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《食品科學》:中南大學夏君玫教授等:運動聯(lián)合營養(yǎng)干預在肌少-骨質疏松癥防治中的機制研究進展

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隨著全球老齡化趨勢的日益加劇,肌少-骨質疏松癥(OS)的發(fā)病率正逐年攀升,成為醫(yī)學界關注的焦點。目前研究表明,藥物干預對OS的效果缺乏針對性。相比之下,運動作為一種非藥物治療手段,已被證實能有效改善肌肉和骨骼健康。同時,合理的營養(yǎng)攝入對于維持肌肉質量和骨骼強度也起著至關重要的作用。

中南大學體育教研部的夏君玫、姜坦程、梁計陵*等探討OS的運動聯(lián)合營養(yǎng)干預策略的作用機制,探索增強老年人肌骨健康的方法,從而有效預防和干預兩種疾病的合并發(fā)作。


OS的定義

01

SP又稱肌肉衰減癥,是一種與老年人年齡增長相關的肌肉質量和力量下降,伴隨身體活動機能降低的常見老年疾病。OP是一種以骨量下降和骨結構破壞為特征,導致骨脆性增加,易發(fā)生骨折的全身性骨病。肌骨系統(tǒng)學說打破了傳統(tǒng)“肌骨不相親”的論斷,為SP和OP的共病模型提供了新的研究體系。目前,我國專家對SP和OP的共同發(fā)病機制提出了“活動障礙綜合征”的定義,繼而引出“肌骨共減綜合征”和“肌少-骨質疏松癥”這一概念。研究發(fā)現(xiàn),SP和OP存在許多共同的病理途徑,如果兩者同時發(fā)生,則表現(xiàn)為OS。因此,將肌肉和骨骼作為整體能夠有效地解釋肌肉衰減和骨骼流失之間的“惡性循環(huán)”現(xiàn)象。

SP與OP共病機制

02


在肌骨系統(tǒng)疾病中,衰老、體力活動不足、營養(yǎng)攝入低,以及身體的炎癥反應共同導致激素作用平衡的破壞,從而影響肌肉因子的釋放和應力負荷,進而誘發(fā)肌骨疾病的發(fā)生(圖1)。具體而言,身體活動的減少會導致機械應力降低,從而導致分泌的肌肉胰島素樣生長因子-1(IGF-1)生成減少,降低了磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路活性,激活叉頭盒蛋白O(FoxO)轉錄因子,上調肌肉特異性泛素連接酶萎縮素-1(Atrogin-1)和肌肉特異性環(huán)指蛋白1(MuRF1)的表達,促進肌肉蛋白降解,進而誘導肌肉萎縮。在骨骼生物學中,IGF-1的減少會激活核因子-κB(NF-κB)并上調NF-κB配體受體激活劑(RANKL)的表達,從而促進破骨細胞分化,最終導致骨量減少。因此,身體活動缺乏導致的IGF-1生成減少,不僅會使成骨細胞與破骨細胞的生長代謝失衡,引起骨吸收增加而骨形成減少;還會抑制PI3K/Akt信號通路介導的蛋白質合成,降低肌肉蛋白合成速率。在衰老過程中,促炎細胞因子如腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β、白細胞介素6水平顯著升高,激活NF-κB信號通路誘導E3泛素連接酶(Atrogin-1與MuRF1)表達上調,進而增強泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(UPS)并導致肌肉蛋白質分解代謝增強。與此同時,這些炎癥因子通過NF-κB依賴性機制促進破骨細胞分化與活化,同時抑制成骨細胞功能,破壞骨代謝平衡。此外,衰老相關肌肉生長抑制素水平升高不僅抑制肌肉干細胞的增殖分化,還通過調控骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)/Smad信號通路抑制成骨細胞分化并促進破骨細胞活化。

內分泌激素(睪酮、生長激素和雌二醇)水平的增齡性下降是肌骨代謝紊亂的重要誘因。研究表明,睪酮缺乏時,雄激素受體信號減弱導致FoxO轉錄因子激活,促進UPS的活性;同時,會抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的活性,從而減少肌肉蛋白質的合成,進一步加劇肌肉流失;在骨組織中,睪酮缺乏會導致RANKL表達增加,同時降低骨保護素(OPG)的表達,從而顯著提高RANKL/OPG比例,促進了破骨細胞的分化和活性,并抑制成骨相關因子(如轉化生長因子β(TGF-β))的表達,從而導致骨吸收增強。對于絕經(jīng)后女性,雌激素水平下降導致雌激素受體α(ER-α)信號減弱,加速肌肉分解代謝和提高破骨細胞的活性,進而導致骨吸收增多。

其次,與衰老相關的營養(yǎng)攝入不足(即衰老性厭食)可導致多種關鍵營養(yǎng)素(如VD、蛋白質和硒等)缺乏,進而加劇肌骨系統(tǒng)功能障礙。蛋白質攝入不足會打破肌肉蛋白質合成與降解的平衡,通過上調UPS促進肌肉萎縮;同時降低腸道鈣吸收率并增加尿鈣排泄,破壞鈣穩(wěn)態(tài)而影響骨代謝。此外,VD缺乏則通過負反饋機制促進甲狀旁腺激素分泌,一方面通過NF-κB/RANKL信號軸促進破骨細胞分化,另一方面通過蛋白激酶A(PKA)通路激活脂肪褐變和肌肉蛋白降解。因此,衰老性厭食最終導致營養(yǎng)缺乏,引起代謝紊亂和激素失衡,加速肌骨系統(tǒng)退化,形成OS的惡性循環(huán)。衰老、體力活動不足、營養(yǎng)攝入低以及身體的炎癥反應等因素相互作用,加速OS的惡性循環(huán),最終導致肌肉質量下降與骨量丟失的協(xié)同惡化。

運動干預對OS的作用機制

03

基于上述機制,運動可通過激活相關信號通路,加強肌骨細胞生長的蛋白表達,調節(jié)激素分泌,從而實現(xiàn)對肌骨健康的干預與防治。研究表明,運動能夠有效維持并提升骨密度,并且運動強度與骨密度之間呈正相關關系,即強度越大,對骨組織的刺激越強。根據(jù)Wolff定律,骨骼會在承受負荷與應力的區(qū)域生長,而在無負荷區(qū)域,骨質則容易被吸收。因此,骨骼與機械應力之間需要維持一種生理平衡狀態(tài)。同時,骨骼肌對不同刺激的反應非常敏感,特別是對力學負荷的變化,其使用程度可以直接影響骨骼肌的表型、代謝、蛋白表達及形態(tài)特征。

3.1 有氧運動對OS干預的作用機制

有氧運動作為一種以全身大肌群參與、供氧充足為特征的規(guī)律性運動方式,在改善肌骨健康方面表現(xiàn)出多方面的生理效益。研究表明,有氧運動可通過上調堿性磷酸酶(ALP)等骨形成標志物促進成骨細胞活性,同時降低I型膠原交聯(lián)N端肽等骨吸收標志物水平,改善骨代謝平衡。在對老年大鼠進行12 周跑臺訓練實驗中發(fā)現(xiàn),長期有氧運動使其股骨、L2-5椎骨密度等增加,股骨相關基因(Wnt1、Wnt3a、Lrp5、Axin2、ctnnb1)的mRNA水平上升,激活Wnt1/β-catenin通路延緩骨質流失。有研究表明,12 個月的平衡聯(lián)合有氧訓練能有效提升絕經(jīng)后OP患者的運動功能并降低跌倒風險,改善OP患者相關的行為學指標。對于肌肉,有氧運動刺激IGF-1升高,同時激活AMP依賴的蛋白激酶(AMPK)/鈣/鈣調素依賴性蛋白激酶II信號通路維持線粒體的健康和功能,減緩肌肉衰老的速度,從而保持肌肉的力量和耐力,以及通過調控PI3K/Akt信號通路維持線粒體穩(wěn)態(tài)以增加肌肉質量。臨床研究數(shù)據(jù)進一步證實,12 周北歐式健走訓練可顯著改善低骨量女性的肌力和活動能力。上述研究證實,有氧運動不僅能有效增強肌肉耐力,還能改善骨骼代謝,為骨骼提供更多的應力刺激,有助于骨質健康。

3.2 抗阻運動對OS干預的作用機制

抗阻運動作為一種通過克服外界阻力以增強肌骨系統(tǒng)的運動方式,已被證實具有多重生理調控作用。在骨代謝方面,動物實驗表明抗阻運動可通過抑制Fos/Fosb通路,降低抗酒石酸酸性磷酸酶活性以及調節(jié)降鈣素受體表達,從而有效抑制破骨細胞功能。分子機制研究顯示,抗阻運動誘導的機械刺激可激活PI3K/Akt/mTOR信號級聯(lián)反應,促進成骨細胞增殖分化。臨床研究證實,16 周抗阻訓練能顯著提高絕經(jīng)后OP患者的骨密度和平衡能力。在肌肉調控方面,抗阻運動通過上調核心蛋白聚糖/MyoD1通路促進肌生成,同時下調Atrogin-1和MuRF1表達,進而抑制蛋白降解。進一步研究發(fā)現(xiàn),抗阻訓練通過雙特異性磷酸酶1等關鍵調控因子,介導PI3K/Akt、AMPK信號通路改善衰老骨骼肌表型。在對SP患者進行10 周的抗阻訓練干預后,其體脂總量顯著下降,簡易體能狀況量表(SPPB)評分等SP診斷指標顯著改善,體質量明顯增加。因此,抗阻運動能有效促進肌纖維肥大、維持蛋白質代謝平衡,并通過雙向調節(jié)成骨/破骨細胞活性改善骨代謝。

3.3 其他運動方式對OS干預的作用機制

全身振動訓練(WBVT)作為一種基于機械振動刺激的干預方式,通過力學傳導作用促進骨形成和激活肌肉。臨床研究表明,12 個月的WBVT干預可顯著提高骨質以及女性的腰椎、髖部骨密度,并增強肌肉力量。此外,通過對老年SP患者進行為期12 周的WBVT,可激活AMPK/UNC-51樣激酶1和FoxO/過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α(PGC-1α)信號通路,進而改善SP相關指標。血流限制訓練(BFRT)又稱加壓訓練,是指在運動期間通過特殊的加壓裝置對肢體進行外部加壓,使靜脈血流閉塞的同時部分阻塞動脈血流,以提高訓練效果。研究發(fā)現(xiàn),BFRT能增加肌肉反應性充血,導致肌肉肥大、改善肌肉蛋白合成能力、誘導代謝應激適應、促進骨骼肌生長和修復以及促進衛(wèi)星細胞增殖等。對SP患者進行10 周的BFRT干預后,其肌肉質量與力量均得到顯著提升,且對肌肉力量增長的促進作用優(yōu)于單純的肌力鍛煉。值得注意的是,BFRT聯(lián)合抗阻訓練可通過IGF-1/生長激素(GH)通路協(xié)同促進骨組織生長,其干預效果優(yōu)于單一訓練。然而,WBVT和BFRT雖然效果顯著,但仍存在操作不便和成本較高的問題。尤其是對于同時患有心血管疾病的老年人,BFRT的潛在風險仍需進一步評估。

不同運動方式對OS的干預效果如表1所示。



營養(yǎng)干預策略對OS的作用機制

04

研究發(fā)現(xiàn),蛋白質、肌酸、VD、鈣、益生菌以及中藥提取物通過調控機體激素平衡,有效改善機體炎癥環(huán)境,一方面可以刺激肌肉蛋白合成,減少肌肉流失,提升肌肉力量;另一方面可以加強成骨細胞生成,抑制破骨細胞活性,維持骨密度,從而起到延緩或防治OS的作用(圖2)。


4.1 高蛋白飲食

衰老進程導致身體蛋白質合成代謝不足和分解代謝過剩,造成大量肌肉蛋白流失,肌肉質量與力量減少,同時影響到骨骼健康。研究發(fā)現(xiàn),補充蛋白質可以通過激活PI3K/Akt/mTOR通路以及下游核糖體蛋白S6激酶β-1(S6K1)、真核翻譯起始因子4E結合蛋白1的表達,促進肌肉合成;另一方面,還可介導Akt使FoxO轉錄因子磷酸化而失活,進而降低骨骼肌萎縮標志性蛋白Atrogin-1和MuRF1表達,減緩肌肉的降解程度。同時,當?shù)鞍踪|供應適宜時,成骨細胞活力增強,高效合成新骨,維持破骨細胞的活性平衡,避免過度吸收骨質,確保骨量維持在穩(wěn)定水平,延緩骨質疏松的進展。除亮氨酸外,非必需氨基酸(如谷氨酰胺)可以直接或間接調控成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞,參與骨穩(wěn)態(tài)的維護,并改善胰島素抵抗,增強對骨骼肌的保護作用。研究表明,在探究老年女性蛋白質攝入與肌肉和骨量流失的過程中發(fā)現(xiàn),每天攝入1.2 g/kg的蛋白質后,其總肌肉量、四肢肌肉量、腰椎骨密度、頸骨密度及股骨密度等指標顯著提高。因此,補充蛋白質通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路促進肌肉合成,同時抑制FoxO介導的UPS降解途徑,增強成骨細胞活性并平衡骨代謝,改善肌肉質量和骨密度,推薦每日攝入1.2 g/kg蛋白質可改善老年人肌骨健康指標。

4.2 肌酸

肌酸作為一種高效的能量緩沖物質,能夠在肌肉收縮時快速提供能量,維持肌肉細胞內的能量穩(wěn)態(tài),并調節(jié)骨代謝通路從而促進肌骨健康。在SP患者中,肌酸的補充可以改善機體能量代謝障礙,提高肌肉細胞的能量供應和利用效率,增強肌肉的收縮功能和耐力,減少肌肉疲勞和損傷,從而有助于維持肌肉質量和功能。其機制可能是肌酸能夠激活mTOR信號通路,提高S6K1的活性,促進肌肉細胞內蛋白合成,增加肌肉質量與力量。在探究單獨補充肌酸對體弱老年女性的影響中發(fā)現(xiàn),補充24 周的肌酸后其腿部推舉力量、臥推力量增加,伴隨著瘦體質量增加和肌萎縮發(fā)生率下降。此外,肌酸補充可以提高細胞內的能量水平,當細胞需要能量時,肌酸可以快速將磷酸基團轉移給ADP生成ATP,從而為成骨細胞的活動提供持續(xù)的能量支持,促進骨基質的合成和礦化,有助于新骨的生成。此外,研究證實當肌酸濃度超過10~20 mmol/L時,成骨細胞的生長速率會增加,進一步證明肌酸能夠促進骨骼的生長,增強成骨細胞的分化。因此,肌酸通過激活mTOR/S6K1信號通路促進肌肉蛋白合成,同時通過磷酸肌酸能量緩沖系統(tǒng)維持細胞能量穩(wěn)態(tài)并增強成骨細胞分化及骨基質礦化,從而促進骨生成,維持骨骼健康并協(xié)同改善肌肉功能,延緩肌肉萎縮。

4.3 VD

VD作為脂溶性甾體激素,通過調控鈣穩(wěn)態(tài)和直接作用于成骨細胞雙重機制維持骨骼健康。尤其在老年人群中需通過膳食或補充劑彌補合成不足,以預防骨質疏松及骨折風險。一方面,VD可促進胃腸道對鈣的吸收,提高血鈣濃度,從而促進骨骼礦化;另一方面,它可以促進成骨細胞的成熟、增生和分化,抑制成骨細胞的凋亡,并促進骨基質的形成、成熟與鈣化。Matsumoto等發(fā)現(xiàn),不同劑量的VD補充對于骨的干預呈現(xiàn)出不一樣的效果,每天補充約0.75 μg的VD(ED-71)能夠安全有效地增加OP患者的腰椎和髖部骨密度。VD受體(VDR)存在于骨骼和肌肉細胞中,1,25-二羥維生素D能夠激活VDR,促進肌肉營養(yǎng)和代謝,刺激蛋白質合成,這對維持肌肉的正常生理功能和生長具有積極作用。此外,VD通過激活VDR,使具有活性的VDR與類視黃醇X受體(RXR)形成異二聚體以發(fā)揮其調節(jié)骨代謝的生理作用。有研究表明,每天補充800 IU的VD可以顯著改善SP患者的SPPB評分和提高6 m步速,同時顯著降低跌倒風險。VD可通過食物攝入或紫外線獲得,但皮膚VD的合成量隨著年齡增長而減少,老年人需增加VD的膳食攝入量。因此,VD通過促進鈣吸收與成骨細胞活性并抑制凋亡、增強骨基質礦化、激活肌肉VDR信號,刺激蛋白合成,改善肌纖維形態(tài)及功能,并提升老年人骨骼密度及肌肉性能,降低患OP與跌倒風險。

4.4 鈣

鈣作為“建筑材料”參與骨骼的骨化過程,促進新骨的形成并維持骨骼的穩(wěn)定。鈣通過鈣敏感受體激活鈣離子內流,觸發(fā)鈣/鈣調蛋白復合物激活鈣調神經(jīng)磷酸酶(CaN)。CaN可以直接與活化的T細胞核內因子(NF-AT)結合,使其去磷酸化,從而促進NF-AT進入細胞核,上調成骨基因的表達,最終驅動成骨細胞分化。同時,鈣以羥基磷灰石的形式沉積在骨骼中,以維持骨骼的硬度和強度。當人體鈣攝入不足時,骨骼中的鈣會被釋放到血液中,以維持血鈣水平的穩(wěn)定,這會導致骨量減少和骨密度降低,從而增加骨質疏松的風險。因此,補充足夠的鈣可以維持骨骼的正常結構和強度。與此同時,鈣離子在骨骼肌的興奮收縮偶聯(lián)中起關鍵作用。有研究提出,年齡相關的SP可能與鈣離子供應水平的降低有關,這會導致興奮收縮的解偶聯(lián),進一步引起肌肉無力。Semsarian等指出鈣離子濃度的上升能夠激活CaN-活化T細胞核因子1通路,上調肌肉合成相關基因,抑制肌肉分解,從而改善肌肉萎縮。目前,關于補充鈣對OS的干預治療研究較少,但我國推薦成年人的每日鈣攝入量為800 mg,而50 歲及以上人群的推薦攝入量為1 000~1 200 mg/d。綜上,鈣可維持骨骼硬度與強度,并參與骨骼肌興奮-收縮偶聯(lián)及細胞內信號調控,改善肌肉功能,推薦每日攝入鈣800~1 200 mg以維持骨量、減少骨鈣流失并降低OS患病風險。

4.5 益生菌

腸道微生物群在骨骼健康方面起著關鍵作用,它能夠影響鈣和VD的吸收,并調節(jié)免疫反應。在動物實驗中發(fā)現(xiàn),益生菌通過調節(jié)腸道菌群、血清代謝物及相關代謝途徑,提升骨保護相關的代謝物含量(如骨鈣素和骨堿性磷酸酶),顯著緩解因糖皮質激素誘導的大鼠骨質疏松。同時,每天補充1×1010 CFU的羅伊氏粘液乳桿菌能有效增加骨密度和瘦體質量,對肌肉骨骼系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響。此外,益生菌還可改善機體的炎癥水平、清除有害菌,進而增強肌肉力量,減緩肌肉流失與肌肉萎縮。例如,SP老人連續(xù)16 周每天服用一粒益生菌補充劑(Vivomixx 112 billion)后,其步態(tài)速度、生活質量得分以及握力水平都得到了顯著改善。另有研究表明,攝入430 mg含1×1010 CFU嗜黏蛋白阿克曼菌的巴氏殺菌處理產(chǎn)品,可顯著提高卵泡抑素(FST),進而提高肌肉質量。FST的升高也有助于骨骼健康,結果表明巴氏殺菌處理后的嗜黏蛋白阿克曼菌對骨和肌肉均會產(chǎn)生良性影響。與此同時,干酪乳酪桿菌、長雙歧桿菌長亞種和鼠李糖乳酪桿菌等益生菌也被證實能夠顯著減少骨質流失,改善骨骼質量,提高肌肉力量和耐力。綜上所述,通過益生菌改善腸道菌群的環(huán)境,有效調節(jié)機體的炎癥狀態(tài),延緩肌肉質量流失和骨密度下降,可以達到防治和干預骨質疏松和肌肉萎縮的作用。

4.6 中藥提取物

傳統(tǒng)中藥在治療骨質疏松及維持肌肉健康方面功效顯著。傳統(tǒng)中藥——熟地一方面可調控IGF-1/PI3K/mTOR通路,激活骨形成標志物ALP活性,提高骨鈣素水平和骨密度,促進成骨細胞的增殖分化;另一方面,根據(jù)《本草綱目第十六卷-草部》所記載其的確具有增肌健骨的功效,其機制可能是通過調控OPG/RANKL/RANK與PI3K/Akt/C-Fos通路,抑制破骨細胞活性,減少骨吸收。同時,熟地能夠在骨骼肌中可改善炎性細胞浸潤,促進肌纖維再生,緩解肌肉萎縮。進一步研究表明,持續(xù)12 周給予400 mg/(kg·d)的地黃多糖(熟地主要活性成分)干預廢用性骨質疏松-肌肉萎縮模型大鼠,能顯著增加其骨小梁面積、數(shù)量、寬度,同時提升肌纖維橫截面積。此外,補腎活血類中藥(如杜仲和淫羊藿)可通過激活Wnt1/β-catenin信號通路,促進骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化,抑制其向脂肪細胞轉化,從而增加骨形成并改善SP相關的脂肪浸潤。而青果、槐花、香薷等中藥的抗衰老特性也為骨質疏松以及肌萎縮的防治提供了新選擇。綜上,以熟地為核心,結合生地、土黨參等中藥的多途徑調控網(wǎng)絡,可形成針對OS的綜合干預策略。

各類營養(yǎng)物質對OS的干預效果匯總如表2所示。


運動聯(lián)合營養(yǎng)干預對OS的作用機制

05

現(xiàn)有研究表明,運動與營養(yǎng)聯(lián)合干預在OS的防治中具有協(xié)同增效作用。運動刺激能夠促進肌纖維增生和增強骨生物力學性能,而營養(yǎng)補充則為肌骨組織的修復與重塑提供必需營養(yǎng)素支持,二者共同構成維持肌骨系統(tǒng)功能完整性的關鍵干預策略(表3)。臨床研究數(shù)據(jù)證實,相較于單獨的乳清蛋白組,運動聯(lián)合乳清蛋白組的握力、膝伸展肌力和步行速度變化率顯著更高。Travers等發(fā)現(xiàn)12 個月的抗阻運動聯(lián)合蛋白質干預能有效改善身體活動能力低的老年人骨密度,提升肌肉力量,同時顯著降低骨折風險。Kemmler等的研究顯示,補充蛋白質、鈣、VD聯(lián)合18 個月的高強度抗阻運動方案可有效改善老年男性的腰椎骨密度與髖關節(jié)密度,其肌肉質量和握力指標顯著上升。并且,運動聯(lián)合營養(yǎng)組的改善效果相較于單獨補充營養(yǎng)組更加突出。因此,運動結合蛋白質補充具有高成本效益和高安全性的特征,是降低SP風險和治療骨質疏松的高效干預策略。


肌酸聯(lián)合抗阻訓練可顯著增強老年人群肌肉力量,預防肌肉萎縮,同時抑制骨吸收,延緩骨質疏松。針對59 歲以上老年男性的研究發(fā)現(xiàn),肌酸聯(lián)合抗阻訓練干預后,其肌肉力量、厚度以及瘦組織質量均明顯提高;低劑量肌酸可以減少肌肉蛋白質降解和骨吸收;肌酸與蛋白質聯(lián)合抗阻訓練在增加肌肉厚度和抑制骨吸收方面效果更佳。此外,補充肌酸12 個月能夠減緩絕經(jīng)后女性股骨、頸骨密度的流失,并且能增加股骨的外徑,從而有助于提高骨強度。在一項薈萃分析中發(fā)現(xiàn),單獨服用肌酸對老年人骨骼特性的改善效果不明顯;服用肌酸與抗阻訓練相結合的改善效果更佳。由于肌酸存在于紅肉和海鮮中,通過飲食干預可以較容易地從食物中獲取,因此運動結合肌酸干預有望成為一種安全、經(jīng)濟且可持續(xù)的OS防治方法。

VD作為調節(jié)鈣磷代謝的關鍵營養(yǎng)素,在維持骨密度和改善肌肉代謝功能方面具有重要作用,其與運動干預的協(xié)同效應可顯著提升肌骨健康水平??v向研究顯示,受試老年人經(jīng)過VD聯(lián)合抗阻運動干預3 年后,其腰、髖骨密度得到顯著改善。Englund等對存在肌肉衰退的中老年人展開研究,經(jīng)過6 個月的步行、力量訓練和平衡訓練等運動干預,2 組老年人的肌肉力量和身體成分均得到優(yōu)化,但結合VD補充的老年人肌間脂肪減少更為顯著。在13 周的干預研究中,VD聯(lián)合有氧運動可顯著增強肌細胞內脂質氧化能力,而僅補充VD對肌細胞內、外脂質代謝無顯著影響,這可能與運動誘導的線粒體功能激活有關。Bunout等發(fā)現(xiàn),VD補充聯(lián)合有氧運動可顯著降低VD缺乏老年受試者的肌內脂質含量,并提高其骨骼肌氧攝取率,有效改善肌肉衰老相關代謝異常。Kemmler等進一步證實,耐力-抗阻聯(lián)合訓練配合VD和鈣干預12 個月,可使絕經(jīng)后早期女性腰椎骨密度提升1.3%,同時使其動態(tài)力量、耐力和生活質量評分顯著改善。值得注意的是,鈣化二醇作為VD活性代謝物,與抗阻運動聯(lián)合干預可增加髖部骨折患者術后的生存率,這可能歸因于肌肉力量、髖部骨密度和VD血清水平的協(xié)同改善。

近年來,中藥聯(lián)合運動干預在OS防治領域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。臨床研究證實,四君子湯聯(lián)合彈力帶訓練可以明顯提高SP患者的肌肉質量、增強肌肉功能評定指標(握力、SPPB評分)。其次,護骨膠囊(包含何首烏、淫羊藿等)與運動聯(lián)合干預時,可以通過提高骨密度、減輕疼痛癥狀和改善功能障礙以改善骨質疏松癥狀,其效果顯著優(yōu)于單純補鈣干預。雖然目前針對特定中藥聯(lián)合運動干預肌骨疾病的臨床研究仍顯不足,但現(xiàn)有證據(jù)表明,中藥與運動相結合的干預模式在OS防治中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢,其協(xié)同療效已得到初步驗證。在腸道菌群調控方面,初步研究發(fā)現(xiàn)女足運動員在專項訓練期間補充植物乳植桿菌可顯著提升肌肉力量和骨密度,其機制可能與調節(jié)免疫平衡、優(yōu)化腸道菌群結構及促進鈣吸收等作用相關。綜上所述,運動干預通過機械負荷刺激和代謝調控雙重機制,可改善SP和骨質疏松疾病進程;與營養(yǎng)干預(包括傳統(tǒng)中藥和營養(yǎng)補劑)有機結合的綜合策略,可在維持肌肉功能和延緩骨量流失方面產(chǎn)生協(xié)同增效作用,為OS的防治提供了新的思路和方法。

結 語

06

全球人口老齡化進程的加速顯著加劇了OS的疾病負擔,其防治已成為公共衛(wèi)生領域的重要議題。現(xiàn)有研究表明,運動干預可通過多靶點調控肌骨代謝網(wǎng)絡:有氧運動經(jīng)IGF-1、AMPK/CaMKII信號通路延緩肌纖維衰老,同時通過激活Wnt1/β-catenin等通路防止骨流失;抗阻運動通過Fos/Fosb、絲裂原活化蛋白激酶、PI3K/Akt/mTOR信號級聯(lián)維持骨代謝穩(wěn)態(tài),并激活mTORC1通路促進肌蛋白合成;WBVT借助機械應力刺激FoxO/PGC-1α通路改善線粒體功能;BFRT則通過缺血誘導的IGF-1/GH分泌促進肌衛(wèi)星細胞增殖和骨礦化。營養(yǎng)干預方面,蛋白質攝入通過PI3K/Akt/mTOR信號網(wǎng)絡雙向調節(jié)肌骨代謝,有效抑制FoxO介導的肌肉蛋白降解;VD通過RXR/VDR軸調控鈣穩(wěn)態(tài)和成骨細胞分化;益生菌則通過“腸-骨軸”機制降低促炎因子水平,改善骨形成和肌肉質量。本文創(chuàng)新性地將運動干預與多種營養(yǎng)物質(蛋白質、VD、肌酸、益生菌及中藥等)相結合,系統(tǒng)闡述其在OS防治中的協(xié)同機制,突破了傳統(tǒng)單一干預的研究框架,為聯(lián)合干預提供理論支持。

值得注意的是,運動加營養(yǎng)的干預模式應將安全因素置于首位,關于運動劑量和營養(yǎng)補充的安全閾值還需進一步探究,在保證安全的基礎上進一步優(yōu)化干預模式,未來應在以下方面深入探索:1)運用代謝組學、蛋白質組學等多組學技術,系統(tǒng)解析運動與營養(yǎng)干預的協(xié)同作用機制;2)設計大規(guī)模隊列研究及長期隨訪,建立基于循證醫(yī)學的運動-營養(yǎng)優(yōu)化組合方案,明確不同干預方案對老年人肌骨健康的遠期影響;此外,需特別關注特殊人群(如心血管疾病患者)的干預安全性,并納入人口學特征(如性別、基因型)進行精準健康管理策略的優(yōu)化,為老齡化社會的OS防治提供科學依據(jù)和實踐指南。

第一作者:


夏君玫教授

中南大學體育教研部

夏君玫,女,中國農(nóng)工民主黨黨員,教授,碩士研究生導師。以第一或通訊作者在CSSCI等核心權威期刊發(fā)表學術論文20多篇,主持和參與國家級、省級科研項目20余項,主編、副主編、參編教材16部。累計榮獲教育部直屬高等工科院校“體育優(yōu)秀工作者”、長株潭地區(qū)“優(yōu)秀體育教師”等榮譽稱號,并基于社會服務與黨務工作成績獲評農(nóng)工黨湖南省“省級優(yōu)秀黨員”、“優(yōu)秀黨務工作者”。長期致力于運動干預在慢性疾病防治中的功效機制,以及傳統(tǒng)養(yǎng)生功法對特定人群的健康促進的作用與應用研究。

通信作者:


梁計陵副教授

中南大學體育教研部

梁計陵,男,中共黨員,中南大學特聘副教授,碩士研究生導師,Griffith University訪學學者。主持或參與國家自然科學基金,湖南省自科基金項目、湖南省體育局重點項目、湖南省臨床醫(yī)療技術創(chuàng)新項目等。以第一/共第一作者身份在SCI/SSCI/CSCD等學術期刊及中文核心期刊發(fā)表學術論文10余篇 (Google Scholar被引 500 次,

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-index12),參與編寫 中 英文專著 3 部,實用新型專利1項?,F(xiàn)任多家
BioMed Research International,Neural Plasticity,BMC Geriatrics,Nutrients,Molecular Brain、Sport Sciences for Health
等多家SCI期刊及北大中文核心期刊《中國組織工程研究》審稿專家 。 榮獲中國體育科學學會科學技術獎二等獎(2021) , 長期致力于運動與營養(yǎng)干預對于慢性疾病的機制研究 。

本文《運動聯(lián)合營養(yǎng)干預在肌少-骨質疏松癥防治中的機制研究進展》來源于《食品科學》2025年46卷第18期14-24頁,作者:夏君玫,姜坦程,郝宏弢,鄧琪,唐嘉嶺,梁計陵。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250128-205。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯:李雄;責任編輯:張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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