聶小鋒

(齊魯師范學(xué)院 體育學(xué)院，山東 濟(jì)南 250013)

老化是一種退行性變化.與其他組織一樣，肌肉同樣遭受著老齡化帶來(lái)的既有形態(tài)上又有功能上的下降退化.肌肉萎縮癥是指老齡化相關(guān)的肌肉質(zhì)量、肌肉力量和身體功能下降[1].根據(jù)全美調(diào)查，在2000年，美國(guó)醫(yī)保在肌肉萎縮癥上的花費(fèi)達(dá)到185億美元[2].隨著老齡化成為全球趨勢(shì)，這個(gè)數(shù)字將會(huì)越來(lái)越大.然而，肌肉萎縮癥并沒有被完全的認(rèn)識(shí)和了解，在一些關(guān)鍵問題上存在很大爭(zhēng)議.例如，傳統(tǒng)肌肉萎縮癥相關(guān)研究認(rèn)為肌肉萎縮發(fā)生在肌肉內(nèi)部，例如肌纖維萎縮與可塑性下降.但是長(zhǎng)期跟蹤發(fā)現(xiàn)，即使肌肉質(zhì)量在老齡化階段維持不變，肌肉力量依然會(huì)嚴(yán)重下降[3].根據(jù)以上研究與其他相關(guān)研究,目前許多學(xué)者開始質(zhì)疑傳統(tǒng)肌肉萎縮癥的相關(guān)研究，以及對(duì)肌肉萎縮癥的定義：我們應(yīng)該更加關(guān)注年齡老化而導(dǎo)致的肌肉質(zhì)量丟失下降，還是更加關(guān)注功能相關(guān)的下降，例如肌肉力量的下降？與此同時(shí)，對(duì)比肌肉質(zhì)量的下降，系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn)肌肉力量下降能夠更大程度上地解釋肌肉表現(xiàn)的下降，同時(shí)與失去平衡、跌倒、殘疾相關(guān)性更高.因此，有些學(xué)者提出使用肌肉退化癥代替肌肉萎縮癥，因?yàn)榍罢吒碇δ芊矫鎇4].同時(shí)，越來(lái)越多的研究開始傾向于研究神經(jīng)層面，因?yàn)樯窠?jīng)肌肉控制比肌肉本身與肌肉力量更加相關(guān)，而肌肉因素與肌肉質(zhì)量下降更相關(guān).在所有的神經(jīng)控制因素中，運(yùn)動(dòng)單位的性質(zhì)及其放電方式對(duì)肌肉力量尤為關(guān)鍵.因此，本綜述試圖解釋老齡化相關(guān)的運(yùn)動(dòng)單位性質(zhì)改變，以此作為可能機(jī)制對(duì)肌肉力量下降與身體功能表現(xiàn)下降進(jìn)行解釋.這種對(duì)于神經(jīng)控制層面的關(guān)注有助于激發(fā)新的臨床干預(yù)方式來(lái)評(píng)估和治療肌肉萎縮癥.與此同時(shí)，我們也將會(huì)討論關(guān)于性別差異在肌肉功能力量下降中的表現(xiàn).

1 肌肉萎縮癥

1.1 肌肉萎縮癥及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

肌肉萎縮癥sarcopenia源自希臘語(yǔ)“肉體”與“缺乏”.字面上來(lái)說(shuō)意味著肌肉組織缺乏.然而，對(duì)于臨床評(píng)估與治療，需要操作性定義和相應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn).經(jīng)過一系列的國(guó)際會(huì)議與研討，來(lái)自世界各地的老年學(xué)家，臨床醫(yī)生，營(yíng)養(yǎng)師等一致定義肌肉萎縮為一種綜合癥，特點(diǎn)是伴隨老齡化的肌肉質(zhì)量丟失以及力量下降，同時(shí)有一定風(fēng)險(xiǎn)罹患?xì)埣?，低生活質(zhì)量與死亡[1][5][6].基于以上定義，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)包括三部分：肌肉質(zhì)量，肌肉力量和身體表現(xiàn).即使具體測(cè)試方法和界定值并沒有確定，但是推薦了幾種測(cè)試方式.肌肉質(zhì)量可以用雙能量x光測(cè)試和生物電阻抗技術(shù)，或者使用人體測(cè)量?jī)x.用握力來(lái)評(píng)價(jià)肌肉力量.用步行速度來(lái)評(píng)價(jià)身體功能表現(xiàn).同時(shí)也有區(qū)分肌肉萎縮癥的三個(gè)階段：前期、中期和后期.如果患者僅僅罹患肌肉質(zhì)量減少，那么屬于前期；如果罹患三個(gè)條件中的兩個(gè)，就屬于中期；如果三個(gè)條件完全符合，即為后期.

1.2 肌肉萎縮癥與肌肉退化癥的區(qū)別

歐洲對(duì)肌肉萎縮癥的定義是具有操作性層面的定義，具有很強(qiáng)的臨床應(yīng)用價(jià)值，有利于促進(jìn)篩選和干預(yù)肌肉萎縮癥.肌肉質(zhì)量減少是肌肉力量下降和身體功能退化的根源，這受到越來(lái)越多研究者的質(zhì)疑.Mitchell提出肌肉質(zhì)量與肌肉力量是互相獨(dú)立的兩個(gè)概念.根據(jù)橫斷研究和長(zhǎng)期跟蹤研究，他們發(fā)現(xiàn)肌肉質(zhì)量下降速度為0.6%-0.9%每年，而肌肉力量下降更快，3%-4%每年用肌肉力量與橫斷面比這個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)肌肉形態(tài)與力量的關(guān)系[7].人們對(duì)肌肉力量與肌肉質(zhì)量的關(guān)系了解的還不夠，它們之間并不成正比.因此，肌肉力量橫斷比并不是一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo).

Clark和Manini是較早提出肌肉退化癥這個(gè)概念的學(xué)者，其意義在于強(qiáng)調(diào)肌肉力量的退化，代替肌肉萎縮癥這個(gè)專注于肌肉質(zhì)量的詞語(yǔ).他們發(fā)表的幾篇綜述論文表明肌肉質(zhì)量和肌肉力量相互獨(dú)立的關(guān)系.長(zhǎng)期跟蹤研究同樣支持他們的觀點(diǎn)：一個(gè)長(zhǎng)達(dá)六年的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論男性女性，即使他們各自的瘦體重保持相同，他們的肌肉力量下降卻大不相同.一些病人服用雄性激素來(lái)緩解肌肉萎縮，但是增加的肌肉質(zhì)量并沒有與肌肉力量的增加相匹配[8].在他們最新的研究中，一些更有意義的發(fā)現(xiàn)繼續(xù)證明他們的觀點(diǎn).在一個(gè)長(zhǎng)期跟蹤研究中，除了肌肉力量的下降遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于肌肉質(zhì)量的下降，盡管肌肉質(zhì)量重新增加，肌肉力量卻依然迅速下降.而且，他們做了一個(gè)系統(tǒng)綜述，想確定肌肉質(zhì)量下降或肌肉力量下降與身體功能下降的相干性，以此來(lái)判斷肌肉質(zhì)量和肌肉力量哪一個(gè)能夠更加對(duì)負(fù)面健康結(jié)果作出解釋.結(jié)果是力量的相關(guān)性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于質(zhì)量的相關(guān)性，證明力量比質(zhì)量更能夠預(yù)測(cè)健康結(jié)果.他們同時(shí)分析了可能導(dǎo)致肌肉力量下降的神經(jīng)方面因素.建議更多的研究關(guān)注導(dǎo)致肌肉力量下降的神經(jīng)控制因素，而不是肌肉質(zhì)量因素.

1.3 導(dǎo)致肌肉萎縮癥或肌肉退化癥的神經(jīng)控制因素

鑒于肌肉力量的下降獨(dú)立于肌肉質(zhì)量的下降，一些研究者提出應(yīng)該更多關(guān)注神經(jīng)控制因素而不是肌肉本身的因素，例如肌肉萎縮.Kaya發(fā)現(xiàn)對(duì)于年輕人和老年人，肌肉力量與運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量和運(yùn)動(dòng)單位大小的關(guān)系顯著不同[9].這暗示運(yùn)動(dòng)單位放電方式在兩個(gè)人群中是完全不同的.一些研究者綜述了年齡相關(guān)的神經(jīng)控制變化，從大腦皮層，脊髓，周圍神經(jīng)，到運(yùn)動(dòng)單位和神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了未來(lái)研究在上游神經(jīng)肌肉控制通路的重要性[10].有學(xué)者綜述了關(guān)于導(dǎo)致肌肉退化癥和肌肉萎縮癥的相應(yīng)機(jī)制[4].在所有神經(jīng)層面，運(yùn)動(dòng)單位放電性質(zhì)和放電行為處于整個(gè)神經(jīng)肌肉控制通路的最末端，與肌肉力量的產(chǎn)生關(guān)系最密切.接下來(lái)的一個(gè)部分將重點(diǎn)討論運(yùn)動(dòng)單位與肌肉力量的關(guān)系.

2 老齡化相關(guān)的運(yùn)動(dòng)單位變化導(dǎo)致肌肉力量下降

運(yùn)動(dòng)單位是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其支配的肌肉纖維.他是神經(jīng)肌肉控制的基本單位.在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池里，放電方式遵循一個(gè)原則，那就是小運(yùn)動(dòng)單位先動(dòng)員，大運(yùn)動(dòng)單位后動(dòng)員[11].產(chǎn)生的肌肉力量由運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量、性質(zhì)決定[12][13].然而，力量的波動(dòng)與身體表現(xiàn)并不主要取決于以上因素，而是取決于主動(dòng)肌與拮抗肌，運(yùn)動(dòng)單位同步性，或放電變化性[14][15].在這，我們重點(diǎn)討論運(yùn)動(dòng)單位的性質(zhì)，鑒于力量波動(dòng)及表現(xiàn)的機(jī)制過于復(fù)雜并不明朗.

2.1 運(yùn)動(dòng)單位重塑

隨著人老化，運(yùn)動(dòng)單位和支配肌肉的神經(jīng)開始退化.這將會(huì)導(dǎo)致肌肉纖維與支配神經(jīng)分離，因此導(dǎo)致肌肉萎縮.然而，由于運(yùn)動(dòng)單位重塑的原因，運(yùn)動(dòng)單位丟失而導(dǎo)致的肌肉力量下降并不容易被檢測(cè)出來(lái).當(dāng)肌肉纖維被分離，附近的神經(jīng)將會(huì)長(zhǎng)出新的軸突重新支配被孤立的肌肉纖維.這也就是為什么在最初老化，肌肉力量下降并不明顯.當(dāng)運(yùn)動(dòng)單位丟失的速度超過運(yùn)動(dòng)單位重塑的速度的時(shí)候，肌肉力量才開始迅速下降[16].實(shí)際上，當(dāng)迅速下降時(shí)，重塑的運(yùn)動(dòng)單位已經(jīng)變得巨大，因此其丟失所導(dǎo)致的肌肉力量下降也是巨大的[17].這個(gè)階段應(yīng)該被用作重新考量肌肉萎縮癥或者肌肉退化癥[18][19].

2.2 運(yùn)動(dòng)單位丟失(運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目估計(jì)技術(shù))

每塊肌肉中的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目都不盡相同.運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池中運(yùn)動(dòng)單位越多，所產(chǎn)生的肌肉力量就越大.相同的，對(duì)于精細(xì)控制的肌肉，其運(yùn)動(dòng)單位就偏??；對(duì)于大肌肉群，運(yùn)動(dòng)單位就偏大.隨著人衰老，大運(yùn)動(dòng)單位要提早進(jìn)入重塑階段并且以一個(gè)更快的速度丟失.但是，由于重塑階段的存在，整體運(yùn)動(dòng)單位變得大而且慢，導(dǎo)致更多慢速收縮的運(yùn)動(dòng)單位在人體中存在.傳統(tǒng)而言，運(yùn)動(dòng)單位的大小和數(shù)目能夠通過肌肉活檢推測(cè)[20].然而，最近一種新的技術(shù)可以基于電生理數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)單位的大小和數(shù)目進(jìn)行推測(cè).該項(xiàng)技術(shù)最初應(yīng)用于ALS 病人(俗稱“漸凍人”)，評(píng)估其隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)單位丟失情況.近來(lái)越來(lái)越多的研究利用該技術(shù)評(píng)估肌肉萎縮癥的情況，建立了良好的相關(guān)性，有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值[21][22][23].ALS是一種神經(jīng)退化性疾病，伴隨著運(yùn)動(dòng)單位的丟失.同時(shí)利用的人群還包括糖尿病性神經(jīng)病.運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目估計(jì)技術(shù)在以上兩種人群中都有著廣泛的應(yīng)用.基本技術(shù)原則如下：需要獲得的兩個(gè)參數(shù)是最大肌肉放電幅度(包括整個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池)，和平均每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位放電幅度.用最大肌肉放電幅度除以每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位放電幅度，即可得到運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目.有了這項(xiàng)技術(shù)，一些新的關(guān)于肌肉萎縮癥的發(fā)現(xiàn).例如，McNeil等比較脛前肌的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目估計(jì)，比較三種人群：年輕人群，老年人群(60歲以上)以及衰老人群(85歲以上).他們發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目最多的是年輕人，其次是老人，最后是衰老人群[19].Gilmore等測(cè)試肌肉萎縮癥三個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目估計(jì)以及神經(jīng)肌肉傳遞保真度然后發(fā)現(xiàn)盡管運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目變化在三個(gè)階段的差異并沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性，但是總體上來(lái)說(shuō)，年輕人群的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目最多，其次是老年人，而數(shù)目最少的是衰老人群.同時(shí)神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)信號(hào)傳遞穩(wěn)定性也在輕度肌肉萎縮癥和重度肌肉萎縮癥兩個(gè)肌肉萎縮癥階段間產(chǎn)生了顯著性變化[24].Drey等提出運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的丟失與肌肉萎縮癥密切相關(guān)，采用的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目估計(jì)和運(yùn)動(dòng)單位大小估計(jì)兩種技術(shù)來(lái)區(qū)分是否罹患肌肉萎縮癥，在兩個(gè)參數(shù)之間建立了良好的相關(guān)性[25][26].這項(xiàng)研究展示了電生理技術(shù)能夠作為一種新的診斷手段來(lái)診斷肌肉萎縮癥.所有的研究都解釋了存在于運(yùn)動(dòng)單位和肌肉萎縮癥以及肌肉力量下降之間的密切關(guān)系，并且強(qiáng)調(diào)了要把運(yùn)動(dòng)單位角度加入我們對(duì)于肌肉萎縮癥的理解，并且促進(jìn)相應(yīng)的診斷和治療.

2.3 神經(jīng)肌肉傳遞不穩(wěn)定性

除了運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目隨著老齡化發(fā)生變化，神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)的電活動(dòng)也成為關(guān)注的焦點(diǎn)之一.形態(tài)學(xué)上而言，隨著年齡老化，突觸前部分開始變得膨脹擴(kuò)大，但是突觸后部分變得減小，潛在的機(jī)制是老齡化所導(dǎo)致的氧化和老化使得細(xì)胞發(fā)生凋亡[27].值得注意的是，Deschenes等展現(xiàn)了年齡導(dǎo)致的神經(jīng)突觸和軸突末端所發(fā)生的組織化學(xué)性變化，這些變化要早于肌肉纖維老化所發(fā)生的變化[28].這也為枯萎理論提供證據(jù).這種理論推測(cè)首先發(fā)生神經(jīng)退化，然后才發(fā)生肌肉萎縮，強(qiáng)調(diào)神經(jīng)因素在肌肉萎縮癥中的重要性.

神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)退化同樣也可以用電生理技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)推測(cè).之前已經(jīng)提到，神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)老化會(huì)使信號(hào)傳遞變得不穩(wěn)定，并且這種由軸突向運(yùn)動(dòng)終板的信號(hào)傳遞的保真度將會(huì)嚴(yán)重降低[17][19][24].神經(jīng)肌肉傳遞不穩(wěn)定性也被看做是一個(gè)重要的神經(jīng)肌肉重塑的指標(biāo)，能夠引起運(yùn)動(dòng)單位放電的多變性.實(shí)際上，不僅僅是老齡化，其他一些神經(jīng)退化性疾病也會(huì)導(dǎo)致相類似的效果，例如糖尿病性神經(jīng)病就會(huì)導(dǎo)致與肌肉萎縮癥相同的神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)功能錯(cuò)亂和運(yùn)動(dòng)單位功能下降[29][30].這也暗示著神經(jīng)肌肉傳遞穩(wěn)定性對(duì)于運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)員和力量產(chǎn)生機(jī)制的重要影響.

3 性別差異對(duì)于肌肉功能的影響及其潛在機(jī)制

男性和女性在生理上是差異很大的，尤其在肌肉功能方面.例如，力量下降速率不同，對(duì)于相同強(qiáng)度的等長(zhǎng)收縮，無(wú)論是持續(xù)還是間斷.同時(shí)，女性的疲勞和相應(yīng)的力量降低都會(huì)更少，而持續(xù)時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)，相比男性而言[14].與此同時(shí)，性別差異在肌肉疲勞的表現(xiàn)上也很大程度上依賴特定肌肉群.曲臂肌群，指伸肌，背伸肌，伸膝肌，呼吸肌都展現(xiàn)了很大的性別差異在肌肉疲勞上.相反的，例如跖屈肌就差異比較小，可能是因?yàn)槊勄凹『懈嗟穆』蛘叩挚蛊诘募∪饫w維[31].同時(shí)肌肉疲勞與最初產(chǎn)生的力量正相關(guān)，這意味著越高力量，越快疲勞[14].收縮強(qiáng)度也與性別差異息息相關(guān).隨著收縮的強(qiáng)度逐漸增加，性別差異開始降低，這意味著男性和女性的肌肉力量表現(xiàn)相同，當(dāng)收縮強(qiáng)度比較高的時(shí)候.Hunter等比較了59個(gè)研究的數(shù)據(jù)同時(shí)包括男性和女性在等長(zhǎng)收縮和動(dòng)態(tài)收縮，也包括不同的肌肉群.最后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)顯著性的負(fù)相關(guān)對(duì)于收縮強(qiáng)度和性別差異之間.間斷性收縮和持續(xù)收縮都會(huì)很大程度上影響這個(gè)相關(guān)性，最終可能導(dǎo)致女性的耐力時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出男性[31].在動(dòng)態(tài)收縮中，證據(jù)顯示女性會(huì)變得更容易疲勞，當(dāng)性別差異被消除，但是依然在收縮強(qiáng)度和性別差異之間存在著強(qiáng)相關(guān).另外一個(gè)因素就是收縮速度[32].盡管女性有著更好的耐力和更長(zhǎng)的收縮時(shí)間，當(dāng)涉及重復(fù)動(dòng)態(tài)收縮過程中，兩者就變得相同.總而言之，不同性別會(huì)有著不同的肌肉疲勞差異，并且依賴于最大力量、肌肉群、相對(duì)收縮強(qiáng)度，間斷或者持續(xù)收縮速度.以上所有因素都應(yīng)該被考慮到，如果要考慮性別差異在肌肉力量的表現(xiàn).

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于肌肉萎縮癥，隨著越來(lái)越多的臨床研究，其含義和操作性定義應(yīng)該重新被審視.隨之而變的，應(yīng)該是評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法.針對(duì)肌肉力量和肌肉質(zhì)量的獨(dú)立性，我們應(yīng)該分開兩者的聯(lián)系和區(qū)別，更加重視與身體功能相關(guān)的肌肉力量指標(biāo).運(yùn)動(dòng)單位的老化也會(huì)導(dǎo)致肌肉力量的下降，更多相關(guān)研究應(yīng)該闡明運(yùn)動(dòng)單位在肌肉老化中的地位.