老年人肌肉减少症用来描述老年人肌肉减少和力量衰减。肌肉组织增龄性丢失往往伴随脂肪组织的蓄积,因而也称之为“老年人肌少性肥胖(SO)”或“老年人肌肉衰减性肥胖”。随着年龄的增长,老年人骨骼肌质量减少、肌肉力量衰退以及机体脂肪含量增加,并伴有生理性疾病、生活质量下降甚至死亡率上升等危险。
来自武汉体育学院的徐磊、李春艳、陈宁等对国内外最新研究报道进行整理总结,从SO的定义、引起因素、涉及的细胞信号调控通路以及防治策略等方面进行了综述。
1老年人肌少性肥胖的发病机制
SO与身体成分变化密切相关,机体脂肪量从中年到老年逐年增长并最终趋于平稳,肌肉质量在30 岁以后呈现逐渐减少的趋势,60 岁以后肌肉质量下降的速率更加明显。肌肉质量的减少会导致机体基础代谢率下降、体力活动能力减退以及机体能量消耗减少,从而引起脂肪的堆积。另一方面,随着脂肪的堆积,促炎症细胞因子水平上升,导致肌肉质量与力量的衰退,最终引起增龄性肌肉减少症,加重老年人肌肉下降与脂肪堆积的恶性循环。许多相互影响的因素会导致SO的发生与发展,包括体力活动的减少、蛋白质和微量元素摄入不足以及热量摄入过多等,可能引起骨骼肌质量、力量的下降,骨骼肌内脂肪以及脂肪组织含量增多,导致肌少症;也可能引起机体脂肪量增多,导致肥胖,最终导致SO。
蛋白质和VD摄入不足会导致骨骼肌质量、力量以及功能的衰退,引起不良的生理代谢反应。增龄性SO也与激素和肌肉营养信号的下降密切相关,慢性炎症状态、胰岛素抵抗以及激素失调等均可加速肌肉质量和力量丢失。哺乳动物的肥胖与胰岛素抵抗炎症分子介导的细胞因子受体和胰岛素受体存在相关联的信号通道。
2肌少性肥胖相关信号通路
骨骼肌蛋白质的合成
磷脂酰肌醇3激酶(PI3-K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路为促进骨骼肌细胞内蛋白质合成的主要途径。老年人骨骼肌中PI3-K/Akt/mTOR信号传导通路受损,骨骼肌蛋白质合成受限,引起蛋白质合成抵抗,最终导致衰老性肌萎缩。
骨骼肌蛋白质的降解
(1)泛素-蛋白酶体途径
泛素-蛋白酶体系统(UPS)是细胞内蛋白质降解的主要途径,参与细胞内80%以上白质的降解。UPS包括泛素(Ub)、泛素活化酶E1、泛素结合酶E2、泛素蛋白连接酶E3、26S蛋白酶体和泛素解离酶DUBs。泛素蛋白连接酶E3是该途径的关键酶。泛素-蛋白酶体降解蛋白质途径主要包含胰岛素类似生长因子1(IGF-1)/PI3-K/Akt/叉头状转录因子O亚家族蛋白(FOXO)和细胞核转录因子κB抑制蛋白激酶β(IKKβ)/细胞核转录因子κB(NF-κB)两个信号通路。IGF-1/PI3-K/Akt/FOXO信号通路可以同时调节Atrogin-1和MuRF-1的表达,促进肌肉蛋白质的降解,而IKKβ/NF-κB通过调节MuRF-1的表达实现调控蛋白质的降解。
(2)溶酶体-自噬途径
自噬溶酶体的形成主要包括3 个部分,第1 个是依赖PI3-K/Akt/mTOR信号通路,通过mTOR抑制Atg1-Atg13-Atg17自噬相关复合物的形成;第2 个信号通路由Atg6调控,Bcl-2的磷酸化使Bcl-2与Beclin1分离,Beclin1与Vps34以及Atg14形成Atg6(Beclin1)-Vps34-Atg14复合物,参与吞噬泡的形成;第3 个信号通路介导自噬体的形成,Atg7和Atg10调节Atg12和Atg5结合,与Atg16形成Atg12-Atg5-Atg16复合体,参与自噬体的形成。LC3在Atg4的催化下,形成LC3-I,经Atg7和Atg3催化与自噬泡膜表面磷脂酰乙醇胺结合形成LC3-II,调节自噬体的延伸。当自噬体与溶酶体结合变成自噬溶酶体后,溶酶体中的蛋白酶可降解内容物,完成自噬过程。衰老可能导致代偿性细胞自噬激活或自噬流障碍,肌蛋白质过多降解,从而导致衰老性肌萎缩。
(3)骨骼肌糖代谢
骨骼肌葡萄糖代谢水平在调节全身血糖稳态和能量代谢中发挥着重要作用。葡萄糖转运体4(GLUT4)是骨骼肌内最重要的葡萄糖转运蛋白,其介导的葡萄糖跨膜转运至胞内是骨骼肌葡萄糖代谢的主要机制。GLUT4的转位主要由PI3-K/Akt信号通路调控。
SO多伴有胰岛素抵抗,细胞对葡萄糖的摄取能力受到抑制,引起血糖与血脂异常,加重SO症状,所以GLUT4转运体对缓解胰岛素抵抗、改善老年人SO起着至关重要的作用。胰岛素激活骨骼肌内胰岛素受体底物(IRS)和PI3-K,产生PIP3分别与Akt和非典型蛋白激酶C结合,促使GLUT4转位至表面细胞膜以摄取葡萄糖。
3运动或营养食品对SO的干预策略
运动干预
合理的运动对SO有显着的预防和改善作用,对患有SO的老年人进行运动干预可以显着提高身体机能。抗阻运动对老年人肌肉耐力和力量有促进作用。联合型运动方式对SO有显着的改善效果,不仅可以减少脂肪含量,同时能够抑制骨骼肌的萎缩或促进骨骼肌的生长。抗阻运动作为防治SO的关键性干预方式,是一种安全且能有效维持并增加骨骼肌质量与力量、改善骨骼肌功能和提高老年人生活质量的干预方法。
营养食品干预
(1)热量限制与蛋白质摄入
通过热量限制可以缓解炎症所导致的骨骼肌萎缩,但是肥胖老年人单纯进行热量限制不能解决SO这一问题,应该增肌与减脂双管齐下,且不能只以体质量变化来衡量减脂效果,应结合身体成分或功能变化来衡量减脂效果。
(2)VD的摄入
VD摄入量的减少会导致肌肉质量与力量的衰退、步态障碍、平衡能力下降以及摔倒风险的剧增,这些症状与SO相关。VD与VD受体结合形成的复合体既能调控血钙浓度,影响胰岛素分泌与合成,也能刺激外周胰岛素靶细胞表达胰岛素受体,优化胰岛素敏感性,并抑制IL-1、 IL-6、 IL-8以及TNF-α等促炎症细胞因子的生成。VD对于维持老年人骨骼肌质量以及力量至关重要。
(3)β-羟基-β-甲基丁酸
β-羟基-β-甲基丁酸(HMB)具有促进骨骼肌蛋白质合成、抑制骨骼肌蛋白质降解以及降低机体炎症等作用。适量HMB的摄入加上联合运动能改善老年人骨骼肌质量和力量,维持骨骼肌功能。
(4)肌酸
适量补充肌酸能维持并改善老年人骨骼肌质量、力量和功能。单纯的补充肌酸可以改善老年人的肌少症,但是在补充肌酸的基础上再联合抗阻运动效果会更好。摄入肌酸可使骨骼肌磷酸化4EBP1和p70S6K的水平、AMPK和GLUT4的蛋白水平上调。此外肌酸可以通过肌酸转运蛋白渗入骨骼肌,在ATP的作用下磷酸化成磷酸激酶,参与ADP-ATP供能系统,给骨骼肌供能。
(5)乳清蛋白
乳清蛋白主要由α-乳球蛋白、β-乳白蛋白、牛血清蛋白、免疫球蛋白等组成,具有易消化吸收和增强机体蛋白质合成等功效。单纯补充乳清蛋白对老年人群骨骼肌质量、力量以及功能都有一定的功效,但是配合适量肌酸、VD等一系列促进骨骼肌蛋白质合成的营养物对衰老性肌萎缩的防治效果更佳,再配合适量的运动训练效果更为显着。
结 语
骨骼肌作为机体主要能量代谢场所,调控着蛋白质合成、降解以及糖代谢,对维持机体能量稳态至关重要。临床上正研究开发调控骨骼肌蛋白合成、降解以及糖代谢相关基因蛋白药物,加强骨骼肌内坏境稳态,维持骨骼肌质量和功能,对SO起到防治作用。SO作为一种老年慢性病,单一药物治疗效果并不理想,应引导老年人自主性生活方式的改变,通过运动或营养干预从而有效地预防和治疗SO,包括抗阻运动联合有氧运动、热量限制、蛋白质补充、VD、HMB、肌酸、乳清蛋白的摄入以及充足的光照。