Состав тела и физическая активность в пожилом возрасте

Ввиду растущего количества фактических данных, подтверждающих связь между пожилым возрастом и изменениями состава тела, медицинские работники все больше осознают проблемы, связанные со старением среди населения в целом [ 65 ].

Европейская рабочая группа по саркопении у пожилых людей (EWGSOP) опубликовала консенсусный отчет, продвигающий критерии диагностики саркопении. Вышеупомянутые критерии предлагают оценку снижения массы скелетных мышц вместе с силой и физической работоспособностью, таким образом, выступая против отделения саркопении от динапении [ 66 ].

Тем не менее, другие авторы защищают концепцию непропорционального снижения мышечной массы и силы в пожилом возрасте, причем динапения, возможно, прогрессирует быстрее, чем уменьшение мышечного размера [ 34 ]. Кроме того, считается, что динапения описывает функциональные помехи, обусловленные как мышечными, так и нервными факторами (нервно-мышечный аппарат в целом) [ 67, 68. ]. Тем не менее, EWGSOP представил средства для стратификации пациентов с саркопенией в соответствии с серьезностью выявленных изменений, определяя пресаркопению как уменьшение только мышечной массы. Саркопению описывали как уменьшение мышечной массы, сосуществующее либо с уменьшенной мышечной силой, либо с низкой физической работоспособностью. Кроме того, EWGSOP определил тяжелую саркопению как связь между тремя параметрами [ 66 ]. В то время как сопутствующее снижение массы скелетных мышц и функциональное нарушение, связанное с мышцами, рассматриваются авторами как клинически значимые, независимо от их позиции в отношении временной диссоциации между двумя вышеупомянутыми аспектами процесса старения, концепция динапении (проанализированная сама по себе) остается предметом обсуждения. противоречия и обсуждения [ 30, 66 ].

Часть данных, полученных в результате исследования состояния здоровья, старения и состава тела (Health, ABC) [ 69 ], включала потребление белка и потерю мышечной массы (LM) и аппендикулярной мышечной массы без кости (aLM) в течение трех лет. период наблюдения в когорте пожилых людей, не проживающих в общинах (2066 мужчин и женщин в возрасте от 70 до 79 лет). Ежедневное потребление белка в рационе оценивали с использованием вопросника по частоте приема пищи из 108 пунктов (FFQ), а состав тела испытуемых оценивали с помощью двойной рентгеновской абсорбциометрии (DXA) [ 69]. ]. Исследование показало, что субъекты с самым низким белковым квинтилем потеряли мышечную массу примерно на 40% больше (43% для LM и 39% ALM), чем самый высокий белковый квинтиль за три года, подчеркивая тем самым роль питания в сохранении мышечная масса у пожилых людей [ 69 ].

У пожилых людей баланс между синтезом белка и его расщеплением может быть затруднен. Увеличение катаболизма мышц и уменьшение массы скелетных мышц характеризуют как старость, так и слабость. Сообщалось, что слабость усиливает развитие связанных со старением нарушений белкового обмена [ 70 ]. Недостаток диетических белков является потенциальным фактором снижения синтеза мышечного белка у пожилых людей. Исследования показали, что добавление аминокислот может оказывать благоприятное влияние на синтез мышечного белка как у старых, так и у молодых людей [ 71 ]. Однако некоторые авторы утверждают, что добавок может быть недостаточно для того, чтобы вызвать значительные изменения в катаболизме мышц [ 72 ].

Часто было показано, что потребление белка с пищей ниже рекомендуемой суточной нормы как у мужчин, так и у женщин. Кроме того, исследования, направленные на диетическое потребление для эффективной стимуляции синтеза белка, пришли к выводу, что оптимальное суточное потребление находится в пределах 1,2 и 1,5 г / кг [ 72, 73 ]. В настоящее время считается, что рекомендуемая суточная норма (0,8 г / кг) слишком низкая, чтобы обеспечить сохранение мышечной массы у лиц старения. У слабых пожилых женщин повышенное потребление белка в рационе стимулирует метаболизм скелетных мышц [ 74 ].

3.1. Скелетная мышца и белая жировая ткань в пожилом возрасте: сложные отношения

В то время как средний возраст характеризуется увеличением веса как у мужчин, так и у женщин, пожилые люди испытывают снижение массы тела, которое различается в зависимости от пола. В связи с этим было установлено, что потеря веса в пожилом возрасте происходит раньше у мужчин по сравнению с женщинами [ 75 ]. Напротив, количество висцерального жира следует возрастающей кривой во время старения, при этом окружность живота демонстрирует растущие значения у пожилых людей [ 36 ].

Что касается недавних открытий, белая жировая ткань больше не считается средством накопления избыточной энергии, а ее активная и динамическая секреторная активность описана в многочисленных исследованиях [ 76, 77 ]. В этом отношении исследования показали, что различные белковые и пептидные молекулы, выделяемые адипоцитами, играют важную роль в регуляции глобального гомеостаза. Более 100 из этих соединений, называемых адипокинами (также называемыми адипоцитокинами), были описаны до настоящего времени [ 78 ]. Лептин, первый адипокин, описанный в литературе, играет важную роль в координации приема пищи, воздействуя на гипоталамус как анорексигенный гормон [ 79]. ]. Специфические рецепторы для лептина были идентифицированы в почках, легких, надпочечниках и скелетных мышцах, что предполагает его участие в модуляции вышеупомянутой активности ткани / органа [ 80, 81, 82 ].

Ожирение является частым явлением среди пожилых людей, ведущих сидячий образ жизни, и было показано, что оно ассоциируется как с гиперплазией адипоцитов, так и с гипертрофией, вызывая дисбаланс между про- и противовоспалительным высвобождением адипокинов (рис. 4) [ 76, 78, 83, 84 ].

Рис. 4. Размерно-зависимый дисбаланс между провоспалительными адипокинами (такими как лептин, висфатин, адипсин, резистин, интерлейкин-6 (IL-6), IL-1β и фактор некроза опухоли α (TNFα)) и противовоспалительными адипокинами (адипонектин, оментин, ингибитор сериновой протеазы, происходящий из висцеральной жировой ткани (васпин), секретированный белок 5 (SFRP5) и IL-10) [ 79, 80, 85 ].

У долгожителей повышение уровня лептина связано с увеличением продолжительности жизни. Более того, у саркопеников наблюдаются более низкие титры лептина [ 84 ]. Поскольку в скелетных мышцах много рецепторов лептина, было установлено, что лептин может регулировать метаболическую активность на этом уровне [ 85, 86 ]. Тем не менее, хотя классически считается главным образом провоспалительным адипокином, лептин также может высвобождаться скелетными мышцами, превращаясь в адипомиокин. При сравнении скелетных мышц с жировой тканью последний выделяет лишь немного большее количество лептина (на единицу массы) [ 87 ].

Несколько патологических состояний связаны с сидячим поведением, саркопенией и увеличением жировой массы. Показано, что уровни лептина повышаются у пациентов с повреждениями спинного мозга [ 85 ]. Тем не менее, у пожилых саркопеников наблюдается более низкая концентрация лептина [ 84 ]. Исследования in vitro предоставили доказательства влияния концентрации лептина на мышечный метаболизм. В культивируемых дифференцированных культивируемых мышечных клетках (миотрубки C1C12) более высокие концентрации лептина быстро способствовали экспрессии генов миокина и энергетического метаболизма; следовательно, влияя на распределение питательных веществ, а также окислительные процессы [ 88 ]. В этом отношении Ноженко и соавт. обнаружили, что активируемый пролифератором пероксисомы рецептор γ коактиватор-1α (PGC-1α), разобщающий белок 3 (UCP3), карнитин-пальмитоилтрансфераза 1 (mCPT1), рецептор инсулина (InsR), интерлейкин-6 (IL-6), IL-15 рецептор лептина (OB-Rb) [ 88 ].

Количество межмышечного жира, расположенного в нижних конечностях, может влиять на качество и работоспособность скелетных мышц в определенных группах населения, таких как пожилые люди. Более того, сообщалось, что межмышечные адипоциты секретируют медиаторы воспаления, создавая тем самым воспалительную микросреду, которая частично ответственна за появление изменений в местном кровоснабжении [ 35 ]. В этом контексте волокна скелетных мышц подвергаются нескольким метаболическим изменениям, таким как усиление липолиза с последующим накоплением глюкозы в ткани. Тем не менее, последнее явление способствует развитию резистентности к инсулину. Связь между секреторной активностью межмышечной белой жировой ткани и резистентностью к инсулину давно изучалась, и имеющиеся в настоящее время научные данные позволяют предположить, что ожирение не является единственным виновником появления метаболических аномалий в пожилом возрасте. В дополнение к межмышечной жировой ткани, отложение коллагена также может отрицательно влиять на качество мышц [ 35 ].

Способствуя накоплению воспалительных клеток в скелетных мышцах и одновременному усилению провоспалительных реакций на уровне межмышечного жира, ожирение в конечном итоге приводит к воспалению мышц. Эти явления вызывают появление заметных аномалий в метаболизме миоцитов [ 89 ]. Кроме того, мышечные жировые клетки могут нарушать дифференцировку миоцитов и активность сателлитных клеток (также называемых мышечными стволовыми клетками ). Было показано, что вместе со старением ожирение поддерживает хроническое провоспалительное состояние, а также препятствует регенерации мышц. Кроме того, это состояние часто сопровождается саркопенией у пожилых людей (саркопеническое ожирение) [ 89 ].

3.2. Упражнение против бездействия

Помимо своей роли в обеспечении правильной осанки у человека, а также передвижения, уже давно доказано, что скелетно-мышечная ткань регулирует глобальный метаболизм глюкозы [ 90, 91 ]. Исследования показывают, что метаболические фенотипы скелетных мышц могут быть частично унаследованы. В исследованиях на мышах у потомков, рожденных у матерей с ожирением, наблюдалась дисфункция митохондрий, нарушение передачи сигналов инсулина и снижение экспрессии транспортера глюкозы 4 (GLUT4) в скелетных мышцах [ 92, 93 ]. Тем не менее, многие другие факторы приводят к значительным изменениям метаболизма скелетных мышц [ 40 ]. В этом отношении физические упражнения улучшают функцию скелетных мышц, улучшая обменные процессы [ 94 ].

По сравнению с периодами отдыха, уровень частичной продукции миофибриллярных белков может быть повышен при физической нагрузке у людей, ведущих сидячий образ жизни, с лучшими результатами через 24 и 48 часов после тренировки у пациентов, проходящих тренировку с отягощением, по сравнению с ВИИТ [ 95 ]. Тем не менее, в исследовании, выполненном Bell et al. HIIT представлял собой единый режим тренировок, который приводил к повышению фракционной синтетической скорости саркоплазматического белка через один день после тренировки [ 95 ].

В недавних исследованиях скелетные мышцы появляются как важный секреторный орган с множеством ролей в контроле глобального гомеостаза. Считается, что миокины в основном секретируются мышцами, но могут также выделяться печеночной, поджелудочной и жировой тканями [ 91 ]. Эти пептиды запускают сложные метаболические изменения посредством эндокринной, паракринной, а также аутокринной передачи сигналов [ 91 ].

Апелин - это адипомиокин, высвобождение которого может повышаться при тренировке на выносливость у лиц с избыточным весом [ 96 ]. Утверждалось, что апелиномиметические агенты (или агонист рецептора APJ, который является G-белковым рецептором, экспрессируемым во многих тканях) могут быть использованы для улучшения дисфункции скелетных мышц, связанной со старением [ 97 ]. На мышиной модели инсулинорезистентности лечение апелином оказывало значительное влияние на активность митохондрий скелетных мышц. В связи с этим апелин способствует биогенезу, транспорту глюкозы, полному окислению жирных кислот и окислительной способности [ 97 ].

Хух и соавт. обнаружили более высокие значения ирисина у молодых и более старых субъектов исследования, в которых сообщалось об обратной зависимости между возрастом и циркулирующими титрами ирисина [ 98 ]. Ирисин - это недавно описанный миокин [ 99 ], который был предложен в качестве «гормона физической нагрузки» (первоначально считавшегося сигнальной молекулой, индуцируемой физической нагрузкой), возникающей в результате протеолитического расщепления мембранного белка 5, содержащего домен фибронектина III типа (FNDC5) [ 100 ]. Установлено, что белые жировые клетки могут подвергаться процессу «подрумянивания» под влиянием ирисина, в результате чего появляются адипоциты бежевого / коричневого цвета с определенными метаболическими характеристиками [ 99, 101, 102 ]. Однако многочисленные расхождения в опубликованных данных, касающиеся как методов обнаружения, так и потенциальной значимости ирисинина у людей, приводят к значительным противоречиям [ 103 ]. Одна из основных проблем, поднятых авторами, касалась точности наборов для иммуноферментного анализа (ELISA), используемых для оценки уровней ирисина [ 103, 104 ]. Четыре коммерчески доступных набора поликлональных антител для ирисина продемонстрировали выраженную перекрестную реактивность с неспецифическими белками при анализе методом вестерн-блоттинга. Альбрехт и соавт. обнаружили, что это справедливо как в сыворотке человека, так и в образцах животных [ 104 ].

Исследования in vitro показали, что первичные клетки скелетных мышц человека (HMSCs), обработанные ирисином, страдают изменениями в экспрессии метаболических генов. В этом отношении повышенная регуляция таких генов, которые участвуют в метаболизме глюкозы, как гексокиназа 2 (HK2) и транспортер глюкозы 4 (GLUT4), наблюдалась уже через несколько часов после обработки Huh et al. [ 105 ]. Повышенная регуляция генов, участвующих в гликогене (glycogen synthase-GYS1) и липидном метаболизме (carnitinpalmitoyl transferase-CPT1b), была определена через один день после лечения. Кроме того, было обнаружено, что фосфоенолпируваткарбоксикиназа (PEPCK), пируватдегидрогеназа 4 (PDK4) и гликогенфосфорилаза (PYGM) снижаются через шесть часов после обработки ирисином [ 105 ]. В миотрубках C2C12, обработанных ирисином, последний оказывал положительное влияние на PGC-1α, что впоследствии приводило к увеличению содержания митохондрий, а также к потреблению кислорода [ 106 ].

Чанг и соавт. обнаружили связь между мышечной дисфункцией и титрами ирисина у пожилых людей, считая ее потенциальным биомаркером саркопении. Однако авторы использовали наборы ELISA для определения циркулирующих уровней миокина [ 107 ]. Тем не менее, взаимосвязь между мышечной массой или функцией и уровнями ирисина в сыворотке человека, особенно у пожилых людей, остается предметом дискуссий, поскольку большинству доступных в настоящее время методов обнаружения не хватает чувствительности [ 104 ].

Установлено, что адипокинрезистин притупляет миогенез человека посредством активации пути NFκB (отрицательного регулятора миогенеза), особенно у пожилых людей с ожирением [ 108 ]. О'Лири и соавт. проанализировали влияние секретома кондиционированной среды подкожного жира и избыточного веса на культивируемые мышечные клетки у лиц в возрасте 18–30 лет и старше 65 лет. В культивируемых миотрубках резистин усиливал внутриклеточное накопление липидов. Кроме того, адипокин влиял на метаболическую активность миотубы, увеличивая как базальное, так и максимальное дыхание, а также выработку АТФ и усиливая окисление жирных кислот [ 108 ]. Йошико и соавт. изучили взаимосвязь между значениями TNFα, адипонектина и лептина и интенсивностью эхо-сигналов (выбранных в качестве показателя силы и функции мышц) мышц в верхней части руки, бедре и нижней части спины (трицепс плечевой, бицепс бедренной кости, прямой кишки бедра и мультифидус)) у пожилых мужчин и женщин [ 109 ]. Средняя интенсивность эха мышц верхней и нижней конечности была отрицательно коррелирована как с циркулирующими лептинами, так и со значениями адипонектина [ 109 ]. Prestes et al. исследовали реакцию мышечной силы (относительное увеличение мышечной силы при жиме ног на 45 °) у пожилых женщин, которые проходили программу тренировок с отягощениями в течение одного месяца [ 110 ]. Субъекты, отнесенные к группе с низким уровнем ответа, продемонстрировали более высокий уровень циркулирующего лептина в начале исследования по сравнению с субъектами с высоким уровнем ответа. Тем не менее, снижение показателей лептина и резистина в плазме наблюдалось на протяжении всего исследования как у пациентов с высоким, так и с низким уровнем ответа [ 110 ].