老年肌肉減少癥與離心抗阻訓(xùn)練研究進(jìn)展

李文惠 韓雪 賈為宗 張靜* 孫增鑫

1. 邢臺醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校康復(fù)教研室，河北 邢臺 054000

2. 滄州醫(yī)學(xué)商等?？茖W(xué)院醫(yī)學(xué)系內(nèi)科教研室，河北 滄州 061001

3. 河北師范大學(xué)體育學(xué)院，河北 石家莊 050016

4. 河北省人民醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，河北 石家莊 050051

1 引言

30歲以后，人類的骨骼肌肌量逐年衰減，肌肉功能進(jìn)行性下降，尤其是肌肉在做向心收縮時(shí)，爆發(fā)力的下降最為明顯，這種骨骼肌的退行性疾病被稱為老年肌肉減少癥。由于肌肉萎縮、肌力下降直接導(dǎo)致骨骼所受的應(yīng)力失衡，因而極易合并肌肉拉傷、韌帶扭傷等軟組織損傷和骨質(zhì)疏松、骨折等癥；加之，因內(nèi)分泌機(jī)制失調(diào)導(dǎo)致該病患者的免疫功能低下，其感染風(fēng)險(xiǎn)亦增高[1]。老年肌肉減少癥患者的日常生活能力較常人降低，平衡和協(xié)調(diào)能力嚴(yán)重下降，經(jīng)常跌倒，致殘率和死亡風(fēng)險(xiǎn)較常人大大增加，給個(gè)人、家庭和社會(huì)造成很大的負(fù)擔(dān)[2]。因而，如何有效地干預(yù)老年肌肉減少癥成了眾多學(xué)者研究的核心問題。

2 老年肌肉減少癥

目前老年肌肉減少癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，學(xué)者們認(rèn)為應(yīng)該包括骨骼肌的質(zhì)量測定和功能測定。骨骼肌質(zhì)量的測定常用雙能X線吸光測定(Dual X-ray Absorptiometry,DXA)、計(jì)算機(jī)斷層攝像法(Computer Tomography,CT)、核磁共振法(Magnetic Resonance Imaging,MRI)等，骨骼肌的功能測定主要測定肌肉力量和活動(dòng)能力，迄今我國尚無測定肌肉功能的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)[3]。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為用DXA測定四肢骨骼肌量，若低于青年人均值的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差即可確診。老年肌肉減少癥患者的骨骼肌收縮無力、柔韌性差、易損傷、修復(fù)力差，表現(xiàn)為老年人步速減慢，動(dòng)作的靈活性大大衰退[1]。患肌的等長收縮肌力、向心收縮肌力和收縮速度，尤其是爆發(fā)力衰減最為明顯。研究發(fā)現(xiàn)，與青年人相比，70～80歲老年人的下肢爆發(fā)力下降30%～80%。下肢爆發(fā)力的下降嚴(yán)重影響了老年人的平衡功能、步態(tài)和步速，導(dǎo)致老年人頻頻跌倒，極易并發(fā)軟組織損傷和骨折等[2]。研究發(fā)現(xiàn)，在老年肌肉減少癥發(fā)生之前已有肌纖維初長度縮短、腱束角減小、肌動(dòng)蛋白的滑行速率降低、橫橋活動(dòng)受擾等肌肉的機(jī)械結(jié)構(gòu)變化[4]。

Klass[5]等研究者使用等動(dòng)肌力測試儀器測試受試者的肌力后發(fā)現(xiàn)，與年輕人相比，老年人骨骼肌的向心收縮力量明顯降低，但是離心收縮力量變化不明顯(2%～48%)。研究者認(rèn)為，這是由于隨著年齡增長導(dǎo)致的肌纖維選擇性丟失所致，丟失的弱肌節(jié)大部分為Ⅱ型肌纖維(快肌纖維)，而后肌肉內(nèi)脂肪組織浸潤、結(jié)締組織替代，使肌肉的彈力增加；同時(shí)，由于橫橋活動(dòng)的速率降低使肌球蛋白的頭部有充分時(shí)間與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，因而肌肉在離心收縮時(shí)的被動(dòng)抗阻力量相對恒定。也有學(xué)者認(rèn)為這是肌肉膠原蛋白硬化、肌肉脂肪化和肌細(xì)胞變性所致[6]。

盡管眾多專家致力于探尋老年肌肉減少癥的發(fā)病機(jī)制，有的發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)肌肉接頭的退化，有的發(fā)現(xiàn)了肌細(xì)胞膜上通道蛋白的改變、肌肉中的肌肉因子及激素水平的變化等[7]，但迄今仍無定論。

3 離心抗阻訓(xùn)練

3.1 傳統(tǒng)抗阻力訓(xùn)練

目前，學(xué)者們普遍認(rèn)為抗阻訓(xùn)練是一種安全有效的改善老年肌肉減少癥方式。即使是較小的運(yùn)動(dòng)量，體內(nèi)的蛋白合成和神經(jīng)肌肉的功能也可得到一定的改善[8-9]。諸多研究者采用的訓(xùn)練方法各異，效果不一。傳統(tǒng)意義上的抗阻訓(xùn)練是使訓(xùn)練肌肉在大負(fù)重的情況下完成多次向心收縮，如慢速提起和放下重物8～10次，每次訓(xùn)練2～3組，負(fù)重量一般大于65%1RM，每周訓(xùn)練2～3次。這種訓(xùn)練模式著眼于最大向心收縮肌力的增強(qiáng)，訓(xùn)練后目標(biāo)肌肉的向心肌力有了明顯的提高[10]。Latham[11]指出，傳統(tǒng)的抗阻訓(xùn)練側(cè)重于等長肌力和向心肌力的增長，訓(xùn)練后肌肉的向心收縮肌力提高，但是肌肉收縮的速度從慢速到中等，肌肉運(yùn)動(dòng)的力-速曲線向上移動(dòng)，因而對收縮速度的影響不大。

3.2 爆發(fā)力抗阻訓(xùn)練

力量素質(zhì)分為最大力量、快速力量和力量耐力。對于正常人的功能活動(dòng)而言，快速力量尤為重要，如床上翻身、起坐、由坐至站、上下樓梯、跑步、跳躍等身體姿勢的變化及體位的轉(zhuǎn)移都受到快速力量的制約。老年肌肉減少癥患者的身體活動(dòng)能力降低、步速減慢、平衡能力降低等均與快速力量的衰退有關(guān)?？焖倭α渴羌∪饪焖侔l(fā)揮力量的能力，是力量和速度的有機(jī)結(jié)合，包括起動(dòng)力量、爆發(fā)力量和制動(dòng)力量。爆發(fā)力是肌肉在盡可能短的時(shí)間內(nèi)以最大加速度克服阻力的能力，是由最大力量和最大速度相結(jié)合而成[12]。

目前有關(guān)爆發(fā)力抗阻訓(xùn)練的研究通常與向心收縮相結(jié)合，令老年受試者快速提起重量為20%～80%1RM的重物，8～14次/組，3～4組/次，2～3/周，訓(xùn)練8～16周。訓(xùn)練后老齡肌肉的爆發(fā)力及等長收縮、向心收縮的肌力均明顯改善，運(yùn)動(dòng)單位的募集速率、神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)速率，以及老年人的平衡能力、功能活動(dòng)能力均有明顯提高。與傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練相比，爆發(fā)力訓(xùn)練能夠有效地改善老年人的功能活動(dòng)能力減退。諸多研究發(fā)現(xiàn)，老年肌肉減少癥肌肉的爆發(fā)力的衰退速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絕對肌力的降低[7]，因而探尋提高爆發(fā)力，乃至快速肌力的更加有效的訓(xùn)練方式成了目前學(xué)者們面臨的問題。

3.3 離心抗阻訓(xùn)練

3.3.1離心抗阻訓(xùn)練能有效地提高最大肌力和快速肌力

肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的肌力小于外加阻力，使肌纖維被動(dòng)拉長的收縮稱為離心收縮。研究發(fā)現(xiàn)，離心抗阻訓(xùn)練具有預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷和促進(jìn)損傷康復(fù)的作用，向心訓(xùn)練結(jié)合離心訓(xùn)練，可進(jìn)一步提高肌力[12-13]。Lastayo[14]等將身體虛弱的21位老人(70～93歲)隨機(jī)分為兩組，一組使用腳踏車進(jìn)行離心訓(xùn)練，另一組進(jìn)行傳統(tǒng)的抗阻訓(xùn)練，3/周，訓(xùn)練11周。結(jié)果兩組受試者的訓(xùn)練肌肉的橫斷面積均有明顯增加，其中離心訓(xùn)練組的等長肌力顯著增加(P<0.05)，平衡能力和下臺階能力明顯改善(P<0.05)，計(jì)時(shí)起立行走測試顯示離心訓(xùn)練組的跌倒風(fēng)險(xiǎn)閾值>14 s。Valour[15]等對受試者(均齡 65 ± 6 歲)進(jìn)行單側(cè)優(yōu)勢臂的肘屈肌的離心收縮訓(xùn)練，負(fù)重3RM，6次/組，5組，3/周，訓(xùn)練7周。結(jié)果顯示，肌肉的最大收縮速度和最大爆發(fā)力均增長，力-速曲線上移。另有研究者對青年受試者(均齡20.53歲)采用離心運(yùn)動(dòng)與向心運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的訓(xùn)練方式訓(xùn)練8周，與傳統(tǒng)向心運(yùn)動(dòng)組對比后結(jié)果顯示，兩組受試者測試肌肉的最大肌力的增長都比較明顯，其中離心結(jié)合向心訓(xùn)練組的訓(xùn)練效果明顯優(yōu)于單純向心訓(xùn)練組，且離心訓(xùn)練組的起跳時(shí)間明顯縮短[7]。

3.3.2意義

肌肉的離心工作能力對成功完成爆發(fā)式動(dòng)作如蹲起、坐起、站起、跳起、上樓及轉(zhuǎn)向等都是十分關(guān)鍵的，如膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)肌肉的離心力量對老年人是否能夠安全下臺階就十分重要。

在臨床康復(fù)訓(xùn)練中，往往會(huì)遇到肌力增長緩慢，甚至停滯不前的現(xiàn)象，若結(jié)合離心抗阻訓(xùn)練，可使肌力得到進(jìn)一步提高。與傳統(tǒng)的向心抗阻訓(xùn)練相比，離心抗阻訓(xùn)練對改善老年人的功能活動(dòng)能力更加有效。骨骼肌的離心收縮在軀體高空下落、運(yùn)動(dòng)的變向、減速、制動(dòng)和急停中發(fā)揮重要作用，因而經(jīng)過離心訓(xùn)練的骨骼肌的維持平衡、保持穩(wěn)定的能力更強(qiáng)，且由于老年肌肉減少癥肌肉的離心肌力相對恒定，使老年人在做離心訓(xùn)練時(shí)能量消耗低、自感用力度低，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可適當(dāng)增強(qiáng)，這對于功能活動(dòng)受限和身體虛弱的老年人的康復(fù)訓(xùn)練有非常重要的意義[13]。通過離心訓(xùn)練不僅能夠提高絕對肌力，還能夠提高起動(dòng)速度，繼而提高爆發(fā)力，且能夠快速有效地制動(dòng)、減速、轉(zhuǎn)向等，使機(jī)體對運(yùn)動(dòng)能夠有效地控制，有效地提高平衡能力，避免因運(yùn)動(dòng)控制不良導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)損傷，能夠有效地預(yù)防跌倒，避免因跌倒所致的骨折等病癥[16]。

離心訓(xùn)練還被應(yīng)用于治療髕腱末端病、膝關(guān)節(jié)損傷等運(yùn)動(dòng)損傷的康復(fù)[17-18]。Okamoto[19]等研究者還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過8周離心抗阻訓(xùn)練的老年受試者罹患動(dòng)脈粥樣硬化病的幾率與向心訓(xùn)練組相比顯著降低。

3.3.3探尋機(jī)制

學(xué)者們認(rèn)為，老年肌肉減少癥患者的肌肉爆發(fā)力衰減可能是由于肌束縮短，肌節(jié)丟失所致。肌肉收縮時(shí)，粗肌絲相對固定，細(xì)肌絲滑進(jìn)滑出，粗細(xì)肌絲互相交疊。在肌束長度較短時(shí)，力量生成較少，隨著肌束被拉伸到安靜時(shí)長度的1.2倍，此時(shí)粗細(xì)肌絲達(dá)到最佳交疊狀態(tài)，肌力隨之增強(qiáng)到最大。過度拉伸則會(huì)破壞粗細(xì)肌絲交疊狀態(tài)，不再有力量生成[20]。

研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過離心抗阻訓(xùn)練的老年肌肉減少癥肌肉的肌束長度明顯增加[21]。另有學(xué)者對青年肌肉的研究中也發(fā)現(xiàn)了此現(xiàn)象[16]。向心收縮前的離心運(yùn)動(dòng)使肌肉受到適當(dāng)?shù)臓坷_(dá)到最適初長度，這使肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白達(dá)到最佳結(jié)合狀態(tài)，結(jié)合數(shù)目最大，力矩最大，積蓄了彈性勢能，此時(shí)發(fā)生的向心收縮能耗低、起動(dòng)速度快、獲得起動(dòng)肌力比單純向心收縮大，并因此獲得了較大的爆發(fā)力。與向心抗阻訓(xùn)練相比，離心運(yùn)動(dòng)的肌肉除了抵抗對機(jī)體施加的后負(fù)荷，還要抵抗來自肌肉自身的前負(fù)荷，重復(fù)多次的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練使老年肌肉減少癥肌肉的代謝加快、神經(jīng)肌肉接頭的適應(yīng)性及中樞運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)性更強(qiáng)[22-23]。

研究者發(fā)現(xiàn)，離心訓(xùn)練可以有效地增加肌肉的橫截面積，使“肌肉肥大”，受試者經(jīng)過12周的訓(xùn)練，肌肉的橫截面積提高了10%～12%。另有研究者發(fā)現(xiàn)離心運(yùn)動(dòng)可改變肌纖維類型的比例，II型肌纖維在離心收縮中比 I 型肌纖維更容易被激活[24]。學(xué)者們認(rèn)為，離心運(yùn)動(dòng)與向心運(yùn)動(dòng)相比，運(yùn)動(dòng)單位募集的肌纖維較少，若要抵抗與向心運(yùn)動(dòng)同等的負(fù)荷如舉起重物和放下重物，放下重物時(shí)的離心運(yùn)動(dòng)就會(huì)造成受募集的肌纖維的張力增加，比舉起重物時(shí)承受更大的負(fù)荷。有學(xué)者認(rèn)為離心運(yùn)動(dòng)使肌肉產(chǎn)生輕微損傷，該損傷使生長因素“泄露”至細(xì)胞間隙，激活隨體細(xì)胞，制造更多的收縮性和結(jié)構(gòu)性蛋白的肌細(xì)胞核，從而有效地使肌肉肥大[16]。

初次離心訓(xùn)練可造成肌肉酸痛，可持續(xù)2～3天，但是單次離心訓(xùn)練會(huì)使肌肉對酸痛形成長達(dá)6～10周的預(yù)防作用。離心訓(xùn)練后的肌肉功能恢復(fù)需要10天左右，從而使肌肉產(chǎn)生適應(yīng)性，對以后訓(xùn)練的損傷產(chǎn)生抵抗力。有研究者認(rèn)為是離心訓(xùn)練“教授”神經(jīng)系統(tǒng)將潛在的破壞力量重新分配，從而減少了個(gè)別肌纖維的壓力和損傷。也有學(xué)者認(rèn)為離心訓(xùn)練破壞了肌肉中最薄弱的纖維，隨后被彈性更好的肌細(xì)胞代替[16]。

3.3.4離心抗阻訓(xùn)練的參數(shù)及訓(xùn)練方法

離心訓(xùn)練的微損傷機(jī)制被認(rèn)為是造成肌肉酸痛的重要原因。很多學(xué)者也指出老年人在進(jìn)行離心抗阻訓(xùn)練時(shí)損傷的發(fā)生率很高[25～27]。因而，尋找安全有效的負(fù)荷強(qiáng)度和訓(xùn)練方法也是離心訓(xùn)練研究的核心問題。

有學(xué)者建議負(fù)荷強(qiáng)度為次最大負(fù)重(75%1RM)，每周訓(xùn)練2次，或負(fù)重3RM～10RM，6次為一組，訓(xùn)練5組，每周3次。訓(xùn)練時(shí)受試者以較慢的速度還原(離心收縮)，還原動(dòng)作應(yīng)保持3～5秒。若少于3秒，刺激強(qiáng)度不夠；若時(shí)間過長則會(huì)造成過度的肌肉酸痛。學(xué)者建議無經(jīng)驗(yàn)的訓(xùn)練者從向心運(yùn)動(dòng)開始逐步過渡到離心訓(xùn)練。另一種訓(xùn)練方法是有經(jīng)驗(yàn)的保護(hù)者幫助訓(xùn)練者完成向心運(yùn)動(dòng)，從而使訓(xùn)練者致力于還原動(dòng)作(離心收縮)[16]。由于離心抗阻訓(xùn)練需要較高的技巧，目前尚未確立行之有效的相關(guān)參數(shù)和訓(xùn)練方法，所以還需要更多的實(shí)驗(yàn)研究。

4 小結(jié)

由于老年肌肉減少癥的發(fā)病率極高，隨著全球人口步入老齡化，其所引起的社會(huì)問題不容忽視。離心抗阻訓(xùn)練是一種較好的改善老年肌肉減少癥患者的功能活動(dòng)能力和肌肉結(jié)構(gòu)的康復(fù)訓(xùn)練方法。無論是在提高絕對肌力方面，還是在改善肌肉結(jié)構(gòu)方面，都優(yōu)于傳統(tǒng)的向心抗阻訓(xùn)練。爆發(fā)力抗阻訓(xùn)練也是一種較好的改善功能活動(dòng)能力衰退的訓(xùn)練方式，而離心訓(xùn)練更優(yōu)于單純的爆發(fā)力訓(xùn)練，不僅能通過適度的拉長肌肉增加爆發(fā)力的起動(dòng)力量，進(jìn)一步增強(qiáng)爆發(fā)力，而且能夠增強(qiáng)制動(dòng)力量，提高機(jī)體對運(yùn)動(dòng)的控制能力。此外，離心抗阻訓(xùn)練對損傷的預(yù)防和治療作用也已得到了學(xué)者們的重視。由于離心抗阻訓(xùn)練需要較高的技巧，目前仍未確立安全有效的訓(xùn)練方法和負(fù)荷強(qiáng)度等相關(guān)參數(shù)，因而仍期待更多的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。