發(fā)布時(shí)間:2023-08-18 瀏覽量:1907
肌肉組織離心收縮經(jīng)常會(huì)引起延遲性肌肉酸痛(DOMS)。最新研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)物在離心運(yùn)動(dòng)2天后,其機(jī)械肌肉的刺激增加了IV類傳入纖維的活動(dòng)。這似乎是人類與動(dòng)物存在的DOMS相關(guān)性。
離心運(yùn)動(dòng)引起DOMS的機(jī)制尚未闡明,但組織特異性可能是離心運(yùn)動(dòng)后傳入敏化的重要考慮因素。
一、摘要
本研究通過(guò)評(píng)估動(dòng)物的感覺(jué)傳入記錄和人類的心理物理學(xué)評(píng)估,研究了高滲鈉溶液應(yīng)用于筋膜和肌肉中,機(jī)械致敏部位的傷害性反應(yīng)。
①在動(dòng)物研究中:17只大鼠接受了趾長(zhǎng)伸肌的離心收縮,11只作為未鍛煉的對(duì)照組。在離心運(yùn)動(dòng)后兩天,對(duì)機(jī)械敏化的肌肉/筋膜部位進(jìn)行高滲鈉溶液刺激,記錄了IV類傳入纖維的活動(dòng)。通過(guò)與未經(jīng)鍛煉的大鼠相比較,接受離心運(yùn)動(dòng)的大鼠明確顯示出機(jī)械敏化,即傳入反應(yīng)顯著增加,對(duì)機(jī)械刺激的閾值降低,疼痛反應(yīng)更為強(qiáng)烈。在鍛煉組和未經(jīng)鍛煉組對(duì)高滲鈉溶液的傳入反應(yīng)量沒(méi)有差異。
②在人體研究中:共13名受試者。在雙側(cè)評(píng)估脛骨前肌的壓痛閾值(PPT)后,在單腿脛骨前肌進(jìn)行離心運(yùn)動(dòng)以誘導(dǎo)DOMS。24小時(shí)后確定最大機(jī)械敏感部位,并在筋膜和深層肌肉注射高滲鈉溶液。
與未鍛煉腿部相比,離心運(yùn)動(dòng)腿部的筋膜引起的疼痛強(qiáng)度明顯更高,雙方在深層肌肉的反應(yīng)上沒(méi)有差異。這表明相比起肌肉組織,筋膜在DOMS相關(guān)的致敏中更重要。
二、研究假設(shè)
(1)與未鍛煉肌肉相比,將高滲鈉溶液注射到大鼠肌肉中機(jī)械敏感(離心運(yùn)動(dòng))的部位將引起更大的第IV類傷害性傳入。
(2)與未鍛煉肌肉的筋膜相比,將高滲鈉溶液注射到受DOMS影響的最大敏感部位的筋膜中會(huì)導(dǎo)致更高的疼痛強(qiáng)度,與DOMS肌肉的相同部位進(jìn)行肌腹(深)注射相比,會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)的疼痛。
三、研究結(jié)果
(圖1a:顯示了IV組大鼠離心運(yùn)動(dòng)肌肉制劑對(duì)高滲鈉溶液(734 mM)傳入神經(jīng)的反應(yīng)模式。將高滲鈉溶液灌流到已識(shí)別的感受區(qū)中30s-橫坐標(biāo)粗線條表示;b:該纖維的機(jī)械響應(yīng)用瞬時(shí)頻率圖表示。施加斜坡機(jī)械刺激,在10秒內(nèi)從0線性增加到196 mN(橫坐標(biāo)上的粗條);c:該纖維的感受區(qū)位于該EDL肌肉的前側(cè)。上肌腱朝向近端。著色顯示腱狀區(qū)域;d:記錄受體尖峰形態(tài))
在選擇記錄的纖維傳導(dǎo)速度方面,未鍛煉和鍛煉過(guò)的肌肉之間沒(méi)有顯著差異:0.58±0.08m/s對(duì)比0.75±0.12m/s;自發(fā)放電活動(dòng)也沒(méi)有顯著差異:0.19±0.08imp/s對(duì)比0.09±0.04imp/s。
幾乎所有經(jīng)過(guò)檢測(cè)的肌纖維都顯示,應(yīng)用高滲鈉溶液后放電速率增加(對(duì)照組:14 / 14,100 %;實(shí)驗(yàn)組:16 / 17,94. 1 %)。離心運(yùn)動(dòng)的肌纖維對(duì)注射高滲鈉溶液后30秒無(wú)反應(yīng),當(dāng)注射時(shí)間延長(zhǎng)至2分鐘時(shí),其反應(yīng)潛伏期為66秒,表明受體末端位于肌肉深處。
(圖2:對(duì)高滲鈉溶液的反應(yīng)幅度。在高滲鈉溶液期間(30 s)+隨后的60 s內(nèi),通過(guò)平均傳入放電率給出的反應(yīng)幅度的中位數(shù)(IQR)。對(duì)照組1.25 imp/s(IQR;0.46–4.48 imp/s)對(duì)比離心組1.50 imp/s(IQ;0.65-8.08 imp/s。無(wú)顯著差異,p=0.32。ECC離心組,NAíVE對(duì)照組,NS不顯著)
纖維之間的響應(yīng)幅度變化很大,圖1a顯示了一個(gè)對(duì)高滲鈉溶液的較強(qiáng)響應(yīng)的例子。在高滲鈉溶液應(yīng)用30秒和隨后60秒內(nèi),未鍛煉和鍛煉肌肉之間的傳入神經(jīng)反應(yīng)強(qiáng)度無(wú)顯著差異(圖2)。記錄的纖維感受區(qū)在肌肉上分布廣泛,特別是在離心運(yùn)動(dòng)組,更多感受區(qū)位于肌肉-肌腱接點(diǎn)附近(圖3)。
(圖3:記錄受體感受區(qū)的分布。前側(cè)是面向脛骨前肌的一側(cè)。著色顯示腱狀區(qū)域。每個(gè)點(diǎn)代表IV類受體的感受區(qū)。ECC離心組,NAíVE對(duì)照組)
斜坡機(jī)械刺激的典型響應(yīng)如圖1b所示。離心運(yùn)動(dòng)的肌肉對(duì)斜坡機(jī)械刺激的反應(yīng)閾值顯著低于未運(yùn)動(dòng)的肌肉(圖4a)。此外,離心組對(duì)斜坡機(jī)械刺激的反應(yīng)幅度顯著高于非離心組(圖4b)
(圖4:對(duì)照(naive)和離心(ECC)組大鼠EDL肌肉對(duì)斜坡機(jī)械刺激的機(jī)械閾值和機(jī)械反應(yīng)的比較。a*:與對(duì)照組相比,離心組的機(jī)械閾值顯著降低。離心率34.4mN(IQR:23.9-51.6mN)與對(duì)照64.6mN(IQR:49.2-128.6mN),P<0.001,非參數(shù)檢驗(yàn)。b#:離心組的機(jī)械反應(yīng)幅度明顯高于對(duì)照組。離心率61.7mN(IQR;42.5-96.5mN)與對(duì)照20.0mN(IQR;13.7-27.4mN),P<0.001,非參數(shù)檢驗(yàn)。)
延遲性肌肉酸痛(DOMS)
離心運(yùn)動(dòng)后,所有受試者對(duì)背屈的最大自主收縮力均顯著下降,平均下降25.2±2.3%(方差分析 F1,12=124,P<0.001,NKP<0.002)。所有受試者在運(yùn)動(dòng)后24小時(shí)都經(jīng)歷了DOMS。運(yùn)動(dòng)后第1天和第2天的Likert評(píng)分(分別為3.4和2.4)顯著高于運(yùn)動(dòng)前(0)和后續(xù)5天(分別為1.3、0.6、0.25、0和0;弗里德曼方差分析P<0.001,NK P<0.05)。
(圖5:第2天的壓痛閾值(PPTs)(第1天的百分比)。a運(yùn)動(dòng)(離心)腿離心運(yùn)動(dòng)后24小時(shí)脛骨前肌最大敏感部位。b控制腿中的PPT??招膱A圈表示PPT減少,實(shí)心圓圈表示PPT增加。圓圈的大小表示PPT百分比變化的大小。PPT縮減幅度最大的點(diǎn);即最敏感的部位(僅顯示在鍛煉過(guò)的腿上))
盡管存在個(gè)體差異(圖5),離心運(yùn)動(dòng)后最大敏感部位主要集中在中肌腹區(qū)域(61%的受試者)。在最敏感的部位,與離心運(yùn)動(dòng)前的平均PPT值相比,平均值顯著降低了32±4%(方差分析 F1,12=74,P<0.001,NK P<0.002)。對(duì)側(cè)對(duì)照腿部位的PPT沒(méi)有顯著降低(-7±6.4%)。對(duì)照腿的PPT值在第1天和第2天之間沒(méi)有顯著差異。
高滲鈉溶液引起的疼痛
筋膜注射使VAS表現(xiàn)出時(shí)間曲線下的VAS峰值評(píng)分和面積顯著高于其它的注射(方差分析 F1,12>4.7,P<0.05;NK P<0.006;圖6;表1)。與對(duì)照和DOMS腿的深度注射相比,對(duì)照腿的筋膜注射呈現(xiàn)出更高VAS峰值評(píng)分(方差分析 F1,12=5.3,P<0.05;NK P<0.05;圖6;表1)。深部肌肉注射后,離心腿和對(duì)照腿的VAS參數(shù)沒(méi)有顯著差異(圖6;表1)。
注射引起不同程度的牽涉痛。在DOMS肌肉的深層肌肉注射所引起的疼痛頻率最高(85%),其次是DOMS肌肉的筋膜注射(69%)、未鍛煉肌肉的筋膜注射(62%)和未鍛煉深層肌肉注射(54%)。四次注射中,每一次的身體疼痛區(qū)域都沒(méi)有顯著差異。
(*與所有其他注射相比,NK明顯不同,P<0.05;**與深度注射相比,DOMS和對(duì)照腿的NK明顯不同,P<0.05)
四、討論
這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在大鼠EDL肌肉中,對(duì)高滲鈉溶液的C纖維反應(yīng)強(qiáng)度不變,該肌肉在一段時(shí)間的離心運(yùn)動(dòng)后(與未運(yùn)動(dòng)的肌肉相比)出現(xiàn)明顯的機(jī)械敏感。來(lái)自運(yùn)動(dòng)肌肉的C纖維受體的機(jī)械敏感性增強(qiáng)了先前的結(jié)果。
相反,在人類中,發(fā)現(xiàn)將高滲鈉溶液定向注射在離心運(yùn)動(dòng)的DOMS影響的肌肉的筋膜,要比注射到同一部位的深部肌肉組織所產(chǎn)生的疼痛更為強(qiáng)烈。也比注射到未離心運(yùn)動(dòng)的對(duì)照組肌肉產(chǎn)生的疼痛更強(qiáng)。
離心運(yùn)動(dòng)后機(jī)械性痛覺(jué)過(guò)敏
本研究發(fā)現(xiàn),離心運(yùn)動(dòng)后2天,大鼠離心運(yùn)動(dòng)肌肉組織中第IV類傳入纖維機(jī)械敏感性增強(qiáng)。此外,與未運(yùn)動(dòng)肌肉相比,離心運(yùn)動(dòng)肌肉的自發(fā)放電沒(méi)有顯著增加。這符合人們對(duì)DOMS的認(rèn)知。通常,最大機(jī)械敏感性在運(yùn)動(dòng)后24-48小時(shí)明顯,休息時(shí)沒(méi)有自發(fā)性疼痛。
所有人類受試者在運(yùn)動(dòng)后24小時(shí)都報(bào)告了DOMS,其機(jī)械敏感性顯著增加。最大機(jī)械敏感性部位的位置顯示出受試者之間的一定差異。這反映了先前在DOMS中的研究結(jié)果,描述了沿肌肉增加敏感性的不均勻、可變模式。未鍛煉的對(duì)照腿的PPT值不變,強(qiáng)調(diào)了沒(méi)有中樞致敏擴(kuò)散的觀點(diǎn),這是一個(gè)有效的對(duì)照部位。
在人體和動(dòng)物研究中應(yīng)用的機(jī)械刺激在大小和應(yīng)用技術(shù)上有明顯差異。這種差異是公認(rèn)的;然而,由于證明了在離心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物和人類中機(jī)械敏感性的增加,因此該方法足夠可靠,可以進(jìn)一步討論在這些機(jī)械敏感性條件下的高滲鈉刺激。
對(duì)高滲鈉溶液的傳入神經(jīng)反應(yīng)幅度
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,將高滲鈉溶液應(yīng)用于離心運(yùn)動(dòng)肌肉上明顯機(jī)械致敏的部位,與未運(yùn)動(dòng)肌肉相比并沒(méi)有誘導(dǎo)更高的傳入纖維反應(yīng)幅度。由于高滲可能會(huì)直接收縮肌肉傳入受體末端,并起到機(jī)械刺激的作用,這種對(duì)高滲鈉溶液應(yīng)用于機(jī)械敏感的肌肉感受區(qū)的不變反應(yīng)是出乎意料的。
在小直徑感覺(jué)神經(jīng)元上表達(dá)的牽張失活通道(瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1持抗劑)可能是高滲暴露后傳入活動(dòng)的來(lái)源。另一方面,我們對(duì)內(nèi)臟傳入神經(jīng)的初步實(shí)驗(yàn)表明,高滲性本身只有很小的影響,而高滲溶液中的鈉離子對(duì)刺激感覺(jué)受體很重要(數(shù)據(jù)未顯示)。在腦和背根節(jié)中表達(dá)并感知細(xì)胞外鈉離子濃度的通道,如Nav2/NaG鈉通道可能與此有關(guān)。因此,機(jī)械敏感性和對(duì)高鈉濃度的敏感性可以通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)。
大鼠EDL沒(méi)有增厚的表皮形成獨(dú)特的筋膜(與人類脛骨前肌不同),我們的EDL腓神經(jīng)制劑可能反映了在表皮附近以及深層組織中的傳入對(duì)高滲鈉溶液的超流反應(yīng)。這種可能性仍然存在,特別是筋膜傳入可能對(duì)高滲鈉溶液表現(xiàn)出更高的敏感性。
有人認(rèn)為,離心運(yùn)動(dòng)引起的損傷/適應(yīng)可能在肌肉的不同深度/區(qū)域表現(xiàn)出來(lái)。此外,據(jù)報(bào)道,肌肉-肌腱連接處更容易受到離心運(yùn)動(dòng)的影響。在這項(xiàng)研究中,不同位置的IV類纖維可能受到不同程度的影響,如果比較不同的感受區(qū),可能已經(jīng)檢測(cè)到對(duì)高滲鈉溶液的敏感性,但這會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。必須承認(rèn)的是,高滲鈉溶液可能會(huì)引起類似水平的傳入活動(dòng),無(wú)論是機(jī)械性超敏反應(yīng)還是離心運(yùn)動(dòng)后的預(yù)設(shè)傳入致敏反應(yīng)。研究表明,高滲鈉溶液能刺激所有IV類傳入,可能存在“全或無(wú)”反應(yīng),使其作為測(cè)量傳入活動(dòng)敏化的有效性降低。還必須補(bǔ)充的是,對(duì)于傳入的所有敏感性的敏化機(jī)制可能并不相同。
高滲鈉溶液和皮下注射
與深層肌肉組織注射相比,針對(duì)筋膜/皮下組織的注射疼痛程度更高。這證實(shí)了在筋膜組織中發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)性疼痛。受DOMS影響的肌肉筋膜注射后,明顯更高的疼痛強(qiáng)度,可能來(lái)自內(nèi)臟/表外基質(zhì)受體的再選擇性增敏,注射過(guò)程后可能會(huì)刺激這些受體,促進(jìn)其傳入活動(dòng)。先前已經(jīng)證明,注射到肌肉中的高劑量生理鹽水團(tuán)傾向于縱向滲透,而不是滲透到肌肉的其它方面。
雖然在本研究中不能斷言生理鹽水團(tuán)是筋膜/皮下組織的唯一刺激,但有理由認(rèn)為,由于注射到筋膜附近,鹽水的擴(kuò)散可能主要影響了該組織。高滲鈉溶液可能通過(guò)機(jī)械推注效應(yīng),導(dǎo)致筋膜組織變形,從而因機(jī)械變形而引起更大的疼痛,因?yàn)檫@是最敏感組織的部位。這種機(jī)制和人體組織優(yōu)先增加機(jī)械敏感性的觀點(diǎn)是一致的。
未來(lái)的研究應(yīng)該包括注射等滲鹽水作為對(duì)照。在DOMS期間,公認(rèn)的促進(jìn)中心疼痛機(jī)制,參與了對(duì)安全感的感知。持續(xù)的傷害性活動(dòng)與疼痛感知的中樞促進(jìn)作用有關(guān)。可以提出,如果DOMS事件優(yōu)先涉及筋膜/表層組織,并且該組織中的傳入纖維活動(dòng)對(duì)持續(xù)疼痛的影響更大,那么隨著時(shí)間的推移,與這些特定傳入纖維相關(guān)的中樞突觸過(guò)程將得到促進(jìn)。
因此,無(wú)論高滲鈉溶液反應(yīng)是否(如前所述)反映了外周致敏,向這些組織注射高滲鈉溶液的傷害性刺激形式,都會(huì)由于中樞致敏而導(dǎo)致疼痛。因此,中央機(jī)制的參與,可能為觀察到的筋膜注射和深部肌肉注射,對(duì)高滲鹽水反應(yīng)的差異,提供一些解釋。
牽扯痛
牽扯疼痛是一種中樞介導(dǎo)機(jī)制。與對(duì)照肌肉相比,在受DOMS影響的深肌腹注射高滲鈉溶液后,發(fā)現(xiàn)更高的參考疼痛頻率。盡管DOMS和對(duì)照組在深肌腹注射生理鹽水引起的疼痛強(qiáng)度沒(méi)有顯著差異,但這種情況仍發(fā)生。
疼痛發(fā)生率通常與較高的疼痛強(qiáng)度相關(guān),已經(jīng)確定中樞敏化可以與軀體局部密切相關(guān)的區(qū)域重疊;感受區(qū)的擴(kuò)展和神經(jīng)元的新輸入變得明顯。通過(guò)DOMS相關(guān)的傷害性活動(dòng)誘導(dǎo)的神經(jīng)可塑性變化,可能有助于促進(jìn)先前無(wú)效的背角神經(jīng)連接,從而在高滲鈉溶液疼痛強(qiáng)度增加的情況下,促進(jìn)深部肌肉組織的相關(guān)疼痛。
五、結(jié)論
這項(xiàng)研究表明,與離心運(yùn)動(dòng)后的深部肌肉注射相比,直接向筋膜/皮下組織注射高劑量生理鹽水會(huì)增加疼痛。深部肌肉注射后(在最大感受敏感部位)沒(méi)有增加疼痛反應(yīng),這意味著組織特異性在與DOMS相關(guān)的疼痛感知中很重要。
我們目前的動(dòng)物研究支持了這一論點(diǎn),該研究表明,在機(jī)械感覺(jué)的肌肉感受區(qū)上應(yīng)用高滲鈉后,沒(méi)有增加傳入反應(yīng)離心運(yùn)動(dòng)后。因此,這項(xiàng)研究表明筋膜組織在延遲性肌肉酸痛的感知中起著重要作用。
文獻(xiàn)來(lái)源:
Gibson W, Arendt-Nielsen L, Taguchi T, Mizumura K, Graven-Nielsen T. Increased pain from muscle fascia following eccentric exercise: animal and human findings. Exp Brain Res. 2009 Apr;194(2):299-308. doi: 10.1007/s00221-008-1699-8. Epub 2009 Jan 21. PMID: 19156402.
對(duì)原文有刪減,已略具體實(shí)驗(yàn)操作。
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