不同訓(xùn)練方式對老年人肌間脂肪影響的研究進(jìn)展

王蕾

（阜陽師范大學(xué) 體育學(xué)院，安徽 阜陽 236000）

0 引言

骨質(zhì)疏松和骨骼肌減少癥是導(dǎo)致老年人虛弱、跌倒乃至骨折的重要原因［1-3］，而骨骼肌脂肪浸潤在骨質(zhì)疏松肌少癥的個體中具有更高的發(fā)生率且程度更為嚴(yán)重［4］.研究發(fā)現(xiàn)，存在于骨骼肌部位的脂肪含量增多不僅與肌纖維收縮受損、肌力、平衡能力和步行速度等軀體能力的下降有關(guān)［5-8］，還與代謝相關(guān)疾病如胰島素抵抗等具有密切聯(lián)系［9-10］，并與全因死亡率存在關(guān)聯(lián)［11-12］.骨骼肌脂肪被劃分為存在于肌細(xì)胞內(nèi)的脂肪滴（intramyocellular fat）和存在于肌肉外圍筋膜之內(nèi)這一較大范圍中的肌間脂肪組織（intermuscular adipose tissue，IMAT）［13］，由于肌細(xì)胞內(nèi)脂肪增多既可見于Ⅱ型糖尿病患者，也見于優(yōu)秀耐力運(yùn)動員，因此認(rèn)為其并非僅對健康產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)［14-15］，所以更應(yīng)重視肌間脂肪的病理意義并對其進(jìn)行有效干預(yù).國外有研究表明，運(yùn)動訓(xùn)練能夠降低肌間脂肪的含量［16-17］，但對于不同的運(yùn)動類型、運(yùn)動量等訓(xùn)練要素與肌間脂肪含量減少的效果關(guān)系，目前尚未達(dá)到充分認(rèn)識；國內(nèi)雖然已有對肌間脂肪與代謝性疾病的關(guān)系及其測量方法的研究［18-19］，但未見運(yùn)動干預(yù)的研究報道.故此本文通過pubmed和ScienceDirect等電子數(shù)據(jù)庫，檢索通過運(yùn)動訓(xùn)練干預(yù)肌間脂肪含量的研究文獻(xiàn)，探討不同方式的運(yùn)動訓(xùn)練方式影響肌間脂肪含量的效果，為進(jìn)一步研究提供參考.

1 肌間脂肪累積與老年人運(yùn)動功能減退

1.1 老年人肌間脂肪累積與運(yùn)動功能減退具有相關(guān)性

骨骼肌的基本功能是收縮產(chǎn)生力從而為關(guān)節(jié)運(yùn)動提供動力，研究表明，肌間脂肪的累積與肌力減弱和運(yùn)動功能減退具有密切聯(lián)系.Delmonico等［20］通過5年的追蹤研究，首次明確在老年人群中，肌間脂肪隨年齡增長而出現(xiàn)連續(xù)的增加，并與肌力減弱同時發(fā)生；另外一項同樣來自健康A(chǔ)BC項目的4年追蹤研究顯示，老年人大腿的肌間脂肪含量與步行速度的逐年下降及后續(xù)發(fā)生的軀體功能障礙密切相關(guān)［21］.Marcus等［22］發(fā)現(xiàn)，老年人大腿中部肌間脂肪橫截面積與6 min行走距離、上下十級樓梯時間和計時起立行走等運(yùn)動功能指標(biāo)顯著相關(guān)，能夠解釋其8%～15%的離差，從而認(rèn)為肌間脂肪是與老年人運(yùn)動功能有關(guān)的一個重要變量；Altubasi等［23］報道的研究結(jié)果與之類似.Scott等［24］通過姿勢描計術(shù)和步態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，小腿肌間脂肪橫截面積較大的老年人平衡和步行移動能力均較差.通過上述研究可見，在老年人群中肌間脂肪含量增加與運(yùn)動功能減退具有明確的關(guān)聯(lián)，而這種聯(lián)系的內(nèi)在機(jī)制也已為研究所探討.

1.2 肌間脂肪累積引起老年人運(yùn)動功能減退的機(jī)制

肌間脂肪累積引起老年人肌力和運(yùn)動功能下降的機(jī)制，涉及到骨骼肌自身的功能結(jié)構(gòu)和神經(jīng)活化2個方面.

1.2.1 脂肪積累可能導(dǎo)致骨骼肌代謝和結(jié)構(gòu)改變

Scott等［24］發(fā)現(xiàn)小腿肌間脂肪橫截面積較大的老年人具有更高水平的血清C反應(yīng)蛋白，提示肌間脂肪累積可能與炎癥狀態(tài)相關(guān).Tumova等［25］綜述認(rèn)為，累積在骨骼肌中的游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）可以在肌細(xì)胞內(nèi)被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)酰胺（ceramide）和二?；视停╠iacylglycerol，DAG），并在能耗需求沒有增加的情況下，導(dǎo)致線粒體內(nèi)脂肪酸氧化不全，產(chǎn)生過多活性氧自由基，上述的多重因素和途徑可以引發(fā)炎癥、肌細(xì)胞的損傷和凋亡，從而明確活動減少和脂肪累積導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞損害的分子機(jī)制.Mastrocola等［26］通過動物實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，伴隨骨骼肌脂肪的累積，肌纖維出現(xiàn)萎縮，并且發(fā)生快肌纖維轉(zhuǎn)化為慢肌纖維的情況，說明脂肪浸潤可能改變骨骼肌自身結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致肌力出現(xiàn)下降.

1.2.2 脂肪累積與骨骼肌的活化動員能力減退有關(guān)

一些通過插入式電刺激技術(shù)評估骨骼肌動員能力的研究提示，老年人身體脂肪累積可能引起神經(jīng)激活能力的下降，從而導(dǎo)致肌力減退：Clark等［27］的研究顯示，等速肌力和活動能力最差的一組老年人與高肌力組比較，在大腿瘦體重差異不顯著的情況下，卻具有顯著更高的體重，同時大腿肌的自主激活率更低；Tomlinson等［28］發(fā)現(xiàn)，增齡引起的神經(jīng)肌肉功能損害發(fā)生率，在高脂肪組中為最高；Yoshida等［29］使用MRI測量了15名老年人大腿中部的肌間脂肪面積，發(fā)現(xiàn)其與膝伸肌的中心激活率（central activation ratio，CAR）顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.51）.上述研究意味著肌間脂肪的累積可能影響老年人骨骼肌的動員能力.然而，對該問題的研究報道數(shù)量有限，尚未見肌間脂肪作用于肌纖維神經(jīng)動員通路的具體部位和機(jī)制的報道.

2 運(yùn)動干預(yù)對肌間脂肪含量的影響

諸多研究觀察到，肢體活動狀態(tài)的改變能夠影響肌間脂肪的含量，其效果既體現(xiàn)在運(yùn)動減少會引起肌間脂肪增多，也表現(xiàn)為運(yùn)動鍛煉能夠使肌間脂肪減少.

2.1 運(yùn)動減少引起肌間脂肪含量增加

相關(guān)研究顯示，在一些特殊狀況如骨折固定、骨關(guān)節(jié)炎和中風(fēng)臥床等造成肢體活動減少后，隨著骨骼肌體積發(fā)生萎縮，肌間脂肪的含量出現(xiàn)增加［30-31］.Tuttle等［32］發(fā)現(xiàn)糖尿病和周圍神經(jīng)病變患者的日均行走步數(shù)與下肢肌間脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，并提出減少肌間脂肪可能是一種減輕糖尿病及周圍神經(jīng)損害的潛在干預(yù)途徑.健康人群的活動減少同樣會引起肌間脂肪的增加，Manini等［33］發(fā)現(xiàn)，健康青年人在進(jìn)行4周單側(cè)下肢懸吊以減少活動后，大小腿的肌間脂肪含量均出現(xiàn)了顯著增加.上述研究從表現(xiàn)層面證實(shí)了運(yùn)動減少與肌間脂肪的增加可能在各種人群中均存在關(guān)聯(lián).在機(jī)制層面，Pagano等［34］通過股外側(cè)肌活檢，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過僅3 d的廢用（仰臥位浸入水?。┘匆鸺±w維橫截面積減少（-10.6%），成熟脂肪細(xì)胞的兩個關(guān)鍵標(biāo)記圍脂滴蛋白（Perilipin）和脂肪酸結(jié)合蛋白4（FABP4）的表達(dá)水平上調(diào)，脂肪形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子C/EBPα和PPARγ的表達(dá)增加，纖維-脂肪祖細(xì)胞（FAPs）的表面標(biāo)志PDGFRα的蛋白質(zhì)水平顯著增加，上述變化均提示短期的廢用即可能啟動了肌間脂肪形成的過程.

2.2 運(yùn)動干預(yù)有效減少肌間脂肪的含量

2.2.1 有氧鍛煉有效減少肌間脂肪

早期的研究通過運(yùn)動干預(yù)對照實(shí)驗證實(shí)有氧鍛煉能夠減少肌間脂肪含量.Durheim等［35］對超重和血脂異常者的研究顯示，經(jīng)過8～9個月的有氧鍛煉（運(yùn)動強(qiáng)度在40%～80% VO2max）后，男女性受試者的大腿肌間脂肪面積均出現(xiàn)了顯著減少（女：-0.55±1.34 cm2；男：-0.55±1.28 cm2）.Murphy等［36］對50～60歲男女性受試者采取了步行、跑步、踏步機(jī)、自行車等多種運(yùn)動形式，實(shí)際運(yùn)動強(qiáng)度約70%最大心率、每次約60 min、每周6次的運(yùn)動干預(yù)方案，實(shí)施1年后發(fā)現(xiàn)，受試者大腿肌間脂肪含量顯著降低-45±5 mL.Lee等［37］對肥胖女孩分別使用跑步機(jī)進(jìn)行60%～75% VO2max強(qiáng)度、60 min/次×3次/周的有氧訓(xùn)練3個月后發(fā)現(xiàn)，受試者大腿中部肌間脂肪面積比空白對照組出現(xiàn)了顯著減少-13.5±4.2 cm2.近期Chambers等［38］通過對青年鍛煉者、不鍛煉的健康老年人和終身鍛煉（鍛煉史52±1年）的老年人進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)下肢肌間脂肪隨增齡大幅度增多（最大增幅為130%），而終身進(jìn)行有氧鍛煉者大腿肌間脂肪的增幅相對不鍛煉者減少約50%.上述研究表明，進(jìn)行短期和長期的有氧鍛煉均能夠產(chǎn)生有效減少肌間脂肪含量的作用.在機(jī)制方面，Konopka等［39］發(fā)現(xiàn)12周有氧訓(xùn)練后，受試者大腿肌間脂肪截面積顯著減少（老年女性-0.79±0.38 cm2、老年男性-0.77±0.51 cm2、青年男性-0.19±0.68 cm2；P＜0.05），肌肉生長抑制素（myostatin）與酪氨酸15位點(diǎn)磷酸化的細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2（P-CDK2（Tyr15））顯著降低，且肌肉生長抑制素的降低與肌間脂肪減少具有相關(guān)性（r=0.41，P=0.05）.de Guia等［40］的研究顯示，骨骼肌中所含的煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT）與年齡呈負(fù)相關(guān)（r2=0.297，P＜0.001），進(jìn)行12周有氧鍛煉使其含量在青年人中增加12%、老年人中增加28%.上述研究為理解有氧鍛煉改善骨骼肌代謝過程的分子機(jī)制提供了方向.

2.2.2 抗阻力訓(xùn)練能夠減少肌間脂肪

抗阻力訓(xùn)練傳統(tǒng)上是促進(jìn)骨骼肌體積和質(zhì)量增大的方法，有研究顯示這種訓(xùn)練也能夠減少肌間脂肪.Marcus等［41］的研究顯示，12周的離心性抗阻力訓(xùn)練（反向用力蹬踏測功計踏板以減慢其轉(zhuǎn)速）后，55歲以上受試者的大腿瘦組織增加（7%）、肌間脂肪面積顯著下降-11%，p＜0.05.Lee等［37］對肥胖女孩使用負(fù)重器械、以8-12RM重量進(jìn)行上下肢抗阻力訓(xùn)練3個月后，受試者大腿中部肌間脂肪面積比空白對照組顯著減少-10.9±4.2 cm2.Nicklas等［42］使用配重片器械，采取70% 1RM重量，10次×3組的方案，對肥胖老年人進(jìn)行了共5個月包括上下肢和軀干等各部位練習(xí)的漸增式抗阻力訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者膝關(guān)節(jié)伸肌的力量、功率及步行速度等均出現(xiàn)改善，大腿肌間脂肪面積顯著下降-2.2±6.2 cm2.然而，也有研究顯示了不同結(jié)果，Jacobs等［43］對有跌倒史的老年人進(jìn)行了12周的抗阻力訓(xùn)練，采取了傳統(tǒng)式的器械練習(xí)和肌肉離心工作的抗阻練習(xí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2種肌肉工作方式的抗阻訓(xùn)練前后受試者大腿肌間脂肪和瘦組織面積均未發(fā)生顯著變化；近期Aas等［44］的研究也顯示，虛弱老年人經(jīng)過10周的遞增負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練后，伸膝肌的力量、橫截面積和密度出現(xiàn)顯著增加，但肌間脂肪面積并沒有顯著變化.該2項研究的受試者均為虛弱的高齡老人，而研究顯示，虛弱老年人相比于年齡體重相當(dāng)?shù)姆翘撊趵夏耆司哂酗@著更高的肌間脂肪量［45］，這就提示虛弱老年人可能處于肌間脂肪合成過程增強(qiáng)的狀態(tài)，故可能10～12周的抗阻力訓(xùn)練可能尚未足以使其肌間脂肪含量出現(xiàn)可測量的降低，同時也提示，虛弱老年人可能更有必要進(jìn)行抗阻力訓(xùn)練.

2.2.3 有氧訓(xùn)練和抗阻力訓(xùn)練減少肌間脂肪效果的比較

有氧訓(xùn)練的具體運(yùn)動形式通常較為簡單，如走、跑即可，且安全性較高，但是需要較長的運(yùn)動持續(xù)時間；抗阻力訓(xùn)練一般需要專門器材，其練習(xí)部位和動作具有專門性，需要安全保障，但練習(xí)的凈時間較短，所以2種運(yùn)動方式在操作性方面各有優(yōu)缺點(diǎn).因此，比較2種運(yùn)動方式對肌間脂肪的干預(yù)效果，從而為實(shí)踐選擇提供參考，也受到了研究者的重視.Lee等［37］對肥胖女孩的研究顯示，3個月的抗阻力訓(xùn)練（腿蹬舉、腿屈伸、坐位劃船、臥推、臂彎舉等動作，60%1RM負(fù)重，12次×2組）后，受試者大腿肌間脂肪截面積較訓(xùn)練前顯著下降，僅略低于有氧練習(xí)的減少幅度（-10.9±4.2）～（-13.5±4.2）cm2，但是，內(nèi)臟脂肪組織和肝內(nèi)脂肪含量僅在有氧練習(xí)組出現(xiàn)顯著降低，抗阻力練習(xí)組的變化不具統(tǒng)計學(xué)顯著性.然而Lee等［46］的另一篇報道卻顯示，在肥胖男孩中，有氧練習(xí)和抗阻力訓(xùn)練均有效減少內(nèi)臟脂肪組織和肝內(nèi)脂肪含量，該報道沒有測量肌間脂肪.Deldin等［47］的后續(xù)報道顯示，肥胖男女青少年分別進(jìn)行3個月有氧練習(xí)和抗阻力練習(xí)后，肌間脂肪含量均減少且在2種運(yùn)動方式的組間差異不顯著.目前尚未見有更多的直接比較有氧訓(xùn)練和抗阻力訓(xùn)練減少肌間脂肪效果的研究報道.然而，將2種運(yùn)動方式相結(jié)合的研究有令人感興趣的發(fā)現(xiàn)，Palumbo等［48］將青年女性受試者分為進(jìn)行上肢抗阻力訓(xùn)練+下肢耐力訓(xùn)練組（UpBdResist）和下肢抗阻力訓(xùn)練+上肢耐力訓(xùn)練組（LwBdResist），進(jìn)行12周訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，UpBdResist組其上肢的脂肪減少幅度（%）顯著大于下肢（-12.1±3.4）～（-4.0±4.7），P=0.02；而LwBdResist組其下肢的脂肪減少幅度（%）顯著大于上肢（-2.3±7.0）～（-11.5±8.2），P=0.02，提示在有氧耐力訓(xùn)練之前進(jìn)行抗阻力訓(xùn)練，可能會特異性促使練習(xí)部位的脂肪減少.該研究沒有測量肌間脂肪含量，但為將有氧訓(xùn)練和抗阻力訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合來減少特定部位的脂肪提供了新的思路.

3 結(jié)語

肌間脂肪不僅與代謝性疾病和炎癥過程相關(guān)，也可能通過影響代謝過程造成骨骼肌細(xì)胞的損害，甚至影響肌纖維類型轉(zhuǎn)化，并與骨骼肌的活化動員能力減弱有關(guān)，從而與肌力下降和運(yùn)動功能減退建立確切的聯(lián)系.這種情況在老年人群中尤其值得重視.干預(yù)研究表明，運(yùn)動減少能夠?qū)е录￠g脂肪合成增加，而進(jìn)行有氧練習(xí)和抗阻力訓(xùn)練均能夠產(chǎn)生顯著減少肌間脂肪的效果，但關(guān)于兩者的效果比較及是否具有協(xié)同效應(yīng)尚需更為充分的研究.未來應(yīng)該在各種運(yùn)動干預(yù)形式減少肌間脂肪的劑量效應(yīng)關(guān)系方面展開更多研究，以探索更加有效和便于操作的運(yùn)動干預(yù)方案；并且在運(yùn)動干預(yù)減少肌間脂肪的機(jī)制層面進(jìn)行更加深入的探索.