戴力扬

《上海医学》1998年11期

随着交通运输业的迅猛发展和工业现代化程度的日益提高，四肢创伤的发生率也随之逐年上升。严重肢体创伤救治的成功与否，经常受到肢体对缺血的耐受程度因素的制约。而在损伤肢体的诸多组织中，又以骨骼肌对缺血的耐受性为差。骨骼肌正常生理功能是以ATP的分解来供给维持肌肉收缩所需能量，但以往就缺血对骨骼肌组织能量代谢影响的研究比较少见，而且用于测定高能磷酸盐代谢的方法也存在一定的局限性。为此我们采用31-P磁共振波谱技术研究了缺血对大鼠骨骼肌能量代谢的影响，现将结果报告如下。

材料和方法

一、实验动物及样品制备

正常SD雄性大鼠6只，体重240～300g，腹腔注射氯胺酮麻醉后，迅速切取其后肢肌肉1．7g置于36℃生理盐水中供磁共振波谱测定用。

二、测定仪器和方法

MSL-300磁共振波谱仪(Bruker公司产品)，共振频率121．497MHz。采用D2O作外锁，用已知浓度的六甲基磷酰三胺作外标。高场为负。谱宽20kHz，脉冲角度45°，采样重复周期1秒，累加次数为512次。

将骨胳肌组织样品置于直径10mm的样品管中，样品管内加入重水，然后将样品管放入磁共振波谱仪内记录样品的31-P磁共振波谱。测试温度为4℃，测定时间分别为取材后0、30、60、90、120、150和180分钟。

三、计算方法

图1下方所示为正常骨骼肌组织的31-P磁共振波谱。图中的几个峰自左至右分别为外标、糖磷(sugar phosphate，SP)、无机磷(inorganicphosphate，Pi)、磷酸肌酸(phosphocreatine，PCr)，γATP、αATP和βATP，其峰高及峰下面积与其含量成正比，由于ADP含量甚微，故在31-P磁共振波谱中无法显示。根据无机磷酸盐的化学位移可将其换算成为细胞内的pH值，同时根据各个峰的相应积分面积可计算出PCr、ATP和Pi的相对含量以及PCr/Pi比值。

结果

结果表明，随骨胳肌组织缺血时间的延长，细胞内PCr含量迅速降低(图2)，但ATP含量在缺血早期并未见明显缺少，直至PCr完全消失后其三个峰才逐渐下降(图2)，与此同时，细胞内Pi含量却迅速增加(图2)，pH值逐渐降低(图3)。

由图2可看出，骨骼肌组织内的PCr在缺血30分钟时已降至正常值的20%以下，缺血150分钟时已不能测出，ATP的降低趋势则相对缓慢(图2)，Pi含量至缺血30分钟时即可达正常值的200%以上(图3)。PCr/Pi比值反映了PCr和Pi两个指标的相应变化，因而在缺血后降低更加明显，0分钟时为1．99±0．36(x±s，下同)，30分钟时为0．17±0．07，60分钟时为0．06±0．02，90分钟时为0．01±0．02，120分钟时除有一标本为0．02外，其余均已降至零。

讨论

骨骼肌组织缺血在临床上较为常见，一方面，骨骼肌本身所遭受的严重创伤常使其内部的血液循环被阻断，另一方面，创伤后当肌肉血供恢复之后由于组织内压力的升高也可导致缺血性损害，产生筋膜间室综合征。骨骼肌组织内含有的ATP尚不足以维持肌肉的持续收缩活动，而必须依赖高能物质PCr的分解，PCr在磷酸肌酸激酶的作用下释放出高能磷酸根与ADP，磷酸根和ADP与氢离子发生反应产生ATP以满足肌肉的能量需求，而ATP在分解并释放出能量的同时也生成ADP和Pi。在生理条件下，肌肉组织内的PCr含量一般要高出ATP含量数倍，从而保证了ATP不断产生而不致被耗竭。从本研究结果可以看出，当骨酪肌组织发生缺血时，细胞内ATP含量的下降速度并不很快，这正是由于PCr的迅速分解而产生ATP之故。至缺血60～90分钟时，骨骼肌细胞内的PCr已丧失殆尽，但ATP含量仍有50％尚被保存，至150分钟时ATP的γ、α和β三个峰尚可分辨，至180分钟时虽仍残存少量ATP，但其三个峰却已无法分清，说明ATP也已基本消耗完毕。一般认为，当PCr完全消耗时只要细胞内尚存有一定数量ATP，恢复血供后肌肉组织还能完全恢复正常形态和功能，但ATP的耗竭则将导致骨骼肌的不可逆损伤。因此，根据本实验结果大致可确定骨骼肌组织在36℃时对完全缺血的耐受时间是150分钟。

本研究结果尚提示骨骼肌组织发生缺血后细胞内pH值迅速降低，这是由于ATP被分解后产生大量的H+所致。目前对骨骼肌组织缺血后细胞内pH值降低的意义尚不十分明确。有人认为可能与pH值降低导致Ca2+浓度及细胞膜通透性改变，并由此引起细胞的损伤有关，一些作者曾就影响骨骼肌功能的有关代谢指标作了研究，发现以H+与骨骼肌功能的关系尤为密切。Sapega等还曾观察到骨骼肌缺血早期pH值可有短暂升高，但在本实验中并未观察到此现象。以往用来测定骨骼肌细胞内pH值及能量代谢的方法虽已有多种，但均存在一定的局限性，磁共振波谱分析技术的发展使得对人体内化学物质的无损伤检测成为可能．其原理是通过外加在原子核上的磁场对电子的作用引起原子核位置的化学位移，这在碰共振波谱上将表现为相应的波峰。31-P磁共振的化学位移范围较大，可达到400×10-6，因此31-P磁共振波谱可用来鉴别不同结构类型磷化合物的微小环境差异，也可直接定量测定混合物中各组分的含量。并且磁共振波谱技术操作较为简便，可准确、快速地对骨骼肌细胞内pH值及能量代谢进行动态检测，如能结合表面线圈和磁共振定位分析技术，必将展示出其广泛的应用价值。特别是随着肌肉组织移植技术的发展及其在临床上的广泛应用，对于肌瓣或肌皮瓣活力的监测已成为提高手术成功率的重要手段，而相对于传统的监测方法，磁共振波谱技术无疑具有其独特的优越性。