對抽筋原因的一些看法和模型

此處不討論由於神經係統方麵的疾病，如漸凍症等等，導致抽筋的情況，隻討論平時普通常見的肌肉痙攣，或者說抽筋。

容易觀察到的，容易抽筋的情況和部位大體是：

1. 夜晚睡覺一段時間以後
2. 下肢，腿腳
3. 低溫
4. 劇烈運動一段時間後
5. 長時間做一個固定動作
6. 中老年，尤其老年
7. 脫水
8. 糖尿病
9. 貧血
10. 懷孕
11. 缺鈣
12. 缺鎂

肌肉運動受神經支配。在沒有神經電衝動時，神經細胞膜的內外有電位差，膜內帶負電，膜外帶正電。當神經有電信號通過時，在信號通過的區域，神經細胞膜的內外電位差會翻轉，變成膜內帶正電，膜外帶負電，即動作電位（action potential）。動作電位引起肌肉收縮。

當沒有神經電衝動時，神經細胞靜態膜電位狀體及其維持機製。

1. 神經細胞和肌肉細胞的細胞內，鈉離子濃度和鈣離子濃度大大低於細胞外的鈉離子濃度和鈣離子濃度，尤其是鈣離子濃度極低，但神經細胞內鉀離子濃度大大高於細胞外鉀濃度。總的結果是膜外帶正電，膜內帶負電。
2. 神經細胞膜上有鈉離子和鉀離子泄漏通道和其他通道，由於濃度差的緣故，鈉，鉀，鈣會經過通道，不斷地由高濃度區域漏入流入低濃度區域。鈉離子和鈣離子流入細胞內，鉀離子流出細胞外。這種由高濃度區域向低濃度區域的流動，會降低細胞內外的鈉，鉀，鈣等離子的濃度差，破壞靜態膜電位。
3. 在神經細胞膜上有鈉/鉀離子泵，通過消耗高能分子ATP，把鈉離子泵出細胞外，同時把鉀離子泵入細胞內，維持這兩種離子的內外濃度差。這個過程耗能很大，在大多數動物細胞，鈉/鉀離子泵大約耗用整個細胞能量支出的20%，在神經細胞，鈉/鉀離子泵耗用神經細胞能量支出的比例可高達三分之二。【1】
4. 神經細胞膜上有鈉離子/鈣離子交換通道【8】，當膜外鈉離子由高濃度區域經過此通道流向膜內低濃度區域時，每次3個鈉離子可以把一個鈣離子沿相反方向輸運。即3個鈉離子從細胞外流入細胞內，就會把一個鈣離子由此通道從細胞內帶出細胞外，維持細胞內的低鈣濃度。這一過程由鈉離子濃度差驅動，不消耗能量。但由於鈉離子的濃度差由鈉/鉀離子泵維持，需要能量，所以鈉離子/鈣離子交換通道的運行間接依賴ATP的能量供應。
5. 正常情況下，流入細胞的鈉被鈉/鉀離子泵運出細胞，同時泄漏流出細胞的鉀被鈉/鉀離子泵運回細胞，進出相抵，以此維持鈉，鉀的內外濃度差。泄漏入細胞的鈣離子，被由流入細胞的鈉離子驅動的鈉離子/鈣離子交換通道帶出細胞，進出相抵，維持細胞內的低鈣濃度。

神經肌肉接頭的地方又叫運動終板。在運動終板處，神經細胞和肌肉細胞之間有間隙（突觸間隙），不直接接觸。當電衝動沿神經細胞傳導至運動終板前板，神經電衝動使得鈣離子進入神經細胞，升高細胞內鈣離子濃度，導致神經遞質釋放，觸發肌肉收縮。

照理，如果沒有神經電衝動，神經細胞內的鈣離子濃度維持在很低的水平，不會觸發釋放運動神經遞質，肌肉也就不會收縮。那麽抽筋是怎樣發生的呢？

腿抽筋就是沒有自主神經電衝動時的肌肉收縮。我認為，觸發肌纖維收縮的重要一步，仍然是神經細胞內的鈣離子濃度上升，從而觸發釋放神經遞質。在此提出一個模型，希望可以解釋一些肌肉痙攣的問題。在沒有神經信號傳導情況下，神經細胞內鈣離子濃度升高的原因之一，在於細胞外的鈉離子會不斷泄漏進入神經細胞，鈣離子也不斷泄漏進入細胞內。如果細胞膜上的鈉/鉀離子泵運轉不足，泵出細胞的鈉離子小於漏進的鈉離子，就會出現細胞質內鈉離子濃度上升，細胞膜內外的鈉離子濃度差變小。鈉離子濃度差變小後，由鈉離子濃度差驅動的鈉離子/鈣離子交換通道的運轉就變慢，運出細胞的鈣離子流量降低。此時如果泄漏進入細胞的鈣離子流量不變，輸運出細胞外的鈣離子小於漏入的鈣離子，細胞內鈣離子濃度就會升高，達到閾值後， 觸發釋放神經遞質，導致肌肉收縮。因此，如果神經細胞膜上的鈉/鉀離子泵運轉不足，結果會導致神經細胞內鈣離子濃度升高，進而觸發肌肉收縮。所以把這個假設叫做肌肉痙攣的鈉/鉀離子泵模型。

鈉/鉀離子泵運轉消耗大量的ATP分子。鈉/鉀離子泵運轉不足的常見原因是神經細胞的ATP產率下降，高能量ATP分子供給低下。細胞產生ATP時，需要由通過血液傳遞的血糖和氧氣供應。有很多原因可以降低ATP產率，比如

1. 夜晚睡覺一段時間以後 ，入睡後血壓逐漸降低～20%，血流量減少。【9】
2. 下肢，腿腳毛細血管基底膜比較厚，養分滲出不易
3. 低溫，血管收縮，血流量降低
4. 劇烈運動一段時間後，血氧含量下降；脫水導致血液體積下降，血流量下降
5. 長時間做一個固定動作，能量需求高，局部肌肉組織酸化 。氧溶解度在酸性水溶液中降低【2】
6. 中老年，尤其老年，血液循環變差，線粒體功能下降
7. 脫水，血液體積下降，血流量下降
8. 糖尿病，毛細管基底膜損害，養分滲出不易【3】，【4】
9. 貧血，血氧含量降低【4】
10. 懷孕，血液優先供應胎兒，肢體供血不足

上麵這些正是抽筋時經常遇到的狀況。

其他導致抽筋的情況。

有文獻指出，降低膽固醇的他汀類藥物也可能引發肌肉痙攣【5】。原因是他汀類藥物抑製輔酶Q的合成，損害線粒體，導致合成高能分子ATP的功能下降。

缺鈣導致容易抽筋的原因與此不同。有文獻指出，鈣離子可以抑製神經細胞膜上鈉離子通道的開放【6】。此處所指的鈉離子通道不是鈉離子/鈣離子交換通道，而是神經膜上對膜電位敏感的鈉離子特異性通道。鈉離子通道對膜電位敏感（voltage-gated sodium channel），平時關閉，膜電位有變化時開放，鈉離子就可以通過。鈉離子通道的開放是神經傳導和激發神經細胞釋放神經遞質的重要初始步驟。鈣離子濃度低，對鈉離子通道抑製不足，鈉離子通道容易開放，神經細胞容易興奮（去極化），就容易觸發釋放神經遞質，導致肌肉收縮（痙攣）。

為什麽鎂可以抑製肌肉痙攣呢？人們發現，鎂離子可以增強鈉/鉀離子泵的活性【7】。缺少鎂離子，鈉/鉀離子泵的活性收到抑製，鈉/鉀離子泵運轉不足就容易引發痙攣。

肌肉痙攣鈉/鉀離子泵模型的中心意思，就是鈉/鉀離子泵對肌肉痙攣有很大影響，不排除其他因素的作用（如鈣）。除了保持足夠的血液鈣濃度之外，據此模型，提高血液鎂濃度，保持良好的血糖血氧供應，避免脫水（惡俗老狼網友多次提過），保暖，熱水泡腳（禦醫屢次提及），避免肌肉疲勞，或其他可以促進血液循環，提高血氧含量，增加血流量的措施都會對抑製抽筋有幫助。生物係統真是複雜，我們人的認識有限，隻能在錯誤中慢慢摸索。通過查看文獻，發現自己以前的一些看法與實驗結果不符和。

參考文獻：

【1】Na+/K+ -ATPase , https://en.wikipedia.org/wiki/Na%2B/K%2B-ATPase

【2】The seasonal variation of pH and dissolved oxygen (DO2) concentration in Asa lake Ilorin, Nigeria ；P. A. Araoye ，http://www.academicjournals.org/article/article1380621785_Araoye.pdf

【3】https://www.diabetes.co.uk/diabetes-complications/muscle-cramp-and-diabetes.html   

【4】http://www.mayoclinic.org/symptoms/night-leg-cramps/basics/causes/sym-20050813

【5】Effects of Statins on Skeletal Muscle: A Perspective for Physical Therapists，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2949584/

【6】Calcium ion as a cofactor in Na channel gating. Proc Natl Acad Sci U S A. 1991 Aug 1; 88(15): 6528–6531. C M Armstrong and G Cota， https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC52119/

【7】Importance of magnesium for the electrolyte homeostasis - an overview ，Armin Schroll, http://www.mgwater.com/schroll.shtml ， Deutsches Herzzentrum München, KIinik für Herz- und Gefaßchirugie, Lothstr. 1 1, D-80335 München, Germany

【8】Sodium/Calcium Exchange: Its Physiological Implications ，Mordecai P. Blaustein, W. Jonathan Lederer， http://physrev.physiology.org/content/79/3/763

【9】Sleep and blood pressure. W A Littler, A J Honour, R D Carter, and P Sleight Br Med J. 1975 Aug 9; 3(5979): 346–348

[冰塊]

對，降膽固醇藥會至抽筋

[yellowfintuna2013]

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