女性肌少症病人HIIE后相关炎性细胞因子的反应

刘震超 刘光 王悦 雷天翔 卢伟 周缜

［摘要］ 目的 探讨女性肌少症病人在急性抗阻运动后肌肉分泌炎性细胞因子白细胞介素6（IL－6）、白细胞介素15（IL－15）和肿瘤坏死因子α（TNF－α）的反应能力，为肌少症的运动疗法提供更多的理论依据。

方法 选择在临沂市人民医院进行双能X线吸收测量检查的女性肌少症病人21例作为观察组，另选21例健康女性作为对照组。两组受试者进行高强度间歇运动（HIIE），均完成3次高强度Wingate试验，间隔时间5 min，记录每次Wingate试验的峰值功率和平均功率。于试验开始前和结束后采集受试者外周血，采用酶联免疫吸附法检测HIIE前后血清IL－6、IL－15和TNF－α水平。

结果 与对照组相比较，观察组在第2、3次Wingate试验时具有更低的峰值功率和平均功率，差异具有统计学意义（F=4.48～13.41，P<0.05）。在观察组，运动对血清IL－6水平无显著影响（P>0.05）；而在对照组，运动对血清IL－6水平有显著影响，差异具有统计学意义（F=35.49，P<0.01）。两组受试者的血清IL－15和TNF－α水平HIIE前后均无显著变化（P>0.05）。

结论 女性肌少症病人运动诱导的抗炎性因子IL－6反应减弱，这可能是由于病人骨骼肌收缩强度和速度在运动过程中下降引起的，而这种下降可能会影响肌少症病人的运动治疗效果。

［关键词］ 肌减少症；女性；运动试验；白细胞介素6；白细胞介素15；肿瘤坏死因子α；酶联免疫吸附测定

［中图分类号］ R746.4

［文献标志码］ A

［文章编号］ 2096－5532（2023）02－0269－05

doi：10.11712/jms.2096－5532.2023.59.063

［开放科学（资源服务）标识码（OSID）］

肌少症为骨骼肌量减少、肌力下降的一种骨骼肌病变。白细胞介素6（IL－6）因为不同信号通路的介导具有促炎性和抗炎性之分，促炎性IL－6可以促进肌蛋白的分解，导致肌少症的发生。而IL－6的促炎作用需要肿瘤坏死因子α（TNF－α）的协同，TNF－α的升高可以加剧肌蛋白降解、抑制肌蛋白合成，最终引起肌少症。白细胞介素15（IL－15）则被认为对骨骼肌具有保护作用，可促进肌蛋白合成、抑制蛋白降解。相关研究表明，高强度间歇运动（HIIE）可以导致人体IL－6、IL－15和TNF－α水平的变化，抗阻运动中肌肉分泌的抗炎性IL－6可对TNF－α产生抑制效果，这可能是运动预防和治疗肌少症的机制之一。但是，目前尚无针对肌少症病人的类似研究。本研究采用运动代谢能力评估最常用的Wingate试验，首次评估HIIE对女性肌少症病人炎性因子的影响，以期为运动防治肌少症提供一定的支持。

1 对象和方法

1.1 研究对象

选择在临沂市人民医院骨密度室进行双能X线吸收测量的21例女性肌少症病人作为观察组，另选21例健康女性作为对照组。本研究经临沂市人民医院医学伦理审查委员会批准，所有受试者在阅读知情同意书后自愿参加研究，均保持统一生活模式1周，在此期间均不得进食高糖高脂饮食，不食用零食，每日睡眠时间为23：00至次日7：00，并避免剧烈的体力活动，暂停体育锻炼。研究符合“体育与运动科学研究（2018年更新）”的道德标准。

纳入标准：①根据亚洲肌少症工作组2014年的诊断标准，将符合肌少症诊断标准的女性纳入观察组；②将骨骼肌质量指数（SMI）正常且无任何疾病的健康成年女性纳入对照组。排除标准：①患有其他疾病的受试者；②SMI低但握力正常的女性受试者；③经常服用可能引起肌少症的药物如糖皮质激素等的女性受试者；④不适合本试验的患有身体残疾的女性受试者。

1.2 研究方法

1.2.1 骨骼肌质量的测量 使用双能X线骨密度仪（Lunar Prodigy，GE，USA）测量身体的无脂肪质量。开始操作程序，选择全身双能X线吸收测量扫描，测量后计算SMI，SMI=四肢骨骼肌质量（kg）/身高（cm）2。

1.2.2 握力的测量 使用弹簧测力计（CAMRY，EH101，中国）对惯用手握力进行测量，测2次取平均值。

1.2.3 HIIE测试 测试前，所有受试者均避免剧烈运动24 h。以5 min的间隔进行3次间歇性高强度Wingate测试。受试者首先使用室内功率自行车（Monark，818E，瑞典）进行15 min的热身，之后尽可能快地踩踏自行车，直到心率大于150 min-1，休息5 min，待心率降至100 min-1，使用818E功率自行车进行测试，测试过程中受试者保持坐姿。发出开始信号后，指示并鼓励受试者尽可能快地踩踏自行车30 s，记录峰值功率（在30 s测试期间达到的最大功率）和平均功率（在30 s测试期间产生的平均功率）。休息5 min以后，进行第2次Wingate测试；再休息5 min后，进行第3次Wingate测试。3次测试规定负荷均为75 g/kg。

1.2.4 血清炎性细胞因子测定 在测试前和第3次高强度Wingate测试后，立即采集受试者肘静脉血2 mL。采用酶联免疫吸附法测定受试者血清IL－6、IL－15和TNF－α水平，所用检测试剂盒购自中国BIOSH公司。

1.3 统计学分析

应用SPSS 21.0软件进行数据的统计学分析。采用Shapiro－Wilk检验验证计量数据的正态性，符合正态分布者以±s形式表示，两组比较采用独立样本t检验，重复测量数据比较采用重复测量方差分析，

采用Mauchly测试评估变量的对称性，根据需要进行Geisser校正。如果在方差分析中发现差异，则进行Bonferroni校正。相关性分析采用Pearson相关分析。以P<0.05為差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组受试者基线资料的比较

观察组SMI、体质量指数（BMI）、上肢骨骼肌质量、下肢骨骼肌质量、全身骨骼肌质量和握力均显著低于对照组（t=2.11～7.45，P<0.05）。见表1。

2.2 两组受试者Wingate试验的功率比较

两组不同时间峰值功率比较，组间效应差异有显著性（F组间=5.63，P=0.03），时间效应差异有显著性（F时间=213.57，P<0.01），组间和时间无交互作用（F交互=2.42，P=0.12）。与对照组比较，观察组在第2、3次Wingate试验时具有更低的峰值功率（F=7.87、6.30，P<0.05）；两组Wingate试验峰值功率随运动次数的增加而降低，差异均有统计学意义（F=82.91～231.55，P<0.01）。两组不同时间平均功率比较，组间效应差异具有显著意义（F组间=5.37，P=0.03），时间效应差异有显著意义（F时间=188.38，P<0.01），组间和时间无交互作用（F交互=2.90，P=0.07）。与对照组相比较，观察组在第2、3次Wingate试验时具有更低的平均功率（F=4.48、13.41，P<0.05）；两组Wingate试验平均功率随运动次数的增加而降低，差异均有统计学意义（F=73.11～310.59，P<0.01）。见表2。Pearson相关分析显示，3次Wingate试验峰值功率均与下肢骨骼肌质量呈正相关（r=0.34～0.40，P<0.05），第2、3次Wingate试验平均功率与下肢骨骼肌质量亦呈正相关（r=0.37、0.32，P<0.05）。

2.3 两组受试者HIIE前后炎性细胞因子水平比较

两组HIIE前后血清IL－6水平比较，组间效应差异有显著性（F组间=5.98，P=0.02），时间效应差异有统计学意义（F时间=29.02，P<0.01），且二者存在交互作用（F交互=10.19，P=0.01）。HIIE前，观察组血清IL－6水平显著高于对照组（F=9.69，P=0.01）；HIIE后，两组受试者血清IL－6水平差异无显著意义（F=2.66，P=0.12）。在觀察组，运动对血清IL－6水平无显著影响（F=1.73，P=0.20）；而在对照组，运动对血清IL－6水平有显著影响（F=35.49，P<0.01）。两组HIIE前后血清IL－15水平比较，组间效应差异有显著意义（F组间=6.99，P=0.02），时间效应差异无显著性（F时间=0.01，P=0.92），二者间不存在交互作用（F交互=0.04，P=0.85）。HIIE前和HIIE后，两组血清IL－15水平比较差异均有显著性（F=5.22、7.82，P<0.05）。两组HIIE前后血清TNF－α水平比较，组间效应差异有显著性（F组间=7.12，P=0.02），时间效应差异无显著性（F时间=1.65，P=0.22），二者不存在交互作用（F交互=0.04，P=0.84）。HIIE前和HIIE后，两组血清TNF－α水平差异均有显著性（F=6.20、7.31，P<0.05）。见表3。

3 讨论

Wingate试验以其最终产生的峰值功率和平均功率数值作为参考，前者用于评估磷酸原系统供能能力，后者用于评估磷酸原及糖酵解供能能力。本研究结果表明，肌少症病人的峰值功率和平均功率等机械性能显著低于健康对照组。相关性分析结果显示，下肢骨骼肌质量与无氧功率之间存在显著相关性。骨骼肌是人体最主要的运动器官，在运动过程中，肌肉作为原动力器官，对提高运动能力水平具有重要意义，与力的产生和传递有密切联系。既往研究表明，瘦体质量与人体的无氧、有氧代谢能力存在显著相关性，瘦体质量占总体质量的比例可以影响肌肉力量与耐力的发挥，该比例越大，肌肉能力就越强，爆发力也随之增大。有研究结果显示，下肢的爆发力取决于肌肉快速高强度的收缩，比起力量本身，下肢运动能力更能预测机体的功能障碍。肌肉质量和力量在很大程度上随着年龄的增长而不可避免地下降，含有Ⅰ型和Ⅱ型肌球蛋白重链的老年肌肉纤维相对于青年肌肉纤维显示出较低的张力和较慢的收缩速度，并且随着老年肌肉动作电位传导速度下降，收缩肌体积减小，股四头肌肌力水平降低，以上这些变化都使得增龄老化引起的肌少症病人肌肉功能严重衰退。

本研究中，对照组受试者HIIE前后血清IL－6水平差异有统计学意义，这与之前的研究结果较为一致。研究表明，运动中骨骼肌可以生成大量的IL－6，在有氧运动之后血清IL－6水平显著升高，并且运动过程中产生的IL－6可能通过促进脂肪的分解来供能。无氧运动的研究也发现，IL－6在运动后水平升高。有研究结果显示，老年人群和年轻人群抗阻训练后血清IL－6水平均显著升高，且两组差异无显著性。本研究中对照组受试者在HIIE后血清IL－6水平也是升高的，这与之前的研究结果是一致的。肌少症会伴随运动神经细胞的减少。LAURETANI等研究发现，小腿腓肠肌复合动作电位与小腿肌肉密度显著相关，认为运动轴突的数量减少可以引起肌肉组织的内部变化，这些变化都对肌少症病人的肌肉功能造成严重影响。骨骼肌的流失最终会导致肌少症病人骨骼肌运动时收缩力度和速度水平降低，而这种降低可能会造成肌少症病人运动产生抗炎性IL－6反应的减弱。本研究结果也显示，在观察组中，运动对血清IL－6水平无显著影响，而在对照组中，运动对血清IL－6水平有显著影响。TNF－α对骨骼肌具有促分解作用，它可以通过抑制脂蛋白脂肪酶活性影响蛋白表达，并能加剧肌肉中的蛋白质降解，促使肌肉分解。本文结果显示，HIIE前两组受试者血清TNF－α水平差异有显著性，而HIIE后两组受试者血清TNF－α水平并未发生显著变化。有研究表明，抗阻运动中肌肉分泌的抗炎性IL－6可对TNF－α产生抑制效果，运动过程中，抗炎性IL－6水平升高，TNF－α mRNA水平未发生明显升高，运动恢复后60 min，TNF－α mRNA表达才会增加。因此我们推测，由于骨骼肌功能的低下，肌少症病人运动诱导的抗炎性IL－6反应能力会降低，这可能使得IL－6对TNF－α的抑制效果大打折扣，但是这种变化在本研究中未显示出统计学意义。分析原因可能与本研究的运动量和运动后的观察时间有关，今后我们将进一步进行更高强度的HIIE，并观察HIIE后不同时间段相关因子的变化情况。

HINGORJO等研究顯示，在阶梯测试运动3 min后，与体质量超标/肥胖者相比，瘦者血清IL－15水平更高。虽然有研究显示运动后IL－15水平会升高，但是关于运动刺激可以促进骨骼肌组织释放IL－15的说法仍存在争议，对运动引起IL－15变化的争议可能与各研究运动后观察的时间段不同有关。总之，关于运动对IL－15影响的研究较少，目前尚不清楚其机制，这是以后需要进一步研究的方向。本研究并未显示IL－15在HIIE前后有显著变化，但是本研究只是针对急性抗阻运动后的研究，而未观察运动后更长时间的变化情况，我们下一步将进行补充研究。

综上，女性肌少症病人运动能力的下降可以导致运动诱导的抗炎性因子IL－6反应减弱，这种下降可能会影响肌少症病人的运动治疗效果，而对运动疗法治疗肌少症的强度界定需要更深入的研究。

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（本文編辑 马伟平）