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电刺激对失神经支配骨骼肌萎缩的影响
徐建广1 屠永全2 顾玉东3 李继峰3
【摘 要】 目的 研究电刺激对失神经支配骨骼肌萎缩的影响。 方法 选用 SD 大鼠 16 只, 建立双侧下肢失神
经支配腓肠肌的实验模型, 电刺激右侧腓肠肌为实验侧, 左侧不作电刺激为对照侧, 术后 2、4 周分别观察肌肉的组织
学, 超微结构, 纤颤电位波幅及N a+ 2K+ 2A T P 酶和Ca2+ 2A T P 酶活性变化。 结果 实验侧术后 2、4 周肢体肌细胞直
径及截面积较对照侧下降速度明显减慢; 电刺激能延缓肌细胞的线粒体, 肌质网退变, 但对肌肉纤颤电位波幅无明显影
响; 实验侧术后 2、4 周N a+ 2K+ 2A T P 酶活性下降速度比对照侧分别慢 15. 59% 和 27. 38% ; 实验侧术后 2、4 周 Ca2+ 2
A T P 酶活性下降速度较对照侧分别慢 4. 83% 和 21. 64%。 结论 电刺激对失神经支配骨骼肌的组织学、电生理及酶
组织化学的各项指标均有保护作用, 是延缓肌肉萎缩的有效方法。
【关键词】 骨骼肌 失神经肌肉 电刺激 萎缩
EFFECT OF EL ECTR IC STIM ULATION ON D ENERVATED SKEL ETAL M USCL E ATROPHY öX U J ian2g uang , TU
Y ong 2quan, GU Y u2d ong , et a l. D ep artm en t of O rthop ed ics, T he S ix th P eop le’ s H osp ita l A f f ilica ted S hang ha i J iao
T ong U niversity. S hang ha i, P. R. Ch ina 200233
【Abstract】 Objective To study the influence of the electric st im ulation on denervated m uscle atrophy.
M ethods Six teen SD rats w ere m ade the model of denervated skeleta l m uscle in tw o low er lim bs by cu tt ing off the
scia t ic nerve and femo ral nerve. T he righ t gastrocnem ius m uscle w as st im ulated w ith JN R 2Ê nerve & m uscle recovery
instrum ent by sk in as the experim ental side and the left w as no t treated as the con tro l side. T he m uscle h isto logy,
u ltrastructu re, fib rilla t ion po ten tia l amp litude, N a+ 2K+ 2A T Pase and Ca2+ 2A T Pase activit ies w ere observed 2 w eek s and
4 w eek s after operat ion. Results E lectric st im ulation cou ld p ro tect m itochondria and sarcop lasm ic ret icu lum from the
degeneration. T he reduction rates of m uscle cell diam eter and cro ss section in the experim ental side w ere slow er sign ifi2
can tly than tho se in con tro l side. T here w as no influence on fib rilla t ion po ten tia l amp litude in the bo th sides after elec2
t ric st im ulation . T he reduction rates of N a+ 2K+ 2A T Pase activity in the experim ental side w ere slow er 15159 % and
27138 % respectively than tho se in the con tro l side. T he reduction rates of Ca2+ 2A T Pase activity in the experim ental
side w ere slow er 4. 83 % and 21. 64% respectively than tho se in the con tro l side. Conclusion T he electric st im ulation
can p ro tect m uscle h isto logy, electrophysio logy and enzym ic h istochem istry of denervated skeleta l m uscle from the de2
generation. T he electric st im ulation is an effective m ethod to p reven t and treat m uscle atrophy.
【Key words】 Skeleta l m uscle D enervated m uscle E lectric st im ulation A trophy
周围神经损伤后, 骨骼肌因废用及失去神经营养
因子作用而萎缩, 目前用于防治肌肉萎缩的方法并不
多, 经皮电刺激是临床上用于防治神经损伤患者骨骼
肌萎缩的常用方法[1、2 ]。为了全面、系统地了解电刺激
对失神经支配肌肉的形态结构、功能代谢的影响, 我们
设计了失神经支配腓肠肌的实验模型, 用以观察电刺
激对萎缩肌肉的组织学、电生理及酶组织化学的影响,
为更好地发挥电刺激对肌肉萎缩的防治作用提供实验
依据。
1 材料与方法
1. 1 动物与分组
选用健康 SD 大鼠 16 只, 体重 200~ 250 g。雌雄
不限, 由上海市实验动物中心提供。随机分为两组, 每
组 8 只。以右下肢为实验侧, 左下肢为对照侧; 术后 2、
作者单位: 1 上海交通大学附属第六人民医院骨科 (上海, 200233) ;
2 浙江省象山市城关镇中心医院; 3 上海复旦大学附属华山医院手外科
4 周取材, 取材部位为小腿腓肠肌。另取 6 只 SD 大鼠
右小腿腓肠肌测定正常值。
1. 2 失神经支配腓肠肌模型建立
0. 5% 硫喷妥钠溶液腹腔内注射麻醉, 俯卧位固
定大鼠四肢。分别作双侧股外侧切口, 分离、结扎、切
断双侧胫神经, 两断端翻转 180 度固定于腓肠肌及股
二头肌肌膜上, 神经两断端相距 1. 5 cm [3 ]。
1. 3 经皮电刺激方法
术后次日, 应用复旦大学附属华山医院手外科与
上海交通大学环保节能技术公司共同研制的 JN R 22
型神经肌肉康复仪。电刺激时, 先将大鼠浅麻醉后俯卧
位固定四肢, 右小腿硫化钡脱毛, 以双层生理盐水湿纱
布包裹, 将电极固定于皮肤表面, 正极置于肢体近侧,
负极置于远侧, 刺激频率 2 H z , 刺激电压 20~ 25V ,
强度以见到腓肠肌明显收缩为
, 每次刺激时间 15
分钟, 上下午各 1 次。术后 2、4 周分别取双侧小腿腓肠
肌进行实验指标检测。
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1. 4 观察指标
1. 4. 1 肌细胞直径及截面积 肌肉组织石蜡包埋切
片, H E 染色后, 用英国产V ID Ë 型半自动图像分析
仪, 同一标本选定 50 个不同视野测定肌细胞直径及截
面积。
1. 4. 2 肌细胞超微结构观察 将肌肉组织固定、梯度
酒精脱水及包埋后, 作超薄切片, 经醋酸铀和枸橼酸铅
双染色后, 用 JEM —1200 EX 透射电镜观察肌肉组织
超微结构变化。
1. 4. 3 肌肉纤颤电位波幅测定 采用丹麦产
ESAO T E PHA S IS 肌电仪, 测定肌肉纤颤电位波幅,
记录波幅最大的 20 个电位。
1. 4. 4 肌肉N a+ 2K+ 2A T P 酶及Ca2+ 2A T P 酶活性测
定 剔除腓肠肌肌膜及神经组织, 称重后按比例加入
9 倍蒸馏水, 在冰浴中剪碎后用XH F2É 型高速分散器
打成匀浆, 取 0. 1 m l 匀浆加入 1. 0 m l 孵育液, 于
37℃恒温箱中保温 15 分钟。N a+ 2K+ 2A T P 酶孵育液
的配制参考改良的 Go ldberg 法[4 ] , 以孵育液中有或无
115 mmo löL 硅巴因时, A T P 水解释放的无机磷之差
作为N a+ 2K+ 2A T P 酶活性。Ca2+ 2A T P 酶孵育液的配
制参考改良的赵卫国法 [5 ] , 孵育液中以 1 mmo löL
EGTA 代替CaC l2进行反应, 以孵育液中有或无CaC l2
所释放的无机磷之差作为Ca2+ 2A T P 酶活性。酶活性
测定选用 960 型全自动酶标仪, 改良L ow ry 法测定蛋
白, 酶活性以 Λmo l P iöm g·P röh 表示。
1. 5 统计学方法
采用 SPSS 软件包行统计学处理, 实验数据以均
数±标准差表示, 两组间比较采用配对 t 检验, P 值<
0. 05 为有统计学意义。
2 结果
2. 1 肌细胞直径及截面积变化
术后 2 周, 实验侧腓肠肌肌细胞直径和截面积分
别为 (15. 53±1. 94) Λm 和 (718. 09±18. 76) Λm 2, 占
正常值 (17. 64±2. 22) Λm 和 (828. 75±12. 28) Λm 2
的 88. 04% 和 86. 65% ; 对照侧仅为 (11. 06±1. 99) Λm
和 ( 552. 94 ± 18. 24) Λm 2, 占正常值的 62. 70% 和
66172%。术后 4 周, 实验侧腓肠肌肌细胞直径和截面
积分别为 (14. 51±1. 88) Λm 和 (681. 56±12. 26) Λm 2,
占 正 常 值 的 82. 26% 和 82. 24% ; 对 照 侧 分 别
为 (9. 54±2. 04) Λm 和 (460129±14. 28) Λm 2, 占正常
值的 54108% 和 55154%。相同时间点两侧比较有统计
学意义 (P < 0. 05) , 见表 1。
2. 2 肌细胞超微结构变化
术后 2 周, 实验侧与对照侧肌细胞的线粒体、肌质
网及细胞核改变不明显。术后 4 周, 对照侧肌细胞的
线粒体及肌质网扩张, 线粒体嵴变短, 糖原颗粒减少,
细胞核轻度扩大, 染色质结构疏松, 而实验侧肌细胞内
细胞器无明显改变。
2. 3 肌肉纤颤电位波幅变化
术后 2、4 周, 实验侧与对照侧肌肉纤颤电位波幅
差异无统计学意义 (P > 0. 05) , 见表 2。
表 1 各组肌肉肌细胞直径和截面积 (xθ ±s)
Tab. 1 The diameter and the cross section area of myocytes in the denervated skeleta l muscle (xθ ±s)
时间 (周)
T im e (w eek s)
测定指标
Index
实验侧 (n= 8)
Experim en tal side (n= 8)
对照侧 (n= 8)
Contro l side (n= 8)
正常值 (n= 6)
N o rm al value (n= 6)
2 肌细胞直径 (Λm )
D iam eter (Λm ) 15. 53± 1. 943 11. 06± 1. 99 17. 64± 2. 22
截面积 (Λm 2)
C ro ss section area (Λm 2) 718. 09±18. 763 552. 94±18. 24 828. 75±12. 28
4 肌细胞直径 (Λm )
D iam eter (Λm ) 14. 51± 1. 883 9. 54± 2. 04
截面积 (Λm 2)
C ro ss section area (Λm 2) 681. 56±12. 263 460. 29±14. 28
3 与相同时间点的对照侧比较 P 值< 0. 05
3 Compared w ith the concurren t con tro l side, P < 0. 05
表 2 各组肌肉纤颤电位波幅变化 (n= 8, ΛV, xθ ±s)
Tab. 2 The f ibr illa tion poten tia l amplitude in the denervated skeleta l
muscle (n= 8, ΛV, xθ ±s)
时间 (周)
T im e (w eek s)
实验侧
Experim en tal side
对照侧
Contro l side
2 65. 01±14. 33 53. 98±10. 16
4 43. 34± 7. 85 23. 98± 6. 03
2. 4 肌肉N a+ 2K+ 2A T P 酶及Ca2+ 2A T P 酶活性变化
术后 2、4 周, 实验侧腓肠肌N a+ 2K+ 2A T P 酶活
性分别为 ( 65. 01 ± 14. 33) Λmo l P iöm g ·P röh 和
(43. 34± 7. 85 ) Λmo l P iöm g · P röh, 占 正 常 值
(70. 73± 2. 52) Λmo l P iöm g · P röh 的 91. 98% 和
61162% ; 对 照 侧 仅 为 ( 53198 ± 10116 ) Λmo l
P iöm g·P röh 和 (23. 98±6. 03) Λmo l P iöm g · P röh,
·793·中国修复重建外科杂志 2003 年第 17 卷第 5 期
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占正常值的 76132% 和 33190%。实验侧腓肠肌Ca2+ 2
A T P 酶酶活性在术后 2、4 周分别为 (71. 21±3. 47)Λmo l P iöm g·P röh 和 (66. 73±4. 22) Λmo l P iöm g·
P röh, 占正常值 (75. 21±3. 05) Λmo l P iöm g·P röh 的 94. 68% 和 88172% ; 对照侧仅为 (59186±7109) Λmo lP iöm g·P röh 和 (36100±9. 78) Λmo l P iöm g·P röh,占正常值的 79159% 和 47187% , 相同时间点两侧比较具有统计学意义 (P < 0105) , 见表 3。
表 3 各组肌肉 Na+ -K+ -ATP 酶活性和Ca2+ -ATP 酶活性 (Λmol P iömg·Pröh, xθ±s)
Tab. 3 The Na+ -K+ -ATPase activ ity and Ca2+ -ATPase activ ity of myocytes in the denervated skeleta l muscle (Λmol P iömg·Pröh, xθ±s)
时间 (周)
T im e (w eek s)
测定指标
Index
实验侧 (n= 8)
Experim en tal side (n= 8)
对照侧 (n= 8)
Contro l side (n= 8)
正常值 (n= 6)
N o rm al value (n= 6)
2 N a+ 2K+ 2A T P 酶
N a+ 2K+ 2A T Pase 65. 01±14. 333 53. 98±10. 16 70. 73±2. 52
Ca2+ 2A T P 酶
Ca2+ 2A T Pase 71. 21±3. 473 59. 86±7. 09 75. 21±3. 05
4 N a+ 2K+ 2A T P 酶
N a+ 2K+ 2A T Pase 43. 31±7. 853 23. 98±6. 03
Ca2+ 2A T P 酶
Ca2+ 2A T Pase 66. 73±4. 223 36. 00±7. 78
3 与相同时间点的对照侧比较 P 值< 0105
3 Compared w ith the concurren t con tro l side, P < 0105
3 讨论
目前研究发现, 电刺激对失神经支配骨骼肌的影
响可能涉及以下几个方面: ①延缓肌肉萎缩进程, 减轻
肌重丢失; ②缩短肌肉运动单位电活动及自发性肌肉
收缩活动出现的时间; ③加速神经轴突再生速度, 缩短
肌肉失神支配时间; ④改进肌肉获得神经再支配后, 运
动功能恢复的质量; ⑤电刺激诱发瘫痪肌肉的被动性
收缩给患者一个良好的心理安慰。其可能机制为: 通过
诱发肌肉的被动性收缩, 促进血液循环; 改善静脉回
流, 防止肌肉有害代谢产物堆积; 间接影响萎缩肌肉细
胞的代谢过程[6 ]。
肌肉的形态结构与所受负荷相适应, 具有良好的
可塑性, 肌细胞蛋白的合成速率也与肌肉的功能状况
相适应。Hood 等[7 ]研究发现, 慢性低频率电刺激可提
高大鼠胫骨前肌的耐力, 而肌肉耐力很大程度上取决
于肌细胞内线粒体的数量, 肌肉的血液供应以及肌细
胞对A T P 的消耗方式。电刺激后肌细胞线粒体内的
枸橼酸合成酶、琥珀酸脱氢酶的活性较对侧明显提高。
电刺激能全面促进线粒体的功能, 改善肌肉细胞的供
能状态[8、9 ]。我们的实验研究表明, 经皮电刺激对反映
肌肉细胞活力和肌肉收缩功能的N a+ 2K+ 2A T P 酶及
Ca2+ 2A T P 酶活性有较好的保护作用。
我们通过 JN R 22 型神经肌肉康复仪对失神经支
配腓肠肌进行经皮电刺激, 观察失神经 2、4 周时对肌
肉萎缩的预防作用。结果表明, 电刺激可以减缓肌细胞
直径和截面积的下降, 减轻线粒体及肌质网退变; 对肌
肉N a+ 2K+ 2A T P 酶及 Ca2+ 2A T P 酶活性下降有较好
的保护作用, 而对纤颤电位波幅无影响。电刺激对失神
经支配骨骼肌的组织学、电生理及酶组织化学的各项
指标均有保护作用, 是延缓肌肉萎缩的有效方法。
目前常用的电刺激使用方式有二种: 植入式和经
皮电刺激。前者由于需将电极及刺激器置入皮下, 电极
线断裂后的更换以及电刺激器故障的排除均较困难,
临床应用较少。而后者使用方便, 可随时调节刺激的强
度及时间, 毋需专业人员指导操作, 已被广泛应用于临
床, 对延缓肌肉萎缩起到了一定作用。我们的实验应用
的 JN R 22 型神经肌肉刺激仪, 采用正、负双表面电极,
电刺激时可以在肌肉局部形成回路, 低频率 (2H z) 正
弦波以及模仿肌肉生物电的刺激频率与强度, 提高了
电刺激的疗效。该实验研究表明, 电刺激可以减轻线粒
体及肌质网肿胀, 减缓肌细胞直径、截面积下降, 对
N a+ 2K+ 2A T P 酶及 Ca2+ 2A T P 酶活性有较好保护作
用。为临床上应用电刺激防治肌肉萎缩的有效性提供
了较全面的实验数据。
电刺激用于肌肉萎缩防治时需注意: ①刺激强度:
刺激时应使肌肉有较强的收缩, 应以患者的耐受为度;
②刺激部位: 电极尽可能置于需刺激肌肉的表面; ③刺
激时间: 为防止肌肉纤维的过度疲劳, 每次刺激持续时
间以 20~ 30 分钟为宜; ④电刺激性状: 尽量使用感应
电流, 波形选择正弦波、指数波或矩形波; ⑤肌肉状态:
电刺激只能延缓肌肉萎缩的进程, 而不能使已经萎缩
的肌肉纤维发生逆转, 因此应尽早使用。具体应用时尚
需考虑个体差异, 随时调整刺激频率、强度及时间, 以
期获得最佳疗效[10 ]。
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4 参考文献
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(收稿: 2002208208 修回: 2003202227)
掌背动脉逆行岛状皮瓣修复手指皮肤缺损
刘加元 李耀胜 程 驰
我科自 2000 年 1 月~ 2002 年 6 月采用掌背动脉逆行岛状
皮瓣修复手指皮肤缺损 21 例, 效果满意,
如下。
1 临床资料
本组 21 例, 男 18 例, 女 3 例。年龄 16~ 63 岁。挤压伤 5 例,
电刨切割伤 7 例, 电灼伤 2 例, 瘢痕挛缩 2 例, 外伤术后感染 5
例。其中食指 6 例, 中指 7 例, 环指 6 例, 小指 2 例。掌侧 8 例,
背侧 13 例; 近节 11 例, 中节 8 例, 末节 2 例。合并肌腱损伤 3
例, 指骨骨折 6 例。均采用择期手术。经清创或瘢痕切除后其创
面均伴有骨关节或肌腱外露。
本组手术均采用掌背动脉逆行岛状皮瓣其轴心点位于指
蹼皮肤游离缘近侧 115 cm 处; 轴心线为指蹼中点向手背的垂
直线; 切取皮瓣的大小和形状与受区基本一致。范围 115 cm ×
112 cm~ 410 cm ×215 cm。于两伸肌腱之间向深处显露骨间背
侧肌浅面的掌骨背血管蒂, 于肌膜下分离血管蒂, 游离血管蒂
至轴心点, 保留蒂部 115~ 210 cm 宽的筋膜。将皮瓣旋转 180
度, 经开放隧道覆盖受区, 置放引流条, 缝合石膏托外固定。术
后24~ 48小时内拔引流条, 10~ 14 天拆石膏托, 注意皮瓣保温
1 周, 使用广谱抗生素 7~ 10 天, 酌情使用血管扩张剂及抗凝剂
5~ 7 天。
作者单位: 山东肥城矿业集团公司中心医院骨科 (山东肥城,
271608)
术后 21 例皮瓣均成活。其中 5 例皮瓣出现水泡, 未给特殊
处理, 表皮脱落后, 皮瓣愈合良好; 1 例皮瓣远端颜色发紫, 为蒂
部缝合过紧受压所致, 经拆开蒂部部分缝线皮瓣血供改善。余
15 例均É 期愈合。术后 3~ 6 周, 患手肿胀, 活动受限, 积极进行
功能练习及康复治疗后手指功能恢复。随访 6~ 18 个月, 外观
均良好, 皮瓣的两点辨别觉 8~ 12 mm。
2 讨论
该皮瓣优点: ①手背和手指皮肤肤色及质地一致, 皮瓣愈
合后外观良好, 质地柔软。②该皮瓣有知名动脉, 血运可靠, 成
活率高, 吸收快, 抗感染能力强, 可一次性用于修复手指皮肤、
肌腱、神经和指骨多种组织缺损。③皮瓣内含有掌背神经, 利于
皮瓣和手指感觉的恢复。④对供区影响小。缺点: ①术后遗留瘢
痕影响外观; ②术后可并发伸肌肌腱粘连, 伸指受限; ③术后出
现手背麻木; ④早期蒂部臃肿。
注意事项: ①设计皮瓣时, 所取皮瓣供区较受区长约 2~
3 mm , 以防术后因肿胀、淤血或皮瓣下血肿而致张力过大, 皮
瓣出现动、静脉危象和坏死。②供、受区之间采用开放隧道, 缝
合时不宜过紧。如难以缝合, 可游离植皮, 防止皮瓣蒂部受压。
③术中捆扎止血前不驱血, 以免术中难以寻找周径较细的掌背
动脉。④术后密切观察皮瓣血运, 如出现水泡、颜色发暗等, 及
时处理。
(收稿: 2003201214 修回: 2003203228)
·993·中国修复重建外科杂志 2003 年第 17 卷第 5 期