肌腱作為連接骨骼肌和骨的重要元件，可儲(chǔ)存和釋放能量，并在力量傳遞和促進(jìn)運(yùn)動(dòng)方面具有非常關(guān)鍵的作用。但在20世紀(jì)60年代以前，肌腱一直被認(rèn)為是不活躍的組織結(jié)構(gòu)。最近十來年里，ECM備受人們關(guān)注，肌腱和骨骼肌中ECM的活躍性質(zhì)也開始被認(rèn)識(shí)。此外，運(yùn)動(dòng)員和鍛煉者的一些肌腱勞損的發(fā)生，如跟腱和髕韌帶，大都認(rèn)為是負(fù)載導(dǎo)致ECM的病理變化，而不僅僅是簡(jiǎn)單的機(jī)械破裂。肌腱勞損這一現(xiàn)象提示，肌腱的代謝過程控制其對(duì)機(jī)械負(fù)荷的生理和病理適應(yīng)之間的平衡。

1、細(xì)胞外基質(zhì)

ECM是由細(xì)胞分泌到細(xì)胞外間質(zhì)中的大分子物質(zhì)所構(gòu)成的復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不屬于任何細(xì)胞但決定結(jié)締組織的特性。ECM不僅具有連接、支持、保水、抗壓及保護(hù)等物理學(xué)作用，而且對(duì)細(xì)胞的形狀、結(jié)構(gòu)、功能、存活、增殖、分化、遷移等一切生命現(xiàn)象具有全面的影響，因而無論在胚胎發(fā)育的形態(tài)發(fā)生、器官形成過程中，或在維持成體結(jié)構(gòu)與功能完善以及創(chuàng)傷修復(fù)等一切生理活動(dòng)中均具有不可忽視的重要作用。ECM的組成可分為三大類：一是氨基聚糖及蛋白聚糖，它們能夠形成水性的膠狀物，其中包埋許多其他的基質(zhì)成分；二是結(jié)構(gòu)蛋白，如膠原和彈性蛋白，它們賦予ECM一定的強(qiáng)度和韌性；三是粘著蛋白，如纖粘連蛋白和層粘聯(lián)蛋白，它們促使細(xì)胞同基質(zhì)結(jié)合。其中，以膠原和蛋白聚糖為基本骨架在細(xì)胞表面形成纖維網(wǎng)狀復(fù)合物，這種復(fù)合物通過纖粘連蛋白或?qū)诱尺B蛋白以及其他的連接分直接與細(xì)胞表面受體連接，或附著到受體上。由于受體多數(shù)是膜整合蛋白，并與細(xì)胞內(nèi)的骨架蛋白相連，所以ECM 通過膜整合蛋白將細(xì)胞外與細(xì)胞內(nèi)連成一個(gè)整體。

2、肌腱膠原代謝

由于氨基酸穩(wěn)定同位素的應(yīng)用，人們可以對(duì)人體組織的蛋白質(zhì)合成速率進(jìn)行測(cè)定。肌腱的膠原合成在一輪60min 急性運(yùn)動(dòng)中約上升100%，而且這種增高趨勢(shì)一直維持到運(yùn)動(dòng)后第3 天。通過對(duì)腱周間質(zhì)組織的微透析分析，急性運(yùn)動(dòng)后基質(zhì)金屬蛋白酶活性立即增加。因此，肌腱的蛋白質(zhì)更新模式似乎是在模仿肌原纖維蛋白，急性運(yùn)動(dòng)造成膠原和其他蛋白質(zhì)的酶水解立即增加，而在運(yùn)動(dòng)后1 ～ 3天再出現(xiàn)膠原合成顯著增加。結(jié)締組織的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）能夠連接到其他組織，并在力量中發(fā)揮關(guān)鍵作用傳導(dǎo)和組織結(jié)構(gòu)維護(hù)在肌腱，韌帶，骨和肌肉。 ECM周轉(zhuǎn)通過物理活性受影響，膠原合成和金屬蛋白酶活性隨機(jī)械負(fù)荷增加。這可以通過微透析確定前肽和蛋白酶活性以及通過驗(yàn)證來證明在活組織檢查中并入輸注的穩(wěn)定同位素氨基酸。局部組織表達(dá)和生長(zhǎng)釋放運(yùn)動(dòng)后增強(qiáng)了諸如IGF-1，TGF-β和IL-6的ECM的因子。對(duì)于腱，代謝活性（例如，通過正電子發(fā)射斷層掃描檢測(cè)），循環(huán)反應(yīng)（例如通過近紅外測(cè)量光譜和染料稀釋）和膠原蛋白轉(zhuǎn)換在運(yùn)動(dòng)后顯著增加。肌腱血流量受環(huán)氧合酶-2（COX-2）介導(dǎo)的途徑調(diào)節(jié)，葡萄糖攝取受特定途徑調(diào)節(jié)在肌腱中與骨骼肌不同。身體訓(xùn)練形式的慢性負(fù)荷導(dǎo)致增加膠原蛋白轉(zhuǎn)換以及一定程度的凈膠原蛋白合成。這些變化修改機(jī)械特性和組織的粘彈性特性，降低其應(yīng)力敏感性并可能使其更耐負(fù)荷。肌腱束的力學(xué)性質(zhì)在給定的人肌腱內(nèi)變化，甚至顯示性別差異。后者得到性別相關(guān)的激活的差異的結(jié)果支持膠原合成與運(yùn)動(dòng)。這些發(fā)現(xiàn)可以為理解組織過載提供基礎(chǔ)損傷在肌腱和骨骼肌中。有實(shí)驗(yàn)評(píng)估了大鼠跟骨腱經(jīng)受拉伸程序的組成和結(jié)構(gòu)的變化。動(dòng)物將其肌肉伸展30秒，休息30秒，重復(fù)10次，每周三次和五次，持續(xù)21天。對(duì)于形態(tài)學(xué)分析，切片用蘇木精 - 曙紅和甲苯胺藍(lán)染色。對(duì)于生化分析，用4M鹽酸胍處理腱，并在SDS-PAGE中分析。還測(cè)量了總蛋白和糖胺聚糖的含量。在用甲苯胺藍(lán)染色的切片中，觀察到圓形細(xì)胞的增加，特別是在插入?yún)^(qū)域。在鄰近該假體的區(qū)域中是異色性區(qū)域，其在拉伸的組中更強(qiáng)烈地染色。在張力區(qū)域，細(xì)胞看起來更對(duì)齊。兩個(gè)區(qū)域的細(xì)胞增加。SDS-PAGE分析顯示拉伸組中膠原含量較多。在拉伸的腱中蛋白質(zhì)和糖胺聚糖的量也較大。瓊脂糖凝膠電泳證實(shí)在張力和壓縮區(qū)域存在硫酸皮膚素，并且在后者中僅存在硫酸軟骨素。我們的研究結(jié)果表明，拉伸刺激改變細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)化合物的數(shù)量，確認(rèn)腱是動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，具有檢測(cè)其負(fù)載變化的能力。

3、基質(zhì)金屬蛋白酶

微透析研究表明，在運(yùn)動(dòng)或訓(xùn)練期間人類腱組織的機(jī)械負(fù)載可以影響I型膠原的局部合成和降解。膠原和其他細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的降解由基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）和它們的組織抑制劑（TIMP）之間的相互作用控制。Pro-MMP-9在運(yùn)動(dòng)后顯著增加，并在運(yùn)動(dòng)后保持3天。 Pro-MMP-2在運(yùn)動(dòng)后立即從基礎(chǔ)水平下降并且在運(yùn)動(dòng)后1天保持低，但在運(yùn)動(dòng)后3天略微升高。運(yùn)動(dòng)后1天和3天，TIMP-1的MMP-2抑制活性明顯升高，并且TIMP-2的MMP-2抑制活性在加載后1天升高。本發(fā)現(xiàn)證明在體內(nèi)人類周圍組織中運(yùn)動(dòng)后MMP和TIMP的間質(zhì)量增加，并且這些變化的大小和時(shí)間模式可以很好地表明MMP和TIMP在細(xì)胞外基質(zhì)適應(yīng)中在肌腱組織中運(yùn)動(dòng)起作用。MMP-2水平在男性和女性中增加至相似程度（?2-3倍）（p <0.05）。相反，MMP-9隨運(yùn)動(dòng)而增加，但僅在男性中增加（p <0.05）。最后，TIMP-1水平也隨著男性和女性的運(yùn)動(dòng)而增加（p <0.05），但是女性的增加更長(zhǎng)。[5]為了更好地了解大鼠腱的合成代謝雄激素類固醇（AAS）效應(yīng)，在機(jī)械性的腓骨肌腱（CT）和近端，中間和遠(yuǎn)端區(qū)域（SFT）和深屈肌腱（DFT）的近端和遠(yuǎn)端區(qū)域中的MMP-2活性研究了與AAS相關(guān)的負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。將動(dòng)物分成四組：久坐動(dòng)物（S）；具有ASS補(bǔ)充的久坐動(dòng)物（S + A）；訓(xùn)練的動(dòng)物（T）和訓(xùn)練的動(dòng)物用AAS補(bǔ)充（T + A）。通過明膠酶譜分析肌腱提取物中的MMP活性。 肌腱的近端和遠(yuǎn)端區(qū)域顯示最低的MMP-2濃度和最高比例的MMP-2活性形式。 SFT的中間區(qū)域與近端和遠(yuǎn)端區(qū)域不同（P <0.01），在久坐組中具有更高%的活性MMP-2?；顒?dòng)性MMP-2的比例在CT的近端區(qū)域降低。 AAS治療在SFT的三個(gè)區(qū)域和CT的近端區(qū)域強(qiáng)烈降低MMP-2濃度和活性形式，但不強(qiáng)烈降低DFT。對(duì)運(yùn)動(dòng)和AAS治療的反應(yīng)的差異是在本研究中使用的運(yùn)動(dòng)程序中不同的代謝和招募這些肌腱區(qū)域的結(jié)果。

4、相關(guān)因子變化

生長(zhǎng)因子和激素參與了ECM的合成調(diào)節(jié)，但很少知道它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)負(fù)載下如何調(diào)節(jié)膠原合成的作用。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）和白介素-6存在于人類肌腱組織，并且在腱周組織間質(zhì)中的濃度隨運(yùn)動(dòng)而提高。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中對(duì)跟腱施以負(fù)載，

隨著負(fù)載增大IGF-1和TGF-β的表達(dá)也隨之增加。由此表明，這些激素和生長(zhǎng)因子在運(yùn)動(dòng)過程中促使肌腱膠原的合成是十分重要的。體外試驗(yàn)顯示，雌激素抑制膠原合成。運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，一些結(jié)締組織受傷如前交叉韌帶斷裂在女性發(fā)生更為頻繁。有趣的是，肌腱膠原的合成女性也比男性低，而且它隨著運(yùn)動(dòng)上升的幅度也較小，這正好與髕腱束力學(xué)特征的研究資料相吻合，女性的失效應(yīng)力小于男性。

有目的為評(píng)估TGF-β1在急性運(yùn)動(dòng)后調(diào)節(jié)腱細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中的作用的實(shí)驗(yàn)， Wistar大鼠在跑步機(jī)上連續(xù)四天（60分鐘/天）運(yùn)動(dòng)（n = 15）或維持正常的籠活動(dòng)。每次運(yùn)動(dòng)后，每個(gè)跟腱的周圍空間注射TGF-β1受體抑制劑或假手術(shù)。獨(dú)立于組，與假手術(shù)相比（p <0.05），注射抑制劑的肌腱顯示?50%的Smad 3（Ser423 / 425）（p <0.05）和2.5倍的更大的ERK1 / 2磷酸化（p <0.05）抑制劑的注射沒有改變?nèi)我唤M中的膠原含量（p> 0.05）。在鍛煉的大鼠中，當(dāng)與假手術(shù)相比時(shí)，用抑制劑注射的腱中羥基吡啶啉（HP）含量和膠原III表達(dá)較低（p <0.05）。在非運(yùn)動(dòng)大鼠中，當(dāng)與假手術(shù)相比時(shí)，用抑制劑注射的腱中的膠原I和賴氨酰氧化酶（LOX）表達(dá)較低（p <0.05）。裝飾蛋白表達(dá)沒有被任一組中的抑制劑改變（p> 0.05）?；趯?duì)蘇木精和曙紅（H&E）染色的橫截面的評(píng)估，在任一組中通過抑制劑處理細(xì)胞數(shù)目沒有改變（p> 0.05）。 H&E染色切片的評(píng)價(jià)顯示抑制劑對(duì)膠原原纖維形態(tài)沒有影響。相比之下，運(yùn)動(dòng)大鼠細(xì)胞的區(qū)域變化的分?jǐn)?shù)下降（p <0.05）。在任一組中沒有觀察到纖維排列，結(jié)構(gòu)和核形式的差異（p> 0.05）。研究結(jié)果表明TGF-1信號(hào)是調(diào)節(jié)肌腱交聯(lián)形成以及膠原和LOX基因轉(zhuǎn)錄以運(yùn)動(dòng)依賴的方式所必需的。在運(yùn)動(dòng)3小時(shí)后，IGF-1水平在男性和女性中升高（p <0.05）至相似程度，但在僅有婦女中保持在4小時(shí)時(shí)升高。在男性和女性中，運(yùn)動(dòng)后IL-6水平是?4倍（p <0.05）。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鴻翔. 運(yùn)動(dòng)對(duì)肌腱及骨骼肌細(xì)胞外基質(zhì)的影響研究[J]. 運(yùn)動(dòng)， 2011， （09）： 66-67.

[2]Kjaer M， Magnusson P， Krogsgaard M， et al. Extracellular matrix adaptation of tendon and skeletal muscle to exercise[J]. J Anat， 2006， 208（4）： 445-50.

[3]De Almeida F M， Tomiosso T C， Biancalana A， et al. Effects of stretching on morphological and biochemical aspects of the extracellular matrix of the rat calcaneal tendon[J]. Cell Tissue Res， 2010， 342（1）： 97-105.

[4]Koskinen S O， Heinemeier K M， Olesen J L， et al. Physical exercise can influence local levels of matrix metalloproteinases and their inhibitors in tendon-related connective tissue[J]. J Appl Physiol （1985）， 2004， 96（3）： 861-4.

[5]Astill B D， Katsma M S， Cauthon D J， et al. Sex-based difference in Achilles peritendinous levels of matrix metalloproteinases and growth factors after acute resistance exercise[J]. J Appl Physiol （1985）， 2016： jap.00878.2016.

[6]Marqueti R C， Prestes J， Paschoal M， et al. Matrix metallopeptidase 2 activity in tendon regions： effects of mechanical loading exercise associated to anabolic-androgenic steroids[J]. Eur J Appl Physiol， 2008， 104（6）： 1087-93.

[7]Potter R M， Huynh R T， Volper B D， et al. The impact of TGF-beta inhibition during acute exercise on Achilles tendon extracellular matrix[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol， 2016： ajpregu 00439 2016.

作者簡(jiǎn)介：陳一言（1994），女，漢族，江蘇連云港人，北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院碩士研究生，研究方向：運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)。