模拟失重环境下肌肉萎缩与肌肉痛相互关系的研究

目前，系列中、长期太空科研工作已迫在眉睫地成为我国载人航天领域的重要内容。但是，中、长期航天飞行会对航天员的器官系统造成损害，如离心性下肢抗重力肌会发生明显萎缩，直接影响宇航员的太空飞行，工作及返回大气层着陆时的准确操纵与应急离舱能力，从而形成重大航天隐患。更为重要的是，肌肉萎缩还会严重影响宇航员返回地面后的正常工作和生活。根据近年系列研究，我们提出"肌萎缩(肌梭变化为核心)-肌肉痛"这一动态双向可塑反应模式假设。通过建立模拟失重环境下的肌肉萎缩模型，运用电生理方法结合免疫组化，分子生物学等技术，本课题将在离体(细胞/分子)和整体(行为)，基础(动物)和临床(人体)多个层面上深入探讨和阐明失重性肌肉萎缩及肌肉痛发生过程中肌梭所起的作用及其神经机理。同时，我们将评估有效缓解和治疗失重性肌肉萎缩及肌肉痛的可能科学方法。本研究具有重要的航空航天医学、运动医学理论意义和临床疼痛治疗学应用价值。

通过大鼠尾部悬吊建立模拟失重动物模型，本研究联合行为学、电生理学、免疫组织化学、透射电镜等多学科研究方法，对正常生理状态和模拟失重状态下腓肠肌和比目鱼肌肌肉形态，功能及肌肉伤害性传入信息的可能改变给与了细致观察。通过进一步观察模拟失重对肌肉痛的可能影响，探讨了脊髓水平和脊髓以上结构介导的内源性痛调控作用的神经可塑性变化。实验初步指出肌梭在“模拟失重-肌肉萎缩-肌肉痛”相互关系中的可能作用，为航空、航天领域缓解肌肉萎缩及临床治疗慢性肌肉痛提供了新的治疗策略。相关实验结果如下：1）悬尾模拟失重可使腓肠肌梭内、外肌明显萎缩；肌纤维构成比发生显著改变，Ｉ型肌纤维减少而Ⅱ型肌纤维增多；2）模拟失重导致梭内肌纤维肌球蛋白重链（MHC）表达水平和表型改变，梭内肌纤维的mATP酶活性增强；3）肌肉痛状态下，免疫组化实验证实脊髓背角浅层和深层感觉神经元分别接受下行易化和下行抑制调控；4）行为学和免疫组化实验首次报道了悬尾模拟失重后，生物体对高渗盐肌内注射诱导的肌肉痛产生明显增强的内源性痛易化作用，而内源性痛抑制作用则显著减弱，这为病理性痛中枢敏化现象提供了直接的科研证据和解释；5）增强外周C-纤维有效传入（如通过“不引起明显痛觉”的热刺激），能显著对抗模拟失重状态下所出现的下行痛易化现象，并增强内源性痛抑制作用，为缓解临床慢性痛提供了新的治疗策略。