Саркопенія: акцент на тренуваннях прикусу та дієтичному білку

J P Loenneke

1 Університет Оклахоми: Департамент охорони здоров’я та фізичних вправ

T J Pujol

2 Південно-Східний державний університет Міссурі: Департамент охорони здоров’я, діяльності людей та відпочинку

Анотація

Демографічні дані показують, що населення світу у віці 60 років і старше втричі збільшиться з 600 мільйонів у 2000 році до більш 2 мільярдів до 2050 року. Щоб залишатися незалежними та здоровими, важливим фактором, який слід враховувати, є підтримка скелетних м’язів, оскільки, як здається, стають схильними до прогресуючої втрати скелетних м’язів із старінням, що називається саркопенією. Втручання має бути зосередженим на тренуванні з опором та оптимальному харчуванні. Тренування оклюзії з низькою інтенсивністю можуть забезпечити режим тренувань з опору, більш застосовний до літніх людей, через менші навантаження, що використовуються. Крім того, слід зробити акцент на високоякісному білку, адекватно розподіленому протягом дня, щоб максимізувати синтез білка. Застосування медикаментозної терапії може принести певну користь, але, схоже, фізичні вправи та дієта, швидше за все, відіграють помітнішу роль у збереженні м’язової маси та сили, ніж введення синтетичних гормонів.

Демографічні дані показують, що населення світу у віці 60 років і старше втричі збільшиться з 600 мільйонів у 2000 році до понад 2 мільярдів до 2050 року. Завдяки збільшенню тривалості життя міцне здоров'я має важливе значення для тих, хто старіє, тому вони можуть залишатися незалежними та запобігати або відкласти початок розвитку неінфекційних та хронічних метаболічних захворювань, таких як хвороби серця, рак, інсульт та діабет 1. Щоб залишатися незалежними та здоровими, важливим фактором, який слід враховувати, є підтримка скелетних м’язів, оскільки люди похилого віку стають схильними до прогресуючої втрати скелетних м’язів із старінням, що називається саркопенією (визначається як маса/висота апендикулярних скелетних м’язів ^ 2 2. Це важливо, оскільки скелетні м'язи функціонують як найбільше місце утилізації глюкози 3, відіграє важливу роль у окисленні ліпідів 4, 5 і є одним із найбільших факторів, що сприяють швидкості метаболізму в спокої (RMR) 6 .

Вікова саркопенія починається з 4-го десятиліття життя і має численні несприятливі наслідки 7 - 11. Втрата м'язової маси пов'язана з підвищеним ризиком падінь 12, 13, а ризик смертності від усіх причин обернено пов'язаний з рівнем сили 14. Точна причина - багатофакторна, однак альфа-моторні нейрони, здається, значною мірою відповідають за втрату м'язової маси зі старінням 15-17. Крім того, деякі докази підтверджують вікову десенсибілізацію до анаболічних подразників від вправ 18, 19 та дієтичних втручань 20 - 22, що ускладнюється зниженням загального споживання їжі 23 .

Вважається, що гіпертрофія м’язів виникає внаслідок підвищеної швидкості синтезу білка, яка хронічно перевищує швидкість розпаду білка. Через загальну десенсибілізацію до анаболічних подразників, деякі дослідження зосереджувались на ролі протеїносомних систем убиквітину зі збільшенням розпаду білка. Однак детальний огляд детально повідомляє, що більша частина цього дослідження була проведена на гризунах, а умови, в яких були завершені дослідження, не обов'язково відображають фізіологію людей похилого віку 24. Для ілюстрації, убиквітинові лігази MAFbx/атрогін-1 та MuRF1 активуються в умовах втрати м’язів, спричиненої запаленням (наприклад, рак, ХОЗЛ, важка травма), але дані суперечливі у медично стабільних осіб 24. Крім того, попереднє дослідження показало, що опосередковані інсуліном зміни експресії білка атрогіну-1 та MuRF1 не призвели до змін у розщепленні м'язових білків 25. Це свідчить про те, що якщо система протеїсом убіквітину відіграє роль при саркопенії, вона мінімальна.

Як зазначалося раніше, втрата альфа-рухового нейрона, здається, в основному відповідає за втрату м'язової маси. Механізми цієї втрати до кінця не вивчені, але потенційно можуть бути віковим зниженням синтезу білка (циліарного нейротрофічного фактора), який сприяє диференціації та виживанню альфа-моторних нейронів у моделі гризунів 26. Крім того, також запропоновані зміни нервово-м’язового з’єднання. Дельбоно 27 та Нарічі та Мафуллі 28 докладно описали дегенеративні зміни, які включають фрагментацію в розподілі рецепторів ацетилхоліну та збільшення частоти гілок або бутонів, які просторово відокремлені або пов'язані лише дрібними нервовими нитками, що свідчить про фрагментацію терміналу. Цікаво, що є дані, які свідчать про те, що зміни в м’язовій клітині можуть відбуватися незалежно від змін у нейроні. Для ілюстрації, апоптоз скелетних м’язів може бути пов’язаний з дисфункцією хондріального міто, яка, як вважається, зростає з настанням 29 років. Мітохондріальна дисфункція в поєднанні зі зміненою функцією дихального ланцюга та зниженням захисту клітин від вільних радикалів може спричинити пошкодження мітохондріальної ДНК, що було пов’язано з розвитком саркопенії 30 .

Мета цього огляду полягає в тому, щоб надати унікальний погляд на нові способи фізичних вправ, особливо для тих пацієнтів, яким протипоказані фізичні вправи високої інтенсивності, та дієтичне вживання білків, яке може допомогти запобігти або послабити це вікове захворювання. Наркотики та гормональна терапія також будуть коротко обговорені як можливі добавки до фізичних вправ та харчування.

Втручання вправи на опір низьким навантаженням

Вправи на опір є засобом збереження скелетної м’язової тканини з віком. Позитивні ефекти тренувань високої інтенсивності опору серед людей похилого віку були добре задокументовані 31 - 34. Незважаючи на позитивні ефекти, що спостерігаються при вправах високої інтенсивності, багатьом людям похилого віку протипоказані тренування з високим опором навантаження і обмежуються вправами з низьким навантаженням і низькою інтенсивністю 35; що призводить до відмови у наборі волокон із швидким смиканням, що призводить до 20-50% зменшення площі перерізу з швидким смиканням (CSA), про яке повідомляється в літературі 17, 36 .

Останнім часом в науковій літературі багато уваги приділяється новому способу фізичних вправ, оскільки, судячи з усього, це суперечить позиції тренувальних курсів опору Американського коледжу спортивної медицини (ACSM). Американський коледж спортивної медицини (ACSM) рекомендує піднімати вагу принаймні на 70% від максимального повторення (1RM) для досягнення м'язової гіпертрофії, оскільки вважається, що все, що нижче цієї інтенсивності, рідко призводить до значної гіпертрофії м'язів або збільшення сили 37 Більше того, Американська кардіологічна асоціація (AHA) 38 рекомендує, щоб початкова вага, що використовується для тренувань з опору в ельде, становила приблизно 30-40% 1 об/хв для одного набору з 10-15 повторень два дні на тиждень, що може бути недостатнім для збільшення м'язової маси маси, що обумовлено важливістю обсягу фізичного навантаження, особливо з реакцією синтезу м’язового білка (MPS) 39 .

Вправи з обмеженим кровотоком, також відомі як тренування прикусу, пропонують новий спосіб вправ для людей похилого віку, оскільки дозволяють досягти гіпертрофії скелетних м’язів при низькій інтенсивності. Тренінг оклюзії передбачає застосування обгорткового пристрою, як правило, модифікованої манжети для артеріального тиску; проксимальніше м’яза, що тренується 40. Дослідження показують, що тренування прикусу можуть забезпечити унікальний, корисний режим фізичних вправ у клінічних умовах, оскільки виробляють позитивні навчальні адаптації з інтенсивністю, еквівалентною фізичним навантаженням у повсякденному житті (10-30% максимальної працездатності) 41. Численні дослідження показали, що інтенсивність до 20% 1 об/хв при помірному обмеженні кровотоку (100 мм рт. Ст.) Може призвести до значного збільшення гіпертрофії скелетних м'язів 41 - 45, сили 34, 41 - 47 та витривалості 43, 46 .

Тренінг оклюзії працює за допомогою різноманітних механізмів, включаючи набір швидких волокон, що смикаються, з низькою інтенсивністю та стимуляцію шляху синтезу білка у ссавців-мішеней рапаміцину (mTOR) 48. Крім того, цей тип тренінгу продемонстрував відповідь гормону росту (ГР) у 290 разів вище вихідного рівня, що вище, ніж у традиційних вправ високої інтенсивності 49 .

Незважаючи на те, що більшість досліджень було проведено серед молодих здорових суб'єктів, кілька досліджень продемонстрували сприятливі результати для тих, хто похилого віку. Takarada та співавтори 34 досліджували вправи на згинання ліктя двічі на тиждень протягом 16 тижнів (150% 1RM) з вправами низької інтенсивності (∼50% 1RM) з оклюзією та без сильних тренувань опору (∼80% 1RM) у жінок старшого віку (∼58 років). Цікаво, що вправи низької інтенсивності з оклюзією збільшують CSA згиначів та розгиначів ліктя, а також ізокінетичну силу значно більше, ніж вправи низької інтенсивності. Ізокінетичний приріст сили був схожий на той, який спостерігався у групі вправ високої інтенсивності.

Карабулут та співавт. 47 досліджували ефекти тренувань прикусу у літніх чоловіків (50-64 років). Група високої інтенсивності (80% 1RM) та група низької інтенсивності з оклюзією та без неї (20% 1RM) виконували три вправи для верхньої частини тіла та дві нижні частини тіла тричі на тиждень протягом 6 тижнів. Вони виявили, що група з високою інтенсивністю та група з низькою інтенсивністю з прикусом мали значно більше збільшення сили у кожній вправі порівняно з вправами з низькою інтенсивністю. Однак вони зауважили, що відсоток збільшення сили розгинання ніг у групах високої інтенсивності був значно більшим, ніж вправи низької інтенсивності з оклюзією та без неї. Дослідники дійшли висновку, що тренування з оклюзією низької інтенсивності були майже настільки ж ефективними, як тренування високої інтенсивності у літніх чоловіків.

Fry та ін. (50) повідомляють, мабуть, найцікавіше гостре дослідження на сьогоднішній день з низькоінтенсивним тренуванням оклюзії у літніх людей (~ 70 років). Ці групи дослідників виявили, що двосторонні вправи на розгинання коліна при низькій інтенсивності (~ 20% 1RM) з оклюзією змогли значно стимулювати синтез білка. Це має велике значення, оскільки, як було сказано раніше, багато людей похилого віку не можуть тренуватися з більшою інтенсивністю, і це дослідження продемонструвало, що вправи низької інтенсивності без оклюзії не збільшують синтез білка. Таким чином, вправи з низькою інтенсивністю без оклюзії, швидше за все, не дадуть стимулу, достатньо сильного для сприяння гіпертрофії м’язів або підтримці м’язової маси. Крім того, вони проводили моніторинг ризику тромбозу глибоких вен, вимірюючи D-димер (маркер утворення внутрішньосудинного згустку), на який не впливало ні те, ні інше.

На закінчення численні дослідження показують переваги тренувань прикусу щодо гіпертрофії скелетних м’язів, сили та витривалості. Крім того, кілька досліджень, проведених на літніх людях з оклюзією, показали сприятливі результати, подібні до результатів вправ високої інтенсивності. Слід зазначити, що адаптація відбувається без значного підвищення будь-яких відомих маркерів пошкодження м’язів (міоглобін, пероксид ліпідів, креатинкіназа) 41, 49 .

Харчове втручання

На додаток до тренувань, правильна дієта щодо харчових білків є важливою для збереження маси скелетних м’язів. Зі старінням відбувається зниження чутливості організму до амінокислот, і численні дослідження показують, що потреба в білках для людей похилого віку підвищена порівняно з молодими 51 - 53. Рекомендована Сполученими Штатами добова норма (RDA) для білка становить 8 г/кг/день, що є кількістю білка, необхідного для підтримки життя, а не оптимальною функцією. Новіші дослідження показують, що нам слід зосередити увагу не на загальній добовій кількості дієтичного білка, а натомість на оптимальній дозі, необхідній для максимальної стимуляції MPS, і на оптимальній кількості часу між прийомами їжі, поки ми не зможемо максимально стимулювати MPS знову 54, 55 .

Загальновизнано, що 25-30 г високоякісного білка - це кількість, необхідна для прийому їжі, щоб максимально стимулювати MPS у людей похилого віку 56, 57. Для ілюстрації, Symons та співавт. 58 виявили, що 60 г білка стимулювали MPS не більше ніж 30 г на прийом їжі. Це явище називають тугоплавким; тобто 30 г білка, здається, є стелею для анаболічної реакції на їжу.

На закінчення, адекватний розподіл білка протягом дня є важливим для максимального анаболізму м’язів. Люди похилого віку повинні зосередитися на споживанні щонайменше 25 г білка тричі на день, розділяючи їх приблизно на 4-5 годин. Їжа через 800 годин, 1300 годин та 1800 годин максимально стимулює синтез білка тричі на день, сприяючи гіпертрофії скелетних м’язів та/або підтримці м’язової маси.

Навчання опору та втручання в харчування

Дослідження показали, що коли тренування з опором поєднується з дієтичним втручанням, спостерігаються переваги як у силі, так і у складі тіла. Кемпбелл та його колеги надають найбільш переконливі докази того, що акцент робиться не лише на тренуваннях з опірності, а й на харчових білках 61. Вони зібрали дані за 15 років від 106 чоловіків та жінок у віці від 50 до 80 років, які брали участь в одному зі своїх досліджень щодо дієти та стійкості. Програми тренувань, які вони використовували для всіх досліджень, були подібними за тривалістю, інтенсивністю, вправами, частотою та використовуваним обладнанням. Крім того, споживання білка в їжі коливалося від 4 г/кг до 1,7 г/кг. Після зібрання даних вони виявили очевидну втрату знежиреної маси багатьма своїми старшими суб'єктами, коли вони споживали RDA для білка (0,8 г/кг), незважаючи на анаболічний стимул від тренувального поєдинку. З свого аналізу вони дійшли висновку, що старший суб'єкт, який споживав RDA для білка, теоретично втратив би близько 0,2 кг знежиреної маси після 12-тижневої програми тренувань на стійкість, а споживання білка 1,0, 1,2, 1,4 і 1,6 г/кг перекласти на безжировий приріст маси на 0,0, 0,3, 0,5 та 0,8 кг відповідно 61 .

Ці висновки підкреслюють важливість не тільки тренувань на опір, але й адекватного дієтичного білка, розподіленого протягом дня. Слід зазначити, що хоча навчання прикусу призводило до значного підвищення синтезу білка, жодне дослідження не досліджувало цей стимул у поєднанні з харчовим втручанням; однак автори припускають, що відповідь схожа на відповідь при вправах високої інтенсивності.

Наркотичне втручання

Як і будь-яке захворювання або стан, численні препарати розробляються в надії на боротьбу з негативними наслідками стану та покращення клінічних результатів. Зі старінням рівень циркуляції численних м’язових анаболічних гормонів знижується; такі як тестостерон, GH та інсуліноподібний фактор росту-один (IGF-1) 62. Досі дослідження суперечливе; проте виявляється, що фізичні вправи, незалежно від застосовуваного препарату, необхідні для найбільшого збільшення сили та м'язової маси.

У чоловіків біодоступний рівень тестостерону знижується на цілих 64% у віці від 25 до 85 років, тоді як жінки падають лише на 28% 63, 64. Причиною введення тестостерону є те, що супутникові клітини зменшуються із саркопенією, і коли дається тестостерон, здається, збільшення клітин-супутників залежить від дози 65, 66. Кілька досліджень показали прямий зв’язок між тестостероном у сироватці крові та м’язовою силою у літніх чоловіків, однак цей зв’язок не відповідає дійсності жінок 9, 67, 68. Райал та співавт. 62 вважають, що диспропорція полягає у більш ніж двократному збільшенні глобуліну, що зв’язує статеві гормони (ГСГБ), протягом життя чоловіків, яке залишається незмінним у жінок. Функції SHBG включають зв'язування анаболічних гормонів, що, можливо, може спричинити зниження сили, яке спостерігається у чоловіків, але не у жінок.

Циркулюючий ГР - ще один анаболічний гормон, який поступово знижується після 30 років із середньою швидкістю більше 1% на рік 69, 70. Хоча GH здійснює багато дій, виробляючи IGF-1, GH здатний сприяти зростанню скелетних м'язів незалежно від

IGF-1 71. Незважаючи на вимогу щодо ендогенного гормону росту для підтримання м'язів і кісток, екзогенний гормон росту не збільшує функціональну (без супутнього збільшення сили) масу без жиру (FFM) 72. Збільшення FFM пояснюється затримкою рідини або збільшенням колагену 73. Відсутність користі від екзогенного введення GH пояснюється складністю самого шляху GH/IGF-1 та численними ізоформами GH; всі вони сприяють ускладненню імітації ефектів ендогенної секреції ГР. Можливо, ендогенна реакція від фізичних вправ, обмежених кровотоком, може відігравати більш важливу роль, ніж синтетична форма 49 .

Нещодавно робота була зосереджена на наслідках введення IGF-1 у поєднанні з його переважним циркулюючим зв'язуючим білком IGFBP-3 на людей похилого віку 74. Boonen et al 75 повідомили, що використання цієї комбінації дозволяє отримати більш високу дозу IGF-1, без негативних наслідків гіпоглікемії, що відзначаються лише при IGF-1. Ця комбінація також зберегла кісткову масу стегна та збільшила міцність зчеплення у жінок похилого віку. Хоча результати цього дослідження обіцяють зробити будь-які остаточні висновки важко через малий обсяг вибірки.

Введення ліків може виконувати певну захисну роль зі старінням населення, щоб сприяти підтримці м’язової маси та сили, але екзогенне введення цих гормонів дало незрозумілі результати. Правильні фізичні вправи та дієта, швидше за все, відіграють більш важливу роль у збереженні м’язової маси та сили, ніж введення синтетичних гормонів, без потенційних негативних побічних ефектів вживання наркотиків.

Висновок

Фактична причина саркопенії невідома, але видається багатофакторною. Втручання повинно бути зосереджене на тренуванні з опором та повноцінному харчуванні. Новий тренувальний стимул, такий як тренування прикусу, може зробити тренування з опором більш застосовним для людей похилого віку, оскільки цей режим тренувань передбачає вправу з низьким навантаженням і низькою інтенсивністю. Крім того, слід зробити акцент на високоякісному білку, адекватно розподіленому протягом дня, щоб максимізувати синтез білка. Крім того, медикаментозна терапія може запропонувати певну допомогу, але дослідження залишається неоднозначним. Підводячи підсумок, правильне тренування та харчування не можуть повністю зупинити саркопенію, але це може послабити її прогресування.