章碧瓊,任達華,阮棉芳,李琴琴,侯丹平,王正平,5
(1.寧波大學 體育學院,浙江寧波 315211;2.溫州大學 體育與健康學院,浙江溫州 325006;3.聊城大學 生物制藥研究院,山東聊城 252003;4.聊城高新生物技術有限公司,山東聊城 252002;5.海門品尚醫藥科技有限公司,江蘇南通 226100)
21世紀世界發展的今天,世界各國的老齡化問題越來越嚴重,包括中國的老齡化問題也非常嚴重,研究表明中國老年人人口(65歲及以上)規模將從1.4億增至3.65億左右,預計2055—2060年達到峰值(4億以上)。而2015-2035年是老齡化增速最快的時期。在我國面對將出現大量老年人的同時還要面對一個醫學問題,那就是肌少癥。肌肉減少癥又稱肌少癥,是一種在全世界范圍內被廣泛認識的老年綜合征。歐盟老年肌少癥工作組對其的定義為以骨骼肌肉量和肌肉力量全面性、進行性丟失的綜合征,會導致各種不利的結果,例如身體殘疾、生活質量下降甚至死亡。其特征大約四十歲開始出現,在70歲以前每10年減少8%的力量,70歲以后每十年減少15%,到了80歲甚至可以達到50%。過去20年世界范圍內對肌少癥的研究越來越多,對肌少癥的認識也越來越充足。肌少癥的患病危險因素之一是較少的身體活動,而患者大多是老年人,同時這些老年人的共同特點是身體活動次數少。目前針對肌少癥的預防和治療方法較少,其中學術界臨床界都認可的有效方法是通過抗阻訓練治療和營養調理,可延緩肌少癥的發展。但是目前抗阻訓練和營養調理的最佳方案還有待研究,治療肌少癥的方法大多參考國外數據,國內對肌少癥的研究較少,抗阻訓練作為治療肌少癥的方法的高級別證據依然缺乏,需要進行更多的研究。
目前關于肌少癥的診斷尚未有國際或國內的統一標準,這可能是由于正常人體內肌肉量受不同人種、地區、年齡、性別等因素的影響,且現有研究不足以滿足各種人群的肌量評估。國際肌少癥工作組(International Working Group on Sarcopenia)[5]建議以男性DXA(Dual-energy X-ray absorptiometry)評分為7.23kg/m2,女性5.67kg/m2為分割線來區分是否為低肌肉質量和低身體活動能力。而惡質病—厭食癥特別興趣小組則認為只有肌肉量和身體活動能力低于正常同性成年人標準水平兩個標準差才能診斷為肌少癥,并且他們評價步行速度是否正常的標準也不同,國際肌少癥工作組的標準為<1.0m/s,惡質病—厭食癥特別興趣小組的標準為<0.8m/s。但是國際肌少癥工作組、亞洲肌少癥工作組(Asian Working Group for Sarcopenia,AWGS)歐洲肌少癥工作組(European Working Group on Sarcopenia in Older People,EWGSOP)均指出:肌少癥判定標準應綜合肌量和肌肉功能的評估,主要評估指標有肌量(mass)減少、肌強度(strength)下降、日常活動功能(physical performance)失調等。肌強度不僅不依賴于肌量,且與肌量間關系并非線性相關,因此僅以肌量減少定義肌少癥不足以滿足臨床需要,應綜合評估肌量、肌強度和肌肉功能以診斷肌少癥。
抗阻運動也叫力量訓練(strength training),是指肌肉主動收縮對抗阻力的一種運動形式,在通常情況下,這種運動的負荷遠高于肌肉在有氧狀態下的能力,具有強度大、持續時間短、力竭性等特征[7]。肌肉是產生人體自主運動的動力源泉,而肌肉運動,特別是抗阻運動可使肌肉產生很多生理生化的變化。
人在30歲以后,通常每十年可減少5%的瘦體組織,50歲以后每十年大概減少6%-7%的瘦體組織,平均下來相當于每年要減少半Lb(相當于227克)左右的瘦體組織。近年來,越來越多的文獻驗證了抗阻運動可以增加骨骼肌纖維的數量和橫截面積,從而減輕甚至反轉由衰老引起的肌肉流失與肌力下降[8]。一個超過1 600名受試者的研究(年齡在21-80范圍之內)結果顯示:10周的抗阻訓練可以增加1 360g左右的瘦體組織[9];而36周的抗阻訓練瘦體組織的增加幅度比十周的訓練提高了一倍[1];另外的一項研究表明一個周期(12-16周)的抗阻訓練使得受試者的大腿圍度增加了11.4%、肌肉體積提高了3.8%[2]。更令人興奮的是,大量研究表明抗阻運動引起的肌肉增長可以發生在任何年齡,甚至包括90多歲的老人[3,4]。
鑒于抗阻運動對正常人肌肉量和肌肉質量的積極影響,越來越多的研究將抗阻運動加入到治療肌少癥患者的方法中,一項45人對照研究表明,6個月內,每周兩次抗阻訓練,總時長不超過50h可以顯著增加握力,并且可以增加患者的步行速度。另外一項mata分析證明,雖然不同的研究之間力量增加存在差異,但是積極影響是確定的,高強度的訓練有更大的進步,力量增加的范圍從9.8kg到31.6kg。
由力量訓練導致的多種荷爾蒙分泌隨著年齡的增長而減少,這種減少與衰老相關的腺體分泌功能的下降有關。這種減少的荷爾蒙應激包括睪酮,生長激素,胰島素等。Kraemer等[17]對比研究了年輕男性和老人男性(30和62歲)內分泌系統對10周抗阻訓練適應性反應。抗阻訓練采用每組10次最大強度下蹲,兩組之間休息90s,共4組的訓練方案。老年組在訓練后顯示了睪酮的顯著增長和皮質醇的下降,但青年組在訓練后的睪酮總量,自由睪酮都比老年組顯著提高。此研究證實了老年人內分泌系統對抗阻訓練也會有反應,但反應與年輕人不同。
增加神經沖動是發揮最大力量或者最大功率的關鍵。增加神經沖動是通過增加主動肌的運動單位募集,增加放電頻率。在高強度的肌肉收縮過程中,抑制機制(比如高爾基體)的減弱是神經沖動增加的另一原因。顯然神經系統適應比較復雜,通常在結構組織變化之前就發生。
未經訓練的人群最大化募集運動單元,特別是快肌的運動單元的能力不足。Adam等[18]運用MRI發現未經訓練的人直接能激活的運動單元只占全肌肉的71%,而經過訓練的人這個百分比要高很多。當肌肉需要發揮最大力量時,所有的運動單元都需要被激活。運動單位的放電頻率影響肌肉的力量。最大力量或者最大功率的提升通常通過募集運動單元的增多,放電頻率的增加,以及放電同步性的提高。運動單位募集遵循大小原則,即小的慢肌的運動單位先募集,再募集大的快肌運動單位。在去極化的過程中,也是先動員大的快肌,然后動員小的肌肉。力量訓練可以使參與者具有選擇性募集的能力。快速的動作比如跳躍動作,由于跳躍的起跳動作少于0.4s,如果遵循大小的原則,即必須先募集所有的慢肌,再募集快肌,這個起跳動作根本無法完成,因為根本沒有時間募集快肌。選擇性募集有利于爆發力的動作,長期的負重練習還會導致相同的負荷所需的肌肉激活水平下降。有研究者[19]發現經過9周的負重訓練,舉起特定的負荷時,股四頭肌所募集的肌纖維變少了。這個結果說明了漸進式增加負荷的重要性。
另一個負重訓練導致的適應性是放電頻率的變化以及放電的次序。放電頻率與產生的力量有正相關關系。力量訓練能提升運動單位的放電頻率[20]。快速動作起始階段的高頻放電是提高力值提升速度的關鍵。總之,提升放電頻率是提高最大力量最大功率的關鍵。抗阻練習也有助于提升運動單位的同步化,也就是2個或者更多個的運動單位在一個固定的間歇放電。同步化對于力量產生的時機更關鍵,也就是說對個別動作意義重大,對于總體上最大力量意義有限。
牽張反射能促進肌力提升的速率和幅度,對快速的爆發力動作至關重要。抗阻訓練能提升牽張反射強度19%-55%,經常參加抗阻的運動員的比目魚肌比非運動員有更強的反射[21]。
神經適應性在訓練的初期(6-10周)起主要作用,這時肌肉肥大的效果還沒有出來[22]。而10周后,肌肉肥大開始出現,這時往往伴隨EMG的下降。雖然肌肉肥大最終會停滯,如果訓練負荷漸進式增長,神經系統的適應性會導致運動表現的進一步提升。神經方面的因素對于極高強度訓練中的力量增長,爆發力,功率增長都非常重要[23]。
除了上述運動對肌肉增長及肌力增長的提升,抗阻運動還對骨密度、能量代謝、血壓等也產生很大的影響。
肌肉減少癥往往伴隨骨質流失(osteopenia)[24],這能部分解釋為什么在美國患有骨質流失的人高達4 500萬。不從事抗阻訓練的女性骨密度每年下降1%-3%[25]。漸進式的抗阻運動能顯著增加骨密度1%-3%,無論是絕經前還是絕經后,同樣有效,但停止抗阻訓練會使以前獲得的骨密度重新下降。
安靜時,沒有參與過抗阻訓練的每磅肌肉每天需要5-6千卡用于蛋白質的分解與合成[26],而參與抗阻訓練的每磅肌肉每天需要大約9千卡用于蛋白質的分解和修補[27]。大運動量的抗阻練習(8組8個練習)能在運動后72h提高8%-9%的能量代謝[28]。抗阻訓練在增加瘦肌肉的同時,也減少了脂肪在體內的堆積。無論男女,抗阻練習都可以減少腹內部的脂肪。一周三次20min的抗阻訓練能減少脂肪1.5磅/月。因此抗阻訓練被推薦為預防和治療肥胖癥。
很多研究顯示抗阻訓練后能顯著提高胰島素的敏感性以及血糖的控制[29]。因此抗阻練習是預防Ⅱ型糖尿病的有效干預手段。有證據表明抗阻訓練比有氧運動更能改善胰島素的敏感性以及降低糖化血紅蛋白[30],而大運動量高強度的抗阻訓練比低強度低運動量效果更好。美國糖尿病協會推薦每周3次,每次進行主要大肌群的抗阻練習3組,每組8-10次[31]。
2個月以上的抗阻訓練能降低安靜時的血壓。受試者參加10周的訓練,每周進行3次20min抗阻訓練結合20min的有氧耐力訓練,收縮壓降低了4.6毫米汞柱[10]。另有元分析文章[32]證實了抗阻訓練能有效降低安靜時血壓,效果與有氧運動相似,平均降低收縮壓6.0毫米汞柱,舒張壓4.7毫米汞柱。
根據肌肉長度的變化,抗阻運動可以分為等長收縮(isometric),向心收縮(concentric),離心收縮(eccentric),其中向心收縮訓練最為普遍,無特殊說明的抗阻運動一般是指利用器械或者自由重物進行的向心收縮運動。老年人參加抗阻訓練,需要對訓練的頻率,訓練的持續時間,練習的形式,練習的組數,訓練的強度,每組重復的次數,訓練的漸進性等訓練參數有重點的考慮。有些老年人有特殊的身體狀況,比如心血管疾病,關節炎等,更需要特別的考慮。老年人在參與抗阻訓練前需咨詢專業醫生,在訓練中需要接受專業人員,比如物理治療師,運動康復師的指導和監督。

圖1 訓練強度與力量增長的關系(Peterson et al. 2010)[33]
訓練強度是指舉起的重量,以最大一次完成重量的百分比來表示,是決定神經肌肉系統適應性變化的關鍵因素。如圖1,訓練強度與力量的增長成正相關,訓練強度從低(<60% 1RM),到中低(60%-69% 1RM),到中高(70%-79%1RM),到高強度(>801RM),每升高一個級別,力量增長平均提高5.3%[33]。
很多研究都證實了老年人可以承受80%1RM的高強度。因此,我們建議老年人抗阻練習的強度要逐漸增加到80%。 也有學者建議老年人采用65%-75%的強度,這種強度肌肉力量增長也是明顯的,而且可以降低受傷的風險。一般認為強度在65%以下,訓練的效果會大打折扣[33]。
訓練頻率是指一周中訓練的次數。美國運動醫學學會推薦至少一周兩次。但也有一篇文獻報道,一周一次的抗阻訓練就能預防肌肉減少癥[34]。以肌肉增長為目的,文獻中大部分采用一周2-4次,隔天練習。老年人剛開始抗阻訓練可以采用全身練習的方式(每次訓練把全身主要大肌群都練習一遍),一周訓練2-3次。隨著訓練水平的提高,有經驗的老年人可以采用交替訓練法訓練相關肌群一周1-2次。比如周一訓練胸、后背、大腿,周二訓練手臂、肩部、小腿;周四重復周一的內容,周五重復周二的內容。
持續時間是指一次訓練的時間。通常,一次訓練應該在30min到一個h內結束,組間休息時間對訓練的總時間影響很大。以肌肉肥大為目的訓練,美國運動醫學學會為健康的新手以及中低級別的練習者推薦的組間休息時間是1-2min。有經驗的訓練者可以把組間休息時間控制在30-60s,這有助于同化荷爾蒙特別是生長激素在體內水平的提高,肌肉肥大的效果也更好。
練習形式可以分為單關節練習和多關節練習。比如,肱二頭肌彎,只有肘關節做屈伸運動,是單關節運動。蹲起參與的關節有髖、膝、踝三個關節,是多關節運動。由于多關節運動往往與功能性動作有關,比如行走,所以鼓勵老年人多進行多關節運動。老年人剛開始訓練也應該更多使用抗阻訓練機,而不是杠鈴、啞鈴這些自由重量,因為訓練機限制運動的軌跡,能更好地保護練習者。經過一段時間的訓練,運動技巧有所提高后,可以逐漸采用自由重量。老年人剛剛參加抗阻訓練,需要練習全身的主要大肌群,包括胸、背、手臂、肩部、髖(臀大肌)、大腿(股四頭肌、股后肌群)、小腿等。新手和中等水平的練習者可以針對每個肌群進行1-2個練習。通常先進行多關節運動的練習,再進行針對單一肌肉的練習,先大肌群后于小肌群。
多種形式的抗阻練習能有效地提高肌肉質量和肌肉力量。比如,使用自由重物可以進行多關節的練習,腿部肌肉、核心肌肉、上肢等肌肉群都被動員起來,結合了平衡、協調、動作控制的因素。實心球是安全有效的爆發力練習手段,關節受到的負荷又很小,因為在快速動作的末端阻力釋放了。橡皮帶容易使用,特別適合推的動作,比如下蹲、臥推、肩上推等。精心設計的抗阻訓練機提供支撐,合理的動作形式,阻力曲線平行力量曲線。有運動限制,或者平衡、協調、柔韌性有缺陷的老人一般建議先使用阻力機器,并且在練習中不憋氣,也不做靜止的固定重物的動作,這些動作都會引起血壓急劇升高。
剛開始抗阻訓練,需要1-2周的熟悉階段,每個練習做一組,重點強調安全性和正確的動作技術。在此基礎上可以將組數增加到3組。進階到中高級后,可以適當增加練習的組數和練習的形式,以增加總的訓練量,這是肌肉肥大的關鍵。組間的休息要足夠,避免過度疲勞以保證隨后的練習順利完成,動作正確。當然,過長的組間休息也是要避免的。
重復次數是與負荷強度成負相關的。新手用60%的強度做練習時,使用自由重量可以重復18-32次,用80%的強度,可以重復8-15次。如果使用抗阻機,重復的次數會稍微提高。因為自由重量練習需要更多的肌肉穩定關節,而抗租機提供固定的軌跡,難度要小一些。實際訓練中,我們往往以可重復的次數來推算大致的訓練強度。比如,可以重復10-15次的重量大致的強度就是70%-80%的強度。
進階是指訓練的負荷逐漸增加,對機體的刺激逐漸加強。如前所述,經過9周的負重訓練,練習者舉起特定的負荷所需募集的肌纖維變少了[19]。人體只對增加的外部阻力(訓練強度)或者增加的組數重復次數(訓練量)產生反應,才能達到超量恢復的效果。訓練效果很大程度上取決于訓練方案的進階,漸進式是抗阻訓練的關鍵。
進階的方式很多,可以表現在訓練頻率,持續時間,練習形式,組數,重復次數等訓練因素的增加(改變)。進階中必須充分考慮身體局限性,進階的方式應該是基于個體情況的訓練因素的調整。
從30歲開始,睪酮水平以每年1%的速度下降。而睪酮水平的下降與肌肉質量和強度上的下降密切相關。研究發現睪酮可增加老年人的肌肉質量、肌肉力量以及步行距離。雖然睪酮從20世紀40年代以來就被作為臨床用藥,但潛在的心血管事件風險,仍是其臨床使用的一個隱患。雖然有meta分析認為睪酮并沒有增加老年男性的死亡率,但仍有臨床實驗(MK0773)因為心血管事件發生率過高而被終止。因此,從理論上而言選擇性雄激素受體調節劑(SARM)可能更安全。但就目前而言,睪酮仍是肌少癥藥物干預中最有效和最安全的。有兩個大型試驗目前正在進行中,其結果可以幫助臨床醫生確定肌少癥和骨質疏松癥的激素應用。
肌肉間脂肪浸潤是近年來發現的導致肌肉減少癥的機制之一。病理生理學方面的解釋是大量的衛星細胞被分化為脂肪細胞。有學者[35]比較了參與運動(有氧、抗阻、柔韌以及平衡練習)與不參與運動的老年人群,研究發現一年后不參與運動的老年人,不僅肌肉力量明顯下降,而且肌肉中的脂肪浸潤顯著增加(18%),而參與運動的老年人沒有發現肌肉中脂肪增加。運動對于身體內脂肪的效果早已廣為人知,而運動對肌肉內脂肪抑制作用是第一次被臨床實驗所證實。結合運動減肥,維生素D和蛋白補充劑可有效的治療肌肉減少癥與肥胖并發癥[36]。
傳統上,牛奶來源的乳清蛋白已經成為運動員和健身者的一種不錯的蛋白來源選擇,其可增加人類肌肉中蛋白質的合成速度,并減緩蛋白質分解的速度。結合耐力訓練時,乳清蛋白被證明能增加肌肉量和肌肉力量,并有助于機體從肌肉疲勞狀態中更快恢復。研究表明,隨著年齡的增長,補充足夠的蛋白質對于維持肌肉功能狀態是至關重要的。另外,配合適量的短肽、膠原蛋白等的訓練也能夠較好地緩解肌肉減少癥。6個月的雙盲、隨機、對照試驗(RCT)對魚油來源的Omega-3多不飽和脂肪酸療法對肌肉量、強度和平均等速力量等方面的影響進行評估的結果表明,這類物質有助于患者肌肉的恢復。
肌肉減少癥的老年病人需要每天至少消耗1g/kg體重的高質量蛋白,如果運動,還需更多的蛋白攝入[37]。乳清蛋白(whey protein)比大豆蛋白乳酪蛋白更有利于肌肉蛋白的合成,具有亮氨酸高含量的高質量蛋白質是老年人最佳的營養補充劑[38-39]。如圖2,老年人在較低劑量的蛋白質補給時,具有合成阻力(anabolic resistance)的特性,即在相同劑量的蛋白質補給,老年人較青年人肌肉蛋白質合成的速率要明顯變慢,但在高劑量補給時,老年人年輕人就沒有差別[40]。
體內維生素D的狀況與肌肉質量,以及胰島素的敏感性有關。低維生素D與肌肉衰弱、肌肉萎縮、胰島素抵抗有關,這些情況可以通過補給維生素D得到改善。比如6個月的維生素D補給(4000IU/day)可以顯著改善維生素缺乏引起的胰島素抵抗[41]。另一個研究發現維生素D缺乏的中風幸存者通過兩年的維生素D(1000/day)補給,快肌纖維的大小與數量都顯著增加了[42]。

圖2 肌肉蛋白質微合成率:老年人與年輕人對比[40]
目前認為營養與運動相結合,可以更好地改善肌肉的力量和功能。2018年發表的一篇文獻中,關于飲食或運動干預對肌肉減少癥患者的肌肉和功能影響的研究,納入了19個臨床試驗。其中,運動干預和飲食與運動干預相結合可以持續改善下半身肌肉力量,但對行走速度和握力的影響不明顯[47]。有團隊研究對比發現為期12周的抗阻運動同時補充蛋白質和維生素D的聯合方案是改善老年人肌肉減少癥或肌無力最為有效的措施[48]。
訓練效果是否能達到,除了與訓練中的強度,練習組數、重復次數等訓練參數有關,還有賴于鍛煉者是否能在訓練后中充分恢復體能、修復肌肉及其他結締組織,并免受傷病的困擾。因此訓練的恢復以及受傷預防與訓練本身同等重要。
訓練的恢復是訓練效果能否實現非常重要的一步,對老年人來說尤其重要。訓練中造成的組織損傷需要在恢復期得到修補。由于衰老的緣故,一次大運動量訓練后,老年人往往需要更長的時間恢復。因為老年人細胞中水分的減少,身體中激素水平的下降,肌肉和結締組織修補都需要更長時間。肌肉活檢的研究顯示一次常規的力量訓練后,7%-10%的肌纖維會受到損害。更劇烈的訓練后,這個數字還會升高,其中超等長訓練后的肌肉損傷是最嚴重的。因此,即使是中青年人,兩次超等長訓練必須間隔72h以上,對于運動能力較強的老年人一周可以安排一次中等強度的超等長訓練,比如原地縱跳。而最大負荷的抗阻訓練,即使有幾年的訓練經驗的老年人,也只能兩周安排一次。
肌肉損傷會造成延遲的肌肉酸痛。減緩消除肌肉酸痛一般采用冰敷、超聲波、非類固醇類抗炎藥物,口服止痛劑鎮靜,按摩,小電流電刺激等[43-46]。布洛芬在訓練前后服用可以明顯緩解痛感,并大大減少離心訓練24—48h后的肌力下降[43]。對于老年人,按摩是幫助康復的有效手段。按摩能增加淋巴的循環同時減少肌肉的張力。
總體來說抗阻訓練及其他力量訓練方式是安全的,損傷率遠比其他球類活動低很多。但是老年人的肌肉剛度增大,而結締組織的彈性變小,某些運動損傷比較容易發生,比如:肩袖與肱二頭肌肌腱炎、髕股關節炎、大轉子滑囊炎,股四頭肌肌腱炎與撕裂,小腿三頭肌撕裂,骨裂,椎間盤源性下腰痛等。預防受傷最重要的是負荷增長的漸進性與動作的正確性。
很多情況下肌肉減少癥的出現是與年齡相關的,也有少數情況是疾病所致。與年齡相關的肌肉減少癥可以通過抗阻運動來改善患者的身體狀況。適當的抗阻運動可以通過改變神經適應性進而增強肌肉的力量,同時也可以調整人體的內分泌,改善血壓、血糖狀況,提高骨密度、增強能量代謝。同時,通過攝入乳清蛋白、不飽和脂肪酸、短肽等營養成分和活性物質,肌肉減少癥的癥狀可以得到控制。在進行抗阻訓練時,需要選擇合適的方式,避免受傷。
對肌少癥的認識從一開始的肌肉數量到現在肌肉質量和身體活動能力,說明人們對肌少癥的認識越來越深入,也越來越全面,不單單再是只關注表面現象,而是越來越注重研究其內在機制以找到更多的預防和治療方法。目前對肌少癥的治療主要有兩種方式,即抗阻訓練和營養補充,也可以將兩者結合起來使用。雖然有研究證明抗阻訓練和營養補充可以有效的增強肌肉力量,但是仍然缺乏大型隨機對照實驗的研究數據來支撐此觀點,另外對于鍛煉的方式、時長、階段性針對訓練等等研究數據更少,因此需要未來有更多的這方面的研究為病人提供更好的、針對性的治療。抗阻運動有很多種方式,與不同的營養成分或其他因素結合有不同的功效,但是目前最缺乏的是對肌少癥患者訓練的時長、訓練量以及不同階段如何訓練的研究,因此我們應加強關于這方面的研究,建立屬于我們自己的數據庫和治療方法,為患者提供最優的治療。