NEUROMUSCULAR TRANSMISSION AND MUSCLE FATIGUE CHANGES BY NANOSTRUCTURED OXYGEN

納米結(jié)構(gòu)氧對(duì)神經(jīng)肌肉傳遞和肌肉疲勞的變化

來源：Muscle & Nerve, Volume 55, 2017, pages 555-563

《肌肉與神經(jīng)雜志》，第55卷，2017年，頁碼555-563

 

摘要

這篇論文研究了氧納米氣泡對(duì)小鼠膈肌神經(jīng)肌肉接頭傳遞和肌肉功能的影響。摘要表明，氧納米氣泡提供了一種新的組織氧合方法。研究發(fā)現(xiàn)，在超級(jí)灌注氧納米氣泡溶液時(shí)，高頻神經(jīng)刺激減緩了神經(jīng)傳遞下降，增加了誘發(fā)的終板電位振幅和量化內(nèi)容，但不影響自發(fā)性活動(dòng)。電鏡顯示氧納米氣泡處理后的神經(jīng)肌肉接頭積累了大的突觸小泡和內(nèi)涵體樣結(jié)構(gòu)。氧納米氣泡溶液對(duì)等長(zhǎng)肌肉力無影響，但顯著降低了神經(jīng)刺激肌肉的疲勞性和最大力恢復(fù)時(shí)間。結(jié)論是氧納米氣泡能增強(qiáng)神經(jīng)傳遞并減少肌肉疲勞中神經(jīng)傳遞失敗的概率。

 

研究目的

本研究旨在探索氧納米氣泡對(duì)神經(jīng)肌肉傳遞和肌肉疲勞的功能影響，具體目的是驗(yàn)證氧納米氣泡是否能通過增強(qiáng)氧化代謝來改善神經(jīng)傳遞和減少肌肉疲勞，并闡明其潛在機(jī)制。

 

研究思路

研究采用小鼠膈肌-膈神經(jīng)制備，體外超級(jí)灌注三種不同氧水平的Tyrode溶液：對(duì)照常氧溶液、氧納米氣泡溶液和高氧溶液。通過電生理記錄測(cè)量終板電位、自發(fā)性迷你終板電位、量化內(nèi)容等參數(shù)；使用電子顯微鏡觀察突觸超微結(jié)構(gòu)；測(cè)量肌肉等長(zhǎng)力和疲勞性；并使用丹麥Unisense微光極計(jì)測(cè)量溶液自由氧濃度以確保氧水平控制。數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計(jì)比較分析氧納米氣泡的效應(yīng)。

 

測(cè)量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 高頻刺激下終板電位振幅下降減緩：氧納米氣泡溶液處理在高頻刺激下減緩了終板電位振幅的下降，表明氧納米氣泡能維持神經(jīng)傳遞穩(wěn)定性，減少疲勞相關(guān)傳遞失敗。數(shù)據(jù)來自圖1。

 

2 單脈沖刺激下終板電位振幅和量化內(nèi)容增加：氧納米氣泡溶液增加了單刺激誘發(fā)的終板電位振幅和量化內(nèi)容，提示突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放增強(qiáng)，可能通過提高ATP可用性改善傳遞效率。數(shù)據(jù)來自圖2。

 

3 自發(fā)性迷你終板電位無變化：氧納米氣泡不影響自發(fā)性迷你終板電位的振幅和頻率，表明其效應(yīng)特異于 evoked 傳遞，而非基礎(chǔ)突觸活動(dòng)。數(shù)據(jù)來自圖3。

 

4 突觸形態(tài)變化：高頻刺激后氧納米氣泡處理組出現(xiàn)大突觸小泡和內(nèi)涵體樣結(jié)構(gòu)積累，提示內(nèi)吞作用增強(qiáng)，可能與能量代謝改善相關(guān)。數(shù)據(jù)來自圖4和圖5。

 

 

5 肌肉力參數(shù)：氧納米氣泡不改變最大等長(zhǎng)力，但減少?gòu)?qiáng)直后半松弛時(shí)間，并加速疲勞后力恢復(fù)，表明改善肌肉代謝和收縮動(dòng)力學(xué)。數(shù)據(jù)來自圖6。

 

 

結(jié)論

1 氧納米氣泡能增強(qiáng)神經(jīng)肌肉傳遞，通過提高量化內(nèi)容和減緩高頻刺激下傳遞下降，減少傳遞失敗概率。

2 氧納米氣泡減少肌肉疲勞性并加速疲勞后恢復(fù)，可能通過刺激線粒體代謝改善能量供應(yīng)。

3 研究支持氧納米氣泡作為增強(qiáng)組織氧合的策略，有潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。

 

使用丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

本研究使用丹麥Unisense微光極計(jì)測(cè)量重組溶液的自由氧濃度，以精確控制氧水平。測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，氧納米氣泡溶液的自由氧濃度約為1250μM，高于對(duì)照常氧溶液（250μM），但氧主要以納米氣泡形式存在，而非完全溶解。這種測(cè)量確保了實(shí)驗(yàn)條件的可比性和可重復(fù)性，驗(yàn)證了氧納米氣泡溶液的高氧特性。研究意義在于：首先，Unisense電極的高精度測(cè)量提供了直接的氧濃度數(shù)據(jù)，排除了氧水平差異的混淆因素；其次，它證實(shí)了氧納米氣泡能維持高氧環(huán)境而不引起氧化應(yīng)激，突出了其生物安全性；最后，該技術(shù)為未來研究氧納米氣泡的代謝效應(yīng)提供了可靠工具，強(qiáng)調(diào)了在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中準(zhǔn)確量化氧遞送的重要性。