馮鈺，史仍飛

(上海體育學院 運動科學學院，上海 200431)

骨骼肌是人體健康和維持運動能力的基礎(chǔ)。理想的骨骼肌比例是維持整體代謝效率和健康體重的保障，同時也有助于身體的平衡及骨骼的健康。近年來老齡化人群的比例增長迅猛，而隨增齡而出現(xiàn)的肌肉質(zhì)量的丟失，骨骼肌的力量和功能的下降，已成為影響老年人群健康和生活質(zhì)量的重要因素之一。當肌肉質(zhì)量下降，而脂肪比例增加時，會進一步發(fā)展為胰島素抵抗及Ⅱ型糖尿病等慢性疾病。因此，預防、減緩骨骼肌的丟失是改善老年人生活質(zhì)量以及減緩老齡化的重要措施。

1 骨骼肌衰減征的特征及評價標準

1.1 骨骼肌衰減征的特征及發(fā)展趨勢

“骨骼肌衰減征”(Sarcopenia)最初是Rosenberg 在1989年提出的，專指隨增齡而出現(xiàn)的肌肉丟失現(xiàn)象，近來也包括隨增齡而出現(xiàn)的肌肉萎縮、力量下降等現(xiàn)象[1]。當前，老齡化人口趨勢的增加和生活方式的變化，這一現(xiàn)象尤其顯得突出,已嚴重影響老年人的生活質(zhì)量和健康，也是各種慢性疾病的誘因之一。

通常成年階段骨骼肌質(zhì)量接近人體體重的35%～40%，隨年齡增長，骨骼肌質(zhì)量開始下降，從40歲開始，成人每10年約失去3%～5%的肌肉質(zhì)量。尤其50歲后更明顯，每年約1%～2%的丟失。到75～80歲時，骨骼肌僅占體重的25%。骨骼肌衰減征與靜息的生活方式、營養(yǎng)缺乏、細胞外氨基酸代謝失衡及氧自由基損傷等[2—3]多因素影響有關(guān)。肌肉丟失最為顯著的特征是下肢肌肉的衰退，80歲老年人的股外側(cè)肌橫截面積僅是20歲年輕人的40%左右。肌肉丟失另外一個特征表現(xiàn)為II型肌纖維的丟失和肌肉力量的減退[4]。

1.2 骨骼肌衰減征的評價標準

既然肌肉隨年齡增長而丟失是一種事實，如何測量和評價肌肉丟失的程度？目前精確測量骨骼肌質(zhì)量的方法，有雙能x線吸收計量法(dual-energy x-ray absorptiometry)、磁共振成像、計算機斷層掃描等[5—7]，雖然一些新的技術(shù)如正電子成像技術(shù)、功能性磁共振能夠測量肌肉質(zhì)量和功能等。但是由于這些先進的儀器受經(jīng)費和檢測條件的影響，在診斷評價肌肉方面并不是很實用。

目前骨骼肌衰減征的臨床醫(yī)學鑒定方法，一是采用骨骼肌質(zhì)量指數(shù)(skeletal muscle index，SMI)，以四肢骨骼肌量(appendicular skeletal muscle，ASM)與身高平方的比值表示，即kg/m2。SMI若低于青年對照組1～2SD(標準差)稱為I級Sarcopenia，若低于2SD以下，稱為II級Sarcopenia。即可判定為肌肉衰減綜合征。第二種方法采用肌肉質(zhì)量百分比表示，即肌肉質(zhì)量×100/體重。另外，去脂體重、肌肉力量、握力、BMI等也可作為評定肌肉衰減綜合征的指標[8]。

2 衰老相關(guān)的蛋白質(zhì)代謝

維持骨骼肌質(zhì)量的主要因素是肌肉蛋白質(zhì)合成與降解的平衡，而這一平衡隨著歲月的流失和生活方式的變化,發(fā)生著微妙的變化，當分解速率超過合成速率時，肌肉蛋白丟失，引起肌肉衰退。

當給予充足的蛋白質(zhì)食物時，老年人蛋白質(zhì)合成率與年青人相當，而當減少蛋白質(zhì)供給時，老年個體的蛋白質(zhì)合成率減弱。這種合成率抵抗被認為是衰老引起的亮氨酸敏感性降低，若增加亮氨酸的比例可以提高蛋白質(zhì)合成率[9]。如給予老年人添加亮氨酸(46%)的蛋白質(zhì)食物，相對于乳清蛋白中亮氨酸(26%)，亮氨酸含量高的食物更有利于蛋白質(zhì)合成恢復。

蛋白質(zhì)合成效率的變化認為與mTOR調(diào)控的翻譯啟動被抑制或損傷有關(guān)。最近的研究發(fā)現(xiàn)老年骨骼肌中mTOR和P70S6K含量約比年輕人降低50%，且其磷酸化活性水平也弱于年輕人。另外，老年骨骼肌中與降解相關(guān)的信號蛋白-NFKB比年輕人增加約4倍，且分解相關(guān)的AMPK活性增加了約5倍。另外血液及細胞內(nèi)IGF-1水平也顯著低于年輕人?？傊?，衰老過程中合成能力的降低受多種因素的影響。

衰老的肌肉不僅僅表現(xiàn)在蛋白合成率的降低，而且表現(xiàn)為蛋白降解的增強所至。目前發(fā)現(xiàn)肌肉降解的兩條途徑，即泛素蛋白酶體途徑和溶酶體自噬途徑[10]。其中泛素蛋白酶體途徑是肌原纖維蛋白溶解的最主要方式，通過兩個特異的泛素連接酶控制:muscle atrophy F-box (Atrogin-1) and muscle RING finger 1 (MuRF1)，而它們的基因主要與萎縮相關(guān)的FOXO家族轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)。在衰老的骨骼肌纖維中FOXO3A 和MuRF1 mRNA表達增加，且肌原纖維降解增強；而抗阻訓練后，與年輕人相比，老年女性MAFbx表達相應增加了3～4倍[11]。

3 抗阻力量運動對老年肌肉蛋白質(zhì)合成的影響

在運動訓練方面，通常有氧耐力練習有助于提高肌肉的線粒體數(shù)量和有氧代謝酶的活性，而抗阻力量練習主要影響肌肉的生長及肥大，通過力量練習增加肌肉質(zhì)量和力量，改善肌肉的代謝能力等。單次力量練習，肌肉IGF-1基因表達會短時間提高，引起mRNA翻譯增強，蛋白質(zhì)合成率在2～4 h內(nèi)提高，且肌肉生長抑制素表達下降[12]。對于經(jīng)常訓練的個體，高的蛋白質(zhì)合成率會持續(xù)16 h，而非訓練者可達到24～48 h，且蛋白質(zhì)分解率也略有增加[13]。

肌纖維修復、再生及肥大的機制很大程度上依賴于肌衛(wèi)星細胞的活性，大量的研究已表明衰老的過程中，肌衛(wèi)星細胞的含量及活性均降低。Han B等[14]研究發(fā)現(xiàn)抗阻力量練習后，高蛋白飲食或補充支鏈氨基酸能夠促進衰老的肌肉中蛋白合成能力，并抑制蛋白降解水平。但相對于年輕人(20～35歲)而言，Kim JS等[15]研究表明，老年人(60～75歲)從事抗阻力量練習后，肌纖維肥大的細胞分子效應是較弱的。

僅僅考慮抗阻力量訓練的影響，在增加訓練強度的情況，老年人表現(xiàn)出較遲緩的蛋白質(zhì)合成效率，而給予充足的必需氨基酸或蛋白質(zhì)后，老年人蛋白質(zhì)合成率與年輕人相似。最近Drummond等[16]研究表明，進行抗阻力量練習后1h 內(nèi)補充15 g 蛋白質(zhì)，老年人與年輕人的受試者均持續(xù)5 h 保持相對高的蛋白質(zhì)合成率。Hulmi等[17]研究發(fā)現(xiàn)抗阻訓練后，迅速增強了mTOR磷酸化水平，而補充乳清蛋白則延長這一活性信號持續(xù)的時間。

但也有些持不同結(jié)果的研究報道，如Godard等[18]研究發(fā)現(xiàn)，老年受試者抗阻力量訓練后補充12 g 蛋白質(zhì)和70 g 葡萄糖，并沒有提高肌肉力量和質(zhì)量；Welle等[19]也發(fā)現(xiàn)長期力量練習，高碳水化合物(含10%～15%蛋白質(zhì))飲食并沒有改善肌肉。這些研究可能源于高碳水化合物的飲食產(chǎn)生的高胰島素效應，影響了骨骼肌的血流分布，從而降低了肌肉肥大的效果，這種推斷被Esmarck等[20]研究所證實，他的研究表明，抗阻力量練習后補充含7 g 碳水化合物的蛋白質(zhì)，則提高老年受試者股外側(cè)肌和股四頭肌平均肌纖維橫截面積。

4 蛋白質(zhì)補充對骨骼肌蛋白質(zhì)合成的影響

4.1 蛋白質(zhì)食物類型的影響

蛋白質(zhì)質(zhì)量主要取決于所含必需氨基酸量及比例關(guān)系，通常動物蛋白優(yōu)于植物蛋白。早期Pannemans等[21]研究發(fā)現(xiàn)，與補充植物蛋白食物(14.5%能量；5.1%蛋白質(zhì))相比，老年女性補充動物蛋白食物(15.1%能量；5%蛋白質(zhì))后能抑制蛋白降解程度，并表現(xiàn)為高的正氮平衡。而Campbell等[22]對老年男性(51～69歲)受試者的研究發(fā)現(xiàn)，抗阻訓練12周后，以動物性食物為主的受試者瘦體重增加2.4 kg，體脂百分比降低1.4%；而植物性食物為主的受試者瘦體重則降低了1.2 kg，體脂百分比增加1%。

通常凈蛋白質(zhì)平衡的增加與細胞外必需氨基酸含量是一致的，因此動物性食物中高的必需氨基酸含量占有一定的優(yōu)勢。另外，內(nèi)臟器官是氨基酸吸收利用的主要場所，但支鏈氨酸是主要代謝是外周骨骼肌，有利于肌肉蛋白的代謝，因此，高必需氨基酸的食物，會相應提高骨骼肌支鏈氨基酸的水平，從而促進蛋白質(zhì)代謝。

4.2 老年人蛋白質(zhì)需要量是否應增加

美國對所有超過19歲的成年人蛋白質(zhì)推薦攝入量為0.8 g/(kg·d)，這一數(shù)據(jù)主要基于對年輕的成年人短期氮平衡的基礎(chǔ)上提出，但難以提升健康水平和預防老年人的肌肉丟失。通過氮平衡的實驗分析，對于老年人群(56～80歲)需要達到1.14 g/(kg·d)，這項研究是基于不充分的蛋白飲食易導致老年肌肉丟失。目前雖然一致同意隨年齡的增長膳食蛋白質(zhì)的需要量應該變化，但需要對不同人群的健康狀況進行長期的試驗，再確定最佳的蛋白質(zhì)攝入范圍。有些研究認為當膳食蛋白質(zhì)提高到0.9 g/(kg·d)，運動誘導的肌肉增長就比較明顯，若進一步增加蛋白質(zhì)，也不會有更多的好處。

毫無疑問的說，對于肌肉萎縮的老年人，增加或調(diào)整蛋白質(zhì)的攝取量是有幫助的。就蛋白質(zhì)攝入量而言，研究表明對年輕人和老年人的蛋白質(zhì)合成率，一次攝取340 g瘦牛肉(90 g蛋白質(zhì))并沒有比姐撒傘1/3份的效果更好[23]。盡管這種效果受身體活動和體成份的影響，但這類研究表明一餐攝取超過30 g蛋白質(zhì)對肌肉蛋白的合成并沒有帶來更多益處。同時鑒于老年人骨骼肌對低劑量的必需氨基酸(7.5 g)反映減弱，而對于高劑量(10～15 g)與年輕人相似的特點。因此，最實際的方法是在每一餐攝取中等量、高生物利用率的蛋白質(zhì)食物，每餐25～30 g高質(zhì)量的蛋白質(zhì)(10 g必需氨基酸)。例如，對于75 kg的人，推薦量是60 g/d，每餐攝取20 g(通?；旌系膭又参锏鞍缀?～8 g必需氨基酸)，能夠有效的刺激肌肉蛋白質(zhì)合成。或者老年人按1.27 g/(kg·d)或蛋白質(zhì)占總能量的15%計。

5 亮氨酸補充對肌肉衰減征的影響

亮氨酸是一種促胰島素分泌氨基酸，具有促進翻譯啟始和肌肉蛋白合成的作用。在骨骼肌中，亮氨酸對營養(yǎng)及能量敏感信號蛋白mTOR有潛在的促進作用，補充亮氨酸通過磷酸化mTOR上游途徑AKT/PKB，進而磷酸化下游4E-BP1和S6K1。然而隨年齡增長，肌肉對普通餐后亮氨酸濃度敏感性降低，這一因素也是導致老年人肌肉蛋白合成率降低和丟失的原因。近來的一些對動物及人體研究表明，補充亮氨酸促進了衰老的肌肉蛋白質(zhì)合成。一項隨訪研究發(fā)現(xiàn)添加亮氨酸的食物顯著增加了老年人肌肉蛋白合成；Pansarasa等[24]報道大鼠氨基酸補充能夠預防老齡化的肌肉丟失，且提高mTOR通路的活性。

ESCOBAR等[25]研究發(fā)現(xiàn)亮氨酸作為一種營養(yǎng)信號能提高骨骼肌4E-BP1,rps6磷酸化水平，促進肌肉蛋白質(zhì)的合成；MORRISON等[26]研究也發(fā)現(xiàn)大鼠耐力訓練后，補充乳清蛋白(富含亮氨酸)能有效的激活mTOR信號通路，即4E-BP1,rps6和P70s6k磷酸化水平提高，并伴隨胰島素水平升高，進一步促進蛋白合成?？傊?，衰老引起的蛋白質(zhì)降解與泛素-蛋白酶體通路的高表達有關(guān)，補充含亮氨酸豐富的食物具有彌補蛋白降解的作用。

6 小結(jié)及展望

這種隨增齡而出現(xiàn)的肌肉萎縮已嚴重影響到老年人的生活質(zhì)量，抗阻力量鍛煉及營養(yǎng)改善將在延緩肌肉衰老方面發(fā)揮重要作用。但目前就抗阻力量鍛煉的負荷、頻率及安全方面仍需要進一步的研究；另外，蛋白質(zhì)及氨基酸的補充方式、比例以及與力量練習的協(xié)同關(guān)系仍存在很多未知空間。盡管在探討衰老的肌肉中蛋白質(zhì)合成與降解的分子機制方面已經(jīng)開展了深入的研究，但在尋找能夠促進蛋白質(zhì)合成，降低蛋白質(zhì)降解的營養(yǎng)物質(zhì)方面還有待于進一步探討。

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