人参复方和丹黄合剂对悬吊大鼠肌肉萎缩的防护效应
作者：马永烈 孙亚志 杨鸿慧
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：中草药；模拟失重；大鼠；肌肉萎缩；肌肉组织
航天医学与医学工程990412摘要：目的 探讨人参复方和丹黄合剂对模拟失重条件下大鼠骨骼肌萎缩的防护效应。方法 尾吊大鼠30d，口服中药复方，测定比目鱼肌(SOL)和腓肠肌(GAS)肌纤维百分含量和纤维面积，电镜检测其超微结构变化。结果 人参(RS)和丹黄(DH)组SOL的I型纤维含量较悬吊对照(SC)分别增加(13.5±0.96)%(P<0.05)和(11.2±0.84)%(P<0.05)，GAS的I型纤维有增加趋势；RS和DH组SOL和GAS肌纤维面积都较SC组增加，RS组更明显(P<0.05)；RS和DH组SOL肌小节结构较SC有所改善。结论 人参复方和丹黄合剂可以部分改善悬吊引起的骨骼肌萎缩。
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中图分类号：R852.22 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0281-03
Protective Effect of RenShen Compound and DanHuang Compound on Muscle
Atrophy in Suspended Rats
MA Yong-lie，SUN Ya-zhi，YANG Hong-hui
Abstract：Objective To study the protective effect of RenShen compound and DanHuang compound on muscle atrophy caused by simulated weightlessness in rats. Method Percentage and cross sectional area of fibers and ultrastructure of soleus(SOL) and gastrocnemius(GAS) were determined in 30 d tail suspended rats with or without administration of the medicine. Result The percentage of type I fiber of SOL in RenShen(RS) group and DanHuang(DH) group increased by (13.5±0.96)%(P<0.05) and (11.2±0.84)%(P<0.05) respectively, and those of GAS showed only an increasing trend as compared with suspension control(SC). Cross sectional area of muscle fibers of SOL and GAS in both groups increased,especially in RS group(P<0.05). The construction of SOL sarcomere in RS and DH groups was improved as compared with SC. Conclusion RS and DH compounds can partially prevent muscle atrophy caused by tail suspension.
, 百拇医药
Key words:Chinese medical herbs;simulated weightlessness;rats;muscle atrophy;muscle construction
Address reprint requests to:MA Yong-lie.Institute of Spcace Medico-Engineering,Beijing 100094,China
防止航天过程中航天员肌肉萎缩是航天医学亟待解决的问题之一，目前应用的许多物理防护措施并不令人满意。有关药物对肌肉萎缩的防护研究或应用还较少，本实验室以往工作证实，某些中药可以提高悬吊大鼠后肢骨骼肌的血流量，延缓肌肉萎缩[1]。本工作对人参复方和丹黄合剂对骨骼肌萎缩的防护效应进行了研究，以提供中药防护的实验依据。
方 法
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动物 雄性SD大鼠60只(北京医科大学动物研究中心提供)，体重150～200 g，按体重配对原则分为笼养对照(CC)、悬吊对照(SC)、悬吊+人参复方(RS)和悬吊+丹黄合剂(DH)四组(各组均为15只)，依陈杰等[2]的方法进行尾部悬吊和饲养，悬吊时间为30 d。人参复方和丹黄合剂由本实验室配伍，人参复方的主要成份为人参、川穹和熟地，丹黄合剂主要由丹参、黄芪和钙粉组成。人参复方用量为1 g.kg-1.d-1，丹黄合剂为15 g.kg-1.d-1。
标本制备 悬吊第30天，称重动物，戊巴比妥钠麻醉，迅速取右侧比目鱼肌和腓肠肌放液氮中冷冻，然后转入低温保存，备做ATP酶染色，利用图像分析仪分析I和II型纤维含量和面积。取左侧比目鱼肌和腓肠肌，做成2mm×2mm的肌肉条，做电镜切片，观察肌小节、毛细血管和线粒体等结构。
, 百拇医药
结 果
肌纤维类型的变化 与CC组相比，SC、RS和DH组SOL的I型纤维分别降低(37.50±1.73)%(P<0.01)、(24.30±3.58)%(P<0.05)和(27.40±42.79)%(P<0.05)，GAS的I型纤维分别降低(20.00±1.10)%(P<0.05)、(18.40±2.14)%(P<0.05)和(14.80±1.98)%(P<0.05)；与SC组相比，RS和DH组SOL的I纤维分别增加(13.50±0.96)%(P<0.05)和(11.20±0.84)%(P<0.05)，GAS的I型纤维分别增加(1.38±0.09)%和(3.35±0.17)%(图1)。
图1 中药对SOL和GAS的I型纤维含量的影响
*P<0.05,**P<0.01，与CC相比；.P<0.05，与SC相比
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CC—笼养对照；SC—悬吊对照；RS—悬吊+人参复方；DH—悬吊+丹黄合剂
Fig.1 Effect of Chinese medicine on the percentage of type I fiber in SOL and GAS
*P<0.05,**P<0.01,as compared with CC;.P<0.05，as compared with SC
CC—cage control;SC—suspension control;RS—RenShen group;DH—DanHuang group
纤维面积的改变 与CC相比，SC组SOL和GAS的I和II型纤维面积均明显降低(P<0.01)，虽然DH组SOL纤维面积有所恢复，仍然明显低于对照(P<0.01)；与SC相比，RS组SOL和GAS的I、II型纤维面积均有所恢复(P<0.05)，但仍低于对照；DH对SOL纤维面积影响不明显，但可以提高GAS的I、II型纤维面积(P<0.05)(图2)。
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图2 悬吊和中药对SOL和GAS肌纤维面积的影响
*P<0.05,**P<0.01，与CC相比；.P<0.05，与SC相比
Fig.2 Effect of Chinese medicine on the cross sectional area of muscle fiber in SOL and GAS
*P<0.05,**P<0.01,as compared with CC;*P<0.05，as compared with SC
电镜观察 与CC相比，SC、RS和DH组SOL均出现肌小节结构紊乱，但RS和DH肌小节结构较SC有所好转(图3)；与对照(CC)相比，SC、RS和DH组血管内皮细胞突触数量增多， RS和DH较SC的内皮细胞突触数量减少。线粒体结构和三联池结构无明显变化。
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图3 悬吊和药物对SOL肌小节结构的影响
A:笼养对照(×6.6K),B:悬吊对照(×10K),C:人参组(×10K), D:丹黄组(×6.6K)
Fig.3 Effect of suspension and Chinese medicine on sarcomere of SOL
A:cage control(×6K);B:suspension control(×10K)C:RenShen group(×10K);D:DanHuang group(×6.6K)
讨 论
微重力环境下，由于重力负荷的减少，引起骨骼肌特别是下肢抗重力肌发生萎缩，其明显标志是肌肉重量降低、肌纤维由I型向II型转化、肌纤维面积减少等，这已在失重或模拟失重动物学实验中得到证实。但有关肌肉萎缩的发生机制仍然不清，可能包括神经因素、机械刺激、激素调节等的改变。另外，体液的头向分布，下肢肌肉血流量减少可能是微重力环境下肌肉萎缩发生的重要原因。血流量与肌纤维类型和纤维含量有关，例如，I型(慢收缩)纤维为主的比目鱼肌，其纤维周围血管分布、线粒体含量明显高于II型(快收缩)纤维为主的腓肠肌，这是适应肌肉功能状态的结果，因为比目鱼肌主要是维持姿势及进行慢而持续的收缩活动。与血液学变化相应的是，肌肉的能量代谢也与纤维类型变化有关，例如，比目鱼肌主要依赖于葡萄糖和脂肪酸的有氧代谢，而腓肠肌主要以糖原为底物的不需氧酵解代谢。肌纤维类型与肌肉的运动状态和血流供应有关，特别是以I型纤维为主的慢肌，当运动状态降低或消失(去负荷)，或血流量降低，必然会导致纤维类型或纤维功能的改变，所以，防止或延缓肌肉萎缩的一个重要措施是提高肌肉的血流量和(或)增加肌肉活动。研究发现[1,4]，人参复方、丹黄、川芎等，具有明显的活血化淤作用，可以增加悬吊大鼠肌肉组织的血流量。本实验发现，人参复方和丹黄合剂可以增加悬吊大鼠比目鱼肌和腓肠肌的I型纤维，降低II型纤维的含量，并且可以提高纤维面积。所以，人参复方和丹黄合剂可以改善模拟失重条件下肌肉萎缩程度。
, 百拇医药
研究发现[5,6]，骨骼肌的功能结构与血管和神经支配的可塑改变有关，失重或模拟失重条件下，由于血流量以及血液动力学的改变，肌肉结构可能发生改变，出现肌小节结构的紊乱和内皮细胞通透性增加。本实验发现，悬吊可以引起下肢肌肉的肌小节结构明显紊乱，内皮细胞突触增多，而人参复方和丹黄合剂可以部分改善这些变化。提示，两组中药对模拟失重引起的肌肉萎缩具有一定程度的防护作用。
参考文献
[1]孙亚志，崔 建，李春生等.强肌I、II号中药改善尾吊大鼠比目鱼肌血流量和肌肉力学特性的作用[J].航天医学与医学工程，1993，6(4)：286～288
[2]陈 杰，马 进，丁召平等.一种模拟失重影响的大鼠尾部悬吊模型[J]. 空间科学学报，1993，13(2)：161～164
[3]Ohira Y，Jiang B.Rat soleus muscle fiber responses to 14 days of spaceflight and hindlimb suspension[J].J Appl Physiol，1992，73：44～49
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[4]徐立钠.22种活血化淤药对狗外周血流量的作用[J].新医药学杂志，1976，5(1)：38～40
[5]张立藩.模拟失重下动脉血管结构、功能及神经支配的可塑性变化[J].航天医学与医学工程，1998，11(3)：215～219
[6]Langille BL. Remodeling of developing and mature arteries: endothelium, smooth muscle, and matrix[J].J Cardiovasc Pharmacol, 1993,329:59～60
收稿日期：1998-09-18, 百拇医药
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：中草药；模拟失重；大鼠；肌肉萎缩；肌肉组织
航天医学与医学工程990412摘要：目的 探讨人参复方和丹黄合剂对模拟失重条件下大鼠骨骼肌萎缩的防护效应。方法 尾吊大鼠30d，口服中药复方，测定比目鱼肌(SOL)和腓肠肌(GAS)肌纤维百分含量和纤维面积，电镜检测其超微结构变化。结果 人参(RS)和丹黄(DH)组SOL的I型纤维含量较悬吊对照(SC)分别增加(13.5±0.96)%(P<0.05)和(11.2±0.84)%(P<0.05)，GAS的I型纤维有增加趋势；RS和DH组SOL和GAS肌纤维面积都较SC组增加，RS组更明显(P<0.05)；RS和DH组SOL肌小节结构较SC有所改善。结论 人参复方和丹黄合剂可以部分改善悬吊引起的骨骼肌萎缩。
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中图分类号：R852.22 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0281-03
Protective Effect of RenShen Compound and DanHuang Compound on Muscle
Atrophy in Suspended Rats
MA Yong-lie，SUN Ya-zhi，YANG Hong-hui
Abstract：Objective To study the protective effect of RenShen compound and DanHuang compound on muscle atrophy caused by simulated weightlessness in rats. Method Percentage and cross sectional area of fibers and ultrastructure of soleus(SOL) and gastrocnemius(GAS) were determined in 30 d tail suspended rats with or without administration of the medicine. Result The percentage of type I fiber of SOL in RenShen(RS) group and DanHuang(DH) group increased by (13.5±0.96)%(P<0.05) and (11.2±0.84)%(P<0.05) respectively, and those of GAS showed only an increasing trend as compared with suspension control(SC). Cross sectional area of muscle fibers of SOL and GAS in both groups increased,especially in RS group(P<0.05). The construction of SOL sarcomere in RS and DH groups was improved as compared with SC. Conclusion RS and DH compounds can partially prevent muscle atrophy caused by tail suspension.
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Key words:Chinese medical herbs;simulated weightlessness;rats;muscle atrophy;muscle construction
Address reprint requests to:MA Yong-lie.Institute of Spcace Medico-Engineering,Beijing 100094,China
防止航天过程中航天员肌肉萎缩是航天医学亟待解决的问题之一，目前应用的许多物理防护措施并不令人满意。有关药物对肌肉萎缩的防护研究或应用还较少，本实验室以往工作证实，某些中药可以提高悬吊大鼠后肢骨骼肌的血流量，延缓肌肉萎缩[1]。本工作对人参复方和丹黄合剂对骨骼肌萎缩的防护效应进行了研究，以提供中药防护的实验依据。
方 法
, http://www.100md.com
动物 雄性SD大鼠60只(北京医科大学动物研究中心提供)，体重150～200 g，按体重配对原则分为笼养对照(CC)、悬吊对照(SC)、悬吊+人参复方(RS)和悬吊+丹黄合剂(DH)四组(各组均为15只)，依陈杰等[2]的方法进行尾部悬吊和饲养，悬吊时间为30 d。人参复方和丹黄合剂由本实验室配伍，人参复方的主要成份为人参、川穹和熟地，丹黄合剂主要由丹参、黄芪和钙粉组成。人参复方用量为1 g.kg-1.d-1，丹黄合剂为15 g.kg-1.d-1。
标本制备 悬吊第30天，称重动物，戊巴比妥钠麻醉，迅速取右侧比目鱼肌和腓肠肌放液氮中冷冻，然后转入低温保存，备做ATP酶染色，利用图像分析仪分析I和II型纤维含量和面积。取左侧比目鱼肌和腓肠肌，做成2mm×2mm的肌肉条，做电镜切片，观察肌小节、毛细血管和线粒体等结构。
, 百拇医药
结 果
肌纤维类型的变化 与CC组相比，SC、RS和DH组SOL的I型纤维分别降低(37.50±1.73)%(P<0.01)、(24.30±3.58)%(P<0.05)和(27.40±42.79)%(P<0.05)，GAS的I型纤维分别降低(20.00±1.10)%(P<0.05)、(18.40±2.14)%(P<0.05)和(14.80±1.98)%(P<0.05)；与SC组相比，RS和DH组SOL的I纤维分别增加(13.50±0.96)%(P<0.05)和(11.20±0.84)%(P<0.05)，GAS的I型纤维分别增加(1.38±0.09)%和(3.35±0.17)%(图1)。
图1 中药对SOL和GAS的I型纤维含量的影响
*P<0.05,**P<0.01，与CC相比；.P<0.05，与SC相比
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CC—笼养对照；SC—悬吊对照；RS—悬吊+人参复方；DH—悬吊+丹黄合剂
Fig.1 Effect of Chinese medicine on the percentage of type I fiber in SOL and GAS
*P<0.05,**P<0.01,as compared with CC;.P<0.05，as compared with SC
CC—cage control;SC—suspension control;RS—RenShen group;DH—DanHuang group
纤维面积的改变 与CC相比，SC组SOL和GAS的I和II型纤维面积均明显降低(P<0.01)，虽然DH组SOL纤维面积有所恢复，仍然明显低于对照(P<0.01)；与SC相比，RS组SOL和GAS的I、II型纤维面积均有所恢复(P<0.05)，但仍低于对照；DH对SOL纤维面积影响不明显，但可以提高GAS的I、II型纤维面积(P<0.05)(图2)。
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图2 悬吊和中药对SOL和GAS肌纤维面积的影响
*P<0.05,**P<0.01，与CC相比；.P<0.05，与SC相比
Fig.2 Effect of Chinese medicine on the cross sectional area of muscle fiber in SOL and GAS
*P<0.05,**P<0.01,as compared with CC;*P<0.05，as compared with SC
电镜观察 与CC相比，SC、RS和DH组SOL均出现肌小节结构紊乱，但RS和DH肌小节结构较SC有所好转(图3)；与对照(CC)相比，SC、RS和DH组血管内皮细胞突触数量增多， RS和DH较SC的内皮细胞突触数量减少。线粒体结构和三联池结构无明显变化。
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图3 悬吊和药物对SOL肌小节结构的影响
A:笼养对照(×6.6K),B:悬吊对照(×10K),C:人参组(×10K), D:丹黄组(×6.6K)
Fig.3 Effect of suspension and Chinese medicine on sarcomere of SOL
A:cage control(×6K);B:suspension control(×10K)C:RenShen group(×10K);D:DanHuang group(×6.6K)
讨 论
微重力环境下，由于重力负荷的减少，引起骨骼肌特别是下肢抗重力肌发生萎缩，其明显标志是肌肉重量降低、肌纤维由I型向II型转化、肌纤维面积减少等，这已在失重或模拟失重动物学实验中得到证实。但有关肌肉萎缩的发生机制仍然不清，可能包括神经因素、机械刺激、激素调节等的改变。另外，体液的头向分布，下肢肌肉血流量减少可能是微重力环境下肌肉萎缩发生的重要原因。血流量与肌纤维类型和纤维含量有关，例如，I型(慢收缩)纤维为主的比目鱼肌，其纤维周围血管分布、线粒体含量明显高于II型(快收缩)纤维为主的腓肠肌，这是适应肌肉功能状态的结果，因为比目鱼肌主要是维持姿势及进行慢而持续的收缩活动。与血液学变化相应的是，肌肉的能量代谢也与纤维类型变化有关，例如，比目鱼肌主要依赖于葡萄糖和脂肪酸的有氧代谢，而腓肠肌主要以糖原为底物的不需氧酵解代谢。肌纤维类型与肌肉的运动状态和血流供应有关，特别是以I型纤维为主的慢肌，当运动状态降低或消失(去负荷)，或血流量降低，必然会导致纤维类型或纤维功能的改变，所以，防止或延缓肌肉萎缩的一个重要措施是提高肌肉的血流量和(或)增加肌肉活动。研究发现[1,4]，人参复方、丹黄、川芎等，具有明显的活血化淤作用，可以增加悬吊大鼠肌肉组织的血流量。本实验发现，人参复方和丹黄合剂可以增加悬吊大鼠比目鱼肌和腓肠肌的I型纤维，降低II型纤维的含量，并且可以提高纤维面积。所以，人参复方和丹黄合剂可以改善模拟失重条件下肌肉萎缩程度。
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研究发现[5,6]，骨骼肌的功能结构与血管和神经支配的可塑改变有关，失重或模拟失重条件下，由于血流量以及血液动力学的改变，肌肉结构可能发生改变，出现肌小节结构的紊乱和内皮细胞通透性增加。本实验发现，悬吊可以引起下肢肌肉的肌小节结构明显紊乱，内皮细胞突触增多，而人参复方和丹黄合剂可以部分改善这些变化。提示，两组中药对模拟失重引起的肌肉萎缩具有一定程度的防护作用。
参考文献
[1]孙亚志，崔 建，李春生等.强肌I、II号中药改善尾吊大鼠比目鱼肌血流量和肌肉力学特性的作用[J].航天医学与医学工程，1993，6(4)：286～288
[2]陈 杰，马 进，丁召平等.一种模拟失重影响的大鼠尾部悬吊模型[J]. 空间科学学报，1993，13(2)：161～164
[3]Ohira Y，Jiang B.Rat soleus muscle fiber responses to 14 days of spaceflight and hindlimb suspension[J].J Appl Physiol，1992，73：44～49
, http://www.100md.com
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[5]张立藩.模拟失重下动脉血管结构、功能及神经支配的可塑性变化[J].航天医学与医学工程，1998，11(3)：215～219
[6]Langille BL. Remodeling of developing and mature arteries: endothelium, smooth muscle, and matrix[J].J Cardiovasc Pharmacol, 1993,329:59～60
收稿日期：1998-09-18, 百拇医药