肌肉损伤恢复新观点：研究揭示间歇性模拟低压缺氧环境 加速受伤骨骼肌恢复的机制

这是第一个提供科学证据的研究，通过在模拟高海拔地理条件的低气压(hypobaric)舱内间歇性暴露于低氧(缺氧)环境中，能更快、更有效地从肌肉损伤中恢复。

　　

肌肉损伤在运动人群中很常见，也是导致世界上大多数运动员离开运动场的原因。肌肉功能的恢复根据严重程度，相当缓慢，可能需要手术、药物治疗和康复。现在，由巴塞罗那大学领导的一项研究揭示了一种改善和加速肌肉损伤恢复的策略，这种策略在体育和健康领域具有潜在的应用前景。这是第一个提供科学证据的研究，通过在模拟高海拔地理条件的低气压(hypobaric)舱内间歇性暴露于低氧(缺氧)环境中，更快、更有效地从肌肉损伤中恢复。这种新方法对运动员的恢复很重要，尤其是竞技精英，但也可以减轻这些伤害对活跃人群造成的工作效率损失的社会经济影响。这项用动物模型进行的研究发表在《Journal of Physiology》上。这项研究的作者是来自UB生物学院细胞生物学、生理学和免疫学系的专家Garoa Santoildes、Teresa pag、Joan Ramon Torrella和gin                              viscisco。                          

为什么缺氧有助于受伤肌肉的再生?

长期以来，在高性能运动(登山运动员、登山者等)和专业领域(高海拔采矿、天文观测、边境管制)中，低压舱一直被用于提高身体素质。在低气压缺氧条件下，身体暴露在低气压环境中，细胞吸收较少的氧气并产生生理反应。间歇性缺氧暴露对人体的有益影响已经得到了很好的描述，但其在生物医学上的潜在应用仍在探索中。

间歇性低压缺氧（IHH）可改善肌肉氧的输送和利用。低压与生物圈中的寒冷共存，为考虑结合使用这两种环境因素以实现有益的生理调节提供了可能性。作者分别和同时研究了间歇性低压缺氧（IHH）和冷暴露对肌肉再生的影响。

成年雄性大鼠经手术损伤一侧腓肠肌，随机分为4组：（1）对照：23℃常氧被动恢复；(2)COLD/间歇性暴露于寒冷：(4℃)，每天在 4°C 的冷藏室中4 小时；（3）HYPO：间歇性低压缺氧（IHH）：动物每天在内部压力为577±3 hPa的低压室4小时（模拟4500米的地理海拔，P_io≈80 mmHg，相当于海平面氧气浓度的11.5%，大约相当于海平面可用氧气性的55%；(4) COHY：每天4小时同时寒冷和缺氧的环境。动物每天接受 4 小时低压缺氧(4500m)和寒冷(4℃)的干预，持续 9 或 21 天。结果表明，只有HYPO 大鼠在 9 天后表现出从损伤（组织学和功能水平）中完全恢复，而 COLD组和 COHY组 大鼠的肌肉再生速度比 CTRL 更快，9 天后的组织学（dMHC 阳性和中央有核纤维减少）和 21 天后的功能水平得到了证明，但COLD 和 COHY 需要更多时间来诱导总体功能恢复。

间歇性低压缺氧（IHH）可以被认为是一种抗纤维化治疗，因为它可以减少 I 型胶原沉积。在 COLD、HYPO 和 COHY 9 天后观察到的 pSer473Akt/总 Akt 比率的增加，以及在 HYPO 腓肠肌中观察到的 pThr172AMPKα/总 AMPKα 比率的增加，为改善肌肉再生所涉及的分子机制提供了线索。

研究亮点
* 仅间歇性低压暴露可在受伤后 9 天加速肌肉组织学和功能水平的恢复。
* 动物受伤的肌肉经过间歇性（每天 4 小时）冷、低压缺氧或同时结合这两种刺激的治疗，在受伤后 21 天再生了组织学结构并恢复了肌肉功能。
* 与单独缺氧相比，寒冷和缺氧的组合在肌肉恢复过程中表现出钝化作用。
* 在所有实验组中观察到的 Akt 磷酸化形式的表达增加可能参与导致更快再生的分子级联事件。
* HYPO 组中磷酸化 AMPKα 水平的升高可能在肌肉再生过程第一步中的炎症反应调节中发挥关键作用。

在组织中，缺氧导致HIF(缺氧诱导因子)途径的局部激活，HIF是氧合水平的传感器。“当到达细胞的氧气量不足时，HIF蛋白就像一个开关，激活代谢途径中的一系列变化来弥补这种缺陷，”Garoa Santocildes教授解释说。在其他途径中，HIF蛋白通过内皮生长因子(VEGF)激活更多毛细血管的增殖，这一过程将更多的生长因子、代谢底物和氧气带到肌肉水平，以支持损伤后的肌肉再生过程。

在处理肌肉损伤时，RICE疗法的经典观点(休息、冰敷、压缩和提升)已经演变成一个更全面和积极的观点，被称为PEACE(保护、提升、避免非甾体抗炎药、压缩、教育)和LOVE(负荷管理、乐观、血管化、锻炼)。

这项研究表明，任何类型的肌肉损伤都可以通过间歇性暴露于低气压低氧(模拟海拔)中更快地恢复。“所有这些都意味着肌肉损伤恢复领域的重大转变，”“暴露在低气压缺氧中完全符合这种新模式，甚至可能有助于提高新兴疗法的效果，以加速受伤肌肉的恢复。”

基于暴露于低浓度氧气的治疗也有助于探索病理生理损伤的新治疗方法。因此，测试缺氧是否可以通过参与肌肉恢复的过程(毛细血管增生、更有效的氧化代谢等)抵消肌肉减少症(一种以肌肉质量和力量损失为特征的疾病)的典型肌肉萎缩是很重要的。

“在这些情况下，如果结合个体化的力量和耐力锻炼活动，低压缺氧干预最有可能得到改善。甚至它在持续性COVID-19综合征患者康复中的应用也可以得到改善，”该团队总结道。