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为探究甘油化存储溶液对肌肉被动弹性模量的影响,研究人员对纤维、纤维束和整块肌肉进行研究,发现其影响因组织规模而异,对规范测试条件意义重大。
在生命科学和健康医学领域,肌肉的被动机械性能对于关节稳定和肌肉功能起着至关重要的作用。想象一下,人体就像一台精密的机器,肌肉则是这台机器中不可或缺的 “动力部件”,其被动机械性能如同部件之间的 “缓冲垫”,影响着整个机器的平稳运行。然而,目前在肌肉生理学研究中,相较于肌肉的主动特性,被动机械性能受到的关注较少。而且,由于缺乏标准化的测量方法,不同实验室对不同规模肌肉标本进行测试时,结果难以相互比较,这就好比不同的工匠使用不同的标准制造零件,最后难以组装成一台完美的机器。
为了解决这些问题,来自加拿大英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)、圭尔夫大学(University of Guelph)等机构的研究人员开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。这项研究旨在探究甘油化存储溶液对纤维、纤维束和整块肌肉被动机械性能测量的影响,了解渗透过程对被动刚度的作用,进而为跨不同肌肉规模的测试标准化提供依据。
在研究过程中,研究人员运用了多种技术方法。首先,他们从 9 只雄性 Sprague - Dawley 大鼠获取胫骨前肌(Tibialis Anterior,TA)标本,将其分为新鲜组和存储组。对于纤维和纤维束测试,在麻醉大鼠后获取肌肉活检组织,分别立即解剖或在甘油化存储溶液中保存后解剖,进行拉伸测试,并测量相关参数。对于整块肌肉测试,同样获取 TA 肌肉,一组直接测试,另一组存储后测试,同时对肌肉进行质量测量和组织学评估。数据分析时,根据不同的公式计算应力和弹性模量,并通过 t 检验和方差分析(ANOVA)进行统计分析。
研究结果主要分为以下几个方面:
- 纤维和纤维束的结构变化:存储后的纤维和纤维束,其松弛肌节长度显著降低(约 17%),而横截面积显著增加(纤维增加约 20%,纤维束增加约 30%)。
- 纤维和纤维束的弹性模量变化:拉伸测试显示,存储后的纤维弹性模量从新鲜时的 92 ± 4.3 kPa 降至 41.2 ± 3.0 kPa,纤维束在 30% 应变时,弹性模量从新鲜的 151.5 ± 10.6 kPa 降至 71.7 ± 10.0 kPa,差异均具有统计学意义。
- 整块肌肉的结构和弹性模量变化:存储后的整块肌肉质量、松弛长度和生理横截面积均显著降低。新鲜整块肌肉应力 - 应变呈二次关系,存储后呈线性关系,且二者弹性模量在不同应变水平的变化趋势不同。
- 整块肌肉的组织学变化:组织学评估发现,存储后的整块肌肉中央区域纤维染色更深,且出现裂缝,表明存在损伤。
在结论和讨论部分,研究表明甘油化存储溶液对不同规模的肌肉标本影响各异。对于纤维和纤维束,溶液可有效渗透,使测量的主要是被动机械性能;而对于整块肌肉,溶液难以渗透到中央区域,导致中央区域受损,影响其性能保存。这一研究结果对于准确测量肌肉被动机械性能、理解不同规模肌肉之间的力学关系具有重要意义。它提醒科研人员在进行肌肉研究时,要充分考虑存储条件对实验结果的影响,为后续研究提供了关键的参考,有助于推动肌肉生理学领域的进一步发展,也为相关疾病的研究和治疗提供了更坚实的理论基础。