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编号:10499445
氨哮素对失神经骨  肌内胶原代谢的影响△
http://www.100md.com 《中国修复重建外科杂志》 1998年第1期
     作者:姜广良* 顾玉东* 张丽银*

    单位:* 上海医科大学附属华山医院手外科(上海,200040)

    关键词:氨哮素;骨骨;各肌;胶原;失神经

    中国修复重建外科杂志980116 摘 要 为探讨氨哮素对人体失神经骨骨 各肌内胶原代谢的影响,采用安慰剂对照的随机双盲研究法,对71例因臂丛神经损伤而致肌皮神经功能完全丧失的患者,给予氨哮素或安慰剂60 μg,每天2次,治疗3个月。实验前、后均行肱二头肌活检,活检肌肉作Ⅰ型、Ⅳ型胶原的免疫组织化学染色和图像分析。结果表明,氨哮素治疗组肌内膜中Ⅰ型胶原明显低于安慰剂组,Ⅳ型胶原纤维的增生明显少于安慰剂组(P<0.05)。证明,氨哮素能抑制失神经骨骨 各肌内胶原的增生。

    THE EFFECTS OF CLENBUTEROL ON INTRAMUSCULAR COLLAGEN METABOLISM IN DENERVATED MUSCLE/Jiang Guangliang, Gu Yudong, Zhang Liyin. Department of Hand Surgery, Huashan Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai , P.R.China 200040
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    Abstract In order to explore the effects of clenbuterol on intramuscular collagen metabolism in denervated skeletal muscles, a randomized, double-masked and placebo-controlled group were studied. Seventy-one patients with complete function loss in muscularcutaneous nerve resulted from brachial plexus injury were administered clenbuterol or placebo 60 μg Bid for more than 3 months. Biopsies of the biceps brachia muscle were performed at the beginning and end of this study. The biopsied muscles were processed with anti-collagen I and Ⅳ immunohistochemical stains and image analysis as well. The result showed that the collagen proliferation of both type Ⅰand Ⅳ was much reducible in the clenbuterol-treated group than that of the placebo-treated group (P<0.05). It was concluded that clenbuterol could inhibit partially the proliferation of intramuscular collagens in denervated skeletal muscle.
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    Key words Clenbuterol Skeletal muscle Collagen Denervation

    骨骨 各肌失去神经支配后,发生肌纤维萎缩及继发性纤维化,使肌肉的弹性降低。肌肉获得神经再支配后,其功能不能完全恢复[1,2]。因此,防止失神经骨骨 各肌内胶原的增生非常必要。大量的研究发现,β2-肾上腺素能受体激动剂——氨哮素,具有较强的抑制多种动物失神经骨骨 各肌纤维化的作用[3],且能抵消植物血凝素、地塞米松及内毒素所致的骨骨 各肌萎缩[4]。为探讨氨哮素对人体失神经骨骨 各肌内胶原代谢的作用设计了研究。

    1 材料与方法

    1.1 实验设计及过程

    采用安慰剂对照的随机双盲研究方法。患者为因臂丛神经损伤而致肌皮神经功能完全丧失,且无其它器官严重疾患者。有肱二头肌部位严重挤压等外伤史者或孕妇及哺乳期妇女,不作为研究对象。患者按入选日期及顺序编号后,随机分为治疗组或安慰剂组。氨哮素及安慰剂均由华山医院药剂科制成10 ml/支的密封口服液(氨哮素药粉由上海第十七制药厂提供)。每支氨哮素口服液含有氨哮素60 μg。安慰剂除不含氨哮素外,在外形、剂型、剂量及其他配方上均与氨哮素相同。药物治疗由术后第2天开始,每次1支,每天2次,连续服用3个月。研究受试者共71例,随访到25例,一般情况见附表。由附表可见,两组的年龄、用药前失神经时间及取材间隔时间,均无显著性差异(P>0.05)。
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    1.2 检测指标及方法

    手术时,在患侧上臂中点正前方,切取新鲜肱二头肌一块,用丝线系住肌肉一端,迅速将肌肉投入液氮中速冻。随访时再次在同样部位取材。肌肉速冻后,行连续冰冻切片,切片厚度为5 μm,待切片自然凉干后,丙酮固定10分钟,蒸馏水冲洗干净、凉干,密封存入-70℃深低温冰箱。随访结束后,使全部标本在同等条件下进行Ⅰ型、Ⅳ型胶原的免疫组织化学染色[5]:深低温保藏冰冻切片凉干后,用pH7.4、0.01 mol/L PBS冲洗。0.3% H2O2-甲醇溶液孵育30分钟,PBS冲洗3次,每次5分钟。分别用1∶66的正常马及羊血清37℃孵育20分钟;1∶100抗Ⅰ型、Ⅳ型胶原抗体37℃孵育1小时,然后置4℃冰箱过夜。PBS冲洗干净后,用1∶200生物素化的二抗分别孵育30分钟,PBS内冲洗。然后用1∶100 ABC试剂孵育45分钟,PBS内冲洗3次。滴加DAB显色液,孵育5分钟。蒸馏水冲洗干净后,依次脱水、透明、封固。每次染色时均设置阴性对照,一抗换成PBS。试剂均购自Sigma公司。用TJTY-300图像分析系统,在同等条件下测量肌内膜及肌束膜中Ⅰ型胶原阳性染色区的灰度及厚度, 同时测量邻近部位阴性区的灰度作为背景灰度,用两者的差值表示检测部位的实际灰度, 反映Ⅰ型胶原蛋白的含量。测量基底膜中Ⅳ型
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    附表 25例患者的一般资料(月,±s) 组 别

    n

    年龄(岁)

    用药前失神经时间

    随访间隔时间

    氨哮素组

    12

    28.31±10.89

    4.84±3.50

    4.69±3.09

    安慰剂组
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    13

    27.33± 5.85

    4.08±2.25

    5.00±3.02

    胶原阳性区的灰度、厚度及邻近部位的背景灰度,用背景灰度与阳性区灰度的差值,反映Ⅳ型胶原的含量[6,7]。灰度增长率为用药后胶原的灰度减去用药前相应的灰度,再除以用药前的灰度。用药后胶原的厚度减去用药前相应的厚度,反映药物对胶原代谢的影响。原始数据输入电脑,由SPSS软件统计处理。

    2 结果

    2.1 氨哮素对失神经肱二头肌内Ⅰ型胶原代谢的影响

    所有切片的Ⅰ型胶原免疫组织化学染色均呈强阳性反应,阳性区位于肌内膜及肌束膜上,反映出肌细胞的轮廓及肌肉的结缔组织支架。阴性对照片无阳性染色。氨哮素治疗组,肌内膜中Ⅰ型胶原的灰度增长率和肌束膜中Ⅰ型胶原的增厚程度均明显低于安慰剂对照组(P<0.05),见图1,2。
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    2.2 氨哮素对失神经肱二头肌内Ⅳ型胶原含量的影响

    除阴性对照片外,Ⅳ型胶原免疫组织化学染色后,肌纤维基底膜均呈强阳性反应,基底膜呈线型,勾划出肌纤维轮廓。肌束膜等结缔组织无阳性反应。随着失神经时间的延长,基底膜丧失其光滑形状,呈现毛糙及增厚。经氨哮素治疗后,失神经肌细胞基底膜内Ⅳ型胶原的增长受到明显抑制(P<0.05),见图3,4。

    图1 用药前、后骨骨 各肌内Ⅰ型、Ⅳ型胶原厚度的

    增加量(±s,*P<0.01)

    图2 用药前、后骨骨 各肌内Ⅰ型、Ⅳ型胶原灰度增长率
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    (±s,*P<0.05)

    图3 重物砸伤肩部致右臂丛上、中干完全损伤5个月后

    肌肉Ⅳ型胶原免疫组织化学染色( ×200)

    a 用药前 b 服用氨哮素3个月

    图4 车祸致左臂丛上干完全损伤5个月后肌肉

    Ⅳ型胶原免疫组织化学染色( ×200)

    a 用药前 b 服用安慰剂3个月
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    3 讨论

    结缔组织具有转运肌纤维的代谢物质,传输肌纤维的收缩力,为肌肉组织的修复和再生提供支架等作用。若过量增生将导致肌肉纤维化,阻碍再生神经纤维与肌细胞间的连接。而胶原是肌肉结缔组织中最主要的蛋白,因此控制失神经骨骨 各肌内胶原等结缔组织增生是维护失神经肌肉功能的重要方面。胶原中的一半位于肌内膜和肌束膜中。肌内膜和肌束膜中主要含有Ⅰ型、Ⅲ型胶原;肌肉中Ⅳ型、Ⅴ型胶原主要见于肌纤维基底膜及血管基底膜上。其中Ⅰ型胶原为一种硬胶原,它的显著增生可导致骨骨 各肌的顺应性和弹性降低,影响神经再支配后的功能[1,2,8]

    骨骨 各肌失神经后,胶原合成酶脯氨酸-4-羟化酶(prolyl-4-hydroxyloase,PH)、半乳糖-羟赖氨酸-葡萄糖转移酶(galctosyl-hydroxylysyl glucosyl transferase, GGT)的活性成倍上升,而且羟脯氨酸的含量也成倍升高,并见肌内膜、肌束膜及基底膜增厚,染色反应增强[1,2,8]。我们也观察到Ⅰ型、Ⅳ型胶原随失神经时间的延长而增加。
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    Maltin等[9]研究发现,氨哮素对大鼠失神经骨骨 各肌萎缩的最低有效剂量为每天1 μg/kg~10 μg/kg,在这个剂量内无副作用。根据代谢体积进行物种间转换,每天10 μg/kg的大鼠有效剂量,相当于每天1 μg/kg、70 kg的成人安全剂量。目前,氨哮素用于防治支气管哮喘的每天总剂量为30 μg~120 μg。故我们用60 μg,每天2次治疗。结果显示,氨哮素能显著抑制人失神经骨骨 各肌内Ⅰ型、Ⅳ型胶原增生(P<0.05),尤其对Ⅰ型胶原的增生控制较为明显。氨哮素对失神经骨骨 各肌内胶原代谢的影响,尚无临床研究报道。动物研究观察到氨哮素在减轻失神经骨骨 各肌萎缩的同时,非收缩成份无明显增生,细胞间隙明显减少[3]

    氨哮素影响失神经骨骨 各肌内胶原代谢的机制尚不清楚。研究表明:神经再支配能使失神经骨骨 各肌内升高的胶原合成酶PH和GGT的活性恢复正常,使升高的羟脯氨酸含量下降,提示神经支配能强有力的抑制性调节胶原的生物合成[10]。Maltin等[11]认为氨哮素是一种内源性神经肽,能模仿神经支配样作用,可以解释我们的研究中氨哮素对胶原合成的抑制。有人认为氨哮素通过β2-受体对失神经肌肉发生作用,骨骨 各肌内小动脉上富含β2-受体,在氨哮素的作用下,使小血管扩张,增加肌肉的氧和营养,从而抑制胶原增生。
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    4 参考文献

    1 Savolainen J, Myllyla V, Myllyla R et al. Effects of denervation and immobilization on collagen synthesis in rat skeletal muscle and tendon. J Physiol(Am), 1988;254(23):897

    2 Salonen V, Lehto M, Kalimo H et al. Changes in intramuscular collagen and fibronectin in denervation atrophy. Muscle Nerve, 1985;8(2):125

    3 Zeman RJ, Ludemann R, Etlinger JD. Clenbuterol, a β2-agonist, retards atrophy in denervated muscle. J Physiol(Am), 1987;252(1):152
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    4 Bardocz S, Brown DS, Grant G et al. Effect of the β-adrenoceptor agonist clenbuterol and phytohaemagglutinin on growth, protein synthesis and polyamine metabolism of tissues of the rat. J Pharmacol(Br), 1992;106(2):476

    5 Odermatt BF, Lang AB, Ruttner JR et al. Monoclonal antibodies to human type Ⅳ collagen useful reagents to demonstrate the heterotrimeric nature of the molecule. Proc Natl Acad Sci (USA), 1984;81(23):7343

    6 汤耀法.光密度测定的稳定性以及有关参数的综合测定.上海医科大学学报,1997;24(1):75
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    7 Miller GR, Stauber WT. Use of computer-assisted analysis for myofiber size measurements of rat soleus muscles from photographed images, J hostochem. Cytochem, 1994;42(3):377

    8 Peltonen L, Myllyla R, Tolonen U et al. Changes in collagen metabolism in diseased muscle. Ⅱ. Immunohistochemical studies. Arch Neurol, 1982;39(12):756

    9 Maltin CA, Delday MI, Hay SM et al. Denervation increases clenbuterol sensitivity in muscle from young rats. Muscle Nerve, 1992;15(2):188
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    10 Virtanen P, Tolonen U, Savolainen J et al. Effect of reinnervation on colllagen synthesis in rat skeletal muscle, J Appl Physiol, 1992;72(6):2069

    11 Maltin CA, Delday MI, Campbell GP et al. Clenbuterol mimics effects of innervation on myogenic regulatory factor expression. J Physiol(Am), 1993;265(28):176

    △ 卫生部科研基金资助项目

    (收稿:1997-08-18), 百拇医药