中国组织工程研究与临床康复11卷14期2007-04-08出版

罗才贵温元强朱德良罗建综述

成都中医药大学附属医院，四川省成都市

成都中医药大学四川省成都市

罗才贵，男，1949年生，四川省峨眉山市人，汉族，1976年成都中医药大学毕业，主任医师，主要从事骨伤推拿治疗脊柱病的研究

四川省科技厅科技攻关项目（2005-2007）；

四川省教育厅专项基金（2005A059）；

四川省中医局

收稿日期：2006-12-23

修回日期：2007-02-09

目的：

通过分析Ca2+与骨骼肌的关系，进一步阐述颈椎椎后肌肉组织内Ca2+-ATP酶与颈椎病的关系，及颈部软组织的病理变化。

方法：

应用计算机检索PubMed1985-01/2006-12相关骨骼肌损伤与肌组织Ca2+-ATP酶关系方面的文献，检索词“Ca2+pump，Ca2+-ATPase，skeletalmuscle”，限定文献语言种类为English。同时计算机检索CNKI与万方数据库1990-01/2006-12相关钙ATP酶与骨骼肌损伤的关系，及颈椎病发病病因的文献，检索词“钙ATP酶（Ca2+-ATP酶），骨骼肌，颈椎病病因”，限定文献语言种类为中文。

对资料进行初审，选取包括Ca2+-ATP酶与肌组织损伤相关的文献，开始查找全文。

纳入标准：

Ca2+-ATP酶活性变化与骨骼肌损伤密切相关的文献研究。

排除标准：

重复研究，Meta分析类文章。

共检索到4050篇关于Ca2+-ATP酶活性变化，骨骼肌损伤及颈椎病发病原因等方面的文献，终会纳入24篇符合标准的文献。

结果：

目前对酶活性变化与骨骼肌损伤的关系研究已较为广泛。而骨骼肌损伤作为颈椎病发病的一个因素，以酶活性变化作为指标来观察颈椎病发病时颈部软组织病理变化情况，及治疗后软组织病理变化情况的研究则较为少见。

众多研究表明，Ca2+是参与骨骼肌收缩的重要离子之一，与骨骼肌的生理病理有密切关系，而肌细胞内质网膜上的Ca2+-ATP酶是调节细胞内Ca2+浓度的重要蛋白质之一，骨骼肌慢性劳损易导致ATP酶活性下降，而酶活性的下降加重骨骼肌损伤，而引发系列疾病。强迫屈颈体位作为颈椎病发病的危险因素之一，可使颈椎椎后肌肉Ca2+-ATP酶活性降低，酶活性降低致使肌细胞损伤，并终会导致骨骼肌损伤而发病。

结论：

Ca2+-ATP酶活性变化是颈部软组织病理变化的一个重要指标之一。同时，该酶的活性变化也与颈椎病发病有着密切的关系。

关键词：Ca2+；Ca2+-ATP酶；颈椎病；探讨

0引言

近年来，大量的研究使人们逐渐认识到颈部肌肉的变性造成颈部动力性失衡的发生与发展，终会导致椎间关节及椎间盘纤维环退行性改变。颈部软组织在颈椎发病环节中，不仅仅是症状的具体体现，更是该病发病的一个重要病因，作为颈椎病的一个重要发病原因，应当加以详细研究，但目前对于颈椎病椎后软组织病变的研究主要集中在解剖、血液循环和生物力学特性等方面，而在颈椎病发病后以椎后肌肉酶学活性的变化作为相关观测指标的研究，在国内外尚少见。尤其是在中医学领域，以肌组织酶活性的前后变化作为研究指标来阐释中医药对该病的确切疗效，则未见有前期报道。本文将从颈椎椎后肌肉组织Ca2+-ATP酶活性变化方面，来探讨颈椎病发病中颈部软组织的病理变化，这将对阐述颈椎病的发病机制有重要意义，同时为中医药治疗颈椎病所取得确切疗效的阐释提供思路。

1、Ca2+是参与骨骼肌收缩的重要离子之一

从肌细胞膜上动作电位的产生到以肌丝滑行为基础的收缩之间存在着一个重要的中介过程——骨骼肌的兴奋收缩耦联，而肌质网终池膜对Ca2+的通透性改变引起Ca2+的贮存、释放和重摄是此耦联3个主要步骤之一。

当肌细胞膜兴奋而出现动作电位时，这一电变化沿横管膜向细胞内扩布，并深入到三联体和肌小结附近，引起终池膜对Ca2+的通透性突然升高，于是终末池中Ca2+顺着浓度差向肌浆扩散，肌肉安静时肌浆中Ca2+浓度低于10-7 mol/L。但在膜开始去极化短时间内，Ca2+浓度可增高100倍，达到10-6mol/L，肌钙蛋白与Ca2+结合可触发肌丝滑行，引起肌肉收缩。兴奋终止时，肌浆中的Ca2+浓度迅速下降，肌肉放松，恢复到原来的静息状态。

而颈椎椎后肌肉的正常收缩是维持颈椎力学平衡的一个重要条件，一旦椎后肌肉正常的收缩功能被破坏，如长期的低头工作使颈肌过劳，引起颈肌慢性劳损，久之颈肌肌力减弱，致使颈椎的动静力平衡失调，不能维持颈部正常的生理功能，终会导致颈椎病的发生。

2、Ca2+与骨骼肌疲劳、损伤的关系

大量生物学和医学实验表明，细胞Ca2+代谢异常是引起肌肉结构和机能变化从而导致疲劳产生的重要因素之一。此方面的研究，在运动医学领域较为广泛。李雷等研究发现，细胞Ca2+浓度的变化使机体产生不同程度的应激和损伤，Ca2+浓度的改变导致疲劳和细胞凋亡的同步发生，细胞内Ca2+稳态失衡，无论是细胞内Ca2+浓度升高或下降，对细胞都有损伤作用。关于Ca2+浓度对横管（T管）功能的影响，Howell和Otetliker进行了研究，发现运动产生的Ca2+的积累（T管中Ca2+的浓度为0．8μmol/kg）可能减弱甚至阻止T管活动，从而阻碍了肌丝滑行的完成。冯照军研究肌球蛋白横桥发现，运动至衰竭时心肌与腓肠肌的肌球蛋白Ca2+-ATP泵活性明显降低，Ca2+稳态失衡。Byra认为在长时间的运动中，运送到肌浆网状组织中的Ca2+会减少，这样能量生成量减少，不能满足运动需要使机体产生疲劳。Belcastro等认为长时间运动所引起的能量下降是因为Ca2+不均衡导致收缩连接过程中断所致。王长青等通过试验研究表明胞浆中Ca2+浓度增加，说明肌浆网等的摄钙能力降低，使肌动蛋白和肌球蛋白形成的横桥分裂减慢，影响肌肉的放松，Ca2+浓度增加激活蛋白水解酶和磷酸酶等造成肌纤维蛋白的降解，进而引起肌肉收缩能力的下降，导致肌肉疲劳。

3、Ca2+-ATP酶及其功能

Ca2++-ATP酶是离子泵P型家族中的成员，由一条肽链构成，它有10个跨膜α螺旋，因其具有自动磷酸化特性，因此被归属为P型ATP酶。

ATP酶存在于组织细胞及细胞器的膜上，是生物膜上的一种蛋白酶。它在物质运送、能量转换以及信息传递方面具有重要的作用。机体在缺氧或病理状态下，ATP酶活力发生一系列转变，所以ATP酶活力的大小是各种细胞能量代谢及功能有无损伤的重要指标。肌肉运动的直接能源物质是ATP，而ATP的水解速率又决定于ATP酶活性的高低，因而，ATP酶活性是影响肌肉收缩张力和收缩速率的重要因素。

而位于骨骼肌细胞内质网（肌质网）膜上的Ca2+-ATP酶是调节细胞内Ca2+浓度的重要蛋白质之一。肌肉舒张时释放到肌浆中的Ca2+浓度迅速下降，便是由于肌质网中钙泵活动的结果，即：Ca2+-ATP酶作用是将导致细胞收缩的肌浆Ca2+转运到肌质网中储存，使细胞回到静息状态。这是一个主动运转过程，需要消耗ATP提供能量，Ca2+-ATP酶每转运2个Ca2+需要消耗一分子的ATP。Ca2+-ATP酶是肌质网膜上重要的跨膜蛋白，占肌质网膜蛋白总量的百分之60，对细胞内Ca2+浓度的调节具有重要作用。

4、Ca2+-ATP酶与颈椎病的关系

随着现代生活和现代工作方式人群的不断增加，使人们遭受风寒湿邪侵袭及屈颈机遇大幅度上升，造成颈椎病的发病率不断提高。

流行病学调查表明，不良的劳动姿势是职业性肌肉骨骼损伤的一个重要因素，其中比较主要的是强迫体位的影响，而强迫屈颈体位是颈椎病发病的危险因素之一。强迫体位使机体产生的静态负荷容易引起肌肉疲劳，肌肉疲劳产生与肌质网Ca2+释放减少有关，长时间连续肌肉收缩可以使肌质网的Ca2+-ATP酶活性降低，对Ca2+的再吸收能力下降。而细胞浆内Ca2+负载增高抑制了线粒体的氧化磷酸化过程，而中等强度训练可对Ca2+-ATP酶活性产生正性调节作用，从而提高细胞浆对Ca2+的清除能力，延缓肌肉产生疲劳时间，且有研究表明静态牵拉负荷能导致肌细胞胞浆Ca2+浓度显著增加，而骨骼肌损伤可能是由于胞浆钙浓度升高和异常Ca2+内流所致。

Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶是存在于生物膜上的一种蛋白质，其活力的大小是细胞能量代谢及功能有无损伤的重要指标。二者均参与调节细胞内Ca2+平衡，当胞浆内Ca2+浓度升高时，Na+-K+-ATP酶通过Na+-Ca2+交换来调节，Ca2+-ATP酶则直接将Ca2+泵出细胞或转移至亚细胞器，如线粒体、肌浆网等。而研究表明肌肉在静态负荷下等长收缩达到比较大随意收缩的百分之15～20时，血液循环减弱，可致组织缺血，代谢产物清除减慢，长时间可造成肌肉损伤。肌肉组织由于长期缺血缺氧，线粒体功能障碍，ATP生成不足，则使依赖于ATP供能的Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶活性下降。

Na+-K+-ATP酶活性下降主要使细胞膜电位紊乱，并且也影响了调节细胞内Ca2+平衡的功能，Ca2++-ATP酶活性下降导致细胞内钙超载激惹一系列代谢紊乱，两者均可致结构退变，甚至丧失生命力。而整个肌细胞的损伤，终会导致骨骼肌损伤，椎后肌肉如若不能正常调节颈椎动力学平衡，导致动力系统失衡，进一步引起颈部椎体-韧带-椎间盘组织构成的静力平衡系统的失衡，终会导致整个颈椎系统生物力学功能的紊乱，使颈椎稳定性丧失，出现颈椎间盘的退变而发病。

5、讨论

肌细胞内Ca2+浓度及其动态平衡不仅参与肌肉收缩等即刻反应，而且在肌肉损伤和改建等过程中也起着重要作用。而Ca2+-ATP酶是参与调节细胞内Ca2+浓度的重要蛋白质之一，对维持骨骼肌正常收缩功能有着重要的作用，也是关系到颈椎后部肌肉调节颈椎力学系统平衡的一个重要因素。

颈椎病作为一种常见病，而椎后软组织病变作为颈椎病发病的一个重要原因及症状的具体体现，应当在今后的医学研究中得以重视。而观察椎后软组织在发病前后的酶学变化情况，将对深入了解颈椎病发病中颈部软组织的病理变化，阐释颈椎病的发病机制有重要作用。同时，在临床中医药治疗颈椎病过程中，将酶学作为观察指标，观察中医药治疗颈椎病对颈椎后部软组织的影响，尤其是对软组织病理变化的影响具有重要的指导意义。这将对说明中医药治疗颈椎病的确切疗效，更好的指导临床应用。充分发挥中医药治疗颈椎病等相关疾病的优势，提升其在临床应用中的地位具有重要的意义。