王軍趙晏
西安交通大學醫學院生理學與病理生理學系，西安710061；
河南大學體育學院，河南開封475001
摘要：
肌肉延遲性酸痛（delayed onset muscle soreness，DOMS）是生活中經常遇到的一種現象，由于其發生機制尚不十分清楚，并缺乏可靠的防治措施，一直成為運動醫學界的重要話題。本文總結了近年來有關DOMS發生機制方面的研究成果，著重從神經生物學角度來探討和分析DOMS的產生原因。
關鍵詞：肌肉延遲性酸痛；傳入神經纖維；敏化
骨骼肌在作不習慣的收縮運動（尤其是離心練習——即肌肉收縮的同時被拉長）后數小時至24小時會出現疼痛，并且在24～72小時達高峰，7天之后可自動消失。通常把這稱為肌肉延遲性酸痛（DOMS）。DOMS的主要特點是對機械刺激產生痛敏，如非傷害性的收縮、拍打、按壓等刺激可產生疼痛，但無自發性疼痛。DOMS對運動員的日常訓練和比賽以及普通人群尤其中老年人的日常生活都會產生一定影響，雖然從上個世紀初人們已經注意到這個問題，并在隨后的幾十年中投入了大量的研究，但目前仍然沒有有效的防治辦法，這主要因為DOMS發生的詳細機制還不十分清楚。學者們更多的注意集中在肌肉損傷的機制和特性方面，曾提出過“張力增高學說”、“肌肉痙攣學說”、“代謝失衡學說”以及“機械損傷學說”等。目前傾向于認同機械損傷和炎癥浸潤所致二次損傷是導致DOMS的主要原因。但對于介導痛敏的神經機制方面研究較少。本文擬就DOMS時引起痛敏的神經傳導特點及研究現狀做一綜述。
一、研究模型介紹
通過利用骨骼肌離心收縮訓練來制造肌肉延遲性酸痛的方法有很多種，常采用的途徑是器械練習：讓目標肌肉群借助于外界重物，進行拉長性的收縮。這種方法的優點是負荷的強度和量比較容易控制，另外它是局部的練習，對全身反應影響不大。缺點是較難應用于動物模型。
還有一種方式是，通過有坡度的跑臺來進行下坡跑練習。由于下坡跑時股四頭肌（對于人來說）的收縮方式很接近于離心收縮，因此也可以達到預期效果。但該運動是一個全身參與的劇烈活動，對身體多系統都可能造成影響，結果會比較復雜，不過這種方式有利于使用動物來開展研究，以達到人體試驗無法完成的部分。有關利用動物下坡跑模擬DOMS的研究有不少，但一直以來缺乏模型成立的系統證明。Urai在2007年過脊髓背角c-Fos蛋白的表達、縮回閾值以及發生時程等方面驗證了大鼠下坡跑訓練能引起DOMS。關于動物單純骨骼肌離心收縮制造DOMS的公認模型還不多。近年來有學者提出了一種可以借鑒的方法，在麻醉狀態下利用大鼠趾長伸肌被動離心收縮模型制造DOMS，并在此模型基礎上進行了相關神經生物學試驗。該模型的主要步驟是，使用一對針狀電極經皮插入支配趾長伸肌的腓總神經附近，通過設定頻率的電刺激引起肌肉收縮，在肌肉收縮的同步，利用線性馬達牽拉踝關節使足部背屈以對抗電刺激肌肉收縮并使肌肉被動拉長（見圖1）。這樣反復重復，可以達到肌肉離心練習的效果。為了說明該方法可以制造出DOMS時的肌肉痛敏，又進行了相關行為學和免疫組化試驗。之后得出：離心練習48小時后，大鼠肌肉機械觸壓縮回閾值明顯降低，另外，在給肌肉非傷害性重物施壓后，試驗組大鼠對應脊髓背角c-Fos蛋白表達也明顯高于對照組，證明了肌肉痛敏的存在。為研究DOMS神經機制提供了可靠的動物模型。
圖1大鼠下肢離心收縮練習示意圖(引自J Physiol，2005，564:260)
二、DOMS神經機制研究現狀
（一）離心收縮對骨骼肌傳入細纖維感受器特性的影響
1．自發放電情況
Taguchi的試驗結果說明，大鼠在肌肉離心收縮運動后48小時，肌肉Ⅳ類纖維自發放電處于低水平狀態，與對照組（無運動）比無明顯差異。該放電頻率與前人在體或體外記錄到的動物肌肉細纖維自發放電情況相似。Ge和Khalsa（2003）曾用大鼠股薄肌標本體外記錄C纖維的自發放電情況，Berberich等（1988）曾記錄貓在體肌肉C纖維自發放電情況；Kumazawa（1977）記錄狗在體肌肉C纖維自發放電情況，結果均表明動物在正常情況下無論在體或離體肌肉C纖維的自發放電頻率很低，近乎靜息狀態。那么Taguchi的結果也與DOMS時肌肉無自發疼痛相符合。但是，值得說明的是Marqueste（2004）用大鼠跑臺下坡跑的方法制造骨骼肌離心收縮模型，分離后肢坐骨神經，用在體方法記錄后肢肌肉Ⅳ類纖維的放電情況，結果表明：在運動48小時后，Ⅳ類細纖維放電基線頻率顯著高于對照組（無運動），這種差異在運動后8天消失。由此可見，不同的離心收縮動物模型，對骨骼肌傳入細纖維的傳導特性影響還是有一定差別的。
2．化學物質、溫度刺激
一些學者們認為，大強度的骨骼肌離心練習可使釋放入肌纖維間隙的代謝產物（如：乳酸、KCl、H+、ATP、BK）和一些炎癥介質增加，這些物質改變了肌肉傳入神經感受器的特性，導致DOMS的發生。另外，前人研究發現在肌肉離心練習過程中產生的局部溫度要高于向心收縮練習所產生的，是否因為較高的局部溫度影響了傳入纖維感受器呢？從Taguchi的離體試驗表明，在離心收縮練習48小時后，應用乳酸、H+、ATP、BK以及冷熱溫度刺激，均未發現神經纖維放電的比例或者頻率與無收縮練習組比有顯著性變化Marqueste的在體試驗發現，當大鼠下坡跑練習后48小時，動脈注射乳酸、KCl未能使肌肉Ⅳ型神經纖維放電進一步增加，直至8天后自發放電恢復至無運動組水平。從以上結果表明，肌肉傳入神經細纖維對各種化學物質或冷熱刺激的反應情況似乎受離心收縮練習的影響不大。
3．機械刺激
DOMS的主要特點是對機械刺激產生痛敏，如非傷害性的收縮、拍打、按壓等刺激可產生疼痛，但自發性疼痛不明顯。在人體試驗表現為對機械刺激的疼痛閾值顯著降低，動物試驗可表現為肌肉傳入神經細纖維受機械刺激興奮的閾值顯著降低。離心收縮練習引起骨骼肌對機械刺激敏感化的原因可能是某種未知的代謝產物或者化學物質改變了一些感受器的特性所致；也有可能是離心收縮練習后引起肌肉產生的僵硬、水腫改變影響了骨骼肌傳入神經細纖維對機械刺激的敏感性；另外，如果離心收縮練習引起骨骼肌傳入神經細纖維末梢感受器的機械轉導通道或離子通道數量增多，也可能會導致機械痛敏。以上均需進一步研究方能證實。
（二）較粗大的有髓傳入神經纖維參與DOMS痛敏.
許多研究已表明，在DOMS的發生中有大直徑的傳入纖維參與作用。Barlas（2000），Weerakkody（2003），Nivan（2001）分別在人體試驗中證明了粗大有髓傳入纖維機械感受器參與產生了肌肉離心練習所致的疼痛觸敏。證據是：阻斷粗神經纖維觀察DOMS時肌肉機械痛閾增高；局部注射高張生理鹽水不能導致DOMS肌肉疼痛度增加，排除DOMS的肌肉痛敏是因為機械感受器的敏化所致；能夠使肌梭興奮的80Hz機械震動可以加重DOMS的疼痛，而一般的局部壓力引起的疼痛卻可以通過震動得到減輕。
在脊髓背角淺層的中間神經元是痛覺的重要傳導通路，20％的這些細胞既對非傷害疼痛傳入反應也對傷害性疼痛傳入反應。因此，粗大傳入纖維（肌梭）很有可能就是通過這類神經元參與疼痛信息過程。我們知道，在正常情況下未損傷肌肉的粗大傳入神經纖維是可以通過突觸前抑制（門控通道理論）阻止傷害性感受傳入的。對正常人施以強壓力產生的痛覺，通過振動（引起肌梭興奮）刺激可以減輕痛感就說明了這一點。那么在DOMS時，粗大傳入神經纖維又是如何發揮作用的呢？它們又是如何通過中間神經元的背根反射反過來作用于傷害性疼痛傳入纖維引起疼痛敏感的，我們還不得而知。推測，或許是離心收縮練習引起的肌肉損傷觸發了足夠多的傷害性感受傳入，進而啟動中樞敏化過程。
（三）DOMS肌肉痛敏分布區域以及牽涉痛
DOMS引起疼痛觸敏的中樞機制還不清楚。而牽涉痛作為疼痛的中樞機制的一個表現形式，也常常出現在一些慢性肌肉骨骼系統疼痛的病人中。研究牽涉痛在DOMS影響下的表現情況，既可以幫助揭示DOMS痛敏的中樞機制，也有可能為一些骨骼肌肉慢性疾病提供研究模型。Arendt-Nielsen等人2006年的研究表明了：DOMS影響下，肌肉痛敏主要發生在肌肉組織和肌腱-骨連結部，而純肌腱部位則不受DOMS影響；另外，做離心收縮練習后，在肌肉遠側端區域，相對于其他部位更容易受到損傷而產生痛敏。在DOMS過程中給肌肉注射高張鹽水，引起疼痛的區域面積以及出現牽涉痛的比例均明顯高于DOMS前注射所產生的效果。說明DOMS可以易化肌肉在外界刺激時產生疼痛區域擴大以及牽涉痛。該研究結果為探討DOMS痛敏的中樞機制提供了一個切入點。Taguchi在2007年的研究中觀察到DOMS時給予肌肉非傷害性壓力，大鼠脊髓背角c-Fos蛋白表達增高的同時對側背角的表達卻受到抑止，這使得DOMS的中樞機制顯得更為復雜。因為目前已經報道的可以投射到對側背角的細傳入纖維只有皮膚A高閾值機械感受器，而沒有肌肉的Ⅲ、Ⅳ型傳入纖維。Farasyn在2007年的文章中談到肌肉牽涉痛的外周“屏障損傷理論”，即牽涉痛很可能是起源于外周感受器的敏化加上中樞的調制所導致，而非中樞敏化。但是從目前研究結果看，還沒有證據表明發生DOMS是由于外周感受器的敏化所致。因為除了機械刺激，無論化學還是冷熱溫度刺激均未能進一步增加已經被“敏化”的外周感受器生物電的發放或疼痛度增加。
（四）DOMS時骨骼肌損傷及炎癥浸潤
許多研究中已報道骨骼肌離心收縮可以引起肌纖維結構微損傷，如：Z線、A帶、細胞外基質、細胞骨架、肌纖維膜。這種由初始階段單純的機械作用導致的損傷，進一步又可觸發炎癥反應引起二次損傷。近期有不少證據表明DOMS與普通炎癥有著相似的循環及組織免疫反應:循環系統中白細胞增多、IL-1、IL-6濃度增多、局部白細胞數量及IL-6的mRNA表達增加。但炎癥反應的時程與DOMS時程變化并不一致。DOMS在運動后24～48h出現高峰，而炎癥反應的高峰出現在運動后72～96小時。炎癥反應可導致前列腺素等物質的釋放，因此有可能敏化肌肉傷害性感受器，但是在離心練習前后給予非甾體抗炎藥阻斷環氧化酶并不能明顯減輕DOMS，使用加重炎癥反應的藥物亦不會加重DOMS，說明這種敏化作用與皮膚傷害性感受器敏化存在藥理學差異。但是Marqueste等人用倍他米松預處理大鼠，可以使大鼠在離心運動后48小時肌肉Ⅳ型神經纖維基線放電頻率恢復至對照組（無運動組）水平，在此基礎上再給予KCl、乳酸等化學刺激，可再次激發起放電頻率的增高。說明離心收縮練習引起的炎癥因子釋放，改變了肌肉Ⅳ型神經纖維的活性。在有關非甾體抗炎藥防止DOMS的研究上，不論是臨床療效還是動物試驗均還存在不少分歧。對于DOMS時肌肉損傷伴隨有炎癥浸潤的觀點，也有學者提出了質疑。Malm和Yu認為：離心損傷是動物實驗模型造成的，這種損傷現象很少在人受試者中出現。原因可能是：
（1）動物被動運動和人主動運動形成的生理、心理應激不同從而造成動物骨骼肌細胞損傷較嚴重。
（2）對動物麻醉注射過程和手術過程均能造成損傷/炎癥。
三、小結
DOMS現象做為生活中一種常見的現象，在上個世紀初就已經引起學者們的關注，經過近一個世紀的探索，至今仍然不失為運動醫學界的一個熱門話題。學者們從各個方面對DOMS的發生、發展機制以及預防治療措施等進行了研究。但目前還存在很多疑問和矛盾，尤其在治療上還沒有比較穩定和可靠的方法。做為DOMS的主要征兆——肌肉觸痛敏感，其必定涉及外周神經末梢感受器以及中樞神經過程的復雜機制。目前，在這方面的研究還相對較少，許多假設還有待進一步去證實。
作者信息：
王軍：西安交通大學醫學院；06級生理學在讀博士生；
工作單位：河南大學體育學院，講師。
趙晏：教授，博士生導師；西安交通大學醫學院生理學與病理生理學系。