戴瑞磊 (濟(jì)寧學(xué)院體育系，山東 曲阜 273155)

近年來(lái)，在運(yùn)動(dòng)科學(xué)領(lǐng)域關(guān)于抗阻訓(xùn)練以及抗阻訓(xùn)練結(jié)合蛋白補(bǔ)充對(duì)老年肌肉蛋白質(zhì)代謝乃至對(duì)肌肉丟失影響的研究取得了一定進(jìn)展。

1 肌肉丟失與老年肌肉蛋白質(zhì)代謝

肌肉是人體最先開始衰老的器官，一般人從40歲開始，肌肉質(zhì)量和肌纖維數(shù)量隨增齡出現(xiàn)下降，學(xué)者們將此現(xiàn)象稱為肌肉丟失〔1〕。研究表明，一般人從40～50歲開始肌肉丟失，而肌肉丟失每年的進(jìn)展率為0.6%〔2〕。雖然肌肉丟失是衰老過(guò)程中的自然規(guī)律，但其出現(xiàn)的個(gè)體差異十分明顯，這種差異表現(xiàn)為:肌肉丟失開始的年齡、肌肉丟失率。研究普遍認(rèn)為，個(gè)體的肌肉儲(chǔ)備(年輕時(shí)的肌肉量)決定著肌肉丟失率和肌肉丟失對(duì)肌肉功能的影響〔3〕。

老年人肌肉丟失的原因通常認(rèn)為有三:①老年人飲食的改變，這包括飲食的總量和飲食結(jié)構(gòu)的改變;②肌肉蛋白合成的減少，蛋白分解增加;③老年人運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的減少。老年人消化吸收能力的減弱，飲食總量的減少似乎是普遍規(guī)律，而老年人蛋白攝入量不足則是直接影響老年肌肉蛋白合成減少的原因。關(guān)于老年人蛋白攝入不足的研究結(jié)果大多來(lái)自西方發(fā)達(dá)國(guó)家的調(diào)查〔4〕，而西方人飲食結(jié)構(gòu)中肉食和其他高蛋白食物的比例遠(yuǎn)比發(fā)展中國(guó)家的人高，可以推想，老年人蛋白攝入不足可能是非常普遍的現(xiàn)象。老年肌肉蛋白合成的減少可能與飲食的改變有關(guān)，但飲食改變不是老年人肌肉蛋白減少的唯一原因，因?yàn)樵谠S多研究中發(fā)現(xiàn)，老年人肌肉蛋白合成減少與蛋白分解增加同時(shí)存在〔5〕。對(duì)一組65歲老年人的研究發(fā)現(xiàn)〔6〕，與正常年輕人相比，他們的局部肌肉蛋白合成減少了20% ～30%，而蛋白水解標(biāo)志物Surrogate卻增加了50%〔5〕。因此說(shuō)老年人肌肉丟失是由于肌肉蛋白合成的減少、肌肉蛋白分解代謝的增加，或者是兩種效應(yīng)的疊加導(dǎo)致了肌肉蛋白合成的負(fù)平衡。老年人運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的減少也是肌肉丟失重要的原因之一，缺乏運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致肌纖維橫斷面積減小或(和)肌纖維數(shù)量減少。有研究在50～80歲的人群中觀察到肌原纖維的廢止率為0.5%～1.5%/年〔7〕。眾多的調(diào)查顯示，肌肉失用是引起蛋白平衡遭到破壞的主要原因，因?yàn)橐恍﹫?jiān)持勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)鍛煉的人，肌肉相對(duì)量較運(yùn)動(dòng)少的普通老年人多，肌肉丟失率較小。而被調(diào)查對(duì)象的飲食狀況沒(méi)有明顯的差別〔8〕。

2 蛋白補(bǔ)充對(duì)老年肌肉蛋白質(zhì)代謝的影響

2.1 肌肉蛋白質(zhì)代謝與老年人合成代謝抵抗 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明〔9〕，老齡鼠在利用氨基酸合成肌肉蛋白方面的能力明顯降低，從而使得隨年齡增長(zhǎng)機(jī)體對(duì)蛋白的需求量在逐漸增加。人體實(shí)驗(yàn)也得到了同樣的結(jié)果〔10〕。因此，蛋白補(bǔ)充成為抑制肌肉丟失和維持肌肉蛋白平衡的重要干預(yù)措施。大量研究證明，有兩種干預(yù)措施能夠最有效地刺激肌肉蛋白合成代謝，即運(yùn)動(dòng)和蛋白攝入。老年人和年輕人相比，肌肉蛋白的分解代謝是相同的，但在以上兩種刺激下，老年人的合成代謝水平低于年輕人。Katsanos等〔11〕證明，在空腹?fàn)顟B(tài)下，老年人與年輕人肌肉蛋白合成率沒(méi)有明顯差別，而在給予合成蛋白口服劑時(shí)，老年人對(duì)于該刺激的反應(yīng)低于年輕人，這被稱為“合成代謝抵抗”。該項(xiàng)研究認(rèn)為，合成代謝抵抗的原因有二:一是老年人肌肉活動(dòng)的減少;二是老年人肌肉處理炎癥能力的降低。因?yàn)榧毙曰蚵约∪庋装Y及與增齡相關(guān)的炎性反應(yīng)都會(huì)影響肌肉對(duì)合成代謝的敏感性。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠低水平的炎性反應(yīng)損害了肌肉蛋白合成對(duì)喂食的反應(yīng)〔12〕。關(guān)于合成代謝抵抗的概念，學(xué)術(shù)界有一些爭(zhēng)論，Burd等〔13〕列舉了11項(xiàng)研究材料證明，老年人肌肉對(duì)蛋白攝入的敏感性降低完全是由于肌肉活動(dòng)的減少，當(dāng)老年人從事適當(dāng)運(yùn)動(dòng)后這種“抵抗”便驟然消失，因此并不存在什么“合成代謝抵抗”，而僅存在由于運(yùn)動(dòng)缺乏而導(dǎo)致的肌肉合成代謝敏感性銳減的現(xiàn)象而已，它并沒(méi)有特殊的生理/病理機(jī)制。無(wú)論是否存在“合成代謝抵抗”，老年人肌肉合成代謝敏感性差卻是事實(shí)，如何沖破這種“抵抗”才是學(xué)者們更加有意義的努力方向。老年人肌肉合成代謝對(duì)蛋白攝入敏感性降低是由于老年人內(nèi)臟吸收了較年輕人更多的氨基酸所致〔14〕?？诜被嶂?，老年人內(nèi)臟吸收氨基酸較多，而肌肉得到的就較少，然而在數(shù)小時(shí)內(nèi)多次服用氨基酸仍能保持肌肉蛋白合成作用的飽和。然而Volpi等〔15〕采用氨基酸+葡萄糖注射的方法來(lái)繞過(guò)內(nèi)臟吸收，結(jié)果發(fā)現(xiàn)年輕人肌肉蛋白合成增加，而老年人則沒(méi)有明顯變化。可見，老年人肌肉合成代謝抵抗存在與否以及其機(jī)制仍然有待深入研究。

2.2 影響老年人肌肉合成代謝的細(xì)胞機(jī)制 人體研究發(fā)現(xiàn)〔16〕，在肌肉蛋白合成與幾種免疫激活標(biāo)志物的循環(huán)濃度存在密切關(guān)系，細(xì)胞因子，特別是腫瘤壞死因子(TNF)-α可能會(huì)通過(guò)鈍化蛋白磷酸化在哺乳動(dòng)物雷帕酶素靶蛋白(Mtor)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)?yè)p害肌肉蛋白合成。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明〔17〕，TNF-α這個(gè)最重要的誘導(dǎo)因素在肌肉蛋白合成代謝變化中起著重要作用。與雷帕酶素靶蛋白(mTOR)通路相關(guān)的信號(hào)蛋白被證明對(duì)氨基酸十分敏感，因此，老年人肌肉對(duì)合成代謝刺激的敏感性降低，可能與mTOR通路中氨基酸刺激下的蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程被鈍化有關(guān)。老年人肌細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)于氨基酸的敏感性不如年輕人。

近年來(lái)關(guān)于MG29蛋白的研究報(bào)道越來(lái)越多，MG29是位于肌質(zhì)網(wǎng)膜上的一種蛋白，它在肌細(xì)胞神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)方面起著類似“開關(guān)”的作用，因此它是一種決定肌肉功能的重要功能蛋白。在衰老和疾病狀態(tài)下，肌細(xì)胞MG29蛋白的基因表達(dá)出現(xiàn)明顯下降，并且它與肌肉丟失存在密切關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，抗阻訓(xùn)練〔18〕和蛋白補(bǔ)充〔19〕都可以有效提高老齡大鼠肌細(xì)胞MG29蛋白的基因表達(dá)，并同時(shí)伴有肌纖維橫斷面積增粗。說(shuō)明，衰老肌肉中的蛋白質(zhì)代謝不僅涉及肌肉的結(jié)構(gòu)蛋白，而且也涉及某些重要的功能蛋白。許多干預(yù)措施，如抗阻訓(xùn)練、飲食蛋白補(bǔ)充等，不僅對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白有明顯的影響，同樣也對(duì)功能蛋白產(chǎn)生著重要的影響。

2.3 蛋白攝入干預(yù)對(duì)老年人肌肉蛋白合成代謝的影響 攝入蛋白的劑量、種類等可以通過(guò)影響血液晶氨酸(EAA)的濃度和時(shí)間來(lái)影響肌肉蛋白合成，這其中蛋白的質(zhì)量是很重要的。對(duì)于年輕人來(lái)說(shuō)，抗阻訓(xùn)練后補(bǔ)充5～10 g雞蛋對(duì)于補(bǔ)充肌肉蛋白合成率的提高就足夠了，而20 g則可以達(dá)到飽和〔20〕。另有研究表明〔12〕，這種補(bǔ)充中，乳清蛋白比酪蛋白和大豆蛋白更能刺激引起肌肉蛋白的合成(訓(xùn)練后0～3 h)，而且在訓(xùn)練后3～5 h仍能保持合成效率的高水平。乳清蛋白的支撐合成代謝的屬性很可能與較快的消化動(dòng)力學(xué)和氨基酸循環(huán)有關(guān)。支鏈氨基酸亮氨酸可能在調(diào)解肌肉蛋白合成中起到新陳代謝調(diào)節(jié)作用，而這是通過(guò)激活mTOR通道而實(shí)現(xiàn)的。乳清蛋白在刺激肌肉蛋白合成方面的能力要比大豆蛋白強(qiáng)，這不僅是因?yàn)槲談?dòng)力學(xué)的原因，而且是因?yàn)榇蠖沟鞍纵^乳清蛋白中的亮氨酸含量少的緣故。

Welle等〔21〕的研究發(fā)現(xiàn)，給予年輕被試低蛋白(占總能量的7%)、中等蛋白(14%)和高蛋白(28%)飲食，對(duì)刺激肌肉蛋白合成的效果是基本相同的。Katsanos等〔11〕研究則是給年輕被試飲用EAA補(bǔ)劑10 g就足以刺激肌纖維蛋白合成達(dá)到高水平，對(duì)老年人則需要20 g補(bǔ)劑可以刺激肌肉蛋白合成高于平常水平，但過(guò)多的EAA或蛋白質(zhì)則很難被肌肉吸收。說(shuō)明老年人需要更多的蛋白攝入以維持肌肉蛋白代謝水平，但過(guò)多的蛋白攝入則會(huì)成為負(fù)擔(dān)。基于眾多研究得出的相似的結(jié)論，Katsanos等〔18〕提出了亮氨酸閾的概念，即在給年輕人和老年人補(bǔ)充富含亮氨酸的蛋白補(bǔ)劑時(shí)(如乳清蛋白)，年輕人補(bǔ)充10 g就可以使其肌肉蛋白合成水平迅速提高，而老年人則需要補(bǔ)充到20 g時(shí)才能迅速提高。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)鞍籽a(bǔ)充沖破某一閾限時(shí)，肌肉蛋白合成才能產(chǎn)生較大的反應(yīng)。而在補(bǔ)充到30 g時(shí)，年輕人和老年人肌肉蛋白合成水平均進(jìn)入平臺(tái)期(基本相當(dāng)于安靜時(shí)的120%)，不再增長(zhǎng)。亮氨酸閾值不是一個(gè)絕對(duì)值，只是對(duì)于年輕人來(lái)說(shuō)具有較低的亮氨酸刺激反應(yīng)，而對(duì)老年人則敏感性較差，這個(gè)閾值偏高。亮氨酸閾概念的提出是基于近來(lái)許多研究所觀察到的結(jié)果，最引人注目的是，亮氨酸的攝入或靜脈注射導(dǎo)致了mTOR通路上的一個(gè)重要蛋白的磷酸化。年輕人對(duì)于攝入亮氨酸的反應(yīng)十分敏感，攝入1 g亮氨酸即可導(dǎo)致肌肉蛋白合成水平高于平常。老年人則對(duì)亮氨酸合成代謝反應(yīng)較遲鈍，在20 g乳清蛋白中加入4 g亮氨酸可引起肌肉合成代謝高于平常老年人需要亮氨酸含量高的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)肌肉蛋白合成。研究表明〔22〕，較多的亮氨酸循環(huán)濃度(血液)比較高的酪氨酸濃度更能有效地促進(jìn)肌肉蛋白合成。峰值亮氨酸濃度與肌肉蛋白合成呈正比。盡管亮氨酸攝入可以急劇提高肌肉合成代謝的水平，但長(zhǎng)期補(bǔ)充亮氨酸對(duì)肌肉質(zhì)量的影響效果還不知道，這方面的研究還未見到，然而有研究證明了攝入富含亮氨酸的氨基酸使得老年人肌肉質(zhì)量、肌肉功能得到明顯增強(qiáng)。另有研究則報(bào)道〔23〕，長(zhǎng)期補(bǔ)充亮氨酸(每天7.5 g)對(duì)老年人肌肉力量和肌肉質(zhì)量沒(méi)有明顯的影響。

3 抗阻訓(xùn)練對(duì)衰老肌肉蛋白質(zhì)代謝的影響

老年人肌肉丟失是普遍的自然規(guī)律，其直接原因就是肌肉蛋白合成代謝減弱而分解代謝增強(qiáng)。補(bǔ)充蛋白可以明顯增加肌肉蛋白合成代謝水平，但這種增加是暫時(shí)的，很多研究發(fā)現(xiàn)，在停止蛋白補(bǔ)充之后的短時(shí)間內(nèi)，無(wú)論老年人還是年輕人，其肌肉合成代謝水平就會(huì)恢復(fù)到平常水平。也就是說(shuō)，進(jìn)食引起的蛋白合成的增加是暫時(shí)的。因此，如何獲得肌肉蛋白合成水平的長(zhǎng)期效應(yīng)便成了人們追求的目標(biāo)。

Yong〔24〕的研究發(fā)現(xiàn)，抗阻訓(xùn)練+乳清蛋白(最少 10 g，其中5 g EAA)攝入提高了老年人肌原纖維的蛋白合成水平。同樣劑量攝入并未引起合成代謝反應(yīng)。另有研究〔25〕報(bào)道，給老年人長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的富含亮氨酸的乳清蛋白供食結(jié)合鍛煉，結(jié)果被試肌肉質(zhì)量和力量都有了明顯的增強(qiáng)。這表明，飲食與運(yùn)動(dòng)的協(xié)同效應(yīng)可刺激肌肉蛋白合成效率的提高，蛋白平衡的“擺動(dòng)”(蛋白合成，而后又消耗)有利于蛋白沉積，從而使肌肉肥大。

老年人亮氨酸閾較年輕人高，說(shuō)明老年人肌肉對(duì)蛋白攝入刺激的反應(yīng)能力較年輕人差。不僅如此，老年人在肌肉抗阻訓(xùn)練后肌肉蛋白合成代謝的反應(yīng)能力同樣低于年輕人。Abe等〔26〕發(fā)現(xiàn)，老年被試在抗阻訓(xùn)練之后，蛋白合成水平的提高比年輕人延誤了3～6 h，而老年人肌肉鍛煉后合成代謝信號(hào)反應(yīng)的減弱是短暫的，一定時(shí)間之后，他們肌肉合成代謝率的提高幅度可以達(dá)到年輕人的水平?？梢哉f(shuō)，抗阻訓(xùn)練可以促進(jìn)老年人肌肉蛋白合成增加，使老年人肌肉體積增大。然而老年人的這種合成代謝反應(yīng)比年輕人要明顯遲鈍。這其中的問(wèn)題是，所有研究中，老年人從事抗阻訓(xùn)練的負(fù)荷強(qiáng)度都較年輕人低，這可能是由于訓(xùn)練安全性的考慮，但畢竟這種差別會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的誤差。研究發(fā)現(xiàn)〔27〕，在阻斷工作肌群血流供應(yīng)的情況下采用低強(qiáng)度(25%～50%1RM)抗阻訓(xùn)練使肌肉力量增長(zhǎng)達(dá)到了相當(dāng)于高強(qiáng)度訓(xùn)練的效果。老年被試經(jīng)過(guò)1 h的抗阻訓(xùn)練(低強(qiáng)度+血流阻斷)，肌肉合成代謝較安靜時(shí)增加了57%，其分析原因在于這種訓(xùn)練方法促使了mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的磷酸化過(guò)程。之前的研究發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度(40%1RM)半蹲訓(xùn)練(每組重復(fù)10次，1 w3次，持續(xù)12 w)，能明顯改善老年人肌肉力量，但肌肉肥大未見明顯改善。而采用高強(qiáng)度(80%1RM)訓(xùn)練，不僅增加了肌肉力量，而且使股四頭肌明顯增粗。

研究發(fā)現(xiàn)〔28〕，抗阻訓(xùn)練結(jié)合蛋白質(zhì)補(bǔ)充可以有效地增強(qiáng)年輕人和老年人肌肉蛋白合成。研究證明，4.5 g EAA(相當(dāng)于10 g乳清蛋白)補(bǔ)充結(jié)合抗阻訓(xùn)練可以有效地提高年輕人肌肉蛋白合成代謝水平，通常在訓(xùn)練后的1.5 h代謝達(dá)到高峰。而對(duì)老年人同樣可以促進(jìn)肌肉蛋白合成代謝，但反應(yīng)較年輕人遲鈍，通常訓(xùn)練后3～5 h后達(dá)到高峰。Drummond等〔29〕的研究發(fā)現(xiàn)，在半蹲抗阻訓(xùn)練中，給被試補(bǔ)充EAA，在訓(xùn)練后5 h，老年被試和年輕被試所引起的肌肉合成代謝反應(yīng)水平是相似的，而在訓(xùn)練后的前3 h內(nèi)，年輕人的反應(yīng)較老年被試明顯。證明，EAA補(bǔ)充結(jié)合抗阻訓(xùn)練可以通過(guò)延遲的肌肉蛋白合成的刺激來(lái)削弱老年人合成代謝抵抗，之前的研究〔30〕報(bào)道，單純給被試補(bǔ)充乳清蛋白10 g可以明顯增加肌肉蛋白合成，而20 g則達(dá)到一個(gè)平臺(tái)期。Yong等〔24〕研究則發(fā)現(xiàn)，在抗阻訓(xùn)練結(jié)合乳清蛋白補(bǔ)充試驗(yàn)中，乳清蛋白補(bǔ)充可以采取階梯式增加的方式達(dá)到最大效果(從10 g、20 g，一直可增加到40 g)。在補(bǔ)充蛋白的時(shí)間方面，Esmarh等〔31〕的研究是在老年人被試從事12 w抗阻訓(xùn)練中，每次訓(xùn)練后立刻補(bǔ)充10 g乳清蛋白，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試肌纖維橫斷面積明顯增粗和等動(dòng)肌力明顯增強(qiáng)，而訓(xùn)練后2 h補(bǔ)充乳清蛋白的被試則效果不如即刻補(bǔ)充的明顯。關(guān)于補(bǔ)充蛋白的時(shí)間效果(訓(xùn)練前或后)有很多研究，結(jié)果并不一致。近期的研究〔32〕發(fā)現(xiàn)對(duì)于年輕被試而言，訓(xùn)練后24 h，無(wú)論高強(qiáng)度或低強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練，肌肉都保持了對(duì)蛋白補(bǔ)充的敏感性，其證據(jù)是肌肉mTNA轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)和肌肉蛋白質(zhì)合成代謝都表現(xiàn)出了增強(qiáng)。

給老年被試補(bǔ)充8 w多不飽和脂肪酸(Omega-3)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了合成代謝蛋白的磷酸化，增強(qiáng)了mTOR的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，減弱了隨增齡出現(xiàn)的合成代謝抵抗〔33〕。其機(jī)制并不清楚，但研究者們一致認(rèn)為Omega-3的抗炎癥反應(yīng)的功能是主要原因，因?yàn)槔夏耆穗S年齡增長(zhǎng)，肌肉炎癥反應(yīng)在不斷增強(qiáng)。

4 總結(jié)

肌肉合成代謝與分解代謝的不平衡導(dǎo)致了肌肉丟失和肌肉功能衰退。蛋白攝入可以明顯促進(jìn)肌肉蛋白合成代謝水平，但其效果是暫時(shí)的。抗阻訓(xùn)練結(jié)合蛋白補(bǔ)充可以使老年肌肉合成代謝處于較穩(wěn)定的增高水平。老年人與年輕人相比，肌肉對(duì)蛋白攝入和抗阻訓(xùn)練的反應(yīng)都較為遲鈍，但這兩種干預(yù)都可以使老年人肌肉合成代謝反應(yīng)達(dá)到年輕人的水平，只是時(shí)間稍有延遲。理論上在不考慮老年人心、腦血管承受能力的情況下，高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練比低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練能夠更有效地促進(jìn)老年人肌肉蛋白合成代謝水平。在蛋白補(bǔ)充方面，富含亮氨酸和EAA的蛋白質(zhì)能夠最有效地提高老年人和年輕人肌肉蛋白合成代謝水平。

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