张学林,王瑞元
北京体育大学研究生院,北京(100084)
作者简介:张学林,通讯作者,北京体育大学研究生院2007级博士班。
摘要:
众所周知,离心运动导致了延迟性肌肉酸痛发生,但其准确的机制及治疗措施至今仍不确定。近来的研究表明:延迟性肌肉酸痛是多因素造成的结果,且两条途径介导了延迟性肌肉酸痛发生,一条是通过Ⅲ-Ⅳ类传入神经伤害性受体介导的疼痛发生,另一条是通过Ⅰ-Ⅱ类传入神经机械受体介导的疼痛发生。这意味着延迟性肌肉酸痛的治疗措施将发生变化。因此,本文诣在综述延迟性肌肉酸痛机制的新研究进展及其相应的治疗措施。
关键词:延迟性肌肉酸痛;离心运动;治疗措施
无论是普通人还是优异运动员,在从事不习惯的运动方式/负荷尤其是偏于离心收缩的运动后24~48小时,运动肌部位除有酸痛感觉的症状外,还伴随有僵硬、肿胀和力量下降等症状表现。由于这种肌肉酸痛不发生在运动期间或运动后即刻,而是在运动后24h逐渐加剧且伴有其它症状,因此,把这种肌肉酸痛称之为延迟性肌肉酸痛(delayedonset muscle soreness,DOMS),而酸痛及其附带症状称之为延迟性肌肉酸痛症(symptoms of delayed onset muscle soreness,symptomsof DOMS)。DOMS症一般持续1~4天,5~7后消失。现普遍认为:DOMS症是不习惯的运动方式,尤其是偏于离心收缩(肌肉积极收缩时被动拉长)的运动诱发的一种亚临床疼痛症状,一般不用经过临床治疗,可自行治愈。然而,酸痛症对于运动员不仅仅是一种亚临床疼痛症状这么简单,它直接影响了运动员的运动成绩,还可能加剧运动损伤从而导致慢性损伤/慢性疼痛。因此,探讨DOMS症的疼痛发生机制,从而为减轻DOMS症疼痛程度、缩短疼痛恢复时间,进而提高运动训练效果具有十分重要的意义。1902年Hough初次出版DOMS症的研究成果并提出肌肉超微结构损伤学说至今已历经百年,普遍认为机械损伤导致的炎症诱发了DOMS症疼痛发生,但其可信度仍受到部分学者的质疑。近来的研究在完善DOMS症炎症学说即外周机制的基础上,进一步提出DOMS症疼痛发生的中枢机制学说,表明DOMS症疼痛发生是多因素诱发的结果。中枢机制学说不仅标志DOMS症疼痛发生机制的研究有了重大进展,更意味着DOMS症疼痛治疗手段将发生重大变化。因此,本文就DOMS症疼痛发生的外周和中枢机制学说的研究进展作一综述,并在此基础上讨论DOMS症疼痛的治疗问题。
1.DOMS症疼痛的定义及对运动成绩的影响
DOMS症被归类为Ⅰ型肌肉拉伤(strain injury)。DOMS症疼痛区别于其它形式的肌肉疼痛,在安静状态时不产生自发的慢性疼痛,只有当肌肉受到牵张、触压或进行收缩等机械刺激时,才能诱发其产生疼痛感觉。因此,DOMS症的疼痛典型的特征是触压疼,即痛觉过敏(hyperalgesia)。难怪有学者认为应把DOMS症中酸痛称之为触压痛(tenderness)。疼痛感觉开始多集中于肌肉远端,24-48h后弥散至整块肌肉。DOMS症疼痛轻者,肌肉僵硬,随着训练时间挪移很快消失;DOMS症疼痛重者,疼痛剧烈,妨碍运动。其对运动成绩的影响主要体现为:
①关节运动范围变小、减振能力减弱和峰值力矩减少;
②肌肉运动单位激活顺序和募集模式发生改变,导致肌肉韧带和肌腱承受不习惯的应激力。这种补偿机制使肌肉的损伤程度进一步加剧。
2.简介DOMS症机制学说
鉴于DOMS症疼痛对运动成绩的负面影响作用,诸多学者提出了多种DOMS症机制学说以及几种学说的整合模型,但均不能很好解释DOMS症发生的全过程。Proske等提出的DOMS症机制学说可能更好的解释了DOMS症疼痛发生形成的全过程。其理论依据是:当肌节长度-张力曲线处于下降支状态时,肌节结构稳定性更差,如果这时肌节反复被牵拉,导致较弱的肌节被撕裂或撕断。这种损害达到一定程度时,肌膜被撕裂,进而导致肌细胞外Ca2+不受控制的进入细胞浆,诱发蛋白水解酶激活,加速了损伤肌纤维的降解,造成二次肌肉损伤过程。肌纤维蛋白降解诱引巨噬细胞和单核细胞浸润损伤部位而导致炎症发生,进而炎症代谢物如组胺、5-羟色胺、P物质和前列腺素致敏了Ⅲ类、Ⅳ类传入神经伤害性受体,终导致DOMS症疼痛发生。DOMS症的理论基础也使诸多学者认为DOMS症的疼痛发生源于外周。
然而,近来部分学者提出DOMS症疼痛发生中枢机制学说,认为肌肉的机械损伤/炎症发生不仅导致了外周伤害性受体敏感,同时也由于外周伤害性受体传入冲动(信息)的时间总和(temporal summation)易化(神经元未出现兴奋,但其兴奋性有所提高,即表现为易化,facilitation)了中枢神经系统(集中体现在腰部脊髓后角神经元易化),即细纤维传入神经(Ⅲ-Ⅳ类)和粗纤维传入神经(Ⅰ-Ⅱ类)同时介导了DOMS症疼痛发生。表明机外周和中枢机制均能诱发DOMS症疼痛发生。
3.DOMS症的疼痛发生的外周和中枢机制
3.1 DOMS症疼痛发生的外周机制
3.1.1 DOMS症疼痛发生与炎症的关系
普遍认为离心运动性炎症因子导致了DOMS症疼痛发生,但DOMS症的研究对象是人,验证工作十分困难,对其实证性研究仅近几年才有所突破。Taguchi等初次研发了DOMS症疼痛发生的动物模型,让大鼠在踝跖屈45°~90°的范围内,重复牵张其趾长伸肌500次(50Hz,1ms),运动后2天,发现仅施加机械压力的运动组大鼠脊髓后角表达c-Fos,而没有施加机械压力的运动组大鼠脊髓后角不表达c-Fos,且c-Fos已被作为神经兴奋并产生疼痛的一个神经指标。实验初次证实了DOMS症疼痛是痛觉过敏,即疼痛不能自发产生,只有当肌肉受到机械刺激时才能产生疼痛感觉。毋庸置疑,肯定有未知物质导致肌肉组织的机械刺激疼痛阈值降低,普遍认为炎症因子可能是这未知物质的优选因素。
Marqueste等对炎症学说进行了实证性研究,让大鼠以16m/min的速度、-13°倾斜角在跑台上跑至力竭,运动后1天、2天,发现注射乳酸或KCI的股四头肌Ⅳ类传入神经活性较对照组增加,而用抗炎症药物betamethasone预处理的运动组大鼠的股四头肌Ⅳ类传入神经活性较对照组或注射betamethasone的对照组没有区别。表明炎症因子介导了DOMS症疼痛发生。Taguchi等用DOMS症疼痛发生的动物模型对炎症致敏机制作了进一步探讨,发现化学刺激如pH 5.5、乳酸、ATP、缓激肽和冷、热温度刺激均不能介导机械性疼痛过敏,提示:炎症不能诱发DOMS症疼痛发生,DOMS症炎症学说受到质疑。作者认为有三种可能介导了机械疼痛过敏:
①对机械刺激具有特殊敏感性的未知物质介导了DOMS;
②肌肉僵硬和肿胀可能影响了Ⅲ类、Ⅳ类传入神经感受器受体对机械刺激的反应特性;
③增加的机械转受体或离子通道的数量加强了肌肉对机械刺激的敏感性。
而一些学者更是否定了DOMS症炎症学说,认为离心收缩不能造成肌肉炎症发生。Yu等人让三组受试者进行不同的离心运动,分别是下楼跑(取比目肌)、下坡跑(取股四头肌)、离心的功率自行车运动(取股四头肌),发现运动后肌细胞中没有结蛋白(desmin)的染色缺失和血浆纤连蛋白(fibronectin)的出现,也没有发现单核细胞浸润,表明离心运动没有造成肌肉损伤/炎症反应。
Malm等的实验得出相似的结果,让受试者分别在-4°、48%Vo2max和-8°、57%VO2max进行45min跑台训练,发现运动后48小时,股外肌炎性细胞与对照组比较没有差异,仅患有DOMS症疼痛的受试者较没有患DOMS症疼痛的受试者肌外膜中有更多的CD3和CD11b因子,但与对照组没有差别且更高的CD3、CD11b浓度出现在没有DOMS症疼痛的对照组。作者认为:训练诱发的炎症因子浸润不是DOMS的病因,训练之前肌外膜中T细胞和中性细胞激活程度是训练诱发DOMS症疼痛的必要条件。
综上所述,DOMS症炎症学说确信度受到质疑,主要体现为炎症能否诱发DOMS症疼痛发生及离心运动是否能导致肌肉损伤/炎症发生?其实这不是一个新话题,早在20世纪80、90年代,其可信度已经受到质疑。这表明DOMS机制仍在探讨中,也证实我们仍不清楚离心运动如何影响了肌肉组织?肌肉组织又是如何适应的?近来的研究结果可能对此起到帮助解决作用,为揭开DOMS机制提供新的思路。
3.1.2离心运动和炎症的关系
鉴于炎症对DOMS形成的重要性,很有必要先探讨离心运动是否能导致肌肉损伤/炎症发生?
现在普遍认可,重复相似的离心运动很大程度上减轻了DOMS症状,这种适应已称为重复运动效应(the repeated bout effect),虽然其机制还有争议,肌节增生机制已被多数学者接受。这种机制源于Morgan的肌节长度不均一性理论,认为牵拉收缩的肌肉时,由于肌节的至适长度不一样并且随机的分布在肌原纤维上,这种分布使一些肌节受到过分牵拉而另一些肌节受到机械应激很小。当肌节反复被牵拉时,较弱的肌节被撕裂超出了重叠区而不能再重合,导致肌节结构重塑以至数量增加,使肌节长度-张力曲线向肌节长度方向移动,进而增加了肌节抗损伤性。而近来的研究表明:钙离子依赖性蛋白水解酶Calpain-1(μ-calpain)和Calpain-3在肌节增生过程中可能起着承上启下的作用。Murphy等通过牵张单条去膜肌纤维(取自大鼠伸趾长肌)研究了钙蛋白酶的降解活性,发现calpain-1是主要的蛋白降解酶,而且titin易在牵张环境较不被在牵张环境中被calpain-1水解。Murphy等认为这具有重要的意义,当牵张导致肌节损伤、断裂及肌丝紊乱时,titin肯定被过分牵张,而其易被水解特性可能帮助了肌节拆卸和重塑;与此相反,Calpain3不具有蛋白水解特性,Calpain 3基因敲除型小鼠较野生型小鼠蛋白降解没有差别支持了此观点,但Calpain3基因敲除型小鼠较野生型小鼠肌节排序紊乱和没有融合进肌节的肌球蛋白重链,提示Calpain 3是一个肌节重塑蛋白且被多数学者认可。
综合离心收缩性钙蛋白酶作用的研究结果,肌肉损伤和炎症发生是离心收缩导致肌节重塑的必经过程。诸多研究表明,离心收缩导致肌丝紊乱、Z线流及细胞浆Ca2+积蓄,这可能造成titin受到过分牵张而被激活的钙蛋白酶水解,进而肌节被拆解有利于修复损伤的蛋白或合成新的蛋白并进行肌节重塑;与此同时,钙蛋白酶进一步降解损伤严重不能修复的蛋白,以至降解的蛋白残片诱引中性细胞和单核细胞浸润产生炎症。
Yu等让受者下楼跑(从第10层楼跑至一层,坐电梯返回第10层,在下楼跑至一层,如此重复跑15 min),发现运动后2~3天(12.4±5.8)和7~8天(7.3±4.1)titin染色缺失。表明Titin参与了肌节拆卸和重塑过程,也证实肌节拆卸和重塑过程必定经历了肌肉损伤和炎性细胞浸润过程。
Yu等研究发现离心收缩没有造成desmin染色缺失也没有单核细胞浸润,Malam等得到相似的结果,因此断定离心收缩不能造成肌肉损伤(没有desmin染色缺失)和炎症发生(没有单核细胞浸润)。然而,Yu等研究还发现伴随肌原纤维纵向排列紊乱、间隙变宽,desmin染色呈现不规则的形状或聚集状,表明desmin形态机构遭到破坏。提示没有Desmin染色缺失不能简单归纳为肌肉没有损伤的结论,表明对desmin的作用机制还不清楚;同理,没有炎性细胞浸润也不能简单归纳为没有炎症发生。
早在20世纪80年代,Armstrong就已经指出肌肉活检研究肌肉酸痛的缺陷。动物实验证明离心收缩损伤部位位于深层肌肉并且在肌肉的特定部位,因此肌肉活检可能潜在错过了肌肉损伤部位。Overgaard等人让受试者跑100-km的距离后(9.7±0.4km/h 641±23min),用血浆CK作为粗略的肌细胞损伤评价指标,发现CK仅占整个肌细胞总量的0.02%,表明肌肉损伤不仅位于肌肉特殊部位而且损伤范围非常小。Raastad等使用无创伤放射性核素技术直接证实离心收缩造成炎性细胞浸润,让受试者完成30次至大单腿(优势腿)膝屈伸和15次至大单腿(优势腿)腿推练习后,用99mTc标记白细胞,发现股四头肌白细胞在运动后8~21h数量增加。表明肌肉活检很难检测到损伤部位,验证了Armstrong的推测。
肌节重塑塑过程证实损伤和炎症是这一过程必备的两个条件。因此,DOMS症肌肉损伤和炎症机制不能被否定。然而肌节重塑过程并非这样简单。Butterfield等在对肌肉肌腱施加应力程度不变的情况下,通过改变刺激肌肉的始发长度和激活时间,详细研究了机械刺激对肌节数量的影响。发现相同的肌肉肌腱应力造成同一块肌肉不同区域肌节数量或增或减,作者认为:
①同一块肌肉不同区域存在不同的肌纤维结构,使施加于肌肉肌腱同等强度的张力造成肌肉不同区域的不同肌纤维受力不同,进而导致不同肌纤维的不同肌节不同适应;
②不同肌纤维受到的细胞外基质成分如中间丝和结缔组织保护程度不同也可能造成不同肌纤维的肌节适应能力不同。提示肌节如何适应不是由于施加于肌肉肌腱的外力,而是取决于施加于肌肉肌腱的外力造成肌纤维承受应力的程度。
总结肌节重塑过程,不同肌纤维具有不同的结构特征,离心运动造成的肌肉损伤可能位于肌纤维内部也可能位于外部(肌膜),这可能揭开了离心运动能否导致肌肉损伤和炎症的疑团。
3.1.3 DOMS症疼痛发生和炎症的关系
既然离心运动能导致肌肉炎症发生,那么炎症肯定介导了DOMS症疼痛发生,但近来的研究似乎不支持这一观点。
Weerakkody等让受试者在倾斜的跑台上背向运动进而诱发小腿三头肌产生DOMS症,发现注射高渗盐水(5%)组较对照组DOMS症疼痛感没有区别。
Nie等的研究发现了相似的结果并作出了相应的解释,让受试者在2分钟内完成50次至大幅度提肩运动,运动后24小时,对斜方肌分别进行刺激时间为1秒间隔为1、5、10、30秒的压觉刺激(pressure stimulation),发现间隔为5、10、30秒的压觉刺激不能进一步加重DOMS症疼痛程度,仅间隔为1秒的压觉刺激加重了疼痛程度。如果炎症诱发了疼痛,相似的机械刺激应加重疼痛感,但事实相反。这种反常现象,作者认为:连续的机械刺激使外周伤害性受体的敏感度达到饱和程度,后续的刺激不能诱发其敏感性。
另研究表明:连续对炎症肌肉进行电刺激导致了C-纤维传入神经(Ⅳ类神经)饱和反应;长间隔时间(5、10、30秒)的刺激较短间隔时间(1秒)的刺激主要使无髓鞘伤害性受体(Ⅳ类神经)致敏,支持了伤害性受体饱和的观点(至于1秒间隔加重疼痛现象,是关联着中枢神经易化现象,为后部分探讨DOMS症疼痛中枢机制埋下伏笔)。同理,已经患有DOMS症疼痛的外周伤害性受体敏感度可能已经到达饱和程度,再对肌肉注射炎症因子或高渗盐水不能其敏感性增加。而这种解释违背了Taguchi等自我结论解释,认为离心运动后,增加的机械受体或离子通道等未知机制是解释疼痛肌肉对炎症缺乏敏感性的原因,而Gibson等更是同意Malm等的观点,认为炎症不能进一步诱发疼痛的原因是:人为注射的炎症因子或高渗盐水没有打靶诱发DOMS症疼痛确切位点,即DOMS症疼痛源于筋膜而不是肌组织本身。提示:诱发DOMS症疼痛是多因素原因的结果,近来的研究也证实了此观点。
3.1.4 DOMS症疼痛发生与肌组织微循环损伤的关系
离心收缩仅有少量肌纤维被募集以至每条肌纤维承受很大应激力,这可能导致肌肉内部压力增加而使微循环损伤。Kano等让大鼠在跑台上跑至力竭(90~120min,-14°),发现运动后1~3天脊斜肌毛细血管数量较对照组减少,提示微循环紊乱或损伤。
Heap等详细研究了离心性微循环紊乱对肌肉功能的影响,把大鼠右爪固定在特殊装置的功率自行车上并使比目鱼肌处于拉长位置,直接刺激比目鱼肌45 min(脉冲时间260 ms,30Hz),运动后48h,发现比目鱼肌除具有离心损伤的所有特征外,如Z线流、肌膜撕裂、肿胀和肌纤维面积、间隙增加,肌毛细血管红细胞血流量还具有更大的不连续性趋势,大静脉管变窄,腺苷的舒张血管作用减弱,提示微循环损伤;相反,服用Ca2+阻断剂nifedipine的大鼠,大静脉管直径增加,恢复了腺苷的舒张血管作用且毛细血管和肌纤维比率增加,肌肉损伤减少,其作者认为,肌肉肿胀和损伤减少是由于nifedipine恢复了动脉和静脉的舒张功能,减弱了pH和Ca2+造成的危害。提示,离心运动造成肌肉组织微循环紊乱也是DOMS症疼痛发生的间接病因。
3.1.5 DOMS症疼痛发生与周围神经系统的关系
研究表明,周围神经系统释放的降钙素基因相关肽(CGRP,calcitonin gene related peptide)可能也介导了DOMS症疼痛发生。CGRP是一种神经性释放递质,具有双重作用,不仅具有舒张血管、参与成纤维细胞增生和血管内皮细胞生长因子合成的功效,还具有介导疼痛的作用。
Homonko等让大鼠在跑台上以12m/min的速度、-20°倾斜角训练30min,运动后72h,发现支配腓肠肌的神经元中CGRP含量增加。
随后Jonhagen等对人体实验进行了研究,让受试者股四头肌在膝关节屈曲10°~90°范围内作至大离心收缩300次(180°/s),运动后48小时、3天,发现股四头肌中CGRP含量增加,且与DOMS症疼痛发生在时间上同步。
提示:CGRP不仅参与了肌肉再生过程,而且还可能介导了DOMS症疼痛发生,这需要进一步研究证实。
不仅如此,由于CGRP的双重作用,这更为DOMS症疼痛发生的原因添加了神秘的色彩。
Armstrong早在20世纪80年代曾经讨论过DOMS症疼痛发生的作用,认为:如果疼痛发生起着某种保护作用,让患DOMS症的肌肉运动应加重疼痛反应,但事实相反,运动反而缓解了疼痛。因此,Armstrong作出结论,认为疼痛发生不是起某种保护作用。具有双重作用的CGRP释放,使我们再次提出DOMS症疼痛发生可能具有某种未知的作用,暗示:如果完全阻断DOMS症疼痛发生,可能对某些未知功能起到伤害的作用。
综上所述,离心收缩造成的肌组织周围神经系统介质释放、微循环损伤、肌肉或结缔组织损伤均/炎症发生均可导致DOMS症疼痛发生。但周围神经系统释放的神经递质和微循环损伤是否介导了DOMS症疼痛发生还需进一步证实。
值得关注的是:炎症、长时间间隔的压觉刺激(5、10、30秒)不能加重DOMS症疼痛程度,被认为是由于外周伤害性受体敏感饱和所致,而短时间间隔的压觉刺激(1秒)加重了DOMS症疼痛程度。另研究证实:长时间间隔(﹥3秒)刺激主要诱发了Ⅳ类传入神经,而短时间间隔刺激(﹥0.3赫兹)主要被中枢神经系统介导。暗示:离心运动性DOMS症疼痛发生有两条通路,一条是炎症或其它因素导致外周伤害性受体敏感所致,另一条是中枢介导的疼痛感觉。
3.2 DOMS症疼痛发生的中枢机制
Taguchi等初次研究了DOMS症疼痛中枢神经机制,重复牵张大鼠趾长伸肌500次(50Hz,1ms),运动后2天,发现仅施加机械压力的大鼠脊髓后角表达c-Fos。另研究表明,c-Fos已被作为神经兴奋并产生疼痛的一个神经指标。提示:DOMS症诱发了中枢神经系统敏感化,DOMS症疼痛发生关联着中枢神经敏感化。
Weerakkody等和Barlas等对DOMS症疼痛的中枢机制作了探讨性研究,发现阻断肌肉粗纤维传入神经(属于Ⅰ-Ⅱ类传入神经),患有DOMS症的受试者机械压觉疼痛阈增加。表明Ⅰ-Ⅱ类传入神经也介导了DOMS症疼痛发生,打破了DOMS症疼痛发生仅是Ⅲ-Ⅳ类外周传入神经伤害性受体敏感所致的传统观点,为研究DOMS症疼痛发生的中枢机制打下了基础。
Nie等进一步研究了DOMS症疼痛发生的中枢机制问题,让受试者在2分钟内完成50次至大幅度提肩运动,运动后24小时,对斜方肌分别进行刺激时间为1秒间隔为1、5、10、30秒的压觉刺激(pressurestimulation),发现仅间隔为1秒的压觉刺激而不是5、10、30秒间隔的压觉刺激加重了DOMS症疼痛程度。
作者认为:短时间间隔的压觉刺激诱发的DOMS症疼痛发生主要是由于外周传入神经冲动的时间总和诱发中枢神经系统易化所致。
暗示:离心运动导致的肌肉炎症因子产生、机械受体或离子通道数量增加等因素在诱发外周伤害性受体敏感的同时,也由于传入神经冲动的时间总和易化了中枢神经系统。
Woolf等的研究是此观点的理论基础,认为连续的外周输入信息导致脊髓内发生某种分子变化,进而造成中枢敏感化发生。Slater等的研究证实了此观点,发现对患慢性肘关节疼的病人注射5.8%高渗盐水较对照组大增加了疼痛范围,表明高渗盐水加剧了中枢易化程度。
Gibson等的研究更是证实了DOMS症疼痛发生的中枢机制,于离心运动之前和之后48小时,分别对胫骨前肌的肌腱、肌腱-骨连接、肌腹部位注射5.8%高渗盐水,胫骨前肌的离心收缩由30次踝跖屈完成,发现胫骨前肌离心运动之前,高渗盐水诱导的至大疼痛程度在肌腱、肌腱-骨连结部位较肌腹部位高,而离心运动之后,增加的牵涉痛(referred pain)频率和疼痛范围仅出现在肌腹和肌腱-骨连结部位,而肌腱本身不受影响。由于牵涉痛是一个中枢机制,DOMS症诱发的中枢敏感性增加解释了牵涉痛频率加快和疼痛范围扩大这一现象。证实了DOMS症疼痛发生的中枢机制问题,即DOMS症导致中枢神经易化发生。
概括DOMS症疼痛发生的外周机制和中枢机制,离心运动导致的肌肉炎症反应、机械受体或离子通道增加、微循环损伤、周围神经系统递质释放等多因素诱发了伤害性受体敏感,致使外周机械性阈值降低产生触压痛,同时这些因素也由于传入神经冲动的时间总和易化了中枢神经系统,致使粗纤维机械受体也介导了DOMS症疼痛发生。表明DOMS症疼痛发生有两条通路,一条由伤害性受体敏感所致,另一条由机械受体介导。
4.DOMS症疼痛治疗手段
如何治疗DOMS症疼痛发生是一个老话题。从1902年Hough初次研究DOMS症机制至今,已有多种治疗措施问世,Cheung等归纳为10类,冷疗法(cryotherapy)、牵张、抗炎性药物、超声、电流技术(electrical current techniques)、顺势疗法(homeopathy)、按摩、加压包扎(conpression)、高压氧疗法和运动疗法,但疗效不尽如人意。通过探讨DOMS症疼痛发生机制问题,DOMS症疼痛发生可能是多因素结果,这不仅解释了Cheung等对DOMS症疼痛疗效的定论,为有效减轻DOMS症疼痛提供了新的研究思路和治疗手段,更引发我们关注的是DOMS症疼痛药物治疗对骨骼肌功能可能造成的负面影响,这是一个值得深思的问题。
4.1 DOMS症疼痛药物治疗治疗
DOMS症疼痛药物的研究较多,涉及抗炎药、抗氧化剂、钙通道阻滞剂等,逐条探讨。
4.1.1抗炎药物对骨骼肌功能的影响及其治疗方法
抗炎药物中研究更多的是非甾体抗炎药(NSAIDs)。治疗理论依据是离心运动导致了肌肉炎症发生,炎症诱发了DOMS症疼痛发生。
然而,近来的研究表明:离心运动导致的肌节重塑过程需要calpain-1等蛋白酶把必须被降解的蛋白或不能修复的损伤蛋白降解,而降解的蛋白残片必须由浸润的炎性细胞清除,这样才能加快肌节重塑过程。表明适宜的炎症是离心运动导致的肌肉功能损伤恢复的必需条件。
Soltow等研究表明,用Ibuprofen阻断环氧化酶(COX)活性妨碍了超负荷运动诱导的大鼠骨骼肌肥大,支持了炎症是骨骼肌重塑必要条件的论点。但不可否认,Ca2+稳态长时间失衡,在加重肌肉损伤的同时也势必导致炎症加剧。因此,清除多余的炎性细胞而不是全部清除是治疗DOMS的原则,这就需要小剂量而不是大剂量的抗炎性药物治疗DOMS,否则,将妨碍或加剧损伤程度,目前存在的NSAIDs疗效分歧意见恰好证实了此观点。多数学者认为分歧可能与服药类型、时间、剂量和监测方法有关,DOMS症疼痛机制可能解释了这种分歧。离心运动前服用可能减轻了炎症反应,致使伤害性受体激活度低而疼痛减轻;离心运动后服用,可能对已经处于饱和状态的伤害性受体致敏度不起作用,进而误认为炎性药物不起作用;大剂量服用完全阻断了炎性反应,可能妨碍了骨骼肌重塑。
Cheung等综述证实了此观点。Mehallo等更提出了NSAIDs疗法存在的方法学问题,认为目前多数学者仅在短时间内观察NSAIDs对治疗DOMS症的疗效,而很少长时间观察其疗效结果,也很少在运动员人群中观察。
Nieman等的研究从一个侧面弥补了NSAIDs疗法的不足之处,让经过良好训练的超常跑马拉松选手在24小时内跑完160公里全程,发现服用ibuprofen(赛前半天600mg,运动期间服用1200mg)的选手DOMS症疼痛与对照组没有区别,但ibuprofen诱发肠内毒素脂多糖渗漏,进而导致血液中C-反应蛋白、细胞因子(IL-6、IL-10、IL-8等)炎性指标反而较对照组高。表明抗炎性药物不能减轻大运动负荷诱发的DOMS症疼痛,反而对运动员人群具有很大的副作用。提示:运动员至少在超常马拉松运动员人群中不宜使用抗炎性药物。提示:应慎用抗炎性药物治疗DOMS症。
Tegeder等的研究为如何治疗炎症诱发的疼痛提供了新的思路,让受试者单腿小腿腓肠肌向心/离心收缩(2×50次,组间间歇5分钟),发现运动后22-26小时静脉注射具有阿片激动剂作用的吗啡代谢物M6G(morphine-6-β-glucuronide,M6G),减轻了DOMS症疼痛程度,同时发现M6G不能穿过血脑屏障,另研究表明,阿片导致的镇痛效果(antinociception)主要对炎症组织起作用,提示:镇痛性药物对减轻DOMS症疼痛具有较好的疗效。Loram等更建议研究镇痛性药物治疗DOMS症疼痛。
4.1.2抗氧化剂对骨骼肌功能的影响
离心运动导致炎症因子浸润肌肉损伤部位,进而诱发炎症因子呼吸爆发产生自由基,造成肌肉二次损伤,一些学者认为这可能诱发了DOMS症。
但研究表明,离心收缩性活性氧生成滞后于DOMS症疼痛发生时间;另研究表明,补充Vc不仅没有减轻DOMS症疼痛程度,反而延缓了肌肉功能恢复。表明自由基和DOMS之间没有联系,而且还可能起着信号转导作用并加速了肌肉功能恢复。因此,慎用抗氧化剂如VC、VE治疗DOMS症疼痛发生,或还需要进一步深入研究。
4.1.3 Ca2+阻断剂对骨骼肌功能的影响及其使用方法
普遍认为Ca2+稳态失衡导致了肌肉损伤。近来的研究表明,胞浆中Ca2+含量积蓄导致的calpain-1和calpain-3激活是肌节重塑的必备条件,calpain-1主要起拆卸肌节结构的作用(降解作用)而calpain-3主要起对拆卸后的肌节进行重新组合的功能(重塑功能)。不可否认,胞浆中Ca2+含量长时间积蓄势必导致肌肉不必要的损伤进而加重DOMS症状。calpain-1阻断剂可能对治疗重症DOMS具有较好的疗效,但完全阻断calpain-1反而会妨碍肌肉适应能力,因此,量化calpain-1阻断剂的剂量是有效治疗DOMS的关键。Murphy等研究表明:被动张力是反映肌纤维蛋白降解量的一个敏感指标,这对量化calpain-1阻断剂具有更好的可操作性和实用性,值得我们进一步研究。
4.2 DOMS症疼痛热疗治疗
离心运动机械损伤诱发DOMS症,因此,减少肌肉机械损伤程度可能是预防或减轻DOMS症的理想疗法。近来的研究表明:Hsp72可能是保护肌肉免受机械损伤的因素之一,即运动前增加肌肉Hsp72浓度可能减轻DOMS症。
Nosaka等对此观点作了研究,让受者双侧臂作24次至大肘关节屈曲离心运动,发现运动前16~20小时经微波透热(microwave diathermy)的运动臂肘屈肌(肌肉温度从34.2°增至41.4°)较未经微波透热的运动臂肘屈肌,疼痛程度及DOMS症其它症状减轻(DOMS症减轻程度较运动重复效应小,运动重复效应定义见综述)。作者推测DOMS症减轻的原因是由于热疗导致肘屈肌Hsp72表达上调所致,
另研究表明:高温预处理(42°)的大鼠比目鱼肌和踝跖肌Hsp72表达大幅度上调且Hsp72保护了离心运动导致的肌肉机械损伤,支持了作者的推测。
提示:运动前热疗性肌肉Hsp72表达上调可能减轻了DOMS症及疼痛程度。
Mayer等作了类似的热疗研究但用区别于Nosaka等理论依据解释了其实验结果。让受试者在測力仪上,用负荷为完全峰值等长腰伸展力量作2×25次(组间间歇2分钟)至大腰伸运动,发现在运动前4小时及运动后4小时,连续8小时用较低温度热敷(low-level heat wrap,40°)腰部大减轻了下腰疼痛及DOMS症其它症状。
作者认为热敷能减轻疼痛的原因是:
①肌组织温度增加,改善了结缔组织伸展性和关节活动范围,导致肌组织抗损伤能力加强,同时也改善了运动单位募集、平滑肌收缩能力;
②热疗加快了血液流动速度,进而加快了肌组织性炎性介质的清除速率;
③热疗也缓解了肌肉的疲劳程度,增加了本体感觉能力且抑制了疼痛信号。
但热疗存在分歧。Jayaraman等让受试者用至大随意收缩力的负荷作膝关节完全伸展运动(6~8组,组间间歇3分钟,每组5~10次重复),运动后36小时股四头肌被动加热2小时(41°),但股四头肌疼痛及DOMS症其它症状没有减轻。
热疗疗效可总结出一种规律:热疗能预防或治疗早期DOMS症,不能治疗后期DOMS症。
提示:热疗的时间可能是解释其它热疗不能减轻DOMS症的原因。这可能是DOMS症疼痛发生机制的规律体现。治疗早期DOMS症,能减弱外周伤害性受体的致敏度,而治疗后期DOMS症,外周疗效已不起作用,DOMS症疼痛敏感性以转至中枢。
4.3 DOMS症疼痛牵张治疗
离心运动后24小时,运动肌酸痛同时还伴随着由于被动张力增加出现的僵硬症状。因此,一些学者推测被动张力增加可能是DOMS症疼痛发生的一个因素,即运动肌被动张力减少,DOMS症疼痛减轻。
目前多数学者认为:肌节长度不均一性是导致运动肌机械损伤的主要原因,即肌节受到离心牵拉时容易被撕裂或断裂。Reisman等认为:损伤的肌纤维收缩结构和未损伤的肌纤维结构纠缠在一起形成了一个收缩结(contraction clot),这样的收缩结导致了运动肌被动张力增加。并依据此原理,推测有两种情况能使被动张力减少:
①如果牵拉受损的运动肌,很可能把收缩结撕裂成几个小结,使缠绕的收缩机构分离,那么被动张力减少;
②牵拉期间,肌收缩成分较安静状态时用更强的力抵抗牵拉,导致更多的肌节断裂进而增加了肌节的依从性(compliance),被动张力减少。
Reisman等实验证实了此观点,让受试者在等动測力仪上做单臂肘屈曲离心运动(5×10次,组间间歇20秒),运动后24小时,发现对肘关节进行牵张后,DOMS症疼痛减轻。然而,牵张能否减轻DOMS症疼痛存在重大分歧,Andersen的综述否定了运动前和运动后对运动肌牵张减轻DOMS症疼痛的功效。Telley等更是怀疑肌节断裂是肌肉离心收缩的一个重要生理过程(即肌节重塑过程),即肌节断裂是可以避免的。
提示:牵张患DOMS症的运动肌也可能加剧损伤。表明我们对离心收缩导致的肌肉损伤和再生过程仍不清楚,需要进一步的基础科学研究。
4.4 DOMS症疼痛按摩治疗
相对于牵张疗法,DOMS症疼痛按摩疗法得到大多数学者认可。虽然按摩是较好的DOMS症疼痛疗效,但其作用机制还不清楚,推测是由于按摩产生的机械压力导致血流加快、肌肉张力减少和神经兴奋性改变所致。Zainuddin等让受试者双臂利用等动測力仪作60次至大肘屈曲离心运动,运动后3小时,发现经过按摩的运动臂较未经按摩的运动臂疼痛大减轻,且上臂肿胀减轻,表明按摩加快了肿胀消除,部分支持了按摩作用的推测观点。Zainuddin等的实验也给我们启示:按摩时间应在疼痛发生之前进行。这符合DOMS症疼痛发生机制原理。
4.5 DOMS症疼痛运动治疗
研究发现,运动能较好的减轻DOMS症疼痛发生。其原因可能是:
①运动撕开了酸痛肌肉的损伤粘连部位,加速了毒性代谢物的清除;
②运动导致内啡肽释放增加,抑制了疼痛发生。
DOMS症疼痛发生的中枢机制可能证实了此观点。近来的研究表明:DOMS症疼痛发生机制源于外周同时,也易化了中枢神经系统。而运动导致的内啡肽释放使中枢神经敏感性减弱,DOMS症疼痛减轻。归纳DOMS症疼痛治疗方法,药物疗法和非药物治疗均有分歧,表明DOMS症疼痛疗法仍需深入研究。由于离心运动本身诱导了DOMS症,且DOMS症状随运动强度增加而加重。提示:采用适宜的离心运动强度是治疗DOMS症疼痛发生的好方法。Cheung等建议应该用1至2周递增负荷训练,让运动员逐渐适应不习惯的运动强度或运动量。
5.结论及建议
综上所述,离心运动导致的肌组织超微结构损伤、微循环损伤及周围神经系统递质释放均能诱发运动肌DOMS症疼痛发生,表明DOMS症疼痛发生是多因素原因所致。更为关注的是:近来的研究从更深层次探讨了DOMS症疼痛发生的机制问题,突破仅局限于外周机制学说的研究,提出中枢神经系统易化机制学说,即诱发DOMS症发生有两条路:一条是肌肉损伤/炎症导致外周伤害性受体敏感,产生疼痛感;另一条是肌肉机械受体介导了疼痛发生。但研究仍有缺憾,诸多研究结果仍有分歧,具体体现为究竟哪种因素致敏了伤害性受体?以及哪种因素易化了中枢神经系统?证实我们对DOMS症疼痛发生的确切机制仍不清楚,仍需进一步研究。
DOMS症疼痛疗法虽有多种,但研究结果像DOMS症疼痛发生机制一样,存在许多分歧,这正是DOMS症疼痛发生的机制不确切而导致的治疗分歧。依据目前的研究,药物疗法尤其是抗炎性药物应慎用;热疗、按摩和运动疗法可能是较好的治疗方法。在较好的治疗方法中,热疗可能是尤其值得研究的治疗方法之一,因为热疗激活了肌组织内源性保护蛋白Hsp72,可能从根本上起到预防或治疗的作用,值得我们进一步研究证实。