2. 武汉体育学院武术学院 湖北 武汉 430079;
3. 武汉大学体育部 湖北 武汉 430072;
4. 武汉体育学院健康科学学院 湖北 武汉 430079
2. Dept. of Martial Arts of Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China;
3. Dept. of P. E. of Wuhan University, Wuhan 430072, China;
4. Dept. of Health Science of Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China
据文献报道[1],sarcopenia一词源于希腊语,其前缀“sarx-”意为肌肉,后缀“-penia”则指缺少、流失,合意为“肌肉的流失”。随后研究发现,除了肌肉质量流失,老年人群同时存在肌力降低和体力下降[2]。现如今,已公认sarcopenia是一种随着年龄增加而出现的、以骨骼肌细胞体积和数量减少、肌力下降、结缔组织和脂肪增多,并由此导致躯体功能减低、跌倒、虚弱及不同程度残疾等为特征的临床症状症候群。
老年性肌萎缩发病率高,患者肌肉强度减弱,步速减慢,易致摔倒、骨折,导致卧床不起、骨质疏松等风险。肌肉质量和肌力的下降,严重影响老年人的吞咽功能,224名受试者中29%同时患有老年性肌萎缩和吞咽困难,而吞咽困难反过来加重老年人的营养缺乏及肌萎缩,形成恶性循环[3]。老年性肌萎缩影响原发性肝癌[4]、结直肠癌[5]等疾病的治疗和预后,能辅助预测头颈部肿瘤患者的预后[6],放疗前,未行手术的病人患有肌萎缩者其预后更差,而放疗后,肌萎缩明显降低了患者的5年生存率。同时,活动减少,增加了患慢性疾病的风险,特别是肌少型肥胖(sarcopenic obesity),增加老年人群心血管不良风险。因此,全面研究并积极防治老年性肌萎缩具有重要临床意义。
1 流行病学肌肉质量从40-80岁总体上可下降30%-50%,50岁以后肌力以每年1%-2%的速率递减,60岁以后每年下降3%[7]。Patel等人[8]对英国765名男性和1 022名女性进行病例-对照分析,结果显示:老年性肌萎缩的男女发病率分别为4.6%和7.9%,肌萎缩的老年人不仅身材矮,体重轻,体能也非常差。而美国横断面研究显示,60岁以上老年人肌萎缩的男女总发病率则为75.5%和35.4%,呈年龄依赖性增长,肌萎缩的女性其死亡风险亦明显增加[9]。
中国的人口老年化形式日益严重,65岁及以上老年人口已达到2亿,占总人口的14%。天津地区[10]1 069名60岁以上老年人的流行病学调查显示,肌萎缩的男女发病率分别为6.4%和11.5%,体重指数(BMI) 与肌萎缩的发病率呈负性相关,而糖尿病、胃溃疡、饮酒等则明显增加老年性肌萎缩的发病率。香港地区[11]对70岁以上262名男性和265名女性调查显示,老年性肌萎缩的发病率各为12.3%和7.6%,比白种人略低,而低体重是肌萎缩的独立危险因素。上海[12]、台湾[13]等研究也提示中国老年性肌萎缩的高发病率。
2 病因老年性肌萎缩病因复杂,易受多种因素影响。除了生活方式,如饮食和体力活动,慢性炎症、激素失衡、脂质沉积、肌卫星细胞受损等均参与了肌萎缩的发生发展[14]。最终,肌纤维,尤以Ⅱ型肌纤维为主,数量下降、体积萎缩,重组的肌纤维散乱无章、收缩速度慢,肌力下降。
老年人因体力下降,活动减少,卧床时间明显延长。研究表明,老年人仅卧床10 d,意味着损失1 kg肌肉, 肌力下降16%,其受损程度远远大于年轻人群。卧床干扰了mTOR信号通路和氨基酸的转运,降低了肌肉对胰岛素的敏感性,进而抑制了氨基酸所诱发的蛋白质合成;同时诱发炎性因子的释放,严重损害肌肉正常的代谢平衡。
味觉减弱、牙质改变、社会隔离、抑郁等降低了老年人的进食,即老年性厌食,营养缺乏,必需氨基酸刺激肌肉蛋白质合成的作用减弱。其次,摄入的氨基酸存在内脏消化损失,并不能完全用于合成,而老年人的内脏消耗随年龄增加而增多。此外,老年人对饮食所诱发的促合成作用反应能力减弱,虽然混合物(氨基酸+葡萄糖) 均可增加年轻人和老年人体内苯丙氨酸的净合成,但是老年人群的增加能力明显受损,可能与老年人转译起始蛋白激酶(S6K1) 激活受损有关[15]。
衰老时骨骼肌内氧化应激增强会导致线粒体机能下降、炎症增多,诱导肌纤维凋亡, 并干扰蛋白质代谢平衡。肌萎缩患者血浆中IL-6、CRP明显增多,量越高提示萎缩越严重。升高的TNF-α抑制Akt/mTOR通路而促进蛋白质的分解。而脂肪组织的异常增多及脂质沉积,明显损害了肌肉的正常代谢,与肌肉体积呈负相关,削弱了肌力和体力活动。高脂喂养的老年大鼠[16],肌肉中脂质明显沉积,脂质阻断了肌肉的蛋白合成,损害线粒体的脂肪酸氧化。神经酰胺的合成及TNF-α等脂源性细胞因子的释放,进一步削弱了肌肉的胰岛素敏感性。
运动神经元、循环、激素等都参与维持肌肉的稳态。随着年龄增长,肌纤维数目减少,肌肉中的运动单位也在减少,重组后的肌纤维收缩速度变慢,神经支配的准确性变差。微循环、内皮功能障碍及血管新生减弱,严重影响肌肉的氧供、营养,加速肌细胞的死亡。同时,老年人体内合成的激素减少,如生长素、胰岛素样生长因子、睾酮、雌激素等,导致蛋白质减少,骨骼肌质量下降,肌肉流失。
3 评估老年性肌萎缩欧洲工作组根据骨骼肌质量、力量和功能三个方面,对肌萎缩进行评估:仅有肌肉质量下降,为轻度肌萎缩;合并肌力下降或功能下降,为肌萎缩期;肌肉质量下降加上肌力下降和功能障碍,为重度肌萎缩[17]。而骨骼肌质量评定,目前多采用“骨骼肌质量指数”(skeletal muscle index,SMI),即四肢骨骼肌量(appendicular skeletal muscle,ASM) 与身高值平方的比值。其计算公式为:SMI=ASM (kg)/身高(m)2,男性SMI<7.26 kg /m2、女性SMI<5.5 kg /m2即可评定为肌萎缩。
4 运动结合营养防治老年性肌萎缩运动和营养均可促进肌肉蛋白质合成,减少肌肉质量的流失,是公认的防治肌萎缩的有效措施,但两者结合是否互相促进、相辅相成,进一步改善老年性肌萎缩仍存在争议。荟萃分析[18]发现,为期6-24周抗阻训练,实验组于训练前后给予(42±30) g蛋白质补充,而对照组仅给予安慰剂,与对照组相比,蛋白饮食结合抗阻训练能增加38%的去脂体重和33%的肌力,增加的肌重和肌力使得老年人能快速恢复功能活动,减少跌倒、骨折的风险。
运动能促进蛋白质的合成,抑制其分解,提高蛋白质的净合成率,但肌萎缩的老年人群常伴有营养缺乏,而这种营养缺乏会打破运动所维持的合成平衡。反之运动可以加快血流,利于输送更多氨基酸到供肌肉利用,其活化的mTOR信号通路能增加肌肉对氨基酸的敏感性。除此之外,运动和蛋白质饮食可以激活肌卫星细胞,促进其增殖、分化。因此,运动结合蛋白质/氨基酸饮食补充,能“双剑合璧”改善肌萎缩。
乳清蛋白是存在于牛乳清中的一类优质蛋白质,氨基酸组成与WHO人体必需氨基酸需要量模式相近,消化率和利用率高。补充乳铁蛋白(25 g/d) 的老年受试者,12周抗阻运动后,与安慰剂组相比,转译S6K1的磷酸化活性较高,Pax7基因增加了17.3倍,而安慰剂组仅增加2.6倍[19]。Hulmi等[20]研究发现,抗阻运动10.5周时,乳铁蛋白组(15 g) 可见明显肌量增加;抗阻训练减少肌肉抑制素的表达,激活mTOR信号通路,而补充的蛋白质可抑制激活的转录起始因子(p-4E-BP1) 去磷酸化,增加并延长mTOR通路的效应。然而Arnarson[21]对161名老年人进行的随机双盲试验显示,运动虽然改善了受试者的肌肉质量、肌力和体力,但乳铁蛋白组(20 g),与碳水化合物组比较,并不能明显增加肌肉质量(P=0.365)、股四头肌肌力(P=0.776) 和体能,可能与摄入的蛋白总量、形式(与糖混合)、消化时间等有关,因此,需要更多研究来阐释运动结合乳铁蛋白对肌萎缩的改善作用。
亮氨酸是全身和骨骼肌蛋白质合成的重要调控因子,通过激活mTOR和几种转译起始因子、呈剂量依赖性促进蛋白质合成,并通过葡萄糖-丙氨酸循环刺激葡萄糖的再循环来调控肌肉对葡萄糖的氧化利用,以促进蛋白质的储备。另外,亮氨酸可转变成β-羟基-β-甲基丁酸盐(HMB),胆固醇合成底物,利于肌膜形成,同时能逆转肌肉合成代谢中的缺陷。日本一项对155名75岁以上的女性肌萎缩患者的研究发现,抗阻运动基础上,补充3 g富含亮氨酸的氨基酸,与纯运动组比较,能明显提高肌力(9.3%,P=0.01), 其增加的肌肉质量和肌力是对照组的4倍以上[22]。另一项补充Ca-HMB (3 g/d) 的实验中,8周训练后,HMB组明显增加了去脂肌肉重量,同时促进了脂肪的流失[23]。
肌酸为肌肉等组织中贮存高能磷酸键的物质,能够快速的合成ATP再供给能量,增强肌力和耐力,加快运动后疲劳恢复;可诱导肌源性转录因子表达,或通过改变影响肌细胞蛋白合成的tRNA转录水平,调控肌肉蛋白合成。Brose[24]等报道,老年人抗阻运动同时补充肌酸5 g/d可显著提高去脂体重和总体肌肉质量,提升等体积肌肉的力量。此外,肌酸与乳铁蛋白混合添加,结合抗阻运动,明显增加了去脂肌肉质量,其仰卧举重力量显著优于单乳铁蛋白组或者安慰剂组[25]。肌酸混合共轭亚油酸[26],肌酸-蛋白质-碳水化合物[27]等混合饮食的改善作用亦明显强于单种营养,提示运动基础上混合添加营养的可能性和益处。
Vit D能增加肌细胞钙的摄取,增强其收缩力;促进钙磷转运,提高肌力;同时可优化饮食蛋白对肌肉的促合成作用。Vit D通过肌细胞上的受体(VDRs) 起作用,而老年人群VDR密度减低。低25-(OH) D (≤25 nmol/L) 是骨骼肌质量和力量下降的决定因素。研究报道,60岁以上老年人中,高25-(OH) D (达94 nmol/L) 水平的人群,其步行时间更长;血浆25-(OH) D (40-94 nmol/L) 组下肢行走和坐下-起立的力量明显强于低于40 nmol/L组[28]。96名70岁以上低25(OH) D (<16 nmol/L) 的肌萎缩患者,抗阻运动能明显增加肌力,同时补充400 IU维生素D和800 mg钙,患者骨密度增加,步行、坐下-起立等运动协调性增强,改善了机体的运动平衡,进而降低了老年人跌倒的风险[29]。
老年性肌萎缩患者常合并肥胖,即肌少型肥胖, 肌萎缩活动减少,脂肪浸入肌组织,而增加的脂肪分泌细胞因子及炎症,加重肌萎缩,增加致残率和死亡。适当限制能量摄入,可减少线粒体功能异常,削弱氧化应激而减缓肌肉衰减征的严重程度[30]。在老年鼠中,减低8%摄入能量,辅以锻炼,可明显减弱肌纤维死亡,增加肌肉体积,改善大鼠活动[31]。在人类,中等减低能量摄入也可防止肌肉线粒体功能下降,但减低过多会出现能量缺乏的不良反应,这为防治肌肉衰减提供了新的途径,但其安全性、可行性、是否合并运动等尚须进一步探讨。
5 小结综上所述,老年性肌萎缩是一种常被忽视的以骨骼肌质量和骨骼肌力量及功能下降为特征的老年性病征,发病因素是多方面的,其中营养不良和缺少活动是两项重要危险因素。运动合并营养能够明显改善肌萎缩,但现存研究受人群、营养状态、伴随疾病等限制,结论也不尽一致,仍需进一步研究,未来有望成为防止肌萎缩的重要策略。
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