陈孝良姜远海刘志诚
(首都医学院)
肌节是肌肉收缩的最小机能单位，肌肉作功能力大小与其长度有密切关系。但在活体标本特别是在整块肌肉上测量肌节长度是非常困难的，因而一种简单快速地测量肌节长度的方怯将有助于从细胞分子水平阐明肌肉收缩机制。用激光衍射法测量肌节长度[1.2]，方法简单易行。我们用以测量横纹肌的肌节长度，获得满意结果。‘
原理和方法
骨骼肌纤维是由大量直径为1一2um的肌原纤维组成，它们相互平行排列，纵贯肌纤维全长。在显微镜下可以观察到每条肌纤维的全长均呈现极其规则的明暗带交替结构，周期约2um，这些结构分别称为明带和暗带，而且平行的各肌原纤维上的明带和暗带均分布在同一水平，使骨骼肌纤维的外观呈现横纹。这些特点使肌纤维恰如衍射光栅，而明暗带交替出现的周期正好等于肌肉收缩最小的机能单位一肌节长度。因此，若选择一定波长的激光通过肌纤维投射时即可在屏幕上产生衍射图像，其肌节长度可按
计算。式中d为肌节长度，n为衍射明纹的级数，入为光的波长，e为第n级衍射明纹与O级衍射明纹之间的夹角，它和0级至n级明纹之间的距离有关。
实验标本采用蟾蛛和蛙的缝匠肌。动物毁髓剥皮后将缝匠肌分离、结扎、切断，然后将标本两端分别固定在充满Ringer氏液的标本槽内。实验装置如图1。氦氖激光器功率，光点直径约lmm。标本垂直于激光光束置于激光器前，测量用衍射屏幕置于距标本160cm处，通过三维操纵器牵拉肌肉调节其长度。另一台三维操纵器用来调节光点在肌肉上的投射位置。肌节长度笋上述公式计算，n定为1，o级至1级衍射明纹的距离是测正1级与负1级明纹之中点距离后2等分求得。实验在室温18士2℃的暗室中完成。
结果
在40条缝匠肌(蟾蛛30条，蛙10条)进行的实验结果表明全部标本均能衍射出图像，其图像呈条纹状，对称于中央明纹(0级)。牵拉肌肉的程度不同，显示的明纹级数不同，最多可衍射出3一4级明纹。当牵拉肌肉时，各级明纹向中央明纹靠拢。衍射图像可清晰地投射在距标本160cm的屏幕上。
衍射图像的清晰度与肌肉标本的厚度、肌节的长度以及动物的种属有关。用较薄标本衍射出的图像效果较好。同一标本不同部位所获得衍射图像的清晰度也不同，通常肌健端衍射图像不易辨认，而肌肉中部边缘部分衍射的图像比较清晰，这可能与肌肉的厚薄和结缔组织的多少有关。此外，衍射图像的清晰度还与肌肉的牵拉程度有关。在一定范围内，肌肉牵拉程度越大，所得图像越清晰。蟾螃与蛙相比较，用蛙缝匠肌所获衍射图像更佳，即使在普通实验室，其图像也可清晰地在160cm处的屏幕上呈现。
通过测量衍射图像0级至1级明纹间距，计算了蟾绘缝匠肌静息状态下的肌节长度，结果表明肌肉两端的肌节长度小于肌肉中部的肌节长度，而肌肉中部肌节一长度的变化较小。肌肉松弛时中部的肌节长度是被动牵拉肌肉可达到的最大肌节长度是。当用离体肌肉标本保持其在体长度(功能位)时，肌肉中部的肌节长度为
根据上述结果，肌节长度活动范围通常在2.0一3.6um之间，为检验该测量系统的准确性和判断在该范围内的测量误差，用相同的方法分别测量了光栅常数为1.67um(600条/mm)和10um(100条/mm)的光栅，按衍射图像0级至1级明纹实测距离计算，结果分别是1.679一1.692um和9.95一10.28um，最大相对误差分别是1.5%和2.8%。若以正1级至负l级明纹间距的1/2计算，误差可减少到1%以下。
讨论
肌节长度通常采用在显微镜或电镜下观察肌肉切片的方法进行测量，‘它不适用于活体标本。在光学显微镜下也能测量活体标本的肌节长度，但镜头需要小镜头，其测量过程较为复杂。为了获得清晰的图像，通常采用单根肌纤维标本。此外受显微镜分辨率限制，一般需测15个肌节长度取其均值。本实验提供了一种能简单迅速地测量出肌节长度均值的方法。在实测中，由于衍射明纹有时较宽，最大误差可能略大。本实验条件下，当肌节长度在3.6一2.0um范围内，即使0级在1级测量误差为14一31mm，误差也仅5%。故本测量系统适用于肌肉力学工作者的需要。此外，该误差属随机测量误差，可通过多次测量取均值来避免。
本工作在刘曾复教授指导下进行，并对张英才、韩大英、王士秀同志致谢。
