阻血下運動鍛煉對老年人下肢肌萎縮、力量及功能改善效果的Meta分析

郭成根 譚雪峰 孫璞 陳奧娜

(1北京師范大學(xué)體育與運動學(xué)院，北京 100875；2北京體育大學(xué)中國田徑運動學(xué)院)

老年人下肢出現(xiàn)的骨骼肌衰老性萎縮，導(dǎo)致肌肉力量和功能的下降，增加了老年人骨質(zhì)疏松、跌倒等風(fēng)險的發(fā)生，影響老年人的健康及生活質(zhì)量〔1〕。運動鍛煉是延緩肌肉衰老的有效方法〔2〕，但依據(jù)美國運動醫(yī)學(xué)學(xué)會(ACSM)指南，中等以上運動強度鍛煉是獲得理想效果的前提〔3〕。對于老年人群來說，鍛煉的強度過大可能會增加損傷風(fēng)險及引起主觀不適〔4〕。日本學(xué)者在1983年發(fā)明了血流限制訓(xùn)練(BFRT)，又稱KAATSU訓(xùn)練或加壓訓(xùn)練，簡稱“阻血下訓(xùn)練”〔5〕。該技術(shù)是通過特定設(shè)備(如止血帶或充氣加壓帶)對上臂或大腿進行捆綁施加壓力來限制遠端肢體血流，并結(jié)合相對較小的強度來進行訓(xùn)練的一種方法。研究證實其在老年人中的運用是安全的〔6〕，但小強度能否對老年人萎縮的肌肉產(chǎn)生足夠刺激以獲得理想的鍛煉效果仍受到質(zhì)疑。如Vechin等〔7〕以8例老年人為研究對象進行阻血下〔(71±9)mmHg〕力量練習(xí)(20%～30%1RM)，結(jié)果顯示實驗前后受試者下肢最大力量提高并不明顯；Ozaki等〔8〕以10例老年人為研究對象進行阻血下〔(160±200)mmHg〕行走〔45%儲備心率(HRR)〕，結(jié)果顯示實驗前后受試者下肢大腿圍度并沒有明顯提高。鑒于多數(shù)研究樣本量小、結(jié)局指標不統(tǒng)一，結(jié)論尚存爭議。本研究采用Meta分析方法探究阻血下運動鍛煉對老年人下肢肌萎縮、力量及功能的改善效果。

1 資料與方法

1.1文獻檢索 系統(tǒng)檢索Web of Science、PubMed、EBSCO host、中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)、萬方等數(shù)據(jù)庫，檢索截止日期為2020年12月。檢索方法為主題詞與自由詞結(jié)合，中文以 “血流限制”“加壓訓(xùn)練”“運動鍛煉”“老年人”等為檢索詞；英文以“blood flow restriction”“KAATSU”“Exercise”“elderly”等為檢索詞。對于高質(zhì)量、強相關(guān)性的文獻進行文獻追溯，以確保查閱文獻的全面性。

1.2文獻納入與排除標準 嚴格循證醫(yī)學(xué)PICOS〔9〕方式對文獻進行甄選。文獻納入標準：①文獻類型要求為隨機對照實驗、自身對照或準實驗；②研究對象為老年人(年齡或平均年齡≥60歲)；③實驗組干預(yù)措施為下肢阻血+運動鍛煉；④對照組不進行阻血，可為常規(guī)鍛煉或不進行干預(yù)；⑤結(jié)局指標為大腿圍度、股四頭肌橫截面積(CSA)、下肢1RM力量、膝關(guān)節(jié)伸等速力矩、膝關(guān)節(jié)屈等速力矩、計時起立-行走測試和30 s椅子坐起測試。文獻排除標準：①綜述類文獻；②非英語或者漢語的文獻；③結(jié)局指標數(shù)據(jù)不全，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能提取的文獻。

1.3文獻提取及質(zhì)量評價 由2位研究人員采用獨立雙盲的方式對納入文獻的相關(guān)指標進行提取。提取信息主要包括：文獻的第一作者、發(fā)表年限、研究對象、樣本量、干預(yù)周期、干預(yù)方案、結(jié)局指標等。

采用經(jīng)典的Jadad質(zhì)量評分表對納入的文獻進行評分，總分為5分，其中得分1～2分為低質(zhì)量，3～5分為高質(zhì)量。評分標準：(1)隨機序列的產(chǎn)生方法(總2分)。①如果詳細介紹了隨機序列的產(chǎn)生方法，如明確交代計算機產(chǎn)生隨機序列，得2分；②如果只提及隨機序列，未詳細交代，得1分；③未提及隨機序列產(chǎn)生方法，不得分。(2)盲法(總2分)。①詳細介紹了盲法的實施過程且恰當，得2分；②只提及盲法，未詳細介紹，得1分；③未提及盲法，不得分。(3)退出與失訪(總1分)。對退出與失訪的原因進行了詳細說明，得1分，否則不得分。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析 采用Review Manager5.3軟件對納入文獻的結(jié)局指標進行效應(yīng)量合并、異質(zhì)性檢驗和森林圖繪制。由于納入文獻的結(jié)局指標屬于連續(xù)性結(jié)局變量，且測試單位均一致，固本研究選用均數(shù)差(MD)作為效應(yīng)尺度指標，并計算95%置信區(qū)間。用I2進行異質(zhì)性檢驗：當I2=0時，表示各研究間不存在異質(zhì)性，當0

2 結(jié) 果

2.1文獻檢索及篩選結(jié)果 數(shù)據(jù)庫檢索3 426篇，剔除重復(fù)發(fā)表文獻1 308篇，再通過題目剔除1 917篇、摘要剔除136篇，閱讀全文后剔除受試者年齡不在納入范圍38篇，非下肢干預(yù)6篇、數(shù)據(jù)不能提取2篇，獲得19篇，通過納入文獻和相關(guān)綜述的參考文獻添加1篇，最終納入文獻20篇。受試者以健康老年人群為主〔7,8，10～23〕，部分研究涉及膝關(guān)節(jié)炎〔24～26〕和肌少癥〔27〕老年人；樣本量共計261例，年齡60～83歲；干預(yù)周期4～16 w，干預(yù)頻率2～5 d/w。根據(jù)Jadad質(zhì)量評分表，9篇為高質(zhì)量〔7,8，11，13，19～22,27〕，11篇為低質(zhì)量〔10，12，14～18，23～26〕。結(jié)局指標有的覆蓋1項，有的涉及多項。各實驗方案較為靈活，涉及阻血下力量練習(xí)、阻血下行走及阻血下功能性練習(xí)，但練習(xí)強度均不高，力量練習(xí)強度10%～50%1RM，其他運動方式以45%HRR左右為干預(yù)強度。血流限制的阻力60～270 mmHg不等。見表1。

表1 納入文獻的干預(yù)特征

續(xù)表1 納入文獻的干預(yù)特征

OMNI-RES：力量練習(xí)感知覺量表；LOP：肢體動脈閉塞壓力；①股四頭肌CSA；②大腿圍度；③下肢1RM力量；④膝關(guān)節(jié)伸等速力矩；⑤膝關(guān)節(jié)屈等速力矩；⑥計時起立-行走測試(TUG)；⑦30 s椅子坐起測試

2.2Meta 分析結(jié)果

2.2.1股四頭肌CSA 共納入8篇文獻〔7，8，15，16，18，20，22，25〕，85例受試者，各研究均在實驗前對受試者股四頭肌CSA進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間不存在異質(zhì)性(P=0.83，I2=0)，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=1.58，95%CI為0.33～2.82(P=0.010 00)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人下肢股四頭肌CSA。

2.2.2大腿圍度 共納入4篇文獻〔8，11，15，18〕，40例受試者，各研究均在實驗前對受試者大腿圍度進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間不存在異質(zhì)性(P=0.99，I2=0)，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示：合并效應(yīng)量MD=0.73，95%CI為0.08～1.38(P=0.030 00)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人下肢大腿圍度。

2.2.31RM力量 共納入7篇文獻〔7，12，14，15，17，18，25〕，89例受試者，各研究均在實驗前對受試者下肢1RM力量進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間不存在異質(zhì)性(P=0.90，I2=0)，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=16.79，95%CI為6.29～27.29(P=0.002 00)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人下肢1RM力量。

2.2.4膝關(guān)節(jié)伸等速力矩 共納入5篇文獻(6項研究)〔8，11，13，21，26〕，72例受試者，各研究均在實驗前對受試者膝關(guān)節(jié)伸等速力矩進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間異質(zhì)性較小(P=0.34，I2=12%)，可接受，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=10.28，95%CI為8.34～12.21(P<0.000 01)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人下肢膝關(guān)節(jié)伸等速力矩。

2.2.5膝關(guān)節(jié)屈等速力矩 共納入4篇文獻(5項研究)〔8，11，13，21〕，56例受試者，各研究均在實驗前對受試者膝關(guān)節(jié)屈等速力矩進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間異質(zhì)性較小(P=0.21，I2=48%)，可接受，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=9.92，95%CI為6.51～13.33(P<0.000 01)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人下肢膝關(guān)節(jié)屈等速力矩。

2.2.6計時起立-行走 共納入6篇文獻〔8，10，19，24，25，27〕，88例受試者，各研究均在實驗前對受試者計時起立-走進行基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗顯示，各研究之間異質(zhì)性較小(P=0.35，I2=12%)，可接受，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=-0.67，95%CI為-0.94～-0.41(P<0.000 01)，提示阻血下運動鍛煉能有效改善老年人下肢計時起立-行走的功能表現(xiàn)。

2.2.730 s椅子坐起 共納入6篇文獻〔8，15，19，23，25，27〕，72例受試者，各研究均在實驗前對受試者進行椅子坐-起基線測試，并在干預(yù)后對指標進行了第2次測試。異質(zhì)性檢驗結(jié)果顯示，異質(zhì)性檢驗顯示：各研究之間異質(zhì)性較小(P=0.28，I2=21%)，可接受，采用固定效應(yīng)模型進行分析。Meta分析結(jié)果顯示，合并效應(yīng)量MD=3.71，95%CI為3.10～4.32(P<0.000 01)，提示阻血下運動鍛煉能顯著增加老年人30 s椅子坐起次數(shù)。

3 討 論

本研究結(jié)果表明，阻血下運動(力量練習(xí)、行走、功能性練習(xí))能有效緩解老年人下肢衰老性肌肉萎縮、提高肌肉力量及肌肉功能。

關(guān)于阻血下運動緩解老年人下肢衰老性肌萎縮、提高力量及功能的機制，目前說法尚不一致。一些學(xué)者認為，阻血下運動引起的肌肉缺氧，可能是萎縮的肌肉圍度和力量增加的生理機制之一〔28〕。阻血下運動，使阻血部位靜脈回流受阻、動脈流人受限，出現(xiàn)局部缺氧，導(dǎo)致pH降低和大量代謝產(chǎn)物堆積，刺激特異性代謝型受體與Ⅲ/Ⅳ傳入神經(jīng)纖維，通過調(diào)節(jié)化學(xué)感受器反射，促使生長激素(GH)和胰島素樣生長因子(IGF)-1等合成類激素濃度增加〔29～31〕，這些激素與肌肉的肥大成正相關(guān)〔32,33〕。Yudai等〔33〕研究發(fā)現(xiàn)，阻血下力量練習(xí)后GH濃度顯著上升，接近靜息狀態(tài)下300倍。Abe等〔34〕研究發(fā)現(xiàn)，阻血下力量練習(xí)2 w后，IGF-1顯著上升。另一些學(xué)者則通過肌電圖肌肉放電頻率和幅度，提出肌纖維募集說〔35,36〕。Loenneke等〔35〕研究發(fā)現(xiàn)，低強度力量練習(xí)時肌肉放電頻率和幅度明顯高于低強度對照組。該研究認為阻血下運動單元的募集率及Ⅱ型纖維(快縮型纖維)募集量增加可能引起肌肉肥大、力量增加機制。阻血下運動造成血流減少，使內(nèi)分泌反應(yīng)與代謝壓力發(fā)生變化，誘發(fā)較高活動電位，引起類似肌組織疲勞現(xiàn)象。這一現(xiàn)象可在肌纖維募集時不完全按照募集定律〔37〕，使低強度運動時也可募集到Ⅱ型纖維〔38〕。Houtman等〔39〕研究指出，肌肉在疲勞的狀態(tài)下，運動單位募集閾值會下降，導(dǎo)致低強度力量練習(xí)仍然可募集Ⅱ型纖維。Yasuda等〔40〕研究證實，阻血下鍛煉使Ⅱ型纖維CSA增加27.6%。但也有學(xué)者對此持否定態(tài)度，認為肌肉萎縮其本質(zhì)是由于蛋白質(zhì)合成減弱和降解增強所導(dǎo)致〔41〕，因此認為肌肉肥大與力量增加的機制可能與此有關(guān)。針對這一假設(shè)，一部分學(xué)者提出細胞腫脹說〔42〕，認為阻血下導(dǎo)致的細胞腫脹可激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，促使合成代謝信號通路開放，促進蛋白合成〔43〕。目前這一觀點已得到驗證。Fry等〔44〕通過阻血下鍛煉后對老年人(≥60歲)肌肉活檢技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在效應(yīng)物核糖體S6激酶(SK6)1刺激下，mTOR明顯提高，蛋白合成增加56%。另一部分學(xué)者則認為〔45，46〕阻血下鍛煉會提高熱休克蛋白(HSP)-72和一氧化氮合成酶(NOS)-1活性，HSP-72可緩解肌肉萎縮引起的肌蛋白質(zhì)合成下降，抑制細胞凋亡，NOS-1可使衛(wèi)星細胞活化，促使肌肉生長。

綜上，低強度運動結(jié)合血流限制不僅可緩解衰老性肌萎縮，還可顯著提高老年人下肢肌肉力量和功能性表現(xiàn)，為老年人運動鍛煉提供了新的理論依據(jù)。由于納入文獻質(zhì)量及結(jié)局指標數(shù)量的局限性，上述結(jié)論尚待進一步展開更多大樣本、多中心、高質(zhì)量的研究加以驗證。