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骨骼肌急性运动损伤机制探究

2019-07-19靳丽萍鲁哲

当代体育科技 2019年13期
关键词:骨骼肌

靳丽萍 鲁哲

摘  要:随着人们健康意识的提升,运动已经成为生活中重要的日常行为。但是随着运动人群的增加,运动损伤也居高不下。这些运动损伤大多是急性损伤,常见的有撕裂、挫伤、冷冻、灼烧等,而些运动损伤会影响人们的日常生活及健康。所以,本文主要采用了文献资料法介绍了急性运动损伤及机制。从理论上宏观阐述了急性运动损伤与机械力过大、拉伸的速度有关;微观上急性运动损伤是由于细胞膜的损伤及肌原纤维的损伤导致的。其目的在于为下一步的急性损伤预防与修复提供解决思路。

关键词:运动急性损伤  机械力  骨骼肌

中图分类号:G804                                  文献标识码:A                        文章编号:2095-2813(2019)05(a)-0026-03

Abstract: With the improvement of people's health awareness, sports have become an important daily behavior in life. However, with the increase of the sports population, acute sports injuries also remain high. These acute sports injuries are mostly acute injuries, the common ones are laceration, contusion, freezing, burning and so on. These sports injuries can affect People's Daily life and health. Therefore, this paper mainly introduces the acute sports injury and its mechanism by means of literature review. Theoretically, acute sports injury is caused by excessive mechanical force and the speed of stretching. Microscopically, acute sports injury is caused by cell membrane injury and myofibril injury. Its purpose is to provide a solution for the prevention and repair of acute injury in the next step.

Key Words: Acute sports injury; Mechanical force; Skeletal muscle

运动带给人类健康的同时也伴随着损伤的发生。而损伤最常见的为急性运动损伤。现通过本文了解急性运动损伤,从宏观和微观上探究其损伤机制。为后期急性运动损伤的预防和修复提供思路。

1  急性运动损伤的定义

运动损伤分为急性损伤与慢性损伤,其中在运动时最常见的为急性运动损伤。James Tidball等[1]人认为骨骼肌通过改变基因表达和蛋白质的稳定性不断的适应它的机械力学环境。这种适应能够影响肌肉的生理功能和肌肉块。然而,当力学环境超过了肌肉所能承受的界限时,将会诱导肌肉产生急性损伤。通过上述定义可知,当外界的应力超过自身的肌肉所能承受的机械力时,将表现为急性损伤。其形式与分类如下。

2  急性运动损伤常见的损伤类型与形成形式

急性运动损伤的划分类型常见的为以下几种按类别可将运动损伤划分为,按受伤组织结构分类、按运动时间分类、按性质分类、按程度分类。

2.1 急性运动损伤的损伤类型

(1)按组织结构。

按组织分类如神经损伤、皮肤损伤、内脏损伤、关节软骨损伤、滑囊损伤。

(2)按受伤的时间分类。

按时间可分为新伤、旧伤。

(3)按损伤性质分类。

根据损伤性质可分为开放性损伤、闭合性损伤两种。

(4)按损伤的严重程度分类。

按程度可分为轻度损伤、中度损伤、重伤。

2.2 急性损伤的宏观形成机制

造成急性损伤的原因有以下几条。

首先,运动专项技术因素,運动项目的不同其特点也不同。不同项目使人体的各个部位承受的机械力不同,所以可能不同的运动项目对人体的不同部位造成不同的急性损伤。例如投掷的运动员,肩关节及周围肌群容易受伤;网球运动员,肘关节及周围肌群易受伤造成网球肘等。

其次,人体解剖生理因素,从人体解剖学和生物力学的角度看,人体自身的部位不同结构也不同,其所能承受的机械力不同。所以就存在着一些人体相对薄弱环节,这些薄弱环节在有些运动中机械力或角度较大时容易发生骨骼肌的急性运动损伤,如:健美操运动员,纵劈腿极易出现骨骼肌的拉伤。

最后,思想认识因素,在太极拳的运动中如果马步的动作不到位,如膝关节蹲时超过脚尖时极易损伤膝关节。虽然练习时都被告知,但是当自己练习无人进行监督时,思想就会懈怠将动作走形,损伤膝关节及周围肌群。

所以急性运动损伤与骨骼肌存在着密切的联系。这使得骨骼肌在损伤的过程中起着关键性的作用。骨骼肌作为关键性因素其作用如下:

首先,骨骼肌作为产生力量专门的组织,就要求肌肉有可兴奋性。当骨骼肌受到刺激时,会发生兴奋收缩耦联。其次,骨骼肌还有一定的储存的功能,他能夠有限度的“记忆”并适应外界的力学环境。最后,骨骼肌具有内分泌的功能。贺强、漆正堂、丁树哲等[2]人认为,它可以合成、分泌调节肽、生长因子等多种生物活性分子。这些生物活性分子统称为“肌肉因子”(myokine),它们能够成为介导骨骼肌与肝脏、脂肪、脑等器官或组织之间的“cross-talk”的重要信使分子,也就是这些“肌肉因子”有信使的作用,起到了传递信号的用处。例如骨骼肌受到刺激产生兴奋,进行收缩。当刺激过大时骨骼肌及时的传递信息对损伤做出回应,以防损伤更大。然后骨骼肌分泌的“肌肉因子”对后期的修复。骨骼肌的这些作用有着不可替代性。所以骨骼肌在人体中占有重要的位置。

因此急性运动损伤是与肌肉有着密切的关系。它是由于外界的负荷过大对肌肉的过度刺激造成的。Gordon AM等[3]人的研究表明青蛙的骨骼肌以10Hz的频率0.3MPa的力刺激将不会受伤,但是当增加数倍的外界机械力时,骨骼肌急性运动损伤出现。 因此从这个实验中可以看出,当刺激的频率一定时,外界机械力增加到肌肉所能承受的值之外时,骨骼肌将会出现急性运动损伤。也就是当外界的机械力达到肌肉所能承受的限度时将造成急性运动损伤。

另有研究表明损伤与拉伸的速度有关。当拉伸的速度增加到一定的程度时,骨骼肌将会损伤。虽然Lynch GS、Faulkner JA等[4]人应用大鼠趾长伸肌的单根肌纤维以0.5、1.0、2.0lengths/s的速度分别拉伸到趾长伸肌单根肌原纤维的5%,10%或20%。研究结果表明在单根肌原纤维耐受的速度范围内,骨骼肌的急性运动损伤的严重程度与拉伸速度无关。通过此研究可表明,在骨骼肌的可接受的伸缩速度范围内,无论以任何速度牵拉骨骼肌,都将不会造成损伤。但是Warren GL等[5]人研究发现在高速拉伸下,由于快速的离心收缩运动将引起的损伤。此研究发现大鼠比目鱼肌中肌酸激酶的释放量增多,而肌酸激酶的量升高就标志着肌肉中的细胞膜损伤,也就是可以证明骨骼肌高速离心被损伤。因此,此研究表明快速的拉伸,将使机体做快速离心运动。而快速离心运动超过肌肉所能承受的范围时将导致骨骼肌细胞的损伤。因此,肌酸激酶将升高,这也进一步的证明了骨骼肌的损伤。

3  运动急性损伤的微观变化

当肌肉损伤时,宏观上表现为身体某个部位的疼痛或功能性失调。但在微观上就是骨骼肌的肌腹,肌腱,甚至是相邻两块肌肉的衔接点的部分出现了结构性的损坏。

急性肌肉损伤过程中,宏观上为肌肉块的损伤,但在微观上肌肉细胞的细胞膜受到了广泛的损伤,这对肌肉的稳态有着深远的影响。当细胞膜损伤的足够大时,细胞外胞浆无节制的流入。细胞内的蛋白如肌酸激酶无节制的流入细胞外时[6-8]肌肉的稳态将会被破坏。细胞膜的控制功能将更加的减弱。此时Ca2+作为第二信使也将无节制的进入细胞膜内。正常情况下通常存在于细胞外约1.8mM,胞质内约0.2μM,当肌肉受伤时Ca2+迅速通过病变的膜。胞浆钙无规则流入[9],而Ca2+激活了calpain,它能够损害z盘[10,11],所以肌肉整块损伤。从以上文章可知,当肌肉有开始损伤的迹象时,是从细胞膜的不识别,不控制开始。进而导致胞内Ca2+上升,激活calpain,从而损坏了肌细胞中的z线,导致肌细胞损坏。而多个肌细胞的损坏将宏观的表现为肌肉块的疼痛及功能的损伤。

另外有研究认为,骨骼肌的损伤与肌肉的肌原纤维中肌小节排列有关。Lauritzen F等[12]人对离心收缩损伤后的人的骨骼肌进行了透镜检测如图1。在图A中肌原纤维中的肌小节结构部分整齐,部分被破坏。整齐的为还未被破坏的肌原纤维,不整齐的为损伤的肌小节。例如箭头所指的区域,从图1可以看出Z线凌乱不整齐。另外B相比A的排列更加的乱。说明B的损伤更加的严重。这已被Lauritzen F在文中已经证明,B受损的更加严重。所以由图可知当骨骼肌损伤时,肌原纤维的肌小节结构破坏。Z线的排列顺序被破坏。

由图1可知,骨骼肌的损伤都与骨骼肌的结构变化有关。损伤先从小的细胞结构开始损伤。逐渐的影响周围的细胞。再扩大到一整块肌肉。当整块肌肉损伤时就会表现为生理功能不能正常发挥,肌肉质量下降。

总之,急性运动损伤在运动中时常发生。为了预防和修复急性运动损伤。首要的是先了解急性运动损伤,明晰其中的机制。这样才能为后期的预防和治疗提供研究的方向以及阻断的通路。

参考文献

[1] Tidball JG.Mechanisms of muscle injury, repair, and regeneration[J].Comprehensive Physiology,2011,1(4):2029-2062.

[2] 贺强,漆正堂,丁树哲.骨骼肌的内分泌功能与运动代谢适应[J].中国运动医学杂志,2015,34(2):201-207.

[3] Gordon AM,Huxley AF,Julian FJ.The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres[J].Journal of Physiology,1966,184(1):170-192.

[4] Lynch GS,Faulkner JA.Contraction-induced injury to single muscle fibers: Velocity of stretch does not influence the force deficit[J].Am J Physiol,1998,275(1):1548-1554.

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