肌肉強(qiáng)度和肌肉質(zhì)量與絕經(jīng)后女性骨密度的相關(guān)性研究

吳小寶 陳微 周超

中國(guó)人民解放軍第九二醫(yī)院骨傷科，福建 南平 353000

肌肉和骨骼在人體生理學(xué)中起著重要的作用，例如，它們可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)血液流向器官，并為重要器官提供保護(hù)[1]。肌骨單位是人類(lèi)生物和生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，許多研究已經(jīng)檢驗(yàn)了肌肉和骨骼之間的關(guān)系[2-5]。例如，許多研究報(bào)道肌肉量越大，骨密度(bone mineral density，BMD)越高[2-5]。通過(guò)雙能X線(xiàn)骨密度儀(DXA)測(cè)量的瘦肌肉組織質(zhì)量(LSTM)是肌肉質(zhì)量的代表[6]，也與BMD正相關(guān)[4]。另一方面，以肌肉量減少和肌肉功能障礙為特征的肌肉減少癥[7]往往涉及骨質(zhì)疏松[5]。隨著年齡的增長(zhǎng)，肌肉減少癥越來(lái)越多[7]，在社區(qū)居住的老年人中報(bào)道的流行率高達(dá)29%[8]。肌肉減少癥導(dǎo)致不良后果，如身體殘疾、生活質(zhì)量差和死亡[7]。肌肉的機(jī)械負(fù)荷是維持BMD的重要機(jī)制[4]。作為機(jī)械負(fù)荷來(lái)源的肌肉力量和肌肉重量(肌肉質(zhì)量)與BMD相關(guān)，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)BMD的有益影響已有報(bào)道，這些研究將這些與久坐行為進(jìn)行比較[9]。據(jù)報(bào)道，以骨骼缺乏重力負(fù)荷為特征的航天飛行導(dǎo)致每個(gè)月有1%～1.5%的骨質(zhì)流失迅速，由于受力和重量的機(jī)械負(fù)荷可以調(diào)節(jié)骨量，因此肌肉強(qiáng)度(定義為肌肉可以施加的最大力量)可能與BMD有關(guān)[10]。但是有研究認(rèn)為肌肉強(qiáng)度與BMD無(wú)關(guān)，且與肌肉質(zhì)量無(wú)關(guān)[11]。然而，相互矛盾的研究報(bào)道肌肉強(qiáng)度與肌肉質(zhì)量與BMD相關(guān)密切相關(guān)[12]。因此，沒(méi)有研究證據(jù)，特別是來(lái)自流行病學(xué)研究的關(guān)于肌肉力量(最大力量)如何獨(dú)立于肌肉質(zhì)量來(lái)影響B(tài)MD的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)。本研究探索老年婦女的代表性人群中肌肉強(qiáng)度是否與BMD有關(guān)，與肌肉質(zhì)量有關(guān)，并檢查肌肉強(qiáng)度和肌肉質(zhì)量對(duì)BMD的個(gè)體影響。

1 材料和方法

1.1 研究設(shè)計(jì)

本研究分析了2014年3月至2017年8月在我院就診的絕經(jīng)后女性。共有340名絕經(jīng)后婦女納入本研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：絕經(jīng)前狀態(tài)，影響骨代謝或LSTM的歷史或現(xiàn)狀，包括甲狀腺功能亢進(jìn)癥、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、重癥肌無(wú)力以及手術(shù)引起的更年期。沒(méi)有握力(kg)或骨密度(g/cm2)檢測(cè)不準(zhǔn)確的參與者也被排除在外。記錄女性的一般資料包括有關(guān)月經(jīng)史、當(dāng)前和過(guò)去婦科狀況、骨折史以及其他可能影響骨代謝和LSTM的情況或藥物的問(wèn)題。

1.2 BMD和附肢骨骼肌重量指數(shù)

BMD和身體組成參數(shù)均通過(guò)DXA掃描儀(QDR-4 500 A；Hologic，Bedford，MA，USA)來(lái)檢測(cè)。在股骨頸和腰椎L1-L4處測(cè)量BMD，同時(shí)測(cè)量全身的LSTM和BMD。LSTM分為確定區(qū)域，即手臂、腿和軀干。使用標(biāo)準(zhǔn)的制造商推薦的分析方法，從軀干LSTM分離胳膊和腿LSTM。在前身全身圖像中，手臂劃定在垂直肩線(xiàn)處，在盂窩處將肱骨頭等分，并且腿由兩條斜線(xiàn)分開(kāi)，這兩條斜線(xiàn)組成了骨盆三角形，在骨嵴的頂部形成水平線(xiàn)髂骨并將兩股股骨頸分開(kāi)[13]。骶尾骨骼肌量(ASM，kg)計(jì)算為手臂和腿部LSTM體積的總和。ASM的高度歸一化指數(shù)(ASMI，kg/m2)被計(jì)算為ASM除以身高的平方(m2)，并被用作肌肉質(zhì)量指數(shù)。

1.3 肌肉力量的評(píng)估

使用美國(guó)Omega 數(shù)字測(cè)力計(jì)測(cè)量用于評(píng)估肌肉力量的握力。在直立姿勢(shì)下，參與者自然地將兩條腿伸展，肘部伸展并用最大的努力緊緊抓住測(cè)力計(jì)。左右手均測(cè)量?jī)纱挝樟?。分析中使用了雙方最佳表現(xiàn)的平均值，以CV表示的抓握力的重現(xiàn)性為3.62%。

1.4 身體尺寸測(cè)量

用日本生產(chǎn)的自動(dòng)秤測(cè)量所有女性的身高(cm)和體重(kg)。體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)通過(guò)體重除以身高的平方(kg/m2)計(jì)算。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

受試者通過(guò)握力分為3個(gè)等級(jí)(T1、T2和T3)。使用簡(jiǎn)單回歸分析來(lái)檢查握力強(qiáng)度從最低到最高三分位數(shù)的趨勢(shì)。Pearson的相關(guān)性用于檢查握力與ASMI之間以及ASMI與年齡之間的關(guān)系。為了評(píng)估握力與獨(dú)立于ASMI的BMD之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行了多元回歸分析，其中握力和ASMI在相同模型中用作自變量。在調(diào)整ASMI和年齡后，使用一般線(xiàn)性模型計(jì)算每個(gè)BMD的調(diào)整后平均值，通過(guò)握力分級(jí)。在調(diào)整ASMI和年齡后，多元線(xiàn)性回歸分析也用于測(cè)試從最低三分位組到最高三分位握力組的平均值的趨勢(shì)。所有數(shù)據(jù)分析均采用SPSS 22.0進(jìn)行。P<0.05表示測(cè)試的結(jié)果比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

表1顯示了根據(jù)握力等級(jí)分類(lèi)的340名絕經(jīng)后女性的特征。趨勢(shì)測(cè)試顯示，平均年齡從最低三分位數(shù)到最高三分位數(shù)的握力均顯著下降。ASMI從最低三分位數(shù)到最高三分位握把強(qiáng)度顯著增加。

表2顯示了年齡、握力和ASMI之間的關(guān)系。握力與年齡呈顯著負(fù)相關(guān)，與ASMI和BMI呈顯著正相關(guān)。全身、股骨頸和腰椎的BMD也顯示出從最低三分位到最高三分位握力的顯著增加。

表3顯示了握力對(duì)全身BMD和ASMI對(duì)BMD的個(gè)體影響。全身、股骨頸和腰椎(模型1)以及ASMI和MDs(模型2)之間的握力和BMD之間存在顯著的正相關(guān)。當(dāng)在相同的多重線(xiàn)性回歸模型中考慮握力和ASMI時(shí)，握力與股骨頸和腰椎的BMD呈顯著正相關(guān)關(guān)系(模型3～5)。另一方面，在模型4和5中，握力與全身BMD之間沒(méi)有觀察到顯著的關(guān)系。圖1顯示了調(diào)整ASMI和年齡的每個(gè)三分位握力組中BMD的平均值。股骨頸BMD顯示了握力強(qiáng)度從最低到最高三分位數(shù)的顯著增加趨勢(shì)。腰椎BMD也呈現(xiàn)出從握力最低到最高三分位數(shù)的顯著增加趨勢(shì)。

表1 受試者特征按握力分類(lèi)Table 1 Subject characteristics according to grip strength classification

表2 握力、ASMI、BMI和年齡之間的關(guān)系Table 2 Relationships between grip strength, ASMI, BMI, and age

表3 握力對(duì)BMD和ASMI對(duì)BMD的個(gè)體影響Table 3 Individual impact of grip strength and ASMI on BMD

圖1 不同分級(jí)(T1、T2 和T3)的握力強(qiáng)度調(diào)整后的附肢骨肌重量指數(shù)和骨密度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤Fig.1 Estimated means and standard errors of appendicular muscle mass index and bone mineral density (BMD) adjusted for grip strength of different grades (T1, T2 and T3)注：與T1比較，*P<0.05；與T2比較，#P<0.05。

3 討論

在針對(duì)中國(guó)絕經(jīng)后婦女的研究中發(fā)現(xiàn)，握力與股骨頸和腰椎骨密度密切相關(guān)，并且這些關(guān)聯(lián)獨(dú)立于肌肉質(zhì)量和BMD之間的關(guān)系。不管肌肉質(zhì)量如何，具有強(qiáng)握力的老年婦女都有更高的BMD。這一發(fā)現(xiàn)表明肌肉強(qiáng)度不依賴(lài)于肌肉大小而影響B(tài)MD，并且肌肉的最大力量是老年婦女骨調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)劑。另一方面，本研究調(diào)整肌肉質(zhì)量和年齡后，握力與全身骨密度無(wú)顯著相關(guān)性。Alireza等[14]報(bào)道平均全身BMD與局部測(cè)量(如腰椎和髖部BMD)之間存在顯著差異。因此，全身BMD和局部BMD可能與握力有密切關(guān)聯(lián)。

文獻(xiàn)中關(guān)于肌肉力量與BMD之間的關(guān)聯(lián)存在矛盾的不同報(bào)道。一項(xiàng)關(guān)于老年白人女性的研究報(bào)道了股四頭肌強(qiáng)度與股骨頸骨密度無(wú)關(guān)，而與瘦體重有關(guān)[11]。此外，來(lái)自3個(gè)不同人群的研究還包括非洲裔美國(guó)人、高加索人和中國(guó)女性，發(fā)現(xiàn)握力與BMD之間存在獨(dú)立關(guān)聯(lián)[15]。這些報(bào)告表明，肌肉力量是肌肉的最大力量，不依賴(lài)于肌肉大小而影響骨骼健康。相比之下，美國(guó)兩個(gè)社區(qū)的一項(xiàng)研究得出結(jié)論，肌肉質(zhì)量與髖部BMD相關(guān)性強(qiáng)于股四頭肌強(qiáng)度[16]。此外，韓國(guó)的一項(xiàng)研究報(bào)道了肌肉強(qiáng)度與BMD之間的關(guān)系，這與肌肉質(zhì)量有關(guān)[12]。后兩項(xiàng)研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)肌肉強(qiáng)度對(duì)骨骼的顯著獨(dú)立影響[12,16]，這表明肌肉強(qiáng)度與BMD之間的關(guān)聯(lián)是由肌肉質(zhì)量介導(dǎo)的。

本研究顯示握力與BMD之間的關(guān)聯(lián)與肌肉質(zhì)量無(wú)關(guān)。肌肉的機(jī)械負(fù)荷是維持骨密度的重要機(jī)制。肌肉對(duì)骨骼的機(jī)械貢獻(xiàn)包括由肌肉(肌肉質(zhì)量)以及肌肉重量(肌肉質(zhì)量)產(chǎn)生的力。鑒于肌肉質(zhì)量不一定等于肌肉質(zhì)量，肌肉強(qiáng)度對(duì)骨骼必須有獨(dú)立的影響。骨骼肌肉和骨骼是肌肉骨骼系統(tǒng)的兩大組織。先前報(bào)道了肌肉與骨之間的相互作用[17]。相互作用的一個(gè)解釋是骨骼和骨骼肌的機(jī)械耦合[17]。例如，肌肉萎縮引起的機(jī)械負(fù)荷下降(例如肌肉減少癥)會(huì)誘發(fā)骨質(zhì)流失[18]。有兩個(gè)部件涉及骨骼的機(jī)械負(fù)載，一種形式的骨骼機(jī)械負(fù)荷是肌肉力量，肌肉重量也可能通過(guò)機(jī)械負(fù)荷調(diào)節(jié)骨量[19]。另一方面，肌肉力量被認(rèn)為部分取決于肌肉的重量。據(jù)報(bào)道，其獨(dú)立于肌肉重量。鑒于肌肉力量被定義為最大力量，目前的結(jié)果表明肌肉力量對(duì)骨骼的機(jī)械貢獻(xiàn)部分與肌肉重量無(wú)關(guān)。因此，肌肉的最大力量可以調(diào)節(jié)骨骼調(diào)節(jié)以及肌肉力量。與前述相反，一些研究未發(fā)現(xiàn)肌肉強(qiáng)度(最大力量)對(duì)骨骼的顯著獨(dú)立影響[12,16]。這可能是由于研究設(shè)計(jì)的差異，如研究人群的差異以及肌肉力量的測(cè)量方式。例如，一些研究測(cè)量了腿/四頭肌的力量來(lái)評(píng)估肌肉力量[12,16]。然而，據(jù)報(bào)道，測(cè)量腿部/股四頭肌的強(qiáng)度不如握力[18]。

目前的研究比以前的研究有許多優(yōu)勢(shì)。首先，在本研究中評(píng)估了握力，其提供了高度可重復(fù)的肌肉力量測(cè)量[18]。其次，本研究的樣本量足以檢查肌肉強(qiáng)度是否與BMD無(wú)關(guān)，而與肌肉質(zhì)量無(wú)關(guān)。最后，筆者使用具有高重復(fù)性的DXA來(lái)測(cè)量BMD和身體肌肉組成。本研究也有一些值得注意的局限性。首先，本研究局限于一家醫(yī)院，是否適合其他地區(qū)不得而知。此外，研究人員數(shù)量有限。這些限制可能會(huì)引入選擇偏倚并影響目前的結(jié)果。

總的來(lái)說(shuō)，在絕經(jīng)后婦女中，握力與幾個(gè)骨骼部位的BMD密切相關(guān)；而ASMI和BMD之間未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。無(wú)論肌肉質(zhì)量如何，具有強(qiáng)壯肌肉力量的老年婦女都傾向于具有健康的骨骼狀態(tài)。目前的結(jié)果表明肌肉的最大力量與BMD呈現(xiàn)正相關(guān)性。