综述:从分子到生理功能:衰老轨迹

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Research in Physiology 2.1

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  本文聚焦肌肉衰老,详细阐述衰老过程中肌肉质量、力量和功能下降(肌肉减少症,sarcopenia)的生理机制,涵盖肌纤维、线粒体等变化,提出运动、合理饮食等干预策略,为延缓肌肉衰老提供理论依据与实践指导。

  

1. 引言


全球老龄化加剧,65 岁以上人口占比不断上升,如加拿大、美国和欧盟。衰老伴随多种健康问题,其中肌肉质量和功能下降尤为突出。骨骼肌是人体重要组织,占体重约 40±10%,其质量取决于肌肉蛋白质合成(MPS)和分解(MPB)的平衡。运动和蛋白质摄入可促进 MPS,增加肌肉质量;而衰老时,MPS 对蛋白质摄入的反应减弱,加上日常活动减少、蛋白质和能量摄入不足,肌肉蛋白平衡易处于负状态,导致肌肉流失。本综述旨在探讨肌肉衰老的分子和生理变化,以及应对肌肉减少症的策略。

2. 肌肉减少对健康的影响及减缓肌肉流失的策略


2.1 肌肉减少症和与肌肉衰老相关的疾病


肌肉减少症表现为随年龄增长,骨骼肌质量、力量和功能进行性下降,通常在 40 - 50 岁开始显现。30 岁后,肌肉质量每年约下降 0.8%,力量和功率下降更快,每年约 3%。肌肉减少症会增加代谢紊乱(如 2 型糖尿病)、降低生活质量、增加心血管疾病风险。此外,许多疾病如代谢综合征、肥胖、2 型糖尿病等会加重肌肉减少症,形成恶性循环。

2.2 肌肉废用加速衰老


健康成年人身体活动减少或肌肉废用会导致肌肉萎缩,老年人恢复困难。短期活动减少,如两周内减少总步数,会降低餐后 MPS、损害胰岛素敏感性、减少腿部无脂肪质量,甚至使肌肉力量下降相当于 2 - 3 年的正常衰老。患有慢性疾病的老年人在肌肉废用时更易出现肌肉萎缩和肌肉减少症,如髋关节手术后的老年人腿部肌肉萎缩明显。

3. 驱动肌肉衰老的生理适应


3.1 肌纤维随年龄的变化


随着年龄增长,肌纤维出现多种变化,包括纤维大小和数量减少,尤其是 2 型纤维;运动单位数量下降,神经肌肉接头稳定性降低;肌原纤维机械性能受损,如弹性降低、横桥形成不良。这些变化导致肌肉力量、功能和质量下降,而抵抗运动有助于增加 2 型肌纤维大小。

3.2 线粒体随年龄的变化


衰老时,骨骼肌线粒体结构和功能发生改变,包括线粒体体积减少、结构破坏、功能下降,且 2 型纤维中变化更明显。线粒体功能障碍与活性氧(ROS)生成增加、线粒体 DNA 损伤、修复系统减弱、PGC - 1α 蛋白表达降低等有关。运动可部分预防或逆转这些变化,耐力运动促进线粒体生物发生,抵抗运动有助于维持 2 型纤维横截面积,联合运动可能对改善老年人氧化能力更有益。

3.3 结缔组织和细胞外基质变化


肌肉内结缔组织对肌肉功能至关重要,其蛋白质周转较慢,但在抵抗运动后合成率相对增加。小鼠研究表明,衰老时肌肉胶原交联增加,细胞外基质(ECM)变硬,影响其生物力学性能和周转。人类研究中,肌肉胶原含量变化存在争议,抵抗运动可增加肌肉结缔组织蛋白周转,但蛋白质补充对其合成影响不大。

3.4 肌肉干细胞微环境的变化


肌肉干细胞(卫星细胞)微环境对肌肉生长、修复和再生至关重要。衰老时,卫星细胞活性下降,其微环境中的 ECM 变厚,抑制卫星细胞激活。肌肉卫星细胞数量随年龄减少,运动可部分逆转肌肉再生受损情况,且运动能增加毛细血管影响区域,改善肌肉修复。

3.5 全身因素的变化 —— 炎症衰老


炎症衰老指无菌免疫失调,随年龄增长,体内促炎标志物浓度增加。高水平的细胞因子(如 IL - 6、CRP)与肌肉流失和力量下降有关,可能通过激活泛素 - 蛋白酶途径、影响肌肉内信号通路导致肌肉和力量损失。

4. 减缓衰老过程中肌肉流失的方法


4.1 老年人需要特定的蛋白质摄入建议


目前成人蛋白质推荐摄入量约为 0.8g/kg/ 天,但这对老年人 MPS 刺激不足。老年人应增加总蛋白摄入量,每餐摄入 0.4g/kg 蛋白质,每日总量至少 1.2g/kg,且均匀分配蛋白质摄入时间,选择高质量蛋白质来源,如乳制品。同时,要保证足够的能量摄入,以避免因营养不足导致肌肉流失。

4.2 运动对衰老肌肉有益


运动对老年人肌肉有诸多益处,抵抗运动可刺激 MPS,促进肌肉肥大和增强力量。多种抵抗运动训练(RET)方案都有效,低负荷(30 - 50% 1RM,高容量)RET 可能更适合老年人,能改善生理缺陷,如增加线粒体含量、控制血糖。

4.3 综合生活方式策略是维持和保护肌肉的关键


抵抗运动和有氧运动结合,再加上充足的蛋白质摄入,是减缓肌肉衰老的有效策略。这种综合策略可改善 2 型糖尿病老年人的血糖控制、身体成分、力量和功能,在减少日常活动时也能减缓肌肉衰老。

4.4 预康复:现在开始运动的重要性


预康复是术前改善术后结果的策略。例如,老年人在卧床休息前进行单侧 RET,可减少肌肉流失和肌原纤维蛋白合成的下降。抵抗运动能增加 MPS 和肌肉质量,提前运动有助于应对可能出现的肌肉萎缩情况。

5. 人类衰老肌肉生理学研究中的问题


5.1 药物使用


老年人常服用多种药物,这些药物可能影响肌肉代谢或对运动、营养干预的反应。研究时排除使用特定药物的老年人会增加招募难度和研究成本,且研究结果难以推广到更广泛的老年人群。

5.2 因果关系


在研究肌肉减少症的因果关系时,很难区分自然衰老、不活动和药物使用的影响。老年人不活动时通常服用药物,影响肌肉环境,且对老年人进行卧床休息研究存在伦理问题。

6. 未来方向


研究衰老对肌肉的影响面临诸多挑战,但研究成果对减缓肌肉衰老意义重大。未来应致力于分离正常衰老、活动、药物使用和医疗并发症之间的因果关系,建立新模型;同时,应推广从年轻时开始运动以延缓肌肉衰老的理念,研究可纳入服药参与者,使研究结果更具代表性。

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