职业性肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物探讨
作者：林宇声 杨磊 刘藏 陈胜 吴青 邬堂春 贺涵贞 宋世震
单位：林宇声、杨磊、刘藏、陈胜、吴青、邬堂春、贺涵贞 430030 武汉，同济医科大学职业医学研究所；宋世震 武汉冶金科技大学
关键词：
职业性肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物探讨 据报道，我国机械工人的慢性肌肉骨骼损伤患病率达64%和78%。然而，目前肌肉骨骼损伤疾患尚缺乏客观的诊断指标[1]，应用生物标志物(biomarker)早期检测和客观诊断该类疾患的可能性日益受到各国学者的重视。目前对肌肉骨骼损伤的生物标志物国内外存在不同意见[2～4]。我们通过动物实验和现场调查，探讨外周血、尿液中一些生化指标及X线变化，寻找肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物。
一、对象与方法
, 百拇医药
1.实验研究:(1)动物与处理：健康成年雄性白兔12只，体重2.3±0.3 kg(同济医科大学动物实验中心提供)，单笼饲养。将实验动物四肢用橡皮绳固定于特定支架上，使其前肢上举过头呈最大生理伸展状态，每天固定3小时，连续2周。在固定前及固定后第1天、第1、2周及解除固定后第1、2周取耳缘静脉血和晨尿，测血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、肌酸激酶(CK)和尿GSH-Px、K+。实验前及实验第2周后拍四肢X线片。(2)试剂：CK测定用北京中生生物工程高技术公司提供的CK-NAC试剂盒，GSH-Px测定用南京建成生物工程研究所提供的GSH-Px活力试剂盒，检测均按试剂盒提供的方法。尿K+用火焰原子吸收分光光度法测定。
2.现场调查:(1)对象：选工龄5年以上的机械加工工人男、女各60人为调查对象,年龄25～45岁,平均年龄34±10.8岁，工龄5～15年,平均工龄10.2±5.1年。通过肌肉骨骼损伤疾患调查表询问[2]，将调查对象分为3组：①过去1年内曾经有肌肉骨骼疼痛且最近1周曾经发作者为疾患组。②过去1年内曾经有肌肉骨骼疼痛但最近1周没有发作者为缓解组。③没有肌肉骨骼疾患者为对照组。(2)指标测定：取清晨空腹静脉血，以2?000 r/min离心制备血清，取血清0.01 ml和0.05 ml分别测CK和GSH-Px。测定方法同上。
, 百拇医药
二、结果
1.实验研究：(1)血清和尿生化指标(表1):实验动物的CK活力在固定后第1天即升高，约为固定前的3倍，此后持续上升。血清和尿中GSH-Px活力在固定第1天下降，但与固定前比较，差异无显著性，1周后显著上升(P<0.05)。解除固定后第1周，CK活力开始下降，但仍处于较高水平(P<0.05)，第2周后才恢复至固定前水平。血清K+浓度固定前、后不同时期无明显变化。另外，血清和尿中GSH-Px的活力在整个实验期间的时相变化呈高度的一致性(r=0.90)。(2)X线片：动物四肢X线片固定前、后比较无明显变化。
表1 动物实验前、后不同时期肌酸激酶、谷胱甘肽过氧化物酶活力及钾的含量(
±s)
, 百拇医药
固定前
固定期间
解除固定后
第1天
第1周
第2周
第1周
第2周
血清肌酸激酶(IU/L)
176.7±28.6
504.5±78.5*
638.6±78.9*
, 百拇医药
868.8±82.1*
485.6±52.7*
182.4±20.9
血清GSH-Px(IU/0.1ml)
259.8±37.8
132.5±52.6
430.4±69.5*
389.4±85.6*
310.7±32.6
260.7±18.7
, 百拇医药
尿液GSH-Px(IU/0.1ml)
87.7±12.8
48.9±21.1
268.1±42.6*
156.2±18.7*
103.5±20.6
91.5±21.5
尿钾(mg/L)
55.7±14.7
54.7±10.8
39.8±9.8
, 百拇医药
45.4±10.1
48.9±9.6
52.8±12.9
与固定前比较,*P<0.05
2.现场调查：对120名工人检查发现,疾患组中有男工20人，女工18人；缓解组有男工10人，女工12人；对照组有男工30人，女工30人。经方差分析，3组间年龄和工龄差异无显著性(P>0.05)。疾患组男工CK为397.67±26.80 IU/L，女工为353.79±31.24 IU/L，显著高于缓解组(CK男=210.26±14.68 IU/L，CK女=175.67±16.57 IU/L)及对照组(CK男=95.87±12.82 IU/L，CK女=83.52±13.54 IU/L)，并且缓解组与对照组的CK活力差异也有显著性(P<0.05)。疾患组男工GSH-Px为280.75±15.35 IU/0.1 ml，女工为233.13±18.69 IU/0.1 ml，显著高于缓解组(GSH-Px男=150.28±13.24 IU/0.1 ml，GSH-Px女=145.23±11.58 IU/0.1 ml)和对照组(GSH-Px男=148.65±12.45 IU/0.1 ml，GSH-Px女=136.27±10.88IU/0.1 ml;但缓解组与对照组差异无显著性。
, http://www.100md.com
三、讨论
以往实验证实:手上举作业引起强烈的局部肌肉负荷和心血管应激[5]，一般人体维持此姿势的时间不超过15分钟，而在汽车装配流水线中此姿势颇为多见。本实验以家兔模拟此作业姿势，在较短时间内(2周)给予高强度的强迫体位肌肉负荷。实验中观察到家兔在固定2周后均出现行走蹒跚和肌肉不同程度萎缩。提示这一处理方法造成了家兔的肌肉损伤。
家兔固定后第1天血清CK即显著升高，且随着固定时间的延长而升高，解除固定后第2周才恢复至固定前水平。现场调查发现：疾患组工人CK水平显著高于缓解组和对照组，而缓解组的CK水平又显著高于对照组。这说明CK可以反映人的肌肉骨骼疾患及其程度。国外研究报道：肌病重症患者血清CK活力可达10?000 IU/L，而正常人安静血清CK活力为100 IU/L[2]。国内也报道动物腰部固定后，血清CK发生了显著性的变化[3]。CK主要存在于细胞内，在血清中以CK-BB、CK-MB和CK-MM 3种同功酶形式存在，CK-MM占总CK的70%以上，主要来源于骨骼肌，当肌肉受损时，肌膜通透性增加，CK-MM溢出细胞，导致总CK增加。根据有关研究报道，CK的升高可能是由于肌细胞胞浆Ca2+浓度升高，激活磷脂酶A2以及脂质氧化酶系统，二者共同作用于细胞膜使之损伤的结果[3]。因此，CK有可能作为肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物。同时提示今后应对CK-MM同功酶作进一步研究，以求特异性地和更灵敏地反映骨骼肌损伤。
, 百拇医药
动物实验中，兔子四肢固定第1天后GSH-Px略有下降，1周后显著上升，解除固定后第1周GSH-Px活力即恢复至固定前水平。现场调查发现：疾患组GSH-Px显著高于缓解组和对照组(P<0.01)。可见GSH-Px似乎也可以作为肌肉骨骼慢性损伤的生物标志物，尽管其变化幅度、时间持久性和与损伤的剂量-反应关系不及CK。国内研究已经证实:延迟性肌肉损伤和肌体自由基代谢异常有着密切的关系[6]。当机体在长时间高强度的机械负荷刺激下产生过多的自由基时，GSH-Px代偿性的增加，并随着负荷刺激的消失，自由基减少而下降。此外，尿和血GSH-Px在整个动物实验期间呈现高度一致性的改变(r=0.90)。据报道:颈椎病患者随着治疗进展，其尿GSH-Px活力逐渐降低[7]。因此，需进一步探讨尿中GSH-Px能否作为一种非损伤性肌肉负荷的生物标志物。
实验动物固定前、后尿K+浓度变化不明显，此研究结果与以前报道[4]相符。另外X线片变化也不大，说明血、尿中酶有变化时，尚不能从X线片观察到肌肉骨骼的损伤变化。 参考文献
, http://www.100md.com
1.Riihimaki H.Low-back pain,its origin and risk indicators.Scand J Work Environ Health,1991,17:81～90.
2.Armstrong RB,Ogilvie RW.Eccentric exercise-induced injury to rat skeletal muscle.J Appl Physiol,1983,54:80～85.
3.王起恩,王生,宋蔚忠.强迫体位所致肌肉损伤的生物标志物的动物实验研究.工业卫生与职业病,1995,2:98～100.
4.Komulainen J,Takala TE,Schwaie JA.Dose increased serum creatine acitivity reflect exercise-induced muscle damage in rat?Int J Sport Med,1995,16:150～154.
5.杨磊，刘卫东，林宇声，等.静态姿势和持重的负荷评价.中华劳动卫生职业病杂志，1996，14:221～222.
6.陈英杰，郭庆芳，赵保路，等.延迟性肌肉损伤与自由基代谢异常.中国运动医学杂志，1993，12:65～68.
7.王玉龙，吴毅文，王茂音，等.40例颈椎病患者治疗前后尿谷胱甘肽过氧化物酶和巯基物含量的测定.中国运动医学杂志，1993，12:103～106.
收稿：1997-07-17
修回：1997-10-17, http://www.100md.com
单位：林宇声、杨磊、刘藏、陈胜、吴青、邬堂春、贺涵贞 430030 武汉，同济医科大学职业医学研究所；宋世震 武汉冶金科技大学
关键词：
职业性肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物探讨 据报道，我国机械工人的慢性肌肉骨骼损伤患病率达64%和78%。然而，目前肌肉骨骼损伤疾患尚缺乏客观的诊断指标[1]，应用生物标志物(biomarker)早期检测和客观诊断该类疾患的可能性日益受到各国学者的重视。目前对肌肉骨骼损伤的生物标志物国内外存在不同意见[2～4]。我们通过动物实验和现场调查，探讨外周血、尿液中一些生化指标及X线变化，寻找肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物。
一、对象与方法
, 百拇医药
1.实验研究:(1)动物与处理：健康成年雄性白兔12只，体重2.3±0.3 kg(同济医科大学动物实验中心提供)，单笼饲养。将实验动物四肢用橡皮绳固定于特定支架上，使其前肢上举过头呈最大生理伸展状态，每天固定3小时，连续2周。在固定前及固定后第1天、第1、2周及解除固定后第1、2周取耳缘静脉血和晨尿，测血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、肌酸激酶(CK)和尿GSH-Px、K+。实验前及实验第2周后拍四肢X线片。(2)试剂：CK测定用北京中生生物工程高技术公司提供的CK-NAC试剂盒，GSH-Px测定用南京建成生物工程研究所提供的GSH-Px活力试剂盒，检测均按试剂盒提供的方法。尿K+用火焰原子吸收分光光度法测定。
2.现场调查:(1)对象：选工龄5年以上的机械加工工人男、女各60人为调查对象,年龄25～45岁,平均年龄34±10.8岁，工龄5～15年,平均工龄10.2±5.1年。通过肌肉骨骼损伤疾患调查表询问[2]，将调查对象分为3组：①过去1年内曾经有肌肉骨骼疼痛且最近1周曾经发作者为疾患组。②过去1年内曾经有肌肉骨骼疼痛但最近1周没有发作者为缓解组。③没有肌肉骨骼疾患者为对照组。(2)指标测定：取清晨空腹静脉血，以2?000 r/min离心制备血清，取血清0.01 ml和0.05 ml分别测CK和GSH-Px。测定方法同上。
, 百拇医药
二、结果
1.实验研究：(1)血清和尿生化指标(表1):实验动物的CK活力在固定后第1天即升高，约为固定前的3倍，此后持续上升。血清和尿中GSH-Px活力在固定第1天下降，但与固定前比较，差异无显著性，1周后显著上升(P<0.05)。解除固定后第1周，CK活力开始下降，但仍处于较高水平(P<0.05)，第2周后才恢复至固定前水平。血清K+浓度固定前、后不同时期无明显变化。另外，血清和尿中GSH-Px的活力在整个实验期间的时相变化呈高度的一致性(r=0.90)。(2)X线片：动物四肢X线片固定前、后比较无明显变化。
表1 动物实验前、后不同时期肌酸激酶、谷胱甘肽过氧化物酶活力及钾的含量(
±s), 百拇医药
固定前
固定期间
解除固定后
第1天
第1周
第2周
第1周
第2周
血清肌酸激酶(IU/L)
176.7±28.6
504.5±78.5*
638.6±78.9*
, 百拇医药
868.8±82.1*
485.6±52.7*
182.4±20.9
血清GSH-Px(IU/0.1ml)
259.8±37.8
132.5±52.6
430.4±69.5*
389.4±85.6*
310.7±32.6
260.7±18.7
, 百拇医药
尿液GSH-Px(IU/0.1ml)
87.7±12.8
48.9±21.1
268.1±42.6*
156.2±18.7*
103.5±20.6
91.5±21.5
尿钾(mg/L)
55.7±14.7
54.7±10.8
39.8±9.8
, 百拇医药
45.4±10.1
48.9±9.6
52.8±12.9
与固定前比较,*P<0.05
2.现场调查：对120名工人检查发现,疾患组中有男工20人，女工18人；缓解组有男工10人，女工12人；对照组有男工30人，女工30人。经方差分析，3组间年龄和工龄差异无显著性(P>0.05)。疾患组男工CK为397.67±26.80 IU/L，女工为353.79±31.24 IU/L，显著高于缓解组(CK男=210.26±14.68 IU/L，CK女=175.67±16.57 IU/L)及对照组(CK男=95.87±12.82 IU/L，CK女=83.52±13.54 IU/L)，并且缓解组与对照组的CK活力差异也有显著性(P<0.05)。疾患组男工GSH-Px为280.75±15.35 IU/0.1 ml，女工为233.13±18.69 IU/0.1 ml，显著高于缓解组(GSH-Px男=150.28±13.24 IU/0.1 ml，GSH-Px女=145.23±11.58 IU/0.1 ml)和对照组(GSH-Px男=148.65±12.45 IU/0.1 ml，GSH-Px女=136.27±10.88IU/0.1 ml;但缓解组与对照组差异无显著性。
, http://www.100md.com
三、讨论
以往实验证实:手上举作业引起强烈的局部肌肉负荷和心血管应激[5]，一般人体维持此姿势的时间不超过15分钟，而在汽车装配流水线中此姿势颇为多见。本实验以家兔模拟此作业姿势，在较短时间内(2周)给予高强度的强迫体位肌肉负荷。实验中观察到家兔在固定2周后均出现行走蹒跚和肌肉不同程度萎缩。提示这一处理方法造成了家兔的肌肉损伤。
家兔固定后第1天血清CK即显著升高，且随着固定时间的延长而升高，解除固定后第2周才恢复至固定前水平。现场调查发现：疾患组工人CK水平显著高于缓解组和对照组，而缓解组的CK水平又显著高于对照组。这说明CK可以反映人的肌肉骨骼疾患及其程度。国外研究报道：肌病重症患者血清CK活力可达10?000 IU/L，而正常人安静血清CK活力为100 IU/L[2]。国内也报道动物腰部固定后，血清CK发生了显著性的变化[3]。CK主要存在于细胞内，在血清中以CK-BB、CK-MB和CK-MM 3种同功酶形式存在，CK-MM占总CK的70%以上，主要来源于骨骼肌，当肌肉受损时，肌膜通透性增加，CK-MM溢出细胞，导致总CK增加。根据有关研究报道，CK的升高可能是由于肌细胞胞浆Ca2+浓度升高，激活磷脂酶A2以及脂质氧化酶系统，二者共同作用于细胞膜使之损伤的结果[3]。因此，CK有可能作为肌肉骨骼损伤疾患的生物标志物。同时提示今后应对CK-MM同功酶作进一步研究，以求特异性地和更灵敏地反映骨骼肌损伤。
, 百拇医药
动物实验中，兔子四肢固定第1天后GSH-Px略有下降，1周后显著上升，解除固定后第1周GSH-Px活力即恢复至固定前水平。现场调查发现：疾患组GSH-Px显著高于缓解组和对照组(P<0.01)。可见GSH-Px似乎也可以作为肌肉骨骼慢性损伤的生物标志物，尽管其变化幅度、时间持久性和与损伤的剂量-反应关系不及CK。国内研究已经证实:延迟性肌肉损伤和肌体自由基代谢异常有着密切的关系[6]。当机体在长时间高强度的机械负荷刺激下产生过多的自由基时，GSH-Px代偿性的增加，并随着负荷刺激的消失，自由基减少而下降。此外，尿和血GSH-Px在整个动物实验期间呈现高度一致性的改变(r=0.90)。据报道:颈椎病患者随着治疗进展，其尿GSH-Px活力逐渐降低[7]。因此，需进一步探讨尿中GSH-Px能否作为一种非损伤性肌肉负荷的生物标志物。
实验动物固定前、后尿K+浓度变化不明显，此研究结果与以前报道[4]相符。另外X线片变化也不大，说明血、尿中酶有变化时，尚不能从X线片观察到肌肉骨骼的损伤变化。 参考文献
, http://www.100md.com
1.Riihimaki H.Low-back pain,its origin and risk indicators.Scand J Work Environ Health,1991,17:81～90.
2.Armstrong RB,Ogilvie RW.Eccentric exercise-induced injury to rat skeletal muscle.J Appl Physiol,1983,54:80～85.
3.王起恩,王生,宋蔚忠.强迫体位所致肌肉损伤的生物标志物的动物实验研究.工业卫生与职业病,1995,2:98～100.
4.Komulainen J,Takala TE,Schwaie JA.Dose increased serum creatine acitivity reflect exercise-induced muscle damage in rat?Int J Sport Med,1995,16:150～154.
5.杨磊，刘卫东，林宇声，等.静态姿势和持重的负荷评价.中华劳动卫生职业病杂志，1996，14:221～222.
6.陈英杰，郭庆芳，赵保路，等.延迟性肌肉损伤与自由基代谢异常.中国运动医学杂志，1993，12:65～68.
7.王玉龙，吴毅文，王茂音，等.40例颈椎病患者治疗前后尿谷胱甘肽过氧化物酶和巯基物含量的测定.中国运动医学杂志，1993，12:103～106.
收稿：1997-07-17
修回：1997-10-17, http://www.100md.com