運(yùn)動與骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化

張翔 張學(xué)林 許壽生

1山西省忻州師范學(xué)院體育系（忻州 034000）

2北京體育大學(xué)研究生院（北京 100084）

不習(xí)慣運(yùn)動尤其是離心運(yùn)動導(dǎo)致骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化，通常稱之為運(yùn)動性肌肉微損傷（exercise-induced muscle damage，EIMD）［1-5］。運(yùn)動性骨骼肌結(jié)構(gòu)變化具有延遲性特點(diǎn)，運(yùn)動后即刻結(jié)構(gòu)變化程度較小，運(yùn)動后24～72h變化程度逐漸加劇，5～7天恢復(fù)正常。以上現(xiàn)象普遍認(rèn)為是由損傷誘發(fā)炎癥變化所致［1，6-9］。伴隨著骨骼肌結(jié)構(gòu)變化，即損傷和炎癥變化，出現(xiàn)肌力下降、肌肉酸痛、腫脹、硬條索以及血液中肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌紅蛋白（Mb）濃度增加等 DOMS癥（symptoms of delayed onset muscle soreness，symptoms of DOMS），很自然與骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化聯(lián)系在一起，作為起因看待［1-3，9-12］。這表明骨骼肌結(jié)構(gòu)變化加劇與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。然而，近來研究發(fā)現(xiàn)，不習(xí)慣的運(yùn)動或離心運(yùn)動后骨骼肌細(xì)胞內(nèi)沒有炎癥因子出現(xiàn)，僅在肌膜、基質(zhì)發(fā)生炎癥反應(yīng)［13-19］，骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的損傷和炎癥變化學(xué)說及DOMS癥成因?qū)W說受到挑戰(zhàn)。這提示運(yùn)動性骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化機(jī)制仍在探討中。迄今為止，肌絲滑行理論僅解釋了骨骼肌在向心收縮時的粗細(xì)肌絲收縮與舒張機(jī)制問題，而骨骼肌在主動收縮情況下如何被動拉長的機(jī)制（離心運(yùn)動機(jī)制）還不清楚，主要體現(xiàn)為：（1）骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的起始因素；（2）骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化后的重塑過程；（3）基質(zhì)、肌膜、肌節(jié)三者之間的相互關(guān)系。

1 運(yùn)動性骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的起始因素

1.1 機(jī)械因素學(xué)說

多數(shù)學(xué)者達(dá)成共識，認(rèn)為運(yùn)動性骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化起因于機(jī)械因素。機(jī)械因素學(xué)說主要依據(jù)Morgan［20］和Morgan等［21］提出的離心運(yùn)動時肌節(jié)長度不均一性學(xué)說（sarcomere length non-uniformities） 和 肌 節(jié) 爆裂 學(xué) 說（popping sarcomere hypothesis），其主要論點(diǎn)是：離心運(yùn)動時由于肌節(jié)被動拉長的長度不均一，且肌節(jié)長度－張力曲線處于降支狀態(tài)時肌節(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最差，導(dǎo)致較弱肌節(jié)被過度牽拉。如果這時肌節(jié)反復(fù)被牽拉，較弱肌節(jié)的粗細(xì)肌絲將牽拉出重疊區(qū)，導(dǎo)致肌節(jié)被撕裂或撕斷，通常稱之為“popping”。隨著損傷程度加重，肌膜被撕裂。研究發(fā)現(xiàn)，牽拉肌纖維致使粗細(xì)肌絲重疊區(qū)丟失后不能恢復(fù)，肌聯(lián)蛋白（titin）與粗肌絲結(jié)合位點(diǎn)脫離（titin是一大分子蛋白，橫跨Z盤至M線半個肌節(jié)，被看作是肌節(jié)的主要被動張力成分，對維持肌節(jié)結(jié)構(gòu)起關(guān)鍵作用）［22-24］；Panchangam等［23］分離大鼠比目魚肌單條肌纖維，采用激光衍射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)較長的肌節(jié)長度較短肌節(jié)長度更容易被過度牽張。此研究結(jié)果似乎支持了popping學(xué)說，肌節(jié)受到過度牽張時，收縮成分和被動成分結(jié)構(gòu)均遭破壞。然而，近來也有研究結(jié)果不支持popping學(xué)說。Rassier等［25］分離大白兔腰肌單條肌原纖維，并采用掃描線性光電二極管陣列圖像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)肌節(jié)長度在牽張之前、之中、之后均具有長度不均一性的特征，但肌節(jié)長度從不被牽張至超出粗細(xì)肌絲重疊區(qū)之外。隨后多位學(xué)者證實(shí)了此現(xiàn)象［26-28］。這些研究結(jié)果不支持popping學(xué)說，恰好符合骨骼肌超微結(jié)構(gòu)改變的特征，如果離心運(yùn)動導(dǎo)致骨骼肌肌節(jié)popping發(fā)生，那么鄰近或周圍肌節(jié)受到被動撕裂的影響，但離心運(yùn)動導(dǎo)致了骨骼肌肌原纖維局部超微結(jié)構(gòu)變化，周圍區(qū)域肌節(jié)結(jié)構(gòu)完好無損［29］。Panchangam 等［24］的另一研究支持了機(jī)械因素學(xué)說，但做出了區(qū)別于肌節(jié)爆裂學(xué)說的解釋，他分離大鼠比目魚肌單條肌纖維，發(fā)現(xiàn)離心運(yùn)動沒有導(dǎo)致肌節(jié)popping發(fā)生，但肌節(jié)不能恢復(fù)初始長度。作者認(rèn)為，離心運(yùn)動導(dǎo)致肌節(jié)被動成分尤其是肌聯(lián)蛋白titin被過度拉長，靜息時不能恢復(fù)其初始長度，致使肌節(jié)結(jié)構(gòu)改變。這提示機(jī)械因素學(xué)說受到爭議，不能較好解釋運(yùn)動性骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化起因，運(yùn)動性骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化起因仍在探討中。

1.2 肌節(jié)機(jī)械張力感受器和骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系（肌節(jié)機(jī)械張力感受器學(xué)說）

迄今為止，肌絲滑行理論較好地解釋了骨骼肌向心運(yùn)動時粗細(xì)肌絲收縮與舒張機(jī)制問題，而骨骼肌在主動收縮情況下如何被動拉長的機(jī)制（離心運(yùn)動機(jī)制）還不清楚。骨骼肌肌節(jié)是一動態(tài)結(jié)構(gòu)，能依據(jù)環(huán)境變化發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，這為研究離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌結(jié)構(gòu)改變起因帶來新的思路。

普遍認(rèn)為，骨骼肌肌節(jié)僅是一個收縮單位。但研究發(fā)現(xiàn)，Z線上的蛋白依據(jù)機(jī)械應(yīng)激、細(xì)胞外信號，有時錨靠在Z線上，有時出現(xiàn)在胞漿中，具有驚人的動態(tài)交換能力，這些蛋白包括以前被稱為Z線靜態(tài)結(jié)構(gòu)成分的α-actinin 或 myotilin 蛋白［30］。不僅如此，Z 盤、M帶上許多蛋白以及肌聯(lián)蛋白titin具有應(yīng)激感受器功能，能感受肌節(jié)、M帶的張力變化，及時調(diào)節(jié)肌節(jié)的形態(tài)以適應(yīng)環(huán)境的要求［30-32］。另有研究發(fā)現(xiàn)，心肌 Z盤骨架蛋白telethonin與titin N末端結(jié)合非常牢固，呈回文結(jié)構(gòu)（palindromic assembly），除非某種信號作用，機(jī)械張力不能使其結(jié)合位點(diǎn)脫離［33］。這提示肌節(jié)受到張力時，Z線、M線或titin能及時調(diào)整結(jié)構(gòu)以免肌節(jié)被撕裂。離心運(yùn)動極易導(dǎo)致Z盤結(jié)構(gòu)改變而肌節(jié)popping沒有發(fā)生，表明離心運(yùn)動很可能由于某種激酶導(dǎo)致組成骨骼肌肌節(jié)Z線的結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)合位點(diǎn)脫離而使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即結(jié)構(gòu)很可能是主動而不是被動改變，骨架蛋白和收縮蛋白不被撕裂。近來的部分研究結(jié)果支持了此觀點(diǎn)。Cap通過CapZIP（CapZ-interacting protein）與 Z 線 α-actinin和 nebulin C末端結(jié)合，可能為肌動蛋白提供了一個錨靠復(fù)合體［34，35］。研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌肌節(jié) CapZIP 能被 JNK（c-Jun N-terminal kinase）磷酸化，導(dǎo)致 CapZIP與 CapZ脫離，致使肌動蛋白錨靠復(fù)合體消失［36］。另有研究表明，與向心運(yùn)動相比，離心運(yùn)動更能導(dǎo)致骨骼肌JNK濃度增加［37］，且離心運(yùn)動后α-actinin、nebulin、titin選擇性地從Z線脫離［15］。這表明運(yùn)動性骨骼肌結(jié)構(gòu)改變可能通過MAPK（mitogen activated protein kinase）磷酸化 CapZIP，導(dǎo)致CapZ與 α-actinin、nebulin、titin脫離，致使 Z盤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。Panchangam等［24］研究發(fā)現(xiàn)，離心運(yùn)動導(dǎo)致被拉長的肌節(jié)不能恢復(fù)至初始長度，而popping沒有發(fā)生，認(rèn)為可能是肌節(jié)彈性成分titin被過度拉長不能恢復(fù)其初始長度，導(dǎo)致肌節(jié)結(jié)構(gòu)改變。這表明肌節(jié)的彈性或被動成分如titin結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生了構(gòu)象變化，像彈簧一樣，受到拉力時結(jié)構(gòu)主動變化以緩沖肌節(jié)受到的外力，避免損傷。這提示離心運(yùn)動造成的骨骼肌肌節(jié)變化不是損傷，而是肌節(jié)受到過分牽拉導(dǎo)致Z盤結(jié)構(gòu)（或許還包括M線、titin）主動變化時所致，針刺和靜力牽張能快速恢復(fù)離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化［8，11］，是支持骨骼肌超微結(jié)構(gòu)主動變化論點(diǎn)的有力證據(jù)。肌節(jié)過分牽拉導(dǎo)致肌節(jié)結(jié)構(gòu)主動變化的假設(shè)恰好符合肌節(jié)張力整合模型（the tensegrity model）［30，38］。肌節(jié)張力整合模型主要指通過肌膜骨架蛋白把基質(zhì)、肌膜、肌節(jié)聯(lián)結(jié)成張力復(fù)合體，其張力穩(wěn)定性受制于肌節(jié)外骨架蛋白和肌節(jié)內(nèi)骨架蛋白形成的預(yù)張力。肌膜外或肌膜內(nèi)張力變化通過肌膜機(jī)械化學(xué)機(jī)制把信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至膜內(nèi)或膜外［30，38］。離心運(yùn)動時，基質(zhì)、肌膜、肌節(jié)均受到很大張力，可能通過整合素把肌膜、基質(zhì)張力變化以機(jī)械信號形式轉(zhuǎn)導(dǎo)至肌節(jié)，發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，以避免更大損傷發(fā)生。Boppart等［39］讓小鼠在跑臺上運(yùn)動30min（-20°、15m/min），發(fā)現(xiàn)過表達(dá) alpha7beta1-integrin轉(zhuǎn)基因小鼠骨骼肌EBD（evens blue dye）陽性染色肌纖維較野生型小鼠（w ild-type mice）少，提示肌膜整合素受體表達(dá)增加加強(qiáng)了肌節(jié)張力整合模型的穩(wěn)固性，防止了肌節(jié)損傷發(fā)生。

肌節(jié)機(jī)械張力感受器和肌節(jié)張力整合模型學(xué)說為研究骨骼肌被動拉長機(jī)制提供了新思路，這對解釋離心運(yùn)動能否造成骨骼肌損傷/炎癥反應(yīng)提供了重要的理論依據(jù)。這方面的研究剛剛起步，值得進(jìn)一步探討，利用肌節(jié)張力整合模型解釋運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌結(jié)構(gòu)變化應(yīng)是未來的研究方向。

2 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化后的重塑過程

運(yùn)動性骨骼肌結(jié)構(gòu)變化具有延遲性特點(diǎn)，運(yùn)動后即刻結(jié)構(gòu)變化程度較小，運(yùn)動后24～72h變化程度逐漸加劇。普遍認(rèn)為，離心運(yùn)動性肌膜損傷導(dǎo)致Ca2+不受控制內(nèi)流、急性炎癥發(fā)生以及炎癥過程誘發(fā)的氧化應(yīng)激等損傷機(jī)制加劇了骨骼肌結(jié)構(gòu)改變［1，6-9］。然而，近來研究表明，離心運(yùn)動沒有導(dǎo)致骨骼肌肌膜完整性破壞、Ca2+不受控制內(nèi)流、炎癥變化和蛋白降解，炎癥學(xué)說受到質(zhì)疑［12-16、18、40］。統(tǒng)計結(jié)果表明，動物模型和人體實(shí)驗(yàn)中骨骼肌出現(xiàn)炎癥因子的比例分別是85%和55%［9］。目前有三種觀點(diǎn)解釋炎癥爭議：①動物模型較人骨骼肌承受更大張力所致；②肌肉活檢很難檢測到損傷部位；③小樣本造成的統(tǒng)計誤差。雖然炎癥學(xué)說仍有爭議，但值得關(guān)注的是Ca2+內(nèi)流、炎癥因子、自由基對骨骼肌起修復(fù)作用而不是加劇損傷作用［2，5，9］。基于此觀點(diǎn)，多數(shù)學(xué)者達(dá)成一致意見：運(yùn)動后骨骼肌結(jié)構(gòu)變化加劇不是損傷/炎癥造成的嚴(yán)重癥狀，而是肌節(jié)重新組裝合成新肌節(jié)的過程。Riley等［41］報道，對大鼠萎縮的長收肌施加負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷后8～11h骨骼肌內(nèi)有許多核糖體出現(xiàn)，猜測新蛋白合成。Krippendorf和Riley［42］更認(rèn)為對大鼠萎縮的長收肌施加負(fù)荷，負(fù)荷后48h紊亂的肌絲尤其是Z線流是新生的肌原纖維重新排序的支架。Matsuura等［43］電刺激大鼠后肢（50Hz、30min），運(yùn)動后6h比目魚肌肌節(jié)Z線呈波形（Z線流），12h時Z線斷裂、肌節(jié)撕裂，24h部分結(jié)構(gòu)變化區(qū)肌絲稀疏出現(xiàn)空白區(qū)。但運(yùn)動后12h、24h，在紊亂的肌絲中出現(xiàn)成簇核糖體，呈縱向排序。作者得出結(jié)論：紊亂的肌絲不是損傷加重而是修復(fù)過程。隨后的研究證實(shí)了此觀點(diǎn)。Yu等［15，16］讓受試者下樓跑（從第 10層樓跑至第一層，坐電梯返回第10層，在下樓跑至第一層，如此重復(fù)跑15min），運(yùn)動后2～3天、7～8天發(fā)現(xiàn)，雖然骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化加劇，結(jié)構(gòu)變化區(qū)域α-actinin、nebulin、titin染色丟失，但是這些區(qū)域仍然保持肌原纖維的基本結(jié)構(gòu)，且包含高濃度的肌動蛋白和結(jié)蛋白desmin、縱向電子密度帶，其中desmin優(yōu)先出現(xiàn)在縱向電子密度區(qū)之間，進(jìn)一步使用游標(biāo)卡尺檢測出多余的肌節(jié)數(shù)量，表明結(jié)構(gòu)變化區(qū)出現(xiàn)新合成的肌節(jié)。這提示離心運(yùn)動導(dǎo)致了骨骼肌肌節(jié)重塑。Butterfield等［44］采用離心運(yùn)動動物模型，通過長期離心運(yùn)動訓(xùn)練方案，直接證實(shí)了骨骼肌肌節(jié)重塑觀點(diǎn)。對新西蘭大白兔踝背伸肌群進(jìn)行不同方案的離心運(yùn)動訓(xùn)練：第一方案，使跖屈處以較短肌肉位置狀態(tài)（脛跖關(guān)節(jié)70°）；第二方案，預(yù)先激活肌肉（100ms）并使跖屈處于較短肌肉位置狀態(tài)（脛跖關(guān)節(jié)70°）；第三方案，預(yù)先激活肌肉（100ms）并使跖屈處于較長肌肉位置狀態(tài)（脛跖關(guān)節(jié)95°）。隨后作為第一方案、第二方案以 70°·s-1的速度反復(fù)把踝跖屈從脛跖關(guān)節(jié)70°拉長至105°和作為第三方案以100°·s-1的速度反復(fù)把踝跖屈從脛跖關(guān)節(jié)95°拉長至145°（訓(xùn)練6周，每周3次，每次 5×10重復(fù)拉長）。一周后取脛前肌觀察其外側(cè)、內(nèi)側(cè)、肌肉中深層（central-deep regions）和肌表層（central-superficial regions）的肌節(jié)適應(yīng)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種方案均使肌表層肌節(jié)數(shù)量增加，而三種方案均使肌肉中深層肌節(jié)數(shù)量減少；三種方案均使內(nèi)側(cè)區(qū)肌節(jié)數(shù)量減少；第一方案、第三方案使外側(cè)區(qū)肌節(jié)數(shù)量減少而第二方案使其肌節(jié)數(shù)量增加。相同的肌肉肌腱應(yīng)力造成同一塊肌肉不同區(qū)域肌節(jié)數(shù)量或增或減，不僅表明離心運(yùn)動導(dǎo)致了骨骼肌重塑，也表明骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的原因不是損傷，而是改變肌纖維結(jié)構(gòu)的變化過程。作者認(rèn)為：①同一塊肌肉不同區(qū)域存在不同的肌纖維結(jié)構(gòu)，使施加于肌肉肌腱同等強(qiáng)度的張力造成肌肉不同區(qū)域的不同肌纖維受力不同，進(jìn)而導(dǎo)致不同肌纖維的不同肌節(jié)的不同適應(yīng)。②不同肌纖維受到的細(xì)胞外基質(zhì)成分如中間絲和結(jié)締組織保護(hù)程度不同，也可能造成不同肌纖維的肌節(jié)適應(yīng)能力不同。這提示離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化不是損傷，而是肌節(jié)適應(yīng)過程。依據(jù)肌節(jié)張力整合模型，肌節(jié)張力穩(wěn)定性受制于肌節(jié)外骨架蛋白和肌節(jié)內(nèi)骨架蛋白形成的預(yù)張力，離心運(yùn)動時，骨骼肌肌膜、基質(zhì)受到較大張力，基質(zhì)、肌膜結(jié)構(gòu)不適應(yīng)導(dǎo)致了骨骼肌結(jié)構(gòu)改變，表明骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化促進(jìn)了骨骼肌機(jī)能改善。

目前，炎癥學(xué)說爭議雙方均認(rèn)為離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化不是損傷而是重塑。然而，如果炎癥沒有發(fā)生，那么變化的結(jié)構(gòu)如何重塑？骨骼肌結(jié)構(gòu)如何重塑仍需要深入研究。

3 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化對DOMS的影響

普遍認(rèn)為，骨胳肌超微結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致了肌力下降、肌肉酸痛、腫脹以及血液中CK、LDH、Hb增加等DOMS癥狀［1-3，9-12］，但骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化與 DOMS之間的確切關(guān)系仍在探討中。

3.1 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化對肌膜完整性的影響

離心運(yùn)動導(dǎo)致了骨骼肌腫脹和血液中CK、LDH、Mb濃度增加。目前兩種觀點(diǎn)解釋此現(xiàn)象，一是肌膜完整性破壞所致；二是肌膜通透性增加所致。多數(shù)學(xué)者傾向于第一種觀點(diǎn)，認(rèn)為離心運(yùn)動牽拉肌節(jié)的同時撕裂了肌膜，肌膜完整性破壞導(dǎo)致骨骼肌腫脹、胞漿物質(zhì)如CK、LDH、Mb等外流。然而，Yu等人［14］讓三組受試者進(jìn)行不同的離心運(yùn)動，分別是下樓跑（取比目?。?、下坡跑（取股四頭?。?、離心的功率自行車運(yùn)動（取股四頭肌），發(fā)現(xiàn)運(yùn)動后肌細(xì)胞中沒有血漿纖連蛋白（fibronectin）出現(xiàn)；Crameri等［18］讓受試者做210次最大股四頭肌離心運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)骨骼肌抗肌營養(yǎng)不良素dystrophin沒有陰性結(jié)果；Piitulainen等［19］讓受試者在特殊的雪橇功率儀上作單腿 SSC（stretch-shortening cycle）跳躍運(yùn)動至力竭，同樣發(fā)現(xiàn)肌膜完整性沒有破壞，但肌膜電壓門控Na+離子通道（voltage-gated sodiumion channel）蛋白mRNA濃度增加。提示，雖然離心運(yùn)動沒有導(dǎo)致肌膜受損，但是造成了肌膜離子通道重塑，重塑過程誘發(fā)骨骼肌腫脹、胞漿物質(zhì)外流等現(xiàn)象。這表明離心運(yùn)動后血液中CK、LDH、Mb濃度增加不是骨骼肌結(jié)構(gòu)損傷的結(jié)果，而是骨骼肌結(jié)構(gòu)重塑所致。

3.2 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化對DOMS的影響

DOMS發(fā)生機(jī)制有多種學(xué)說，而炎癥學(xué)說被多數(shù)學(xué)者認(rèn)可。主要觀點(diǎn)是：離心運(yùn)動導(dǎo)致骨胳肌超微結(jié)構(gòu)改變，誘發(fā)炎癥因子浸潤，炎癥代謝物組胺、5-羥色胺、P物質(zhì)和前列腺素等致敏了Ⅲ類、Ⅳ類傳入神經(jīng)纖維游離末梢疼痛受體或傷害性受體（nociceptors），最終導(dǎo)致DOMS發(fā)生。然而，Crameri等［18］研究質(zhì)疑了骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化對DOMS的影響，讓受試者一條腿股四頭肌做210次最大離心收縮（隨意收縮），另一條腿電刺激（300μs；35Hz；300mA）股四頭肌也做210次最大離心收縮（不隨意收縮），運(yùn)動后24h，發(fā)現(xiàn)兩腿發(fā)生同等程度的 DOMS以及同等濃度的tenascin C表達(dá)，但電刺激腿較隨意收縮腿股四頭肌有較多的Z線斷裂比率。上述提示骨骼肌超微結(jié)構(gòu)改變可能不是誘發(fā)DOMS發(fā)生的主要原因，有待深入研究。

3.3 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化對肌力的影響

離心運(yùn)動導(dǎo)致骨骼肌肌力下降。研究表明肌力下降是多因素結(jié)果，包括中樞機(jī)制和外周機(jī)制［29，45］。離心運(yùn)動導(dǎo)致了骨骼肌Z線流、Z線斷裂、肌節(jié)撕裂，很自然認(rèn)為這些結(jié)構(gòu)變化是肌力下降的成因，包含在外周機(jī)制中，研究也證實(shí)了這種關(guān)系［46］。Crameri等［18］研究質(zhì)疑了這種關(guān)系，發(fā)現(xiàn)電刺激受試者股四頭肌做離心運(yùn)動較隨意收縮做離心運(yùn)動導(dǎo)致了更顯著的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化，但肌力下降程度與骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化程度不吻合，運(yùn)動后4h、24h，骨骼肌結(jié)構(gòu)變化程度嚴(yán)重的電刺激腿的最大等長收縮力量MVC值（maximal isometric contraction strength）反而高于隨意收縮腿，違反了常理。Allen等［46］和 Crameri等［18］對此現(xiàn)象做出了解釋。A llen 等［46］認(rèn)為，肌節(jié)產(chǎn)生的力量不依賴于同一序列肌節(jié)數(shù)量，且一些肌節(jié)力量下降不會影響整塊肌肉的力量，原因是肌節(jié)結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致依存性（compliance）增加，肌節(jié)張力－長度曲線右移而曲線幅度沒有改變。Crameri等［18］認(rèn)為，隨意收縮離心運(yùn)動和電刺激離心運(yùn)動具有不同的肌纖維募集模式，隨意收縮離心運(yùn)動是按照Henneman的大小原則理論（size principle）募集肌纖維，而電刺激離心運(yùn)動是非選擇性募集肌纖維，僅局限于固定地點(diǎn)的肌纖維（空間固定、刺激時間一致性）。如果固定地點(diǎn)單一募集一種肌纖維做離心運(yùn)動，其造成的骨骼肌結(jié)構(gòu)變化程度較選擇性的募集肌纖維導(dǎo)致的骨骼肌結(jié)構(gòu)變化程度嚴(yán)重。隨意收縮離心運(yùn)動按照大小原則募集肌纖維，雖然避免了單一募集一種肌纖維受到過度損傷的風(fēng)險，但是也加大了肌纖維參與收縮的數(shù)量和范圍，因此，與電刺激離心運(yùn)動相比，隨意收縮離心運(yùn)動對肌肉收縮能力造成的影響更大。這提示骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化與肌力下降的關(guān)系仍需深入研究。

綜上所述，骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化與DOMS的關(guān)系受到爭議，即骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化可能不是誘發(fā)DOMS的主要原因，這恰好符合肌節(jié)張力整合模型。肌節(jié)張力整合模型把基質(zhì)、肌膜、肌節(jié)看成一個復(fù)合體，三者之間存在相互依存關(guān)系，其張力穩(wěn)定性受制于肌節(jié)外骨架蛋白和肌節(jié)內(nèi)骨架蛋白形成的預(yù)張力。離心運(yùn)動時基質(zhì)較肌膜、肌節(jié)受到更大張力，造成基質(zhì)損傷以減少肌膜、肌節(jié)所受張力應(yīng)激，保護(hù)骨骼肌免受更大損傷。這提示DOMS的真正原因源于基質(zhì)或肌膜，而不是骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化。

4 結(jié)論和建議

目前，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化不是損傷，而是骨骼肌肌節(jié)重塑過程。然而，骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化重塑過程能否誘發(fā)DOMS癥仍存爭議。這表明對骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化起因、重塑過程機(jī)制還不清楚。本人認(rèn)為以下幾點(diǎn)值得進(jìn)一步研究：①骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化與基質(zhì)、肌膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系；②骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化是主動還是被動；③肌節(jié)被動成分對骨骼肌超微結(jié)構(gòu)變化的影響；④肌節(jié)重塑過程是否需要炎癥因子參與。

［1］Howatson G，van Someren KA.The prevention and treatment of exercise-induced muscle damage.Sports Med，2008，38（6）：483-503.

［2］Nikolaidis MG，Jamurtas AZ，Paschalis V，et al.The effect of muscle-damaging exercise on blood and skeletal muscle oxidative stress：magnitude and time-course considerations.Sports Med，2008，38（7）：579-606.

［3］ Tee JC，Bosch AN，Lambert mi.Metabolic consequences of exercise-induced muscle damage.Sports Med，2007，37（10）：827-36.

［4］ Stauber WT，Clarkson PM，F(xiàn)ritz VK，et al.Extracellular matrix disruption and pain after eccentric muscle action.J Appl Physiol，1990，69（3）：868-74.

［5］Corona BT，Rouviere C，Hamilton SL，et al.FKBP12 deficiency reduces strength deficits after eccentric contraction-induced muscle injury.J Appl Physiol，2008，105（2）：527-37.

［6］Faulkner JA，Jones DA，Round JM.Injury to skeletal muscles of mice by forced lengthening during contractions.Q J Exp Physiol，1989，74（5）：661-70.

［7］ McCully KK，F(xiàn)aulkner JA.Characteristics of lengthening contractions associated w ith injury to skeletal muscle fibers.J Appl Physiol，1986，61（1）：293-9.

［8］段昌平，盧鼎厚，傅湘琦，等.針刺和靜力牽張對延遲性酸痛過程中骨骼肌超微結(jié)構(gòu)的影響. 北京體育大學(xué)學(xué)報，1984，（4）：8-19.

［9］ Schneider BS，Tiidus PM.Neutrophil infiltration in exercise-injured skeletal muscle：how do we resolve the controversy?Sports Med，2007，37（10）：837-56.

［10］ Cheung K，Hume P，Maxwell L.Delayed onset muscle soreness：treatment strategies and performance factors.Sports Med，2003，33（2）：145-64.

［11］盧鼎厚.人體運(yùn)動功能和肌肉損傷.體育與科學(xué)，2006，27（5）：65-70.

［12］ Itoh K，Okada K，Kawakita K.A proposed experimental model of myofascial trigger points in human muscle after slow eccentric exercise.Acupunct Med，2004，22（1）：2-12.

［13］ Malm C，Sjodin TL，Sjoberg B，et al.Leukocytes，cytokines，grow th factors and hormones in human skeletal muscle and blood after uphill or downhill running.J Physiol，2004，556（3）：983-1000.

［14］Yu JG，Malm C，Thornell LE.Eccentric contractions leading to DOMS do not cause loss of desmin nor fibre necrosis in human muscle.Histochem Cell Biol，2002，118（1）：29-34.

［15］ Yu JG，F(xiàn)urst DO，Thornell LE.The mode of myofibril remodelling in human skeletal muscle affected by DOMS induced by eccentric contractions.Histochem Cell Biol，2003，119（5）：383-93.

［16］ Yu JG，Carlsson L，Thornell LE.Evidence for myofibril remodeling as opposed to myofibril damage in human muscles w ith DOMS：an ultrastructural and immunoelectron microscopic study.Histochem Cell Biol，2004，121（3）：219-27.

［17］Carlsson L，Yu JG，Thornell LE.New aspects of obscurin in human striated muscles. Histochem Cell Biol，2008，130（1）：91-103.

［18］ Crameri RM，Aagaard P，Qvortrup K，et al.Myofibre damage in human skeletal muscle：effects of electrical stimulation versus voluntary contraction. J Physiol，2007，583（1）：365-80.

［19］Piitulainen H，Kivel覿R，Komi P，et al.Molecular adaptations of voltage-gated sodium ion channel related proteins after fatiguing stretch-shortening cycle exercise.Scand J Med Sci Sports，2008，18（5）：636-642.

［20］ Morgan DL.New insights into the behavior of muscle during active lengthening.Biophys J，1990，57（2）：209-21.

［21］Morgan DL，Proske U.Popping sarcomere hypothesis explains stretch-induced muscle damage.Clin Exp Pharmacol Physiol，2004，31（8）：541-5.

［22］Prado LG，Makarenko I，Andresen C，et al.Isoform diversity of giant proteins in relation to passive and active contractile properties of rabbit skeletal muscles.J Gen Physiol，2005，126（5）：461-80.

［23］ Panchangam A，Claflin DR，Palmer ML，et al.Magnitude of sarcomere extension correlates w ith initial sarcomere length during lengthening of activated single fibers from soleus muscle of rats.Biophys J，2008，95（4）：1890-901.

［24］ Panchangam A.Sarcomere dynamics during contraction-induced injury topermeabilized single muscle fibers.http：//deepblue.lib.umich.edu/handle/2027.42/58375，2008.

［25］Rassier DE，Herzog W，Pollack GH.Dynamics of individual sarcomeres during and after stretch in activated single myofibrils.Proc Biol Sci，2003，270（1525）：1735-40.

［26］ Telley IA，Stehle R，Ranatunga KW，et al.Dynamic behaviour of half-sarcomeres during and after stretch in activated rabbit psoas myofibrils：sarcomere asymmetry but no‘sarcomere popping’.J Physiol，2006，573（1）：173-85.

［27］ Joumaa V，Leonard TR，Herzog W.Residual force enhancement in myofibrils and sarcomeres.Proc Biol Sci.2008，275（1641）：1411-9.

［28］Rassier DE.Pre-power stroke cross bridges contribute to force during stretch of skeletal muscle myofibrils.Proc Biol Sci，2008，275（1651）：2577-86.

［29］ Balnave CD，Davey DF，A llen DG.Distribution of sarcomere length and intracellular calciumin mouse skeletal muscle follow ing stretch-induced injury.J Physiol，1997，502（3）：649-59.

［30］ Lange S，Ehler E，Gautel M.From A to Z and back?Multicompartment proteins in the sarcomere.Trends Cell Biol，2006，16（1）：11-8.

［31］Agarkova I，Perriard JC.The M-band：an elastic web that crosslinks thick filaments in the center of the arcomere.Trends Cell Biol，2005，15（9）：477-85.

［32］ Puchner EM，A lexandrovich A，Kho AL，et al.Mechanoenzymatics of titin kinase.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105（36）：13385-90.

［33］ Zou P，Pinotsis N，Lange S，et al.Palindromic assembly of the giant muscle protein titin in the sarcomeric Z-disk.Nature，2006，439（7073）：229-33.

［34］ Clark KA，McElhinny AS，Beckerle MC，et al.Striated muscle cytoarchitecture：an intricate web of form and function.Annu Rev Cell Dev Biol，2002，18：637-706.

［35］Pappas CT，Bhattacharya N，Cooper JA，et al.Nebulin interacts w ith CapZ and regulates thin filament architecture w ithin the Z-disc.Mol Biol Cell，2008，19（5）：1837-47.

［36］ Eyers CE，McNeill H，Knebel A，et al.The phosphorylation of CapZ-interacting protein（CapZIP） by stress-activated protein kinases triggers its dissociation from CapZ.Biochem J，2005，389（1）：127-35.

［37］Boppart MD，Aronson D，Gibson L，et al.Eccentric exercise markedly increases c-Jun NH（2）-terminal kinase activity in human skeletal muscle.J Appl Physiol，1999，87（5）：1668-73.

［38］Ingber DE.Tensegrity-based mechanosensing from macro to micro.Prog Biophys Mol Biol，2008，97（2-3）：163-79.

［39］ Boppart MD，Burkin DJ，Kaufman SJ.A lpha7beta1-integrin regulates mechanotransduction and prevents skeletal muscle injury.Am J Physiol Cell Physiol，2006，290（6）：C1660-5.

［40］Lamb GD.Calpains in muscle：selective and protective?J Physiol，2007，582（3）：897.

［41］ Riley DA，Ellis S，Giometti CS，et al.Muscle sarcomere lesions and thrombosis after spaceflight and suspension unloading.J Appl Physiol，1992，73（2 Suppl）：33S-43S.

［42］Krippendorf BB，Riley DA.Temporal changes in sarcomere lesions of rat adductor longus muscles during hindlimb reloading.Anat Rec，1994，238（3）：304-10.

［43］ Matsuura N，Kawamata S，Ozawa J，et al.Injury and repair of the soleus muscle after electrical stimulation of the sciatic nerve in the rat.Arch Histol Cytol，2001，64（4）：393-400.

［44］ Butterfield TA，Herzog W.magnitude of muscle strain does not influence serial sarcomere number adaptations follow ing eccentric exercise.Pflugers Arch，2006，451（5）：688-700.

［45］張學(xué)林，王鳳陽，王玉瑞.離心運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌肉損傷、適應(yīng)的機(jī)制及其意義.中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志，2004，23（6）：663-66.

［46］Allen DG.Eccentric muscle damage：mechanisms of early reduction of force.Acta Physiol Scand，2001，171（3）：311-9.