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目的：研究脊髓损伤后骨骼肌萎缩形态学方面的特点，肌球蛋白重链各亚型对脊髓损伤的适应性，探讨细胞凋亡是否参与骨骼肌萎缩过程，以及Ⅰ、Ⅲ型胶原表达的变化，以了解脊髓损伤早期骨骼肌萎缩的特点与可塑性。并探讨减重步行训练对骨骼肌萎缩与步行功能的影响，以期为临床防治骨骼肌萎缩、寻求新的康复治疗方案提供有益的理论参考。
方法：分动物实验研究与临床观察两部分。动物实验研究：70只健康成年雌性Wistar大鼠随机分为7组：对照组(CON组)、脊髓横断7天、15天、30天组(ST7组、ST15组、ST30组)、脊髓横断5天训练2天、10天、25天组(ST5E2组、ST5E10组、ST5E25组)。对照组不做处理，余6组行T10水平脊髓完全横断术。训练组于脊髓横断5天开始减重平板步行训练(BWSTT)。相应时间点的横断组与训练组分别于脊髓横断7天、15天、30天取双侧比目鱼肌，称重，比目鱼肌横切面HE染色，计算肌纤维横截面积；masson染色分析肌内胶原纤维的含量；TUNEL方法检测肌细胞核凋亡；透射电镜观察比目鱼肌纤维的超微结构；以及应用半定量RT-PCR方法检测肌球蛋白重链(MHC)mRNA与Ⅰ、Ⅲ型胶原mRNA的表达。此外，应用BBB评分评定各组大鼠后肢运动功能，初步了解减重步行训练对脊髓横断大鼠运动功能的影响。临床观察：将20例胸段完全脊髓损伤的患者随机分为对照组与减重组，采用综合康复治疗方法，减重组患者在躯体情况许可时接受减重平板步行训练3个月。所有患者均在训练前后进行评定。评定指标包括大腿中部MRI、大腿周经、FIM步行功能评定、10m步行速度，探讨BWSTT对下肢骨骼肌萎缩与步行功能恢复的影响。统计学处理：应用SPSS11.5统计软件包，采用单因素方差分析、t检验、秩和检验等方法对计量资料进行分析。
结果：①比目鱼肌湿重、肌纤维横截面积：脊髓横断15天内比目鱼肌湿重与肌纤维横截面积持续下降，并在横断30天内达到新的稳态。BWSTT后比目鱼肌湿重、肌纤维横截面积均较相应时间点的脊髓横断组增加(P＜0.05～0.001)，但仍显著低于对照组(P＜0.001)。②MHC各亚型mRNA的表达：对照组主要表达MHC-Ⅰ与MHC-Ⅱa。与对照组相比，脊髓横断后可检测到MHC-Ⅱx与MHC-Ⅱb的表达，MHC-Ⅰ表达持续下调，MHC-Ⅱa与MHC-Ⅱx表达上调(P＜0.05～0.001)，MHC-Ⅱb表现为低水平的表达。短时间训练(训练2天与10天组)MHC各亚型mRNA表达与相应时间点的横断组无统计学差异(p＞0.05)；训练25天后，上述基因的表达较横断30天组差异有显著性(p＜0.05)。③细胞凋亡：脊髓横断后TUNEL阳性细胞核的数量较对照组增加(P＜0.05～0.001)，训练组TUNEL阳性细胞核的数量均较相应时间点的横断组明显减少(P＜0.05～0.001)。间质细胞如纤维细胞、毛细血管内皮细胞也发现TUNEL阳性细胞核。透射电镜下观察发现脊髓横断后随时间延长，萎缩的肌纤维逐渐增多，肌节与肌丝排列紊乱加重，细胞核形态不规则，染色质浓缩、边集，未见凋亡小体，肌卫星细胞数量增多，有凋亡现象。训练后上述征象好转，肌卫星细胞数量增多，但也存在凋亡现象。此外脊髓横断后毛细血管管腔狭窄，提示存在微循环障碍，训练后有改善。④Ⅰ、Ⅲ型胶原mRNA的表达：脊髓横断7天内Ⅰ与Ⅲ型胶原mRNA表达下调最明显(P＜0.001)，Ⅰ型胶原受影响的程度较大。与相应时间点的横断组相比，BWSTT对Ⅰ与Ⅲ型胶原的表达无明显影响(P＞0.05)。⑤无论训练与否，大鼠脊髓横断7天时BBB评分大部分为0分，横断15天与30天时BBB评分均高于横断7天的两组(P＜0.05)。训练10天与25天组BBB评分明显高于相应时间点的横断组(P＜0.05)。⑥分析MRI图像发现胸段完全脊髓损伤患者经3个月的BWSTT后，大腿中部肌肉较训练前肥大，肌间脂肪组织减少。减重组患者较对照组的FIM步行功能评分增高(P＜0.05)，10m步行速度增快。
结论：①形态学研究发现比目鱼肌萎缩主要发生在脊髓横断早期，肌肉湿重下降，肌纤维横截面积减少，横断15天内肌萎缩最明显，以后肌肉湿重与肌纤维横截面积达新的稳态。训练后肌肉湿重与肌纤维横截面积增加，说明减重步行训练能够减缓脊髓损伤引起的骨骼肌萎缩。②脊髓横断可引起骨骼肌MHC亚型发生由慢向快的转化，表现出对神经肌肉活动减少的适应性。长期的减重平板步行训练可逆转这种转化，但幅度小于形态学方面的变化，提示虽然训练能够减缓骨骼肌萎缩，但训练中施与的负荷量以及对肌肉的牵张不足以引起MHC的表达发生明显的变化。③TUNEL方法示脊髓横断后比目鱼肌凋亡细胞核的数量增多，说明细胞凋亡参与骨骼肌萎缩过程。超微结构观察发现脊髓横断后萎缩肌纤维的数量增多，毛细血管结构的改变与管腔狭窄表明脊髓横断后肌肉供血不足与营养障碍，这从另一侧面可解释肌萎缩。训练后凋亡细胞核的数量减少，萎缩肌纤维的数量减少，毛细血管管腔狭窄好转，表明训练后不仅减缓了肌细胞核的凋亡过程，而且使肌肉的血供改善，减轻了肌萎缩。脊髓横断与训练后增多的肌卫星细胞均存在凋亡现象，提示肌卫星细胞的增殖可能无益于减轻骨骼肌萎缩。④脊髓横断后比目鱼肌内胶原的相对比例增加，横断早期可能从转录水平调节胶原的表达。Ⅰ型胶原受影响的程度大于Ⅲ型胶原。减重平板步行训练对Ⅰ、Ⅲ胶原的表达无明显影响。⑤脊髓横断后随时间延长，大鼠后肢运动功能存在一定程度的自发恢复，减重步行训练后后肢运动功能的恢复好于未训练组，说明减重步行训练能够提高大鼠后肢运动功能。⑥临床观察结果说明减重平板步行训练能够刺激骨骼肌肥大，改善脊髓损伤患者下肢肌萎缩，提高步行功能。