两种废用性肌萎缩动物模型与几种肌纤维分型方法的比较研究

摘要

大量研究资料表明，运动减退、制动或肌肉去负荷可使骨骼肌发生明显的废用性萎缩。肌肉萎缩对于临床患者及航天员的肌力、耐力、运动以及日常活动能力都会产生较大的影响。开展废用性肌萎缩研究，探明其发生的机理，是临床医学、运动医学及航天医学等领域需要认真研究和亟待解决的重要课题之一。如何建立起一个可靠的“肌肉废用”模型，是进行废用性肌萎缩研究的首要前提。常用的废用性肌萎缩动物模型有多种，其中肌肉去负荷和肢体制动最为常用。但是，关于这两种模型的比较研究，国内外迄今未见报道。实验研究中，肌球蛋白腺苷三磷酸酶(myosinadenosinetriphosphatease，mATPase)组织化学、琥珀酸脱氢酶(succinicdehydrogenase，SDH)组织化学和肌球蛋白重链(myosinheavychain，MHC)免疫组织化学三种方法，常用于骨骼肌代谢酶活性的测定和肌纤维类型的鉴定，但有关这三种方法的比较研究并不多见。 本研究的目的是：比较大鼠尾部悬吊和后肢制动两种废用性肌萎缩模型对机体的影响和废用效果，为研究者选择实验动物模型提供科学依据；比较三种肌纤维分型方法的特点和优缺点，确定各自的适用范围。 采用的方法是：两种模型分别按时间设7d组、14d组和21d组。(1)观察实验动物的体重、脏器指数和比目鱼肌(soleusmuscle，SOL)湿重体重比的变化；(2)利用酶组织化学方法和彩色图像分析仪，观察比目鱼肌Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维横截面积(cross-sectionarea，CSA)的变化；(3)应用mATPase组织化学方法、SDH组织化学方法和MHC免疫组织化学方法，观察比目鱼肌肌纤维代谢酶活性、MHC表达水平的变化。 研究结果表明：(1)不同尾部悬吊和后肢制动时间下实验动物的体重变化和脏器指数变化1)正常对照组大鼠体重持续增长，14d组、21d组与7d组相比较，出现极其显著的差异(P＜0.001)；两个模型组大鼠体重增长缓慢，7d组、14d组和21d组之间未出现明显变化(P＞0.05)。结果提示，尾部悬吊和后肢制动后，大鼠体重的增长均受到不同程度的抑制。 2)除后肢制动14d组与7d组相比较胸腺指数出现显著下降外(P＜0.05)，其余各组的脏器指数均无明显变化(P＞0.05)。 (2)不同尾部悬吊和后肢制动时间下大鼠比目鱼肌的湿重体重比和肌纤维CSA的变化两个模型组SOL湿重体重比和肌纤维CSA均下降明显。Ⅰ型肌纤维CSA较Ⅱ型肌纤维下降程度大。与正常对照组相比较，尾部悬吊14d组SOL湿重体重比和Ⅰ型肌纤维CSA出现极其显著下降(P＜0.001)，而后肢制动7d组SOL湿重体重比和Ⅰ型肌纤维CSA出现显著下降(P＜0.05)。结果表明，两种模型均能使SOL发生废用性萎缩，且随着造模时间的延长而不断加剧，其中，后肢制动组发生明显萎缩的时间早于尾部悬吊组。 (3)不同尾部悬吊和后肢制动时间下大鼠比目鱼肌mATPase活性、SDH活性及MHC表达水平的变化1)大鼠比目鱼肌经mATPase碱法染色后，两个模型组Ⅰ型肌纤维的比例均下降明显。尾部悬吊14d组与7d组相比，出现极其显著的下降(P＜0.001)，与21d组相比，则无明显变化(P＞0.05)。后肢制动14d组与7d组相比，无明显变化(P＞0.05)，21d组与14d组相比，出现极其显著下降(P＜0.001)。结果提示，尾部悬吊和后肢制动下，大鼠比目鱼肌有氧活动减弱而无氧酵解活动加强，肌纤维mATPase活性发生改变，Ⅰ型肌向Ⅱ型肌转化迅速明显且不断加剧，后肢制动7d组和尾部悬吊14d组肌纤维类型的转化最为明显。 2)大鼠比目鱼肌经SDH氯化硝基四氮唑兰法染色后，Ⅰ型和Ⅱx型肌纤维为浅染，Ⅱa型肌纤维为深染，两个模型组浅染肌纤维的比例均下降明显。但随着造模时间的延长，除尾部悬吊21d组与7d组相比浅染肌纤维的比例出现显著下降(P＜0.05)外，其余7d组、14d组和21d组之间未出现统计学差异(P＞0.05)。结果提示，SDH的活性的高低不能完全反映肌纤维氧化代谢的强弱，使用该方法肌纤维类型的转化不明显。 3)大鼠比目鱼肌经抗快缩型MHC抗体(MY-32)进行免疫组织化学染色后，两个模型组Ⅰ型肌纤维的比例均出现极其明显的下降(P＜0.001)。尾部悬吊14d组与7d组相比，出现极其显著的下降(P＜0.001)，与21d组相比，则无明显变化(P＞0.05)。后肢制动14d组与7d组相比，无明显变化(P＞0.05)，21d组与14d组相比，出现极其显著下降(P＜0.001)。结果提示，尾部悬吊和后肢制动下，大鼠比目鱼肌MHC的表型均发生了转化，MHCⅠ向MHCⅡ转化迅速明显且不断加剧，后肢制动7d组和尾部悬吊14d组MHC的转化最明显。 得出结论：(1)尾部悬吊和后肢制动均可使大鼠SOL发生明显的萎缩，是研究抗重力肌废用性萎缩可靠、理想的动物模型。其中，尾部悬吊14d废用效果最明显，后肢制动7d废用效果最明显。 (2)mATPase组织化学染色与MHC免疫组织化学染色分型明显，且结果具有一致性，是较为理想的肌纤维分型方法。SDH组织化学染色肌纤维分型困难，且废用状态下肌纤维类型的转化趋势也不明显，因此，在进行废用性肌萎缩研究时应避免使用该方法。

目录

文摘

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前言与文献综述

第一部分尾部悬吊与后肢制动两种废用性肌萎缩模型的比较研究

第二部分尾部悬吊与后肢制动大鼠比目鱼肌mATPase活性、SDH活性及MHC表达水平的变化

总结

参考文献

致谢