老年肌肉减少症与离心抗阻训练研究进展

李文惠 韩雪 贾为宗 张静* 孙增鑫

1. 邢台医学高等专科学校康复教研室，河北 邢台 054000

2. 沧州医学商等专科学院医学系内科教研室，河北 沧州 061001

3. 河北师范大学体育学院，河北 石家庄 050016

4. 河北省人民医院康复医学科，河北 石家庄 050051

1 引言

30岁以后，人类的骨骼肌肌量逐年衰减，肌肉功能进行性下降，尤其是肌肉在做向心收缩时，爆发力的下降最为明显，这种骨骼肌的退行性疾病被称为老年肌肉减少症。由于肌肉萎缩、肌力下降直接导致骨骼所受的应力失衡，因而极易合并肌肉拉伤、韧带扭伤等软组织损伤和骨质疏松、骨折等症；加之，因内分泌机制失调导致该病患者的免疫功能低下，其感染风险亦增高[1]。老年肌肉减少症患者的日常生活能力较常人降低，平衡和协调能力严重下降，经常跌倒，致残率和死亡风险较常人大大增加，给个人、家庭和社会造成很大的负担[2]。因而，如何有效地干预老年肌肉减少症成了众多学者研究的核心问题。

2 老年肌肉减少症

目前老年肌肉减少症的诊断标准尚未统一，学者们认为应该包括骨骼肌的质量测定和功能测定。骨骼肌质量的测定常用双能X线吸光测定(Dual X-ray Absorptiometry,DXA)、计算机断层摄像法(Computer Tomography,CT)、核磁共振法(Magnetic Resonance Imaging,MRI)等，骨骼肌的功能测定主要测定肌肉力量和活动能力，迄今我国尚无测定肌肉功能的标准数据[3]。多数学者认为用DXA测定四肢骨骼肌量，若低于青年人均值的两个标准差即可确诊。老年肌肉减少症患者的骨骼肌收缩无力、柔韧性差、易损伤、修复力差，表现为老年人步速减慢，动作的灵活性大大衰退[1]。患肌的等长收缩肌力、向心收缩肌力和收缩速度，尤其是爆发力衰减最为明显。研究发现，与青年人相比，70～80岁老年人的下肢爆发力下降30%～80%。下肢爆发力的下降严重影响了老年人的平衡功能、步态和步速，导致老年人频频跌倒，极易并发软组织损伤和骨折等[2]。研究发现，在老年肌肉减少症发生之前已有肌纤维初长度缩短、腱束角减小、肌动蛋白的滑行速率降低、横桥活动受扰等肌肉的机械结构变化[4]。

Klass[5]等研究者使用等动肌力测试仪器测试受试者的肌力后发现，与年轻人相比，老年人骨骼肌的向心收缩力量明显降低，但是离心收缩力量变化不明显(2%～48%)。研究者认为，这是由于随着年龄增长导致的肌纤维选择性丢失所致，丢失的弱肌节大部分为Ⅱ型肌纤维(快肌纤维)，而后肌肉内脂肪组织浸润、结缔组织替代，使肌肉的弹力增加；同时，由于横桥活动的速率降低使肌球蛋白的头部有充分时间与肌动蛋白结合，因而肌肉在离心收缩时的被动抗阻力量相对恒定。也有学者认为这是肌肉胶原蛋白硬化、肌肉脂肪化和肌细胞变性所致[6]。

尽管众多专家致力于探寻老年肌肉减少症的发病机制，有的发现了神经肌肉接头的退化，有的发现了肌细胞膜上通道蛋白的改变、肌肉中的肌肉因子及激素水平的变化等[7]，但迄今仍无定论。

3 离心抗阻训练

3.1 传统抗阻力训练

目前，学者们普遍认为抗阻训练是一种安全有效的改善老年肌肉减少症方式。即使是较小的运动量，体内的蛋白合成和神经肌肉的功能也可得到一定的改善[8-9]。诸多研究者采用的训练方法各异，效果不一。传统意义上的抗阻训练是使训练肌肉在大负重的情况下完成多次向心收缩，如慢速提起和放下重物8～10次，每次训练2～3组，负重量一般大于65%1RM，每周训练2～3次。这种训练模式着眼于最大向心收缩肌力的增强，训练后目标肌肉的向心肌力有了明显的提高[10]。Latham[11]指出，传统的抗阻训练侧重于等长肌力和向心肌力的增长，训练后肌肉的向心收缩肌力提高，但是肌肉收缩的速度从慢速到中等，肌肉运动的力-速曲线向上移动，因而对收缩速度的影响不大。

3.2 爆发力抗阻训练

力量素质分为最大力量、快速力量和力量耐力。对于正常人的功能活动而言，快速力量尤为重要，如床上翻身、起坐、由坐至站、上下楼梯、跑步、跳跃等身体姿势的变化及体位的转移都受到快速力量的制约。老年肌肉减少症患者的身体活动能力降低、步速减慢、平衡能力降低等均与快速力量的衰退有关。快速力量是肌肉快速发挥力量的能力，是力量和速度的有机结合，包括起动力量、爆发力量和制动力量。爆发力是肌肉在尽可能短的时间内以最大加速度克服阻力的能力，是由最大力量和最大速度相结合而成[12]。

目前有关爆发力抗阻训练的研究通常与向心收缩相结合，令老年受试者快速提起重量为20%～80%1RM的重物，8～14次/组，3～4组/次，2～3/周，训练8～16周。训练后老龄肌肉的爆发力及等长收缩、向心收缩的肌力均明显改善，运动单位的募集速率、神经冲动的传导速率，以及老年人的平衡能力、功能活动能力均有明显提高。与传统抗阻训练相比，爆发力训练能够有效地改善老年人的功能活动能力减退。诸多研究发现，老年肌肉减少症肌肉的爆发力的衰退速度远远大于绝对肌力的降低[7]，因而探寻提高爆发力，乃至快速肌力的更加有效的训练方式成了目前学者们面临的问题。

3.3 离心抗阻训练

3.3.1离心抗阻训练能有效地提高最大肌力和快速肌力

肌肉收缩时产生的肌力小于外加阻力，使肌纤维被动拉长的收缩称为离心收缩。研究发现，离心抗阻训练具有预防运动损伤和促进损伤康复的作用，向心训练结合离心训练，可进一步提高肌力[12-13]。Lastayo[14]等将身体虚弱的21位老人(70～93岁)随机分为两组，一组使用脚踏车进行离心训练，另一组进行传统的抗阻训练，3/周，训练11周。结果两组受试者的训练肌肉的横断面积均有明显增加，其中离心训练组的等长肌力显著增加(P<0.05)，平衡能力和下台阶能力明显改善(P<0.05)，计时起立行走测试显示离心训练组的跌倒风险阈值>14 s。Valour[15]等对受试者(均龄 65 ± 6 岁)进行单侧优势臂的肘屈肌的离心收缩训练，负重3RM，6次/组，5组，3/周，训练7周。结果显示，肌肉的最大收缩速度和最大爆发力均增长，力-速曲线上移。另有研究者对青年受试者(均龄20.53岁)采用离心运动与向心运动相结合的训练方式训练8周，与传统向心运动组对比后结果显示，两组受试者测试肌肉的最大肌力的增长都比较明显，其中离心结合向心训练组的训练效果明显优于单纯向心训练组，且离心训练组的起跳时间明显缩短[7]。

3.3.2意义

肌肉的离心工作能力对成功完成爆发式动作如蹲起、坐起、站起、跳起、上楼及转向等都是十分关键的，如膝关节和踝关节肌肉的离心力量对老年人是否能够安全下台阶就十分重要。

在临床康复训练中，往往会遇到肌力增长缓慢，甚至停滞不前的现象，若结合离心抗阻训练，可使肌力得到进一步提高。与传统的向心抗阻训练相比，离心抗阻训练对改善老年人的功能活动能力更加有效。骨骼肌的离心收缩在躯体高空下落、运动的变向、减速、制动和急停中发挥重要作用，因而经过离心训练的骨骼肌的维持平衡、保持稳定的能力更强，且由于老年肌肉减少症肌肉的离心肌力相对恒定，使老年人在做离心训练时能量消耗低、自感用力度低，运动负荷可适当增强，这对于功能活动受限和身体虚弱的老年人的康复训练有非常重要的意义[13]。通过离心训练不仅能够提高绝对肌力，还能够提高起动速度，继而提高爆发力，且能够快速有效地制动、减速、转向等，使机体对运动能够有效地控制，有效地提高平衡能力，避免因运动控制不良导致的运动损伤，能够有效地预防跌倒，避免因跌倒所致的骨折等病症[16]。

离心训练还被应用于治疗髌腱末端病、膝关节损伤等运动损伤的康复[17-18]。Okamoto[19]等研究者还发现经过8周离心抗阻训练的老年受试者罹患动脉粥样硬化病的几率与向心训练组相比显著降低。

3.3.3探寻机制

学者们认为，老年肌肉减少症患者的肌肉爆发力衰减可能是由于肌束缩短，肌节丢失所致。肌肉收缩时，粗肌丝相对固定，细肌丝滑进滑出，粗细肌丝互相交叠。在肌束长度较短时，力量生成较少，随着肌束被拉伸到安静时长度的1.2倍，此时粗细肌丝达到最佳交叠状态，肌力随之增强到最大。过度拉伸则会破坏粗细肌丝交叠状态，不再有力量生成[20]。

研究发现，经过离心抗阻训练的老年肌肉减少症肌肉的肌束长度明显增加[21]。另有学者对青年肌肉的研究中也发现了此现象[16]。向心收缩前的离心运动使肌肉受到适当的牵拉，达到最适初长度，这使肌动蛋白和肌球蛋白达到最佳结合状态，结合数目最大，力矩最大，积蓄了弹性势能，此时发生的向心收缩能耗低、起动速度快、获得起动肌力比单纯向心收缩大，并因此获得了较大的爆发力。与向心抗阻训练相比，离心运动的肌肉除了抵抗对机体施加的后负荷，还要抵抗来自肌肉自身的前负荷，重复多次的运动训练使老年肌肉减少症肌肉的代谢加快、神经肌肉接头的适应性及中枢运动控制系统的适应性更强[22-23]。

研究者发现，离心训练可以有效地增加肌肉的横截面积，使“肌肉肥大”，受试者经过12周的训练，肌肉的横截面积提高了10%～12%。另有研究者发现离心运动可改变肌纤维类型的比例，II型肌纤维在离心收缩中比 I 型肌纤维更容易被激活[24]。学者们认为，离心运动与向心运动相比，运动单位募集的肌纤维较少，若要抵抗与向心运动同等的负荷如举起重物和放下重物，放下重物时的离心运动就会造成受募集的肌纤维的张力增加，比举起重物时承受更大的负荷。有学者认为离心运动使肌肉产生轻微损伤，该损伤使生长因素“泄露”至细胞间隙，激活随体细胞，制造更多的收缩性和结构性蛋白的肌细胞核，从而有效地使肌肉肥大[16]。

初次离心训练可造成肌肉酸痛，可持续2～3天，但是单次离心训练会使肌肉对酸痛形成长达6～10周的预防作用。离心训练后的肌肉功能恢复需要10天左右，从而使肌肉产生适应性，对以后训练的损伤产生抵抗力。有研究者认为是离心训练“教授”神经系统将潜在的破坏力量重新分配，从而减少了个别肌纤维的压力和损伤。也有学者认为离心训练破坏了肌肉中最薄弱的纤维，随后被弹性更好的肌细胞代替[16]。

3.3.4离心抗阻训练的参数及训练方法

离心训练的微损伤机制被认为是造成肌肉酸痛的重要原因。很多学者也指出老年人在进行离心抗阻训练时损伤的发生率很高[25～27]。因而，寻找安全有效的负荷强度和训练方法也是离心训练研究的核心问题。

有学者建议负荷强度为次最大负重(75%1RM)，每周训练2次，或负重3RM～10RM，6次为一组，训练5组，每周3次。训练时受试者以较慢的速度还原(离心收缩)，还原动作应保持3～5秒。若少于3秒，刺激强度不够；若时间过长则会造成过度的肌肉酸痛。学者建议无经验的训练者从向心运动开始逐步过渡到离心训练。另一种训练方法是有经验的保护者帮助训练者完成向心运动，从而使训练者致力于还原动作(离心收缩)[16]。由于离心抗阻训练需要较高的技巧，目前尚未确立行之有效的相关参数和训练方法，所以还需要更多的实验研究。

4 小结

由于老年肌肉减少症的发病率极高，随着全球人口步入老龄化，其所引起的社会问题不容忽视。离心抗阻训练是一种较好的改善老年肌肉减少症患者的功能活动能力和肌肉结构的康复训练方法。无论是在提高绝对肌力方面，还是在改善肌肉结构方面，都优于传统的向心抗阻训练。爆发力抗阻训练也是一种较好的改善功能活动能力衰退的训练方式，而离心训练更优于单纯的爆发力训练，不仅能通过适度的拉长肌肉增加爆发力的起动力量，进一步增强爆发力，而且能够增强制动力量，提高机体对运动的控制能力。此外，离心抗阻训练对损伤的预防和治疗作用也已得到了学者们的重视。由于离心抗阻训练需要较高的技巧，目前仍未确立安全有效的训练方法和负荷强度等相关参数，因而仍期待更多的相关实验研究。