人步入遲暮之年,肌肉和骨骼會不斷老化,而長期不良生活習慣(如吸煙、酗酒等)、營養不良、缺乏體育活動等原因會加速這種老化,導致肌肉健康狀況不佳[1],嚴重地還會引發骨骼肌減少癥(簡稱肌少癥,Sarcopenia)。隨著人口老齡化的加劇,老年人肌少癥已經成為全球性的威脅[2]。 ![]() 2010年老年人肌少癥歐洲工作組(EWGSOP)將老年人肌少癥定義為:與增齡有關的進行性全身肌量減少、肌肉強度降低或身體功能減退的一種綜合征,其特征是骨骼肌質量和力量全面性喪失[3]。此外,EWGSOP還給出了判定老年人肌少癥的方法(如下圖),可以根據此方法初步估計一下。 ![]() 老年人判斷肌少癥的方法 肌少癥的發病原因是什么?肌少癥涉及多種發病機制,但首要因素是年齡,隨著年齡增長,部分激素水平下降、吸收不良、缺乏活動等綜合因素(如圖所示),造成的一種健康受損狀態——行動障礙、摔倒和骨折風險增加、日常生活活動能力受損、殘疾、喪失獨立能力和死亡風險增加等[3]。 ![]() 肌少癥發病機制[3] 有研究調查了18~88歲共468名健康人全身骨骼肌質量的參考值(如下圖所示),可以發現骨骼肌質量從45歲左右時開始顯著下降,男性和女性的骨骼肌質量降低速率分別約為1.9kg/10年、1.1kg/10年,而且隨著年齡的增長,下半身的肌肉會優先減少[4]。 ![]() 男女全身骨骼肌質量與年齡的關系 影響肌肉質量和功能的原因有很多,但都是基于這兩個基礎機制:肌肉纖維萎縮和肌肉纖維丟失(發育不全)[5]。 全面深入了解調節肌肉質量和功能的協調機制,將為促進肌肉健康狀態、對抗肌少癥提供更加適合有效的對策。 腸道菌群跟肌少癥有關系嗎?近幾年,有關于腸道菌群對肌肉的影響逐漸成為研究熱點之一,發表于《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》的一篇綜述文章[2],系統的總結了腸道菌群與肌少癥的研究進展。 ![]() 《了解腸道菌群和肌少癥:一項系統綜述》 近幾年,有研究小組提出年齡相關性肌少癥的腸道-肌肉軸(簡稱腸肌軸)假說,其推測腸道微生物組成可能影響肌肉減少癥的出現,即隨著年齡增長肌肉質量和功能的喪失[6]。雖然腸肌軸的概念幾年前已被提出,但其間的聯系還不是十分明確,目前仍有大量研究正在探索。 前文所提的那篇綜述,通過數據庫檢索等方式檢索了3224項相關研究,排除掉綜述及不相關的研究剩余36篇文章,其中26篇為臨床前試驗,10篇為臨床試驗(如下圖所示),系統分析了目前腸道微生物群對肌少癥的影響[2],其系統性、全面性都極具可信度。 ![]() 綜述研究搜索和選擇過程[2] 腸道菌群和肌肉狀態都會隨著年齡的變化而變化,雖然兩者的因果關系尚未明確,但是越來越多的證據表明,腸道菌群參與調節各種肌肉萎縮疾病,肌少癥之所以在老年人中發病率較高,很可能受到腸道菌群失調的影響[2]。 ![]() 這時,我們不禁會想,腸道菌群是否會直接影響肌肉質量和功能,這兩者構成因果關系嗎? 其實,腸道菌群更像是一個“十字路口”,即環境、生活方式和骨骼肌之間的“交叉”。一般來說,營養不良和缺乏運動是老年人原發性肌少癥的主要原因,而腸道菌群的組成受到上述兩個因素的影響,反過來,腸道菌群還可以通過調節全身炎癥、合成代謝、胰島素敏感性和能量產生來影響宿主的生理功能,理論上,腸道菌群對營養物質的代謝會影響骨骼肌細胞的功能,而這個效應是由代謝過程中產生的物質介導的[7]。 ![]() 腸道菌群組成置于營養和肌肉功能之間的可能的生理病理機制 有研究調查了老年鼠肌肉質量低和其腸道微生物群的變化關系,發現衰老會逐漸改變腸道菌群的組成,并改變腸道細菌的代謝潛力,并發現腸道菌群在維生素合成、脂質代謝、生長和調節肌肉表型的免疫相關因子中發揮重要作用[8]。 在僅有的幾項臨床研究中,發現人體腸道菌群相對豐度的差異與年齡相關的肌肉損失和較差的身體狀況密切相關[2]。有研究發現,在年輕女性中,腸道菌群與肌肉質量也存在一定關系,肌肉質量好的個體往往腸道菌群的多樣性更高。 腸道菌群失調是否直接加速了與年齡相關的肌肉萎縮?調節腸道菌群是否可以有效預防肌少癥?這些問題目前還沒有定論,仍需對其機制進行更多的研究。 ![]() 以腸肌軸的原理出發,可以通過哪些方式預防肌少癥呢?1、益生元、益生菌、短鏈脂肪酸(SCFAs)、膳食補充劑等可有效地提高肌肉質量和身體性能[2]。 肌少癥患者的內分泌代謝會發生顯著改變[9],此外慢性亞臨床炎癥會抵抗心肌細胞的合成代謝,其主要結果是肌肉蛋白合成減少,肌肉線粒體數量減少以及肌肉細胞內脂質的沉積,合成代謝抵抗也促進脂肪在肌肉中的滲透,從而導致肌肉功能下降[1]。 腸道菌群可以利用益生元,以重塑菌群構成[2],而益生菌的抗衰老能力主要歸功于調節炎癥水平(IL-6,TNF-α,MCP-1和IL-1β等)[9],調節肌肉線粒體功能[10],最終調節肌肉基因的表達,比如動物和細胞研究發現LP10[11]和彎曲乳桿菌CP2998[12]對肌肉有積極作用,抑制糖皮質激素受體(GR)激活,提高葡萄糖利用。有臨床研究發現,每天服用LP10的年輕健康成年人的肌肉質量增加,且具有更高的抗疲勞能力;但是一項小規模的研究中并未有類似的結果,他們發現長期攝入合生元(FOS,乳桿菌菌株和雙歧桿菌)并不能改善老年人的脂肪質量和肌肉力量,但肌肉的水合狀態得到改善,研究人員推測是補充時間較短,菌群結構并未完全改變[2]。 ![]() 有研究發現,SCFAs可將肌管的能量代謝從氧化磷酸化轉變為糖酵解[13],實驗發現皮下注射醋酸鹽恢復了抗生素治療小鼠的抗疲勞能力,但不能挽救肌肉質量,然而5%丁酸鹽飼料通過改善線粒體功能可以防止肌少癥小鼠的肌肉損失,此外,丁酸鹽能增加老年小鼠肌肉纖維橫截面積,防止肌內脂肪堆積[14]。此外,膳食補充劑也有提高肌肉質量的功效,比如有研究發現補充蛋白質可以通過腸道菌群介導增加肌肉質量和性能。 但是,要注意長期使用抗生素可破壞腸道菌群,尤其是對老年人[2]。 ![]() 2、堅持體育鍛煉也是預防肌少癥的方法。 運動是腸道微生物組成的“調節器”,有研究表明,運動有利于增加具有有益代謝功能的類群的生物多樣性,但是運動超負荷時腸道通透性和氧化應激增加,會導致腸道微生物群的失調,引發炎癥和代謝失常[6]。 ![]() 腸道-肌肉軸更像是雙向的,微生物群影響肌肉,運動有助于塑造微生物群組成,運動的強度和頻率會影響腸道微生物群、炎癥、免疫系統功能和骨骼肌病理生理等[6]。 ![]() 運動、腸道微生物群、炎癥、免疫系統功能和骨骼肌病理生理學連接起來的假設概念框架[5] 總結:如何來預防肌少癥的發生呢?營養不良和缺乏運動是肌少癥的主要原因,保持適度的體育鍛煉和補充營養能起到預防作用。在許許多多的運動的種類中,有氧運動和抗阻運動對于預防肌少癥有著更好的效果。 第一:有氧運動能促進線粒體產生ATP,改善線粒體功能,提升肌肉質量[15],例如每天跑步30分鐘。抗阻運動能促進肌肉蛋白質的合成,增加肌肉纖維的大小和橫截面[15],例如啞鈴抗阻訓練。 第二:補充營養相對復雜,文中給出了一些營養建議。 1、益生菌和益生元。腸肌軸的存在表明腸道菌群對于肌少癥有重要影響,改善腸道菌群能很好地預防肌少癥,補充益生菌是改善腸道菌群最直接的辦法,但研究結果仍然有一些不一致的地方,而且很多缺少人體臨床研究證據,所以益生菌通過腸肌軸來減少肌少癥的發生是存在菌群特異性的。此外,補充益生元也能起到很好的效果,它能幫助益生菌的繁殖,從而改善腸道菌群。 2、短鏈脂肪酸。補充短鏈脂肪酸可以改善肌肉中肌管的能量代謝和提高線粒體功能,例如補充膳食多糖發酵的短鏈脂肪酸可以有效防止肌肉的萎縮[13]。 3、膳食營養補充劑。例如,補充蛋白質可以通過腸道菌群介導來增加肌肉的質量和性能。 參考文獻:
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