運動影響機體衰老進程研究進展

李麗輝 鄒 軍 (上海體育學院運動科學院，上海 200438)

衰老機制的研究目前已從整體水平、器官水平、細胞水平發(fā)展到分子水平。然而，隨著科技技術的不斷發(fā)展，某些外界因素可以加速或延緩其過程。其中，健身運動便是人工干預人體衰老過程的一種手段〔1〕。運動與衰老是運動醫(yī)學領域研究的熱點之一，國內外學者都對此進行了大量的研究，雖然還存在較多的爭議，但也形成了一些共識，運動與衰老的關系相當密切，且適量運動可以延緩衰老。通過查閱大量國內外有關運動與衰老的相關文獻，本文主要就近年來該方面的研究進展進行了綜述。

1 不同運動方式對老年人機體的影響

1.1 對老年人心肺功能的影響 大量的研究結果均表明適量運動有益于心肺功能的提高。長年參加體育健身活動可以使基礎心率減緩，定量運動負荷后心率反應減少，提示心功能貯備增加，而肺活量的提高表明呼吸肌力量增加，氣道阻力減少，通氣效率增高。有報道認為門球、太極拳等可以改善老年人的心肺功能〔2〕。但賴愛萍等〔3〕研究認為老年人僅僅參加門球活動或太極拳練習，對改進心肺功能來說，似乎運動強度不夠，應增加走、跑一類的活動，對強身健體更為有效。Fujimoto等〔4〕對65歲以上慣于久坐和不愛活動的老人進行研究發(fā)現，長期、持續(xù)的耐力訓練可以防止心臟變硬;劇烈運動對防止心肌硬化的效果雖然不明顯，但對于左室重塑，動脈功能及有氧運動能力有良好效果。習慣于久坐的老人心臟肌肉比那些老運動員硬50%。而且那些老運動員的心臟同那些慣于久坐的年輕人相比，幾乎沒有什么差別。因此，長期持續(xù)不斷的鍛煉完全能夠防止心臟肌肉變硬。

另外，涂化亮等〔5〕專門研究了不同運動方式對心血管系統(tǒng)的影響，結果表明，健身舞運動可提高老年人的心血管功能，使心肌力量增強，血管壁增厚，彈性增加，有利于人體血液循環(huán);太極拳運動不僅能增強老年人的心血管功能，而且還可改善老年人的呼吸功能，使呼吸肌力量增強，提高肺通氣能力;長跑運動能使老年人心臟收縮能力增強，脈率減少，從而延長心臟休息時間。3種不同的運動方式對老年人心血管功能有不同的影響，從心血管功能產生的效果看，長跑組的鍛煉方式最優(yōu)，健身舞次之，太極拳列第三位。Duru等〔6〕選取每周的運動少于3次(計步器測量每周少于35 000步)，每次運動低于30 min的60歲非裔美國婦女62名，進行有規(guī)律的運動干預后，收縮壓平均下降了12.5 mmHg。

更為細致的研究表明，不同運動強度對心血管功能影響存在一定差異，范文立〔7〕研究認為快走運動對老年人收縮壓沒有影響，只有慢跑運動使收縮壓下降。慢跑運動在降低舒張壓的同時，還可使收縮壓降低，使心肌功能節(jié)省化。因此，積極參加有氧運動，特別是健身長跑鍛煉，對于提高機體的抗氧化能力和健身防病、延緩衰老十分有益。

1.2 對老年人體質的影響 據常燕〔8〕調查研究結果分析，有氧健身鍛煉對老年人身體形態(tài)和身體素質的影響存在性別差異：女子鍛煉組的握力和背力顯著大于非鍛煉組，而男子的鍛煉組和非鍛煉組這兩項指標沒有顯著性差異;堅持參加鍛煉的老年人協調性好，由于對抗肌充分放松，減少了動作的阻力，柔韌性得到了提高;體育運動對提高中樞神經系統(tǒng)的興奮性和改善大腦皮質的分析綜合功能有一定的作用。老年人選擇健身運動項目武術運動效果更好，老年女性還可以選擇快走慢走和球類運動等項目。

Leyk等〔9〕認為，老年人身體功能下降主要是由于缺乏運動鍛煉的生活方式，而非由于生理的老化。他們通過對13 171名馬拉松運動員的調查研究發(fā)現，65～69歲年齡組中有25%的運動員快于20～54歲年齡組的50%。另外，通過調查問卷得知25%的老年組運動員僅僅訓練了5年，即使年事已高的非運動員也可以通過規(guī)律的訓練達到很高的功能水平。

2 運動與衰老進程中的自由基

2.1 不同運動方式與自由基的研究 自由基對衰老進程的影響是近50年來生命科學領域最具影響的成果之一，人們突破了經驗性研究的界限，從分子水平探究衰老的原因。Treiber等〔10〕通過創(chuàng)建大鼠模型，使大鼠結締組織中線粒體超氧化物歧化酶人為不足，首次試驗即導致大鼠壽命減短，出現體重減輕，皮膚萎縮，脊柱后凸(脊柱彎曲)，骨質疏松和肌肉變性等明顯老化表型，增加p16(INK4a)能加速老化，有助于觀察老化表型。

運動訓練與氧自由基研究表明，有氧運動訓練可使人體和動物運動后血液、肌肉、肝臟等組織器官中自由基和脂質過氧化產物含量減少，自由基引起的損傷程度減輕。但是，訓練并不能完全抑制自由基的產生，而主要是通過提高機體抗氧化能力，即提高消除自由基系統(tǒng)的抗氧化酶活性，加快自由基消除〔11〕。運動醫(yī)學領域已證實運動可以改善人體的生理機能，適度的運動可以提高機體的有氧代謝水平，增進有氧工作的能力，在抗衰老中起著重要作用。

隨著年齡的增長，骨骼肌蛋白質更新率、衛(wèi)星細胞數量和增生能力下降，衰老骨骼肌喪失了相應的再生能力。機體內自由基的產生和清除平衡障礙是引起骨骼肌衰老的重要原因之一〔12〕。還有研究顯示〔13〕，年齡對骨骼肌組織自由基代謝有影響。老齡鼠骨骼肌超氧物歧化酶/丙二醛(SOD/MDA)顯著低于成年組，這表明小鼠成年后隨著年齡的增長，抗氧化系統(tǒng)逐漸減弱，致使自由基與清除自由基酶之間的平衡失調，脂質過氧化引起的損傷不斷積累，導致機體逐漸趨向衰老。谷胱甘肽過氧化活性老齡小鼠非常顯著高于成年組。魏優(yōu)秀等〔13〕通過動物實驗研究表明，游泳訓練可使老年小鼠抗氧化酶活性普遍上調，老年個體仍保持抗氧化適應能力。不同負荷運動對同一組織的刺激程度、應激能力不同，小鼠骨骼肌內的抗氧化酶產生了適應性變化加強了機體的抗氧化能力。

2.2 不同運動時間對衰老的影響 長期規(guī)律的有氧運動訓練可以引起衰老大鼠體內血清抗氧化酶系統(tǒng)活性的升高，氧自由基清除能力增強，減少氧自由基對機體的氧化損害，延緩衰老;并且0.5 h和1 h運動組抗氧化酶系統(tǒng)活性升高較明顯，而MDA含量顯示在適宜的負荷下隨著運動時間的延長，2 h運動組大鼠機體清除氧自由基的能力越大。

有氧運動時間對衰老大鼠骨質成分的影響進行了分期研究，實驗采用人為致衰老的方法將年輕動物在短期內致衰老，第6，9周結束后，觀察各組大鼠血清堿性磷酸酶活性、骨鈣素水平、Ⅰ型前膠后羧基端前肽質量濃度、總鈣濃度等及尿液的測試，結果均表明長期有氧運動可以延緩老齡大鼠的骨質疏松。Villareal等〔14〕研究發(fā)現3個月規(guī)律強度和耐力的訓練能增加老年人肌肉蛋白的合成。

3 運動與衰老進程中的線粒體

綜觀大量文獻，線粒體和衰老有著密切的關系，線粒體的數量，mtDNA的數量及線粒體的結構和功能的變化都能影響衰老過程和進程。運動對線粒體結構和功能的影響作用與運動參數有關，這些運動參數主要包括運動形式、運動強度、運動持續(xù)時間。

線粒體的生物合成是一個適應性過程，需要協調復雜的細胞性活動，包括兩套基因組的轉錄，脂質和蛋白質的合成及多亞基蛋白復合體在功能性呼吸鏈內的裝配〔15〕。韓雨梅等〔16〕認為，不同形式的運動訓練能夠使老年個體中線粒體含量增加，但是高強度耐久訓練對老齡大鼠沒有益處。運動誘導線粒體生物合成對于衰老過程中改變的mtDNA含量，線粒體蛋白合成，活性氧產生及程序性細胞死亡的作用機制還不明確。Menshikova等〔17〕認為，一項中等強度訓練對老年人骨骼肌線粒體含量和功能影響的研究指出，運動訓練可以提高老年受試者mtDNA拷貝數，從而增加線粒體含量。提示運動訓練提高了老年人骨骼肌線粒體電子傳遞活性，特別是肌膜下線粒，并推測可能與線粒體生物合成增加有關。

熊曉玲等〔18〕用D2半乳糖誘導衰老模型小鼠，以不同形式運動方式訓練小鼠，6 w后檢測腓腸肌組織SOD活性、MDA含量和mtDNA的缺失比例。結果顯示：運動各組與無運動組相比小鼠腓腸肌組織SOD活性顯著提高，MDA含量顯著降低，mtDNA缺失比例顯著降低。有研究顯示，6 w的游泳訓練可能使大鼠骨骼肌細胞通過減少細胞色素C從線粒體的釋放，從而減少細胞色素C釋放引起的Caspases(胱冬肽酶)級聯反應，使活化的Caspases減少而減少細胞凋亡，機體的抗凋亡能力增強。運動能夠降低線粒體缺失率和減輕自由基的損傷，使抗氧化酶和線粒體產生適應性的變化，從而延緩衰老的發(fā)生或減輕衰老的程度。

4 運動與衰老進程中的免疫功能

運動對免疫功能的影響與運動方式、強度密切相關，適度的運動能夠提高機體免疫力，而過度運動則可引起免疫抑制。同年青人相比，老年人產生諸如兒茶酚胺、皮質醇、β-內啡肽、前列腺素等具有免疫調節(jié)作用的激素的能力，以及對這些激素的細胞反應都有所不同。

Drela等〔19〕選取30名年齡在60～86歲老年人進行為期2年的規(guī)律中等強度運動鍛煉，研究結果顯示，老年人外周血淋巴細胞亞群的分布沒有改變，但與對照組相比，胞內IL-2(白介素2)含量的百分比升高，他們還把年青人的情況拿來作了對比，發(fā)現老年人2年的規(guī)律運動后IL-2的升高值與年青人不做運動的含量值大致相當。

王鳳妹等〔20〕專門針對運動對老年女免疫功能影響進行了相關研究，通過對24名老年女性分別采用有氧運動(自行車或跑臺)和氣功方式訓練12 w前后的免疫指標變化進行比較，不管是否經過訓練，各組CD8在大強度運動后即刻均呈上升趨勢，CD4/CD8則均呈下降趨勢;有氧組和氣功組大強度運動的反應CD8顯著高于訓練前，NK細胞數量在大強度運動后即刻均顯著上升;訓練后有氧組的CD8對大強度運動的反應顯著高于對照組和氣功組，CD4/CD8則顯著低于對照組和氣功組，NK細胞數量顯著高于氣功組。

運動作為影響機體免疫功能的一個因素，研究不多，資料零散，且大多停留在對表層免疫指標的檢測上，更深層的內在機制探討極少?？紤]到運動免疫研究的重要性、復雜性和高消費性，以后有必要集中人力物力在此領域進行深入、全面的研究，以求在理論上取得突破并更好地為解決全人類所面臨的難題提供幫助。

5 運動聯合其他相關因素對衰老的影響

生長激素與衰老關系密切，衰老過程中生長激素水平下降而且先于其他衰老方面的變化〔21〕。一氧化氮(NO)是一種新型生物信使分子，廣泛分布于生物體內各組織中，其生成依賴于NO合酶，并在心、腦血管調節(jié)、神經、免疫調節(jié)等方面有著十分重要的生物學作用。Zago等〔22〕對118名老年前高血壓患者進行6個月有氧訓練前后指標對比發(fā)現，長期規(guī)律有氧運動能夠調節(jié)老年前高血壓患者的氮氧化物濃度、內皮型NO合酶活性、氧化應激及血壓。目前的研究報道都認為一次性適量運動可以增加體內NO的含量，并引起冠狀動脈以及其他血管的舒張，降低機體總外周阻力。因此，NO合成釋放減少，是年齡相關的內皮依賴的血管擴張功能受損的重要原因之一。De Oliveira Filho等〔23〕對91名平均年齡在69歲的老年人進行實驗測試發(fā)現，發(fā)現一個半英里路程的慢走運動會使老年人的視力下降。

Murphy等〔24〕以12名(59±4)歲的健康老人為研究對象，實驗組運動前給予含糖含蛋白的飲料，對照組給予含糖無蛋白的飲料，50%最大耗氧量強度運動1 h恢復4 h后，檢測全身蛋白周轉情況。結果發(fā)現，運動前的蛋白供給有利于運動后全身蛋白的周轉。

研究衰老的最終目的是為了延緩衰老，這不僅是基礎醫(yī)學和預防醫(yī)學研究的熱點，也是運動醫(yī)學所關注的研究領域。運動醫(yī)學領域內的大量研究已經證實，適量運動可以提高機體有氧工作能力和抗氧化能力，增強線粒體氧化磷酸化的功能。不同的運動方式、運動時間及運動強度都會在不同層面上對機體衰老有所影響，但運動是否可以阻止或延緩這一進程?這是否是運動延緩衰老的機制?目前尚缺乏足夠的研究。這無疑影響了人們對將運動作為預防和延緩衰老手段的重視程度，對于這一領域的研究將進一步揭示衰老的奧秘，從運動醫(yī)學角度，以細胞分子為切入點研究和探討運動延緩衰老中的作用機制，將闡明運動作為延緩衰老有效手段的現實意義。

1 Larson EB，Wang L，Bowen JD，et al.Exercise associated with reduced risk for incident dementia among persons 65 years of age and older〔J〕.Annals Int Med，2006;144：73-81.

2 李 新.太極拳運動提高慢性病患者心血管功能的實驗研究〔J〕.北京體育大學學報，2005;28(9)：12-7.

3 賴愛萍，華 明，陳 劍.不同鍛煉方式對老年人心理健康和心肺功能影響的探討〔J〕.浙江體育科學，2009;31(4)：88-91.

4 Fujimoto N，Prasad A，Hastings JL，et al.Cardiovascular effects of 1 year of progressive and vigorous exercise training in previously sedentary individuals older than 65 years of age〔J〕.Circulation，2010;122(18)：1797-805.

5 涂化亮.不同運動方式對老年人心血管系統(tǒng)影響的研究〔J〕.武漢體育學院學報，2005;39(9)：71-3.

6 Duru OK，Sarkisian CA，Leng M，et al.Sisters in motion：a randomized controlled trial of a faith-based physical activity intervention〔J〕.J Am GeriatrSoc，2010;58(10)：1863-9.

7 范文立.不同運動強度對老年人心血管功能的影響〔J〕.北京體育大學學報，2006;29(6)：791-2.

8 常 燕.有氧健身鍛煉對老年人體質的影響〔J〕.中國臨床康復，2005;9(40)：102-3.

9 Leyk D，Rüther T，Wunderlich M，et al.Physical performance in middle age and old age：good news for our sedentary and aging society〔J〕.Dtsch Arztebl Int，2010;107(46)：809-16.

10 Treiber N，Maity P，Singh K，et al.Accelerated aging phenotype in mice with conditional deficiency for mitochondrial superoxide dismutase in the connective tissue〔J〕.Aging Cell，2010;25：1474-9726.

11 牛育鴻，陳婭萍.運動、自由基與衰老研究〔J〕.榆林學院學報，2009;19(2)：17-9.

12 雷曉妮.不同負荷運動對老齡小鼠骨骼肌組織自由基代謝的影響〔D〕.中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數據庫，2007.

13 魏優(yōu)秀，雷曉妮，劉 平，等.間歇運動對老齡小鼠骨骼肌組織自由基代謝的影響〔J〕.中國老年學雜志，2009;29(22)：2895-6.

14 Villareal DT，Smith GI，Sinacore DR，et al.Regular multicomponent exercise increases physical fitness and muscle protein anabolism in frail，obese，older adults〔J〕.Obesity(Silver Spring)，2010;19(2)：312-8.

15 David AH，Isabella I.Coordination of metabolic plasticity in skeletal muscle〔J〕.J Exper Biol，2006;209：2265-75.

16 韓雨梅，劉樹森，張 勇.運動與衰老骨骼肌線粒體生物合成〔J〕.天津體育學院學報，2009;24(6)：515-7.

17 Menshikova EV，Ritov VB，Fairfull L，et al.Effects of exercise on mitochondrial content and function in aging human skeletal muscle〔J〕.J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2006;61(6)：534-40.

18 熊曉玲，孟思進.不同游泳形式運動對衰老小鼠模型骨骼肌線粒體DNA缺失的影響〔J〕.中國老年學雜志，2009;29(17)：2193-5.

19 Drela N，Kozdron E，Szczypiorski P.Moderate exercise may attenuate some aspects of immunosenescence〔J〕.BMC Geriatr.2004;29(4)：8.

20 王鳳妹，楊 翼，Joon Young Park.有氧運動和氣功對老年女性免疫功能的影響〔J〕.武漢體育學院學報，2006;40(7)：47-50.

21 吳 瑕，石泓冰.運動、生長激素與衰老〔J〕.湖北師范學院學報，2008;28(1)：78-80.

22 Zago AS，Park JY，Fenty-Stewart N，et al.Effects of aerobic exercise on the blood pressure，oxidative stress and eNOS gene polymorphism in prehypertensive older people〔J〕.2010;110(4)：825-32.

23 De Oliveira Filho CW，Dias RG，Tavares GM，et al.A half-mile walk decreases visual acuity in active older people〔J〕.Percept Mot Skills，2010;110(2)：1013-4.

24 Murphy C，Miller BF.Protein consumption following aerobic exercise increases whole-body protein turnover in older adults〔J〕.Appl Physiol Nutr Metab，2010;35(5)：583-90.