颈后深部肌肉纤维类型的分布
作者：郭云良 刘晓萍 陈伯华 夏玉军 谭金山
单位：青岛医学院(青岛 266021)；郭云良 脑血管病研究所；刘晓萍 组织学与胚胎学教研室；陈伯华 附属医院骨科；夏玉军 解剖学教研室；谭金山 电镜室
关键词：颈肌；肌纤维型；免疫组织化学
青岛医学院学报990105 【摘要】 ①目的 研究大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉的组织化学特征和生理作用。②方法 应用肌球蛋白ATP酶(ATP酶)和乙酰胆碱酯酶(AChE)染色法，观测了大鼠(4只)、家兔(4只)和正常人(4例)颈后深部肌肉的肌纤维类型，用VIDAS图像分析仪测量其横切面积。③结果 ATP酶染色，颈后深部肌肉肌纤维分为Ⅰ型和Ⅱ型，横切面呈多边形或椭圆形。在大鼠、家兔和正常人，Ⅰ型纤维的数量和横切面积均显著大于Ⅱ型纤维。大鼠、家兔和人Ⅰ型和Ⅱ型纤维的横切面积依次增大。AChE染色，染色颗粒呈长椭圆形，其数量和面积以家兔较大，人次之，大鼠最小。④结论 大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉Ⅰ型纤维多于Ⅱ型纤维，对维持颈段脊柱的生理姿势和运动功能具有重要作用。
, http://www.100md.com
中国图书资料分类法分类号 R322.74
TYPES AND DISTRIBUTION OF CERVICAL POSTERIOR DEEP MUSCLE
Guo Yunliang, Liu Xiaoping, Chen Bohua, et al
Institute of Cerebrovascular Diseases, Qingdao Medical College, Qingdao 266021
【ABSTRACT】 Objective To study the histochemical characteristics and the physiological effects of cervical posterior deep muscles in rats, rabbits and human beings. Methods The fiber types of cervical posterior deep muscles were studied by histochemical staining with myosin ATPase and acetylcholinesterase(AChE) in 4 rats, 4 rabbits and 4 people. The cross sectional areas of various types of fiber were measured by VIDAS. Results By ATPase staining, the muscle fibers were divided into two types: Ⅰ and Ⅱ. The cross sections were multigonal or ellipse in shape. The number and crosssectional area of type Ⅰ fiber were significantly greater than those of type Ⅱ. The cross sectional areas of type Ⅰ and type Ⅱ fibers increased successively in rat, rabbit and human beings. By AChE staining, the stained granules were long ellipse in shape , of which the number and size were greatest in rabbit, mediate in human beings and small in rat. Conclusion The number of type Ⅰ fiber in the cervical posterior deep muscles was greater than that of type Ⅱ in rat, rabbit and human being. Type Ⅰ muscle fiber played an important role in maintaining the physiological posture and movement function of cervical spine.
, 百拇医药
【KEY WORDS】 cervical muscles; fiber types; immunohistochemistry
哺乳动物骨骼肌的肌纤维可根据组织化学和生理特性分为Ⅰ型(慢缩纤维)和Ⅱ型(快缩纤维)，分别适应不同的功能〔1〕。关于人类骨骼肌的肌纤维型构成、横截面积和年龄差异，国内、外已有不少报道〔2〕 。Ford等〔3〕曾对猴和特发性脊柱侧弯病人胸部竖脊肌肌纤维型作过观察，Selbie等观察了猫枕下肌的肌纤维型及其功能，但均限于肌球蛋白ATP酶(ATP酶)染色法。我们试图利用ATP酶和乙酰胆碱酯酶(AChE)染色法，旨在研究大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉的组织化学特征和生理功能。
1 材料和方法
1.1 材料
, http://www.100md.com
成年健康Wistar大鼠4只，体质量150～200g;成年健康家兔4只，体质量为2 500～3 000g，雌雄兼用。处死后立即在颈5,6水平，于棘突两侧各取约5mm×5mm大小的肌肉，置液氮冷冻备用。因车祸死亡者4例(男3例，女1例)，年龄44～62岁，生前无颈椎病和颈部外伤史，死亡后20h内取材，于颈5,6水平棘突两侧各取约5mm×5mm大小的肌肉(头半棘肌)，置液氮冷冻备用。
1.2 切片和染色
标本恒温冷冻(-20℃)切片，片厚15μm，室温下空气干燥后染色，在同一块组织的连续切片中，取相邻切片分别做ATP酶和AChE染色。ATP酶染色采用Padykula和Herman法〔4〕，37℃(pH 9.4)孵育30min，硫化钴黑色沉淀为阳性反应，Ⅰ型纤维呈浅染反应，Ⅱ型纤维呈深染反应。AChE采用Csillik改良的Koelle和Friedenwald染色法〔5〕，37℃孵育30min，运动终板呈棕色或棕黑色阳性反应颗粒。
, 百拇医药
1.3 观察计数
在光学显微镜下观察肌纤维的类型、形态和结构。每张切片随机取4个点，放大100倍显微摄像，再放大2倍洗印照片后计数肌纤维，每张照片含100～200条肌纤维，即每张切片或每个标本共计数400～800条肌纤维，然后计算各型纤维的比例。
1.4 肌纤维横切面积测量
每张切片随机取4个视野，放大400倍摄像，再放大2倍洗印照片，利用VIDAS图像分析仪测量肌纤维横截面积。每张照片测量30～40条肌纤维，即每张切片或每个标本测量120～160条肌纤维。肌纤维横切面积(μm2 )=所测面积/(照片放大倍数×显微镜放大倍数)。
1.5 统计学处理
大鼠、家兔和人颈后深部肌肉各型肌纤维的形态结构、横切面积及所占的比例，左、右两侧比较差异均无显著性，故可将每侧标本作为一个独立的标本统计(大鼠、家兔和正常人肌肉标本各8侧)。观测结果以
表示，组间比较采用t检验。
, 百拇医药
2 结 果
2.1 颈后深部肌肉ATP酶染色特征
在ATP酶染色切片上，大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉肌纤维可分为Ⅰ型和Ⅱ型，两型肌纤维交织排列，横切面呈多边形或椭圆形，Ⅰ型纤维较粗、染色浅，Ⅱ型纤维较细、染色深。从肌纤维型角度比较，大鼠、家兔和人Ⅰ型纤维均显著多于Ⅱ型纤维(t＝11.56～14.78，P<0.01)；Ⅰ型纤维的横切面积也均显著大于Ⅱ型纤维(t＝2.53～3.22，P<0.05)。从种系角度比较，大鼠、家兔和人Ⅰ型和Ⅱ型纤维所占的比例差异均无显著性(t＝0.43～1.42，P>0.05)；而Ⅰ型和Ⅱ型纤维的横切面积依次增大，差异均具有极显著意义(t＝3.62～7.26，P<0.01)。见表1.
表1 颈后深部肌肉ATP酶染色特征() 标本
, http://www.100md.com
n
构成比(%)
横切面积(A/μm2)
Ⅰ型纤维
Ⅱ型纤维
Ⅰ型纤维
Ⅱ型纤维
大鼠
8
61.7±3.2
38.3±3.2**
2415±296△
, http://www.100md.com
1976±247*△
家兔
8
62.3±3.6
37.7±3.6**
2978±324△
2485±312*△
人
8
62.5±3.9
37.5±3.9**
, http://www.100md.com
3762±451△
3214±414*△
与Ⅰ型纤维相比较,*t＝2.53～3.22,P<0.05;**t＝12.82～14.63,P<0.01;不同种系间比较,△ t＝3.62～7.26,P<0.01
2.2 颈后深部肌肉AChE染色特征
在AChE染色切片上，大鼠、家兔和正常人肌纤维染色很浅，轮廓清晰，染色颗粒呈棕褐色长椭圆形，位于肌纤维内靠近肌膜处，3～5处成群分布。AChE染色颗粒在家兔较大，人次之，大鼠最小；从数量上看，家兔最多，人次之，大鼠最少。
3 讨 论
, 百拇医药 Oertel〔6〕研究表明，人三角肌和股外侧肌的Ⅰ型纤维比例从出生至2岁期间逐渐增加，2岁以后到15～20岁间，基本保持恒定。肌纤维型分化是运动神经支配的结果，也可能与神经系统的成熟和运动方式有关。
哺乳动物的四肢肌中，抵抗重力的姿势肌主要由慢缩纤维组成，而执行捕捉运动的肌肉主要由快缩纤维组成〔2〕。大鼠和家兔均属四肢哺乳动物，其头和躯干均处于水平位置，头部有相对发达的视觉、听觉和平衡觉等特殊感官，在觅食和逃避过程中，其头部的运动相对精确敏捷，因而颈后深部肌肉在上述运动过程中具有重要作用。一方面是抵抗重力维持头颅的正常位置，另一方面是保持头颅的灵活运动。人类与其他哺乳动物的区别在于其直立行走后，头位于躯干之上，但头颅的重心在寰枕关节的前方，因此，颈后深部肌肉的作用与其他哺乳动物相似，首先要维持头颅的生理姿势，其次保持头颅的运动。
ATP酶活性的高低反映了肌纤维收缩性能。本文结果表明，大鼠、家兔和人Ⅰ型纤维的数量(60%)和横切面积均多于Ⅱ型纤维。从生理功能讲，Ⅰ型纤维耐疲劳、抗重力作用强，属张力型纤维，对维持机体的生理姿势和完成某些精细活动具有重要作用，Ⅱ型纤维易疲劳、抗阻力作用强，属速度型纤维，对完成快速、灵活运动具有重要意义〔7〕。颈后深部肌肉这种肌纤维型分布与其功能恰好相互适应。
, 百拇医药
AChE染色主要反映运动终板的位置和数量，运动终板是神经纤维与肌纤维的偶联部位，将神经冲动传递给肌纤维，以完成肌肉的舒缩功能，运动终板的密度则反映了神经对肌肉支配的程度。本组材料证实，在AChE染色中，染色颗粒家兔较多，人次之，大鼠较少，因而推测，头颈部的稳定性在家兔较好，人次之，大鼠较差。
本文为山东省卫生厅青年基金资助课题(批准号：93038)
参考文献
1 Peter JB. Metabolic profile of three fiber types of skeletal muscle in guinea pig and rabbit. Biochemistry, 1972,11:2627
2 应福其, 李名扬, 刘绍壮,等. 中国人前臂肌的肌纤维类型分布. 解剖学报,1993,24(1):22
, 百拇医药
3 Ford DM, Bagnall KM, Mcfadden KD, et al. Comparison of muscle fiber characteristics at different levels of the vertebral column in the rhesus monkey. Acta Anat, 1986,126:163
4 朱逢春主译. 新酶组织化学. 北京:人民卫生出版社,1983.261
5 周长富. 新鲜冰冻肌肉的纵切方法同时显示肌原纤维三磷酸腺苷酶乙酰胆碱酯酶的细胞化学技术. 生理学报,1980,32(2):192
6 Oertel G.Morphometric analysis of normal skeletal muscle in infancy, childhood and adolescence. J Neurol Sci,1988,88:303
7 Buchthal F, Schmalbruch H. Motor unit of mammalian muscle. Physiol Rev, 1980,60(1):90
(1998-03-24收稿 1998-11-15修回), http://www.100md.com
单位：青岛医学院(青岛 266021)；郭云良 脑血管病研究所；刘晓萍 组织学与胚胎学教研室；陈伯华 附属医院骨科；夏玉军 解剖学教研室；谭金山 电镜室
关键词：颈肌；肌纤维型；免疫组织化学
青岛医学院学报990105 【摘要】 ①目的 研究大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉的组织化学特征和生理作用。②方法 应用肌球蛋白ATP酶(ATP酶)和乙酰胆碱酯酶(AChE)染色法，观测了大鼠(4只)、家兔(4只)和正常人(4例)颈后深部肌肉的肌纤维类型，用VIDAS图像分析仪测量其横切面积。③结果 ATP酶染色，颈后深部肌肉肌纤维分为Ⅰ型和Ⅱ型，横切面呈多边形或椭圆形。在大鼠、家兔和正常人，Ⅰ型纤维的数量和横切面积均显著大于Ⅱ型纤维。大鼠、家兔和人Ⅰ型和Ⅱ型纤维的横切面积依次增大。AChE染色，染色颗粒呈长椭圆形，其数量和面积以家兔较大，人次之，大鼠最小。④结论 大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉Ⅰ型纤维多于Ⅱ型纤维，对维持颈段脊柱的生理姿势和运动功能具有重要作用。
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中国图书资料分类法分类号 R322.74
TYPES AND DISTRIBUTION OF CERVICAL POSTERIOR DEEP MUSCLE
Guo Yunliang, Liu Xiaoping, Chen Bohua, et al
Institute of Cerebrovascular Diseases, Qingdao Medical College, Qingdao 266021
【ABSTRACT】 Objective To study the histochemical characteristics and the physiological effects of cervical posterior deep muscles in rats, rabbits and human beings. Methods The fiber types of cervical posterior deep muscles were studied by histochemical staining with myosin ATPase and acetylcholinesterase(AChE) in 4 rats, 4 rabbits and 4 people. The cross sectional areas of various types of fiber were measured by VIDAS. Results By ATPase staining, the muscle fibers were divided into two types: Ⅰ and Ⅱ. The cross sections were multigonal or ellipse in shape. The number and crosssectional area of type Ⅰ fiber were significantly greater than those of type Ⅱ. The cross sectional areas of type Ⅰ and type Ⅱ fibers increased successively in rat, rabbit and human beings. By AChE staining, the stained granules were long ellipse in shape , of which the number and size were greatest in rabbit, mediate in human beings and small in rat. Conclusion The number of type Ⅰ fiber in the cervical posterior deep muscles was greater than that of type Ⅱ in rat, rabbit and human being. Type Ⅰ muscle fiber played an important role in maintaining the physiological posture and movement function of cervical spine.
, 百拇医药
【KEY WORDS】 cervical muscles; fiber types; immunohistochemistry
哺乳动物骨骼肌的肌纤维可根据组织化学和生理特性分为Ⅰ型(慢缩纤维)和Ⅱ型(快缩纤维)，分别适应不同的功能〔1〕。关于人类骨骼肌的肌纤维型构成、横截面积和年龄差异，国内、外已有不少报道〔2〕 。Ford等〔3〕曾对猴和特发性脊柱侧弯病人胸部竖脊肌肌纤维型作过观察，Selbie等观察了猫枕下肌的肌纤维型及其功能，但均限于肌球蛋白ATP酶(ATP酶)染色法。我们试图利用ATP酶和乙酰胆碱酯酶(AChE)染色法，旨在研究大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉的组织化学特征和生理功能。
1 材料和方法
1.1 材料
, http://www.100md.com
成年健康Wistar大鼠4只，体质量150～200g;成年健康家兔4只，体质量为2 500～3 000g，雌雄兼用。处死后立即在颈5,6水平，于棘突两侧各取约5mm×5mm大小的肌肉，置液氮冷冻备用。因车祸死亡者4例(男3例，女1例)，年龄44～62岁，生前无颈椎病和颈部外伤史，死亡后20h内取材，于颈5,6水平棘突两侧各取约5mm×5mm大小的肌肉(头半棘肌)，置液氮冷冻备用。
1.2 切片和染色
标本恒温冷冻(-20℃)切片，片厚15μm，室温下空气干燥后染色，在同一块组织的连续切片中，取相邻切片分别做ATP酶和AChE染色。ATP酶染色采用Padykula和Herman法〔4〕，37℃(pH 9.4)孵育30min，硫化钴黑色沉淀为阳性反应，Ⅰ型纤维呈浅染反应，Ⅱ型纤维呈深染反应。AChE采用Csillik改良的Koelle和Friedenwald染色法〔5〕，37℃孵育30min，运动终板呈棕色或棕黑色阳性反应颗粒。
, 百拇医药
1.3 观察计数
在光学显微镜下观察肌纤维的类型、形态和结构。每张切片随机取4个点，放大100倍显微摄像，再放大2倍洗印照片后计数肌纤维，每张照片含100～200条肌纤维，即每张切片或每个标本共计数400～800条肌纤维，然后计算各型纤维的比例。
1.4 肌纤维横切面积测量
每张切片随机取4个视野，放大400倍摄像，再放大2倍洗印照片，利用VIDAS图像分析仪测量肌纤维横截面积。每张照片测量30～40条肌纤维，即每张切片或每个标本测量120～160条肌纤维。肌纤维横切面积(μm2 )=所测面积/(照片放大倍数×显微镜放大倍数)。
1.5 统计学处理
大鼠、家兔和人颈后深部肌肉各型肌纤维的形态结构、横切面积及所占的比例，左、右两侧比较差异均无显著性，故可将每侧标本作为一个独立的标本统计(大鼠、家兔和正常人肌肉标本各8侧)。观测结果以
表示，组间比较采用t检验。, 百拇医药
2 结 果
2.1 颈后深部肌肉ATP酶染色特征
在ATP酶染色切片上，大鼠、家兔和正常人颈后深部肌肉肌纤维可分为Ⅰ型和Ⅱ型，两型肌纤维交织排列，横切面呈多边形或椭圆形，Ⅰ型纤维较粗、染色浅，Ⅱ型纤维较细、染色深。从肌纤维型角度比较，大鼠、家兔和人Ⅰ型纤维均显著多于Ⅱ型纤维(t＝11.56～14.78，P<0.01)；Ⅰ型纤维的横切面积也均显著大于Ⅱ型纤维(t＝2.53～3.22，P<0.05)。从种系角度比较，大鼠、家兔和人Ⅰ型和Ⅱ型纤维所占的比例差异均无显著性(t＝0.43～1.42，P>0.05)；而Ⅰ型和Ⅱ型纤维的横切面积依次增大，差异均具有极显著意义(t＝3.62～7.26，P<0.01)。见表1.
表1 颈后深部肌肉ATP酶染色特征(
) 标本, http://www.100md.com
n
构成比(%)
横切面积(A/μm2)
Ⅰ型纤维
Ⅱ型纤维
Ⅰ型纤维
Ⅱ型纤维
大鼠
8
61.7±3.2
38.3±3.2**
2415±296△
, http://www.100md.com
1976±247*△
家兔
8
62.3±3.6
37.7±3.6**
2978±324△
2485±312*△
人
8
62.5±3.9
37.5±3.9**
, http://www.100md.com
3762±451△
3214±414*△
与Ⅰ型纤维相比较,*t＝2.53～3.22,P<0.05;**t＝12.82～14.63,P<0.01;不同种系间比较,△ t＝3.62～7.26,P<0.01
2.2 颈后深部肌肉AChE染色特征
在AChE染色切片上，大鼠、家兔和正常人肌纤维染色很浅，轮廓清晰，染色颗粒呈棕褐色长椭圆形，位于肌纤维内靠近肌膜处，3～5处成群分布。AChE染色颗粒在家兔较大，人次之，大鼠最小；从数量上看，家兔最多，人次之，大鼠最少。
3 讨 论
, 百拇医药 Oertel〔6〕研究表明，人三角肌和股外侧肌的Ⅰ型纤维比例从出生至2岁期间逐渐增加，2岁以后到15～20岁间，基本保持恒定。肌纤维型分化是运动神经支配的结果，也可能与神经系统的成熟和运动方式有关。
哺乳动物的四肢肌中，抵抗重力的姿势肌主要由慢缩纤维组成，而执行捕捉运动的肌肉主要由快缩纤维组成〔2〕。大鼠和家兔均属四肢哺乳动物，其头和躯干均处于水平位置，头部有相对发达的视觉、听觉和平衡觉等特殊感官，在觅食和逃避过程中，其头部的运动相对精确敏捷，因而颈后深部肌肉在上述运动过程中具有重要作用。一方面是抵抗重力维持头颅的正常位置，另一方面是保持头颅的灵活运动。人类与其他哺乳动物的区别在于其直立行走后，头位于躯干之上，但头颅的重心在寰枕关节的前方，因此，颈后深部肌肉的作用与其他哺乳动物相似，首先要维持头颅的生理姿势，其次保持头颅的运动。
ATP酶活性的高低反映了肌纤维收缩性能。本文结果表明，大鼠、家兔和人Ⅰ型纤维的数量(60%)和横切面积均多于Ⅱ型纤维。从生理功能讲，Ⅰ型纤维耐疲劳、抗重力作用强，属张力型纤维，对维持机体的生理姿势和完成某些精细活动具有重要作用，Ⅱ型纤维易疲劳、抗阻力作用强，属速度型纤维，对完成快速、灵活运动具有重要意义〔7〕。颈后深部肌肉这种肌纤维型分布与其功能恰好相互适应。
, 百拇医药
AChE染色主要反映运动终板的位置和数量，运动终板是神经纤维与肌纤维的偶联部位，将神经冲动传递给肌纤维，以完成肌肉的舒缩功能，运动终板的密度则反映了神经对肌肉支配的程度。本组材料证实，在AChE染色中，染色颗粒家兔较多，人次之，大鼠较少，因而推测，头颈部的稳定性在家兔较好，人次之，大鼠较差。
本文为山东省卫生厅青年基金资助课题(批准号：93038)
参考文献
1 Peter JB. Metabolic profile of three fiber types of skeletal muscle in guinea pig and rabbit. Biochemistry, 1972,11:2627
2 应福其, 李名扬, 刘绍壮,等. 中国人前臂肌的肌纤维类型分布. 解剖学报,1993,24(1):22
, 百拇医药
3 Ford DM, Bagnall KM, Mcfadden KD, et al. Comparison of muscle fiber characteristics at different levels of the vertebral column in the rhesus monkey. Acta Anat, 1986,126:163
4 朱逢春主译. 新酶组织化学. 北京:人民卫生出版社,1983.261
5 周长富. 新鲜冰冻肌肉的纵切方法同时显示肌原纤维三磷酸腺苷酶乙酰胆碱酯酶的细胞化学技术. 生理学报,1980,32(2):192
6 Oertel G.Morphometric analysis of normal skeletal muscle in infancy, childhood and adolescence. J Neurol Sci,1988,88:303
7 Buchthal F, Schmalbruch H. Motor unit of mammalian muscle. Physiol Rev, 1980,60(1):90
(1998-03-24收稿 1998-11-15修回), http://www.100md.com