，体重180g左右，随机分为3个对照组和9个实验组。实验时用2%戊巴比妥钠麻醉，将大鼠上肢固定在高60cm的木架上，剥离腓肠肌，不破坏主要血管，保持血液供应。将腓肠肌远端游离，并给予25、50、100g负荷，每个负荷组分别负荷10、20、30min。负荷完毕后，取下约0.7g肌肉装入直径为4mm的塑料管中，放入液氮，用顺磁共振仪(ESR)测自由基含量。同时取0.7g肌肉，剪碎后放入7ml生理盐水，匀浆后测定肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脱氢酶(LDH)活力。统计分析用Primer软件进行t检验。
, http://www.100md.com
结 果
1.不同负荷、不同时间所致肌肉中自由基含量变化：随着负荷及牵拉时间的增加，肌肉中自由基含量也逐渐增加，在50g组峰高由21.1mm上升至42.4mm，在100g组峰高由26.6mm上升至41.0 mm，呈升高趋势(表1)。
2.不同负荷、不同时间所致肌肉中LDH活力的变化：50g组负荷10～30分钟时，LDH活力由每10g 2412U降至2016U，100g组由每10g 2351U降至1808U，随着负荷及时间的增加，肌肉中LDH的活力呈下降趋势(表1)。
表1 不同负荷、不同时间所致肌肉中自由基含量、CPK活力及LDH活力的变化(
±s)
Table 1 Contents of free radical and activities of CPK and LDH in muscle at different times and loads(±s) 组别
, 百拇医药
Group
自由基 Free radical(mm)△
CPK (U/100 g)
LDH (U/10 g
20min
30min
10min
10min
20min
30min
10 min
20 min
, http://www.100md.com
30 min
25 g
22.9±3.9
25.6±4.9
30.5±8.1
226.1±72.4
228.8±30.1
226.1±30.3
2457±200
2331±145
2291±113
50 g
, http://www.100md.com
21.1±4.4
26.2±3.7
42.4±9.9*
226.6±30.5
180.5±12.9*
156.1±23.3**
2412±183
2183±147
2016±199*
100 g
26.7±7.9
, 百拇医药
30.0±5.6
41.0±2.1*
191.6±18.7*
162.9±21.9**
146.8±16.5**
2351±85
2110±69*
1808±147**
对照组
Control
, 百拇医药
21.6±7.8
20.3±7.2
23.3±3.8
244.4±35.5
241.0±34.6
255.4±45.9
2492±150
2538±128
2552±97
△：峰高；与对照组比较，*P<0.05,**P<0.01 △：Peak amplitude;*P<0.05,**P<0.01 vs. control
, 百拇医药
3.不同负荷、不同时间所致肌肉中CPK活力的变化：50g组负荷10～30分钟时，CPK活力由每100g 226.6U下降至156.1U；100g组由每100g 191.6U降至146.8U。随着负荷及时间的增加，肌肉中CPK的活力呈下降趋势，见表1。
讨 论
自由基具有较强的化学活性，极易得失电子进行各种氧化还原反应，它可与相接触的各种生物大分子反应，改变或损伤生物大分子的结构、功能[2]。正常机体内存在着完善的自由基清除系统，使机体处于自由基产生和清除的动态平衡中，因而自由基不会引起组织的异常与损伤。但是，当各种原因导致自由基异常增多时，可使细胞功能下降，严重时可导致细胞以致于整个器官或机体死亡。Davies[3]1982年首次应用ESR技术直接证实：衰竭运动后肌肉中自由基明显增多，从而找到了自由基在运动损伤中起作用的最直接证据，同时他发现自由基的增多与细胞膜完整性的破坏有重要关系。以后又有学者用相同的方法证实了电刺激后骨骼肌自由基增多[4]，膜通透性增加[3，5]，细胞内酶外释[4，6]，抑制线粒体的呼吸功能。膜损伤又使细胞内外环境异常，Na+、Ca2+浓度发生变化，酶活力降低，进而使细胞功能下降，严重时细胞死亡。
, 百拇医药
本实验结果可见：随着负荷的增加及时间的延长，通过ESR检测，可见活性氧的峰高明显增大，腓肠肌中自由基的含量增加。这说明在静态负荷所致肌肉损伤时，自由基的产生随负荷大小及负荷时间的增加而增加，呈负相关。由于产生了大量的活性氧自由基，那么其对肌肉细胞的作用如前所述，将导致组织结构损伤、功能降低、肌肉疲劳，最终导致肌肉损伤。
骨骼肌中的CPK是促进肌肉收缩时被分解的ATP迅速再合成的酶，正常时存在于细胞内，外周血中含量很少，因此，血浆中的CPK已被广泛用于耗竭性锻炼后肌肉损伤的指示物。但大部分研究仅限于肌肉动态收缩时，有关持续性静态收缩后肌肉的损伤情况及外周血中CPK活力的变化尚未见报道。本研究发现持续性静态收缩后，肌肉中CPK活力明显降低，LDH活力也明显降低，这进一步证明了肌细胞膜受损，膜通透性增高，酶外释，肌肉损伤产生。
参 考 文 献
[1] Dillard CJ.Effects of vitamin E,and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation.J Appl Physiol,1997,45:927-929.
, 百拇医药
[2] Powis G,Southorn PA.Free radicals in medicine.Mayo Clin Proc Apr,1988,63:381-389.
[3] Davies KJ,Quintaniha AT,Brooks GA,et al.Free radicals and tissue damage produced by exercise.Biochem Biophys Res Commun,1982,107:1198-1205.
[4] Jackson MJ.Electron spin resonance studies of intact skeletal muscle.Biochem Biophys Acta,1985,847:185-188.
[5] Jamieson D.Oxygen metabolites in mammals.Free Radi Biolo Med,1989,7:87-91.
[6] Chia LS,Thompson GE,Moscarello MA.Disorder in human myelin induced by superoxide radical:an in vitro investigation.Biochem Biophys Res Commun,1983,117:141-146.
(收稿：1998-05-06 修回：1998-11-04), 百拇医药
单位：100083 北京医科大学劳动卫生学教研室(宋敏(现在山东省滨州医学院毒理研究室256603)、王生、郑强)；山东省青岛市卫生防疫站劳动卫生科(刘亚青)
关键词：静态负荷；肌酸磷酸激酶；自由基
中华劳动卫生职业病杂志990109 【摘要】 目的 观察静态负荷所致肌肉损伤后自由基和酶的变化。 方法 采用顺磁共振仪(ESR)技术测定半离体肌肉静态负荷后的自由基变化，同时测定了肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脱氢酶(LDH)的变化。 结果 随着负荷的增大和实验时间的延长，自由基含量也随之增高，肌肉中CPK和LDH的活力均下降。 结论 静态负荷可以导致肌肉中自由基生成增加和酶外释。
Studies on the changes of free radical and enzyme in damaged muscle induced by static load
, http://www.100md.com
Song Min,Wang Sheng,Liu Yaqing,et al.Department of Occupational Health,Beijing Medical University,Beijing 100083
【Abstract】 Objective To study the changes of free radical,CPK and LDH in damaged muscle induced by static load. Methods CPK,LDH and the free radical were determined by ESR. Results As the load increased and experimental time prolonged,free radicals in muscle increased significantly,the activity of CPK and LDH decreased. Conclusion Static load could lead to the increase of free radicals and release of enzyme.
, 百拇医药
【Key Words】 Static load CPK Free radical
自1978年Dillard首次提出自由基在运动性疲劳损伤中的作用后[1]，自由基在运动性疲劳损伤中的意义越来越受到人们的重视。很多学者从不同角度间接揭示了运动与自由基的关系，并且测定了大鼠不同类型肌纤维在运动和安静时的自由基代谢状况。但是对静态负荷所致肌肉疲劳时自由基的变化，尚未见报道。目前静态负荷在工作中占有的比重越来越大，静态负荷引起损伤常见于坐位作业，据报道，坐位作业人数约占从业人员的3/4。因此，研究静态负荷所致肌肉损伤过程中自由基和酶的变化，对防治静态负荷引起的损伤具有重要意义。
材料与方法
1.实验动物：健康成年雄性SD大鼠，由北京医科大学实验动物部提供。
2.方法：取雄性大鼠36只，体重180g左右，随机分为3个对照组和9个实验组。实验时用2%戊巴比妥钠麻醉，将大鼠上肢固定在高60cm的木架上，剥离腓肠肌，不破坏主要血管，保持血液供应。将腓肠肌远端游离，并给予25、50、100g负荷，每个负荷组分别负荷10、20、30min。负荷完毕后，取下约0.7g肌肉装入直径为4mm的塑料管中，放入液氮，用顺磁共振仪(ESR)测自由基含量。同时取0.7g肌肉，剪碎后放入7ml生理盐水，匀浆后测定肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脱氢酶(LDH)活力。统计分析用Primer软件进行t检验。
, http://www.100md.com
结 果
1.不同负荷、不同时间所致肌肉中自由基含量变化：随着负荷及牵拉时间的增加，肌肉中自由基含量也逐渐增加，在50g组峰高由21.1mm上升至42.4mm，在100g组峰高由26.6mm上升至41.0 mm，呈升高趋势(表1)。
2.不同负荷、不同时间所致肌肉中LDH活力的变化：50g组负荷10～30分钟时，LDH活力由每10g 2412U降至2016U，100g组由每10g 2351U降至1808U，随着负荷及时间的增加，肌肉中LDH的活力呈下降趋势(表1)。
表1 不同负荷、不同时间所致肌肉中自由基含量、CPK活力及LDH活力的变化(
±s)Table 1 Contents of free radical and activities of CPK and LDH in muscle at different times and loads(
±s) 组别, 百拇医药
Group
自由基 Free radical(mm)△
CPK (U/100 g)
LDH (U/10 g
20min
30min
10min
10min
20min
30min
10 min
20 min
, http://www.100md.com
30 min
25 g
22.9±3.9
25.6±4.9
30.5±8.1
226.1±72.4
228.8±30.1
226.1±30.3
2457±200
2331±145
2291±113
50 g
, http://www.100md.com
21.1±4.4
26.2±3.7
42.4±9.9*
226.6±30.5
180.5±12.9*
156.1±23.3**
2412±183
2183±147
2016±199*
100 g
26.7±7.9
, 百拇医药
30.0±5.6
41.0±2.1*
191.6±18.7*
162.9±21.9**
146.8±16.5**
2351±85
2110±69*
1808±147**
对照组
Control
, 百拇医药
21.6±7.8
20.3±7.2
23.3±3.8
244.4±35.5
241.0±34.6
255.4±45.9
2492±150
2538±128
2552±97
△：峰高；与对照组比较，*P<0.05,**P<0.01 △：Peak amplitude;*P<0.05,**P<0.01 vs. control
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3.不同负荷、不同时间所致肌肉中CPK活力的变化：50g组负荷10～30分钟时，CPK活力由每100g 226.6U下降至156.1U；100g组由每100g 191.6U降至146.8U。随着负荷及时间的增加，肌肉中CPK的活力呈下降趋势，见表1。
讨 论
自由基具有较强的化学活性，极易得失电子进行各种氧化还原反应，它可与相接触的各种生物大分子反应，改变或损伤生物大分子的结构、功能[2]。正常机体内存在着完善的自由基清除系统，使机体处于自由基产生和清除的动态平衡中，因而自由基不会引起组织的异常与损伤。但是，当各种原因导致自由基异常增多时，可使细胞功能下降，严重时可导致细胞以致于整个器官或机体死亡。Davies[3]1982年首次应用ESR技术直接证实：衰竭运动后肌肉中自由基明显增多，从而找到了自由基在运动损伤中起作用的最直接证据，同时他发现自由基的增多与细胞膜完整性的破坏有重要关系。以后又有学者用相同的方法证实了电刺激后骨骼肌自由基增多[4]，膜通透性增加[3，5]，细胞内酶外释[4，6]，抑制线粒体的呼吸功能。膜损伤又使细胞内外环境异常，Na+、Ca2+浓度发生变化，酶活力降低，进而使细胞功能下降，严重时细胞死亡。
, 百拇医药
本实验结果可见：随着负荷的增加及时间的延长，通过ESR检测，可见活性氧的峰高明显增大，腓肠肌中自由基的含量增加。这说明在静态负荷所致肌肉损伤时，自由基的产生随负荷大小及负荷时间的增加而增加，呈负相关。由于产生了大量的活性氧自由基，那么其对肌肉细胞的作用如前所述，将导致组织结构损伤、功能降低、肌肉疲劳，最终导致肌肉损伤。
骨骼肌中的CPK是促进肌肉收缩时被分解的ATP迅速再合成的酶，正常时存在于细胞内，外周血中含量很少，因此，血浆中的CPK已被广泛用于耗竭性锻炼后肌肉损伤的指示物。但大部分研究仅限于肌肉动态收缩时，有关持续性静态收缩后肌肉的损伤情况及外周血中CPK活力的变化尚未见报道。本研究发现持续性静态收缩后，肌肉中CPK活力明显降低，LDH活力也明显降低，这进一步证明了肌细胞膜受损，膜通透性增高，酶外释，肌肉损伤产生。
参 考 文 献
[1] Dillard CJ.Effects of vitamin E,and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation.J Appl Physiol,1997,45:927-929.
, 百拇医药
[2] Powis G,Southorn PA.Free radicals in medicine.Mayo Clin Proc Apr,1988,63:381-389.
[3] Davies KJ,Quintaniha AT,Brooks GA,et al.Free radicals and tissue damage produced by exercise.Biochem Biophys Res Commun,1982,107:1198-1205.
[4] Jackson MJ.Electron spin resonance studies of intact skeletal muscle.Biochem Biophys Acta,1985,847:185-188.
[5] Jamieson D.Oxygen metabolites in mammals.Free Radi Biolo Med,1989,7:87-91.
[6] Chia LS,Thompson GE,Moscarello MA.Disorder in human myelin induced by superoxide radical:an in vitro investigation.Biochem Biophys Res Commun,1983,117:141-146.
(收稿：1998-05-06 修回：1998-11-04), 百拇医药