《Frontiers in Physiology》:Comparative efficacy of aerobic training, resistance training, combined training, and multicomponent exercise on interleukin-6, C-reactive protein, and tumor necrosis factor-α levels in older adults (≥60 years): a systematic review and network meta-analysis
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目的:比较并排序有氧训练(aerobic training, AT)、抗阻训练(resistance training, RT)、联合训练(AT+RT)和多成分运动(multicomponent exercise, MCEx)四种运动训练模式对老年人血清白细胞
目的:比较并排序有氧训练(aerobic training, AT)、抗阻训练(resistance training, RT)、联合训练(AT+RT)和多成分运动(multicomponent exercise, MCEx)四种运动训练模式对老年人血清白细胞介素-6(interleukin-6, IL-6)、C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平的影响,并检验最佳运动模式是否因参与者健康状态(健康与慢性病)而异。方法:严格遵循PRISMA指南,两名研究人员根据预先设定的纳入和排除标准独立进行文献筛选、方法学质量评估和数据提取。采用三级Meta分析处理多臂试验中效应量的相关性;采用频率学随机效应网状Meta分析比较并排序AT、RT、AT+RT和MCEx的干预效果。使用Cochrane偏倚风险工具评估纳入研究的偏倚风险,并使用GRADE框架评价证据确定性。主要效应量为标准化均数差(standardized mean difference, SMD)及其95%置信区间(95% confidence interval, 95%CI),采用总I2total统计量量化异质性。此外,根据不同的运动干预方式和老年人不同身体状态进行双亚组分析。结果:共纳入82项研究,涉及6493名参与者,其中对照组3125名,实验组3368名,平均年龄71.04岁。多层Meta分析显示,运动干预可显著降低老年人IL-6(SMD=-0.31)、CRP(SMD=-0.44)和TNF-α(SMD=-0.40)水平。亚组分析显示,AT+RT对IL-6改善效果最佳,RT对CRP最佳,AT对TNF-α最佳。双亚组分析提示,对于患有慢性病的老年人,RT和AT+RT可有效改善其IL-6和CRP水平;对于健康老年人,AT是降低其TNF-α水平的有效方法。网状Meta分析显示,AT在降低IL-6(SUCRA=84.6%)和TNF-α(SUCRA=97.5%)方面排名最佳,而RT在降低CRP方面排名最佳(SUCRA=89.1%)。大多数纳入研究存在不明确或高偏倚风险,基于GRADE评估,三项结局指标的证据确定性均为极低。结论:基于极低GRADE证据,运动干预可能降低老年人IL-6、CRP和TNF-α水平,其中有氧训练对IL-6和TNF-α显示最高获益概率,抗阻训练对CRP显示最高获益概率。然而,由于高偏倚风险、异质性和发表偏倚,这些发现具有探索性,需高质量试验确认。系统评价注册:https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/view/CRD420261320198,注册号CRD420261320198。
1 引言
全球人口老龄化加速背景下,探索衰老本质机制并寻找延缓衰老、维持老年人健康的有效途径已成为重要科学任务。炎症衰老(inflammaging)由Franceschi等首次提出,用于描述随年龄增长出现的慢性、低度、全身性炎症状态,且无明确感染或特定疾病。该状态特征为循环促炎细胞因子,包括IL-6、TNF-α和CRP,较年轻健康成人升高2至4倍。其机制涉及细胞衰老、衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype, SASP)、线粒体功能障碍、肠道菌群失调、细胞碎片清除受损以及环境和生活方式等。炎症衰老引起的蛋白质代谢失衡、造血功能抑制、神经内分泌紊乱和内皮功能障碍等,与心血管疾病、2型糖尿病、阿尔茨海默病、帕金森病、骨质疏松、肌少症、衰弱综合征及多种恶性肿瘤的发生发展密切相关。药物干预如非甾体抗炎药、他汀类和白细胞介素抑制剂虽有一定疗效,但存在副作用和多药合用风险;营养干预抗炎作用有限且长期依从性挑战大;运动干预安全性高、副作用少。然而,现有Meta分析结论矛盾,多聚焦单一运动模式或混合所有运动类型,未提供不同模式比较疗效排序,未系统检验最佳运动模式是否因健康状态而异,且较少处理多臂试验的统计依赖性。本研究采用三级多层Meta分析、频率学网状Meta分析和双亚组分析,以评估四种运动模式对老年人IL-6、CRP和TNF-α的总体抗炎效果,排序四种运动模式,并确定最佳模式是否因健康状态而异。
2 方法
2.1 检索策略
本研究遵循PRISMA声明,方案注册于PROSPERO,注册号CRD420261320198。两名研究人员独立双盲检索,检索时间自各数据库建库至2026年1月30日。英文数据库包括Web of Science、Cochrane Library、PubMed、EMBASE和Scopus,中文数据库包括中国知网(CNKI)和万方数据知识服务平台。采用主题词与自由词结合策略,核心概念分为炎症因子、运动干预和目标人群三类。完成文献收集后,使用文献管理软件去除重复记录,依据预先设定的纳入和排除标准进行标题和摘要初筛,通过初筛后获取全文,两名研究人员独立进行二次筛选、方法学质量评估和数据提取。计算Cohen’s κ系数评估一致性,标题摘要筛选κ≥0.80视为几乎完全一致,全文筛选和数据提取亦计算κ,分歧通过讨论解决,若持续分歧由第三名研究者最终决定。
2.2 纳入和排除标准
依据Cochrane PICOS原则。纳入标准:研究人群为社区、养老院或门诊老年人,平均年龄≥60岁,若研究包含更广年龄范围,须可独立提取≥60岁亚组数据;纳入健康老年人、衰弱老年人及稳定慢性病老年人,无急性感染。干预和对照:实验组接受结构化运动训练,方案明确,持续≥4周,包括但不限于有氧训练、抗阻训练、高强度间歇训练(HIIT)、平衡训练、柔韧性训练、太极、瑜伽及多成分训练;对照组为非运动干预组或其他类型/强度运动干预组。结局指标:至少报告高敏C反应蛋白(hs-CRP)或CRP、IL-6、TNF-α中一项,并具有基线和干预后数据。研究类型:仅纳入随机对照试验(randomized controlled trial, RCT)。发表类型与语言:同行评议期刊发表的中英文全文,排除会议摘要、综述、信件、病例报告等。排除标准包括:平均年龄<60岁、急性住院、活动性感染、自身免疫病、晚期癌症等;仅关注急性运动反应;以非运动干预为主;联合干预无法区分运动效应;仅提供身体活动建议;单组前后测设计;仅报告其他次要炎症标志物或无可用定量数据;非随机研究、观察性研究、病例报告、综述、系统评价/Meta分析、研究方案、会议摘要、无法获取全文或数据的文章、灰色文献、学位论文、书籍章节等。
2.3 运动分类
根据纳入RCT运动干预方案特征,分为四类:CON为无运动或轻微拉伸;有氧训练(AT)为任何持续传统有氧训练模式,如步行、跑步、骑行、划船、健美操和椭圆机运动,强度为45%–65%VO
2max或>50%–65%HRR或65%–75%MHR;抗阻训练(RT)为任何抗阻训练模式,包括循环训练、自由重量、力量器械和弹力带,强度≥50% 1RM;联合训练(AT+RT)仅为有氧训练联合抗阻训练,无额外平衡或柔韧性训练;多成分运动(MCEx)为系统整合三种或以上不同运动类型的结构化方案,通常包括有氧、抗阻以及至少一种平衡或柔韧性训练;仅有氧加抗阻而无第三成分归为AT+RT。若方案无法明确分类,联系作者澄清,若无法澄清则排除于相关比较的网络Meta分析。本综述中82项研究均提供足够细节以明确分类。
2.4 数据提取
两名研究人员独立双盲提取数据。提取维度包括:文献基本信息、受试者信息、干预信息、研究结果。对于主要结局,从各干预组和对照组提取基线均值、标准差(SD)、干预后均值和SD、参与者人数;若直接提供变化均值及SD则直接提取,否则根据基线和干预后统计量计算。计算变化SD时,依据Cochrane手册建议假设干预前后测量相关系数r=0.5,公式为SD
change = (SD
pre2 + SD
post2 - 2 × r × SD
pre × SD
post)。数据提取分歧通过主题会议讨论达成共识。
2.5 偏倚风险和GRADE评估
使用Cochrane偏倚风险工具评估纳入研究,覆盖随机化选择偏倚、偏离既定干预的实施偏倚、缺失结局数据的失访偏倚、结局测量检测偏倚、选择性报告结果、其他潜在偏倚。整体偏倚风险采用“最差域”原则:任一域高风险则整体高;无高风险但至少一域有担忧则整体有担忧;仅所有域低风险则整体低风险。使用GRADE框架评估主要结局证据确定性,从偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性和发表偏倚五个域,将确定性分为高、中、低、极低,并生成Summary of Findings表。
2.6 统计分析
采用多层Meta分析(multilevel meta-analysis, MLMA)作为主要分析框架,拟合三级随机效应模型:效应量嵌套于干预臂,再嵌套于研究,以处理多臂试验中共享对照导致的相关性。主要效应量为SMD及95%CI,采用Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman法调整小样本置信区间,总I
2total量化异质性。进行亚组分析和双亚组分析,评估不同运动方式和不同身体状态对结局的影响。发表偏倚采用适用于多层模型的Kendall’s τ秩相关检验、传统Egger回归检验和漏斗图视觉检查。敏感性分析包括改变研究内相关系数ρ=0.3、0.5、0.7,以及留一法分析。网络Meta分析(network meta-analysis, NMA)使用Stata 15在频率学框架下进行随机效应模型,综合直接和间接证据,生成网络图;采用设计-治疗交互模型和节点分割法评估不一致性;相对治疗效应以SMD及95%CI表示,采用累积排序曲线下面积(SUCRA)和平均秩建立治疗层级;采用比较调整漏斗图评估小样本效应。传递性通过比较不同直接比较类型中年龄、基线炎症因子、干预时长、运动强度、慢性病比例和偏倚风险等变量分布来评估,使用ANOVA、Kruskal-Wallis检验或卡方检验。网络平衡诊断指标包括每项比较平均研究数、网络密度和比较内I
2。
3 结果
3.1 研究检索结果
初检3999项潜在相关研究,包括数据库检索3988项和参考文献追溯11项。去除129项重复后,3870项进入筛选。标题和摘要初筛排除3650项;获取并审阅全文后,进一步排除138项,最终82项纳入定量分析。标题摘要筛选一致性几乎完全一致,Cohen’s κ=0.86(95%CI:0.82–0.90);全文筛选κ=0.83(95%CI:0.77–0.89);关键变量数据提取κ为0.79–0.94。
3.2 研究特征
82项研究因部分为多臂试验,共贡献88个干预臂观察。40项研究关注健康老年人,42项关注慢性病老年人,其中肌少症研究最多,为8项。纳入受试者平均年龄71.04岁,总样本6493人,对照组3125人,实验组3368人。对照措施中以“无运动”最多,为37项。运动干预中,29项采用AT,34项采用RT,13项采用AT+RT,12项采用MCEx。总体干预时长4至72周,12周最多,为29项;干预频率2至6次/周,3次/周最常用,为53项。结局指标方面,67项分析IL-6,58项分析CRP,48项分析TNF-α。
3.3 偏倚风险
应用Cochrane偏倚风险工具和“最差域”原则,整体方法学质量广泛存在不明确或高偏倚风险。仅14项研究总体低风险,53项总体高风险,主要与盲法问题有关,15项总体风险不明确。
3.4 多层Meta分析
IL-6方面,67项研究分析运动干预对老年人血清IL-6的影响,对照2230人,实验2472人。总体效应量SMD=-0.31(95%CI:-0.47,-0.16),p<0.001,异质性I
2=82%。亚组分析显示,MCEx为SMD=0.06(95%CI:-0.16,0.28),p=0.585;RT为SMD=-0.35(95%CI:-0.62,-0.08),p=0.011;AT+RT为SMD=-0.45(95%CI:-0.76,-0.14),p=0.004;AT为SMD=-0.42(95%CI:-0.81,-0.03),p=0.033。CRP方面,58项研究,对照1913人,实验2085人。总体SMD=-0.44(95%CI:-0.58,-0.29),p<0.001,异质性I
2=75.5%。亚组分析显示,MCEx为SMD=-0.14(95%CI:-0.39,0.12),p=0.296;RT为SMD=-0.56(95%CI:-0.82,-0.31),p<0.001;AT+RT为SMD=-0.46(95%CI:-0.66,-0.26),p<0.001;AT为SMD=-0.53(95%CI:-0.85,-0.21),p=0.001。TNF-α方面,48项研究,对照1425人,实验1584人。总体SMD=-0.40(95%CI:-0.65,-0.14),p=0.002,异质性I
2=88.8%;四种运动中仅AT具有显著降低效果,SMD=-0.85(95%CI:-1.38,-0.32),p=0.002。双亚组分析显示,健康老年人中四种方式对IL-6均不显著;慢性病老年人中RT(SMD=-0.685,95%CI:-1.163,-0.207,p=0.005)和AT+RT(SMD=-0.531,95%CI:-0.913,-0.150,p=0.006)显著改善IL-6。CRP方面,健康老年人中RT(SMD=-0.591,95%CI:-0.945,-0.238,p=0.001)和AT+RT(SMD=-0.425,95%CI:-0.822,-0.029,p=0.036)显著;慢性病老年人中除MCEx外,AT(SMD=-0.618,95%CI:-1.120,-0.116,p=0.016)、RT(SMD=-0.541,95%CI:-0.831,-0.249,p<0.001)和AT+RT(SMD=-0.467,95%CI:-0.698,-0.236,p<0.001)均显著。TNF-α方面,健康老年人中AT显著,SMD=-0.872(95%CI:-1.369,-0.375),p<0.001;慢性病老年人中四种方式均不能有效降低TNF-α。亚组差异检验:IL-6健康状态p=0.82,运动方式p=0.06;CRP健康状态p=0.12,运动方式p=0.008;TNF-α健康状态p=0.47,运动方式p=0.76。发表偏倚方面,IL-6 Kendall’s τ=-0.460,p<0.001,Egger检验p=0.0049;CRP τ=-0.491,p<0.001,Egger检验p=0.0061;TNF-α τ=-0.491,p<0.001,Egger检验p=0.4823。剪补法分别补入11、11和13项研究,调整后效应量分别为IL-6 g=-0.531、CRP g=-0.583、TNF-α g=-0.904,95%CI均不含0。留一法显示IL-6效应量范围-0.34至-0.33,CRP为-0.95至-0.48,TNF-α为-0.39至0.36,TNF-α在部分剔除后方向可变。改变ρ值后结果方向和显著性保持一致。
3.5 网络Meta分析
网络图中节点代表干预措施,节点大小与随机分配到该干预的参与者总数成正比,连线厚度与直接比较研究数成正比。IL-6网络共67项研究,其中RT 28项、AT 18项、AT+RT 12项、MCEx 9项;CRP网络共58项研究,其中RT 23项、MCEx 11项、AT+RT 7项、AT 17项;TNF-α网络共48项研究,其中RT 20项、AT 17项、AT+RT 8项、MCEx 3项。IL-6和TNF-α不一致性检验p值均>0.05,节点分割法显示各直接与间接比较p值均>0.05,采用一致性模型。SUCRA排序:IL-6为AT(84.6%)>AT+RT(71.2%)>RT(59.8%)>MCEx(22.7%)>CON(18.1%),AT为最佳干预概率54.7%;CRP为RT(89.1%)>AT(67.2%)>AT+RT(61.0%)>MCEx(26.3%)>CON(6.4%),RT为最佳概率65.1%;TNF-α为AT(97.5%)>AT+RT(56.8%)>RT(36.4%)>CON(33.3%)>MCEx(26.0%),AT为最佳概率90.6%。配对比较显示,与CON相比,AT对IL-6(SMD=-0.50,95%CI:-0.87,-0.12)、CRP(SMD=-0.50,95%CI:-0.83,-0.16)和TNF-α(SMD=-0.97,95%CI:-1.50,-0.43)均显著;RT显著降低CRP(SMD=-0.68,95%CI:-0.99,-0.36),对IL-6和TNF-α不显著;AT+RT在三个结局呈抗炎趋势但未达显著;MCEx均无显著差异。AT在降低TNF-α方面显著优于MCEx(SMD=-0.94,95%CI:-1.64,-0.25),RT在降低CRP方面显著优于MCEx(SMD=-0.53,95%CI:-1.02,-0.05)。其他主动干预间比较无显著差异。
3.6 GRADE证据质量分级
使用GRADE框架评估,运动干预对老年人血清IL-6、CRP和TNF-α影响的总体证据质量均为极低。降级原因包括:严重偏倚风险,多数研究存在高偏倚风险,主要因参与者和干预实施者盲法不足;严重不一致性,I
2分别为82%、75.5%和88.8%;疑似发表偏倚,尤其IL-6和CRP。尽管Meta分析提示运动干预与IL-6(SMD=-0.331)、CRP(SMD=-0.448)和TNF-α(SMD=-0.390)降低相关,但极低证据质量要求谨慎解释,未来研究可能改变这些估计。
4 讨论
4.1 不同运动模式的比较疗效
MLMA显示运动干预可有效降低IL-6、CRP和TNF-α,与既往Meta分析大体一致,但GRADE证据极低。亚组分析显示AT+RT对IL-6改善最佳,RT对CRP最佳,AT对TNF-α最佳。与既往研究类似,但本研究纳入更多RCT、样本量更大,并采用多层Meta分析处理多臂试验,降低偏倚风险。NMA的SUCRA显示AT对IL-6和TNF-α排名最高,RT对CRP排名最高,但排序不确定性较大。配对比较中,AT对三种炎症因子均显著,RT仅对CRP显著,AT+RT呈趋势,MCEx无显著优势。AT优于MCEx仅见于TNF-α,RT优于MCEx仅见于CRP。临床可优先考虑AT改善IL-6和TNF-α、RT改善CRP,MCEx作为辅助。MLMA与NMA在IL-6上不完全一致,MLMA提示AT+RT优于AT,NMA则相反,可能源于间接证据整合、多臂路径和异质性,但未发现显著不一致,提示方法框架差异。两种结果互补:MLMA提供直接效应估计,NMA提供同时排序但不确定性更大。最稳健结论为所有主动运动模式均优于对照。
4.2 按健康状态的亚组分析
双亚组分析显示,慢性病老年人中RT和AT+RT对IL-6和CRP有显著改善,健康老年人中RT和AT+RT对CRP显著;AT仅对健康老年人TNF-α显著。该结果可为不同身体状态老年人个体化运动抗炎方案提供参考。但纳入研究有限,无法进一步细分慢性病类型,临床应用需谨慎。
4.3 潜在生物学机制
有氧训练可能通过抑制核因子κB(NF-κB)信号通路发挥抗炎作用,并上调miR-146a,靶向IRAK1和TRAF6,减少NF-κB核转位和促炎细胞因子转录。抗阻训练可能通过改变体成分、减少脂肪组织促炎细胞因子分泌,并增加抗炎细胞因子如IL-10、改善IL-10/TNF-α比值。上述机制基于外部证据假设,无法从本研究数据进行因果推断。
4.4 临床和研究意义
鉴于证据极低、异质性高和偏倚风险广泛,建议仅为初步。数据显示有氧训练更可能降低IL-6和TNF-α,抗阻训练更可能降低CRP,但排序不确定性大。慢性病老年人可考虑RT或联合训练改善IL-6和CRP,但需重复验证。MCEx无一致优势。目前不能作出明确临床推荐。统计上运动与IL-6、CRP和TNF-α降低相关,但极低GRADE证据限制信心。IL-6和CRP的SMD可能对应心血管结局约10%–20%的风险降低,但该解释具有推测性。TNF-α临床相关性因异质性和潜在发表偏倚而不明确,应视为探索性。
5 优势和局限
本研究的潜在方法学进步包括:样本量较大,纳入82项RCT、6493名参与者;采用三级多层Meta分析处理多臂试验效应量依赖,可能减少精度人为膨胀;采用网络Meta分析整合直接和间接证据,探索性排序四种运动模式;进行按运动方式和健康状态的双亚组分析;使用秩概率图评估排序不确定性,而非仅依赖SUCRA点估计;进行剪补法敏感性和正式亚组差异检验。局限包括:多数纳入研究方法学质量较差,53/82项高偏倚风险,运动干预难以盲法,GRADE证据极低;所有结局异质性高,I
2均超过75%,未能完全解释来源;对照组从被动对照到主动非运动对照不等,可能低估真实抗炎效应并增加异质性;部分网络稀疏,TNF-α网络中MCEx仅3项研究,间接比较可靠性有限;慢性病组异质,未做疾病特异性亚组分析;未探索时间-剂量效应。未来需提高方法学质量,遵循CONSORT报告;开展更多多臂RCT;探索剂量反应关系;延长随访;嵌入机制研究,关注NF-κB、AMPK、mTOR、miR-146a和IL-15等。
6 结论
基于极低GRADE证据,本系统评价和网络Meta分析提示运动干预可能与老年人IL-6、CRP和TNF-α水平降低相关。现有证据虽极不确定,但提示不同运动模式效应可能不同:有氧训练对IL-6和TNF-α获益概率最高,抗阻训练对CRP获益概率最高。健康状态可能修饰这些效应;慢性病老年人中抗阻或联合训练对IL-6和CRP更有前景,健康老年人中有氧训练对TNF-α有潜在获益。然而,由于偏倚风险高、异质性大和疑似发表偏倚,证据确定性极低,这些发现应视为探索性和假设生成性,而非确定性结论。目前不能作出明确临床推荐,亟需高质量、足够把握度、盲法结局评估和标准化运动方案的RCT确认初步观察,并建立老年人炎症衰老的最佳运动处方。