NEUROMUSCULAR TRANSMISSION AND MUSCLE FATIGUE CHANGES BY NANOSTRUCTURED OXYGEN

納米結構氧對神經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小鼠膈肌神經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。研究發現，在超級灌注氧納米氣泡溶液時，高頻神經刺激減緩了神經傳遞下降，增加了誘發的終板電位振幅和量化內容，但不影響自發性活動。電鏡顯示氧納米氣泡處理后的神經肌肉接頭積累了大的突觸小泡和內涵體樣結構。氧納米氣泡溶液對等長肌肉力無影響，但顯著降低了神經刺激肌肉的疲勞性和最大力恢復時間。結論是氧納米氣泡能增強神經傳遞并減少肌肉疲勞中神經傳遞失敗的概率。

 

研究目的

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

 

研究思路

研究采用小鼠膈肌-膈神經制備，體外超級灌注三種不同氧水平的Tyrode溶液：對照常氧溶液、氧納米氣泡溶液和高氧溶液。通過電生理記錄測量終板電位、自發性迷你終板電位、量化內容等參數；使用電子顯微鏡觀察突觸超微結構；測量肌肉等長力和疲勞性；并使用丹麥Unisense微光極計測量溶液自由氧濃度以確保氧水平控制。數據通過統計比較分析氧納米氣泡的效應。

 

測量的數據及研究意義

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傳遞穩定性，減少疲勞相關傳遞失敗。數據來自圖1。

 

2 單脈沖刺激下終板電位振幅和量化內容增加：氧納米氣泡溶液增加了單刺激誘發的終板電位振幅和量化內容，提示突觸前神經遞質釋放增強，可能通過提高ATP可用性改善傳遞效率。數據來自圖2。

 

3 自發性迷你終板電位無變化：氧納米氣泡不影響自發性迷你終板電位的振幅和頻率，表明其效應特異于 evoked 傳遞，而非基礎突觸活動。數據來自圖3。

 

4 突觸形態變化：高頻刺激后氧納米氣泡處理組出現大突觸小泡和內涵體樣結構積累，提示內吞作用增強，可能與能量代謝改善相關。數據來自圖4和圖5。

 

 

5 肌肉力參數：氧納米氣泡不改變最大等長力，但減少強直后半松弛時間，并加速疲勞后力恢復，表明改善肌肉代謝和收縮動力學。數據來自圖6。

 

 

結論

1 氧納米氣泡能增強神經肌肉傳遞，通過提高量化內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，可能通過刺激線粒體代謝改善能量供應。

3 研究支持氧納米氣泡作為增強組織氧合的策略，有潛在臨床應用價值。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

本研究使用丹麥Unisense微光極計測量重組溶液的自由氧濃度，以精確控制氧水平。測量數據顯示，氧納米氣泡溶液的自由氧濃度約為1250μM，高于對照常氧溶液（250μM），但氧主要以納米氣泡形式存在，而非完全溶解。這種測量確保了實驗條件的可比性和可重復性，驗證了氧納米氣泡溶液的高氧特性。研究意義在于：首先，Unisense電極的高精度測量提供了直接的氧濃度數據，排除了氧水平差異的混淆因素；其次，它證實了氧納米氣泡能維持高氧環境而不引起氧化應激，突出了其生物安全性；最后，該技術為未來研究氧納米氣泡的代謝效應提供了可靠工具，強調了在生物醫學應用中準確量化氧遞送的重要性。