人体运动性骨骼肌损伤的诱导与评估

本实验的主要目标是通过受试者主动进行离心收缩，安全地诱导并量化人体股四头肌的运动性骨骼肌损伤。该肌肉损伤方案可帮助研究人员解答有关肌肉损伤后适应与再生机制的关键问题。该技术的主要优势在于，我们能够在人体受试者中直接研究肌肉适应过程，从而避免将研究结果从其他物种外推至人类。

尽管该方法可用于研究运动背景下的肌肉损伤，也可用于研究明显外伤所导致的损伤。演示该实验操作的是本实验室的博士生 Jake Sorensen。要创建等速力量测试方案，首先在计算机上打开测力计控制软件。

从下拉列表中选择新方案，然后在单侧选项卡中，通过在“组数”字段中输入1，在“每组重复次数”行中输入3，并在“远离速度”和“朝向速度”行中均输入60，设置一组以每秒60度速度进行的远离和朝向收缩，重复三次。接下来，创建一个等长力量测试：在单侧选项卡的“位置”字段中输入1，在“位置1”列下方的“每组重复次数”行中输入3，并在标注为“角度”的行中选择70，以完成一组包含三次等长收缩的测试，每次持续5秒，关节角度为70度。

接下来，通过点击单侧选项卡并在“组数”字段中输入 10，来设定造成肌肉损伤的离心运动方案。在第一列中，于标注为“以重复次数结束”的行输入 10。然后在下一行（标注为“离心速度”）输入 180，在再下一行（标注为“向心速度”）输入 120。

最后，在标记为扭矩的行中，根据受试者的预期力量输入200至600，然后在标记为休息时间（秒）的字段中输入60。首先通过在页面上水平绘制一条100毫米的直线来制作视觉模拟评分尺。在线条的左侧标明无酸痛，在线条的右侧标明极度酸痛。

接下来，引导受试者进入测试室，并指导其完成两次自身体重的深蹲，以采集基线酸痛程度数据。进行深蹲时，双臂应向前平举伸直，与肩同高，双脚分开与肩同宽，下蹲至大腿上部与地面平行即达到标准深度。然后，请受试者在视觉模拟评分尺上相应位置画一条垂直线，标出其在深蹲过程中股四头肌所感受到的酸痛强度。

最后，通过测量受试者在视觉模拟量表上标记的位置与“无疼痛”端之间的距离（单位为毫米），量化其疼痛程度。在自行车功率计上进行短暂热身后，让受试者坐在测力计的座椅上。调整测力计的位置设置，使膝关节的旋转轴与杠杆臂的轴线对齐，并将腿部固定在转轴臂上。

记录这些设置，以便将来可重复使用。使用肩部、髋部、踝部和大腿绑带固定受试者。随后告知受试者，他们将对抗保持静止的杠杆臂进行收缩。

应根据计算机屏幕上的提示，指导受试者完成三次等长收缩，每次持续五秒钟。在计算机上启动等长收缩测试程序。设定关节活动范围（ROM）限制，校准测力计，并让受试者以次最大努力练习测试2至3次，以使其熟悉测试过程。

受试者准备就绪后，让其将双臂交叉于胸前。开始测试，并口头鼓励受试者在每次收缩时尽最大努力。记录扭矩、功率和功的基线测量值。

让受试者休息两到三分钟，然后在计算机上加载等速力量测试程序。告知受试者，他们将完成三次伸展和屈曲收缩，对抗以恒定速度移动的杠杆臂。需让受试者了解，当其达到关节活动范围的极限时，杠杆臂会停止移动，每次收缩的目标是在整个活动范围内尽可能用力地进行肌肉收缩。

在进行几次次最大练习测试以使受试者熟悉后，要求他们将双臂交叉抱于胸前，然后开始测试。口头鼓励受试者尽最大努力，并保持正常呼吸。记录扭矩、功率和做功的基线测量值。

在采集等长和等速基线数据后的1至3天内，让受试者返回实验室，完成造成肌肉损伤的离心运动方案。热身后，根据先前记录的调整参数将受试者正确固定在测力计上，并加载运动方案。指导受试者在每次收缩时对抗杠杆臂，以启动轴臂的运动。

然后，向受试者说明，当杠杆臂以恒定速度向其移动时，他们的目标是尽可能用力地对抗该运动。当受试者准备就绪后，点击屏幕上的启动按钮开始第一组收缩动作；在其进行离心收缩过程中，口头鼓励其在每次收缩中保持最大努力。最后，在肌肉损伤性运动结束后立即重复等速和等长肌力测试，并在运动后24、48、72和96小时再次进行相同测试。

此外，在运动测试后的 24、48、72 和 96 小时重复进行酸痛程度测量。来自七名未经训练的年轻男性的结果显示，与运动前相比，等长收缩力和等速收缩力分别在运动后 24 小时和 48 小时内下降，并在此后恢复至接近运动前水平。相反，运动后 24、48 和 72 小时的肌肉酸痛感显著增加。

一旦掌握，只要操作得当，该技术便可安全、可靠地实施。请务必注意，应考虑每位受试者的身体限制，并相应调整参数。对于关节活动范围受限的个体，应降低本方案中的关节角度参数；对于力量较弱的个体，应降低目标力值。

在完成该操作后，还可采用其他方法，如采集血液或肌肉样本，以回答与细胞和分子对损伤反应相关的其他问题。观看本视频后，您应能够充分理解如何在人体受试者中安全且符合伦理地诱导并量化运动性肌肉损伤。最后，请务必注意，该方案存在较小的横纹肌溶解症风险。

在随访期间，应筛查受试者是否存在横纹肌溶解症的体征和症状，包括深棕色尿液、恶心和极度肌肉无力。