1、L/O/G/O運動與抗衰老運動與抗衰老 孟思進孟思進健康運動生理教學案例 案例分析1： 運動與抗衰老，以衰老性肌萎縮為案例 研究背景 研究目的與意義 研究方案：研究對象、測試指標與方法、數據處理 預期結果 研究日程安排 經費預算研究背景（國內外研究現狀）研究背景（國內外研究現狀） 衰老性肌萎縮的概念 骨骼肌是人體的運動器官，具有一定的骨骼肌質量和力量水平是人體進行各種運動活動的基礎。 骨骼肌質量和力量在生長發育過程中會逐漸增長，發育成熟后可保持穩定相當長一段時間。 然而隨著年齡增長，人體會逐漸出現骨骼肌質量下降、力量下降的衰退變化，并嚴重影響生活質量。 衰老性肌萎縮的后果 這種衰老性肌萎縮（s

2、arcopenia of aging）還會增大摔倒、骨折的風險，危害老年人的健康。 流行病學研究表明，從40歲開始，骨骼肌質量以每年1-2%速度逐漸流失。而60歲以上老年人中衰老性肌萎縮的發生率占15%，而80歲老年人中竟占了30-40%。 社會經濟后果 據統計，美國每年由于骨骼肌質量和力量下降引起的各種疾病所造成的經濟損失和保健費用高達180億美元。而且據估計隨著老年人口增多，這種經濟花費將會大大增多，到2025年時可能會超過500億美元。衰老性肌萎縮所引起的社會、經濟負擔要求老年醫學家們重點研究其發生原理，以期尋找開發最合理的干預方法來預防、延遲甚至逆轉衰老性肌萎縮。 根據聯合國國際人口學

3、會對老齡化的定義，中國在2005年就已進入老齡社會，人口老齡化已成為21世紀中國人口發展的主旋律。 有學者對香港地區70歲以上中國老年人骨骼肌的研究表明，男性的衰老性肌萎縮發生率是12.3%，女性的發生率是7.6%。但是由于研究樣本量較少，有可能低估了衰老性肌萎縮的發病率。 衰老性肌萎縮的流行率隨年齡增大 近年來已有學者在應用中國傳統醫學來干預衰老性肌萎縮，如推拿、中藥等。但是針對衰老性肌萎縮病因的治療方法很少，所取得的效果并不理想，更不易推廣。目前對衰老及衰老性肌萎縮的機制仍然了解不多。 但是研究并理解衰老性肌萎縮的防治原理，有針對性地開展干預可能會取得更好的效果。因此，對衰老性肌萎縮的防治

4、原理及運動干預的研究有待進一步深入,而且這必將成為今后運動醫學以及老年醫學的研究熱點。Muscle of Average Healthy AdultMuscle After Sarcopenia Occurs衰老性肌萎縮漸近性衰老性肌萎縮漸近性 SD大鼠比目魚肌soleus、跖肌plantaris、腓腸肌gastroc質量在35-36月齡時顯著萎縮 （源自Rensenberg，1997）衰老性肌萎縮的機制氧化應激蛋白質代謝線粒體機能 分子炎癥凋亡Oxidative stressROS Exogenous factorsEndogenous factorsModulation of transc

5、ription factors and kinaesAccumulation of molecular damage:DNA, protein, lipidsFiber atrophyFiber losssarcopeniaFOXONF-BMAPKMitochondrial dysfunctionProteolytic pathways: Atrogin-1, MuRF-1, etcProinflammatory cytokines : TNF-, IL-6, etcRelease of proapoptosis factors: Cyt c, AIF, etcProtein breakdow

6、nProtein synthesisApoptosisPassage of time衰老性肌萎縮的干預運動營養激素療法 中醫藥綜合療法 運動可被認為是一種醫學手段或者藥物，也是一種促進健康、防病治病的重要資源。 通常采用的運動類型包括耐力運動、抗阻運動、以及兩者結合的組合運動。不同類型運動在干預衰老性肌萎縮時所起的作用及其機制可能存在差異。 本研究總的目的是系統地分析比較不同類型運動包括耐力運動、抗阻運動或組合運動對衰老性肌萎縮的氧化應激、蛋白質合成調節、線粒體機能的干預作用機理，為尋找最佳運動方法提供理論依據。 Exercise = Medicine研究目的與意義研究目的與意義 研究并解決衰

7、老性肌萎縮的防治機理以及有效地進行針對性運動干預，對改善老年人骨骼肌健康水平，提高生活質量，減輕社會經濟負擔具有重要意義。 研究目標研究目標 分析探討衰老性肌萎縮的細胞分子機制和防治原理，比較不同運動類型的抗衰老效果，為有效地逆轉衰老性肌萎縮提供實驗依據。 擬解決的關鍵問題擬解決的關鍵問題 通過比較研究選擇防治衰老性肌萎縮的最優運動干預類型。 研究內容 1.在自然衰老過程中，衰老性肌萎縮的細胞分子機制與防治原理研究。 2.急性耐力運動、抗阻運動及組合運動對衰老性肌萎縮的作用比較研究。 3.不同類型長期運動訓練對衰老性肌萎縮的作用比較研究。 4.不同類型的肌肉對衰老、急性運動、長期運動的反應和適

8、應性的比較研究。流程圖流程圖研究方案研究方案 研究對象： 實驗動物：成年Fisher344雄性大鼠(6月齡)，及老年Fisher344雄性大鼠（24月齡）若干只。隨機分組。無菌、自由飲食籠養。 運動模型建立 急性運動模型：老年雄性大鼠（24月齡）分別從事急性耐力運動（持續60分鐘運動，每10分鐘間歇3分鐘，連續6組）； 抗阻運動（持續60分鐘運動，按體重3%負重，每運動5分鐘間歇2分鐘，連續12組）； 組合運動（持續運動60分鐘，持續10分鐘耐力運動，間歇5分鐘，持續5分鐘抗阻運動（負重體重3%）,連續4組）。 老年雄性大鼠（24月齡）分別從事耐力運動訓練、抗阻運動訓練、組合運動訓練，運動量同

9、急性運動（同上急性運動模型），運動頻度為每周3次，每周1、3、5各1次，運動訓練持續12周。長期運動訓練模型：長期運動訓練模型： 組織樣本采集 取成年大鼠、老年大鼠安靜狀態下比目魚肌（慢肌）、跖肌（快肌）； 取一次急性運動后3小時、24小時老年大鼠比目魚肌（慢肌）、跖肌（快肌）； 取長期運動訓練最后一次運動后24小時老年大鼠比目魚肌（慢肌）、跖肌（快肌），作為組織樣本進行研究。 形態指標：體重、肌重、肌重/體重；肌纖維橫截面積 氧化應激：超氧化物歧化酶（SOD）活性；丙二醛（MDA）含量 分子炎癥：腫瘤壞死因子-（TNF-）； 線粒體機能：琥珀酸脫氫酶活性（SDH）；線粒體DNA缺失 蛋白質代

10、謝：胰島素樣生長因子-1（IGF-1）；蛋白激酶PKB/Akt；哺乳動物的雷帕霉素靶蛋白（mTOR）；肌環指蛋白-1（MuRF-1） 轉錄因子：NF-B； PGC-1 凋亡：凋亡誘導因子（AIF）；DNA片斷；凋亡蛋白比值（Bcl-2/Bax）測試指標 天平稱重；化學染色，光學顯微鏡觀察； 酶活性分析； 蛋白質含量分析；Western blotting分析； 酶聯免疫試劑分析（ELISA）； 逆轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）。主要測試方法： 數據統計分析 數據用平均數標準差表示，應用SPSS12.0統計軟件對所測得各項數據進行數據描述、t檢驗、方差分析等統計分析，統計顯著性水平設為P0.0

11、5。主要儀器主要儀器天平754分光光度計臺式高速離心機電泳槽PCR儀凝膠透射儀 項目進度安排 2009.9-2009.12文獻資料收集、整理，實驗前期準備； 2010.1-2010.12預備實驗；建立自然衰老和運動動物模型；急性運動試驗及各項測試；數據分析與整理；撰寫論文 2011.1-2011.12完成長期運動動物實驗及各項測試；數據分析與整理；撰寫學術論文，參加相關學術會議；研究成果推廣；完成項目結題。 預期成果 完成學術論文2-3篇，其中在核心期刊發表論文1-2篇，參加相關學術會議論文1-2篇。 指導碩士研究生2-3名。 應用所取得的研究成果與湖北省體育局社會體育處合作，舉辦社會體育指導

12、員學術講座，與美國喬治亞大學（武漢體育學院友好院校）運動醫學與老年（病）學研究所進行學術交流。 研究經費 科研業務費：能源動力費、交通費、出版費、文獻檢索費 實驗材料費：實驗動物/試劑/抗體購置費 ；動物飼料/試管/低值易耗品購置 共計：6萬元L/O/G/O老年人耐力和老年人耐力和/或力量訓練后體成分和體適能的變化或力量訓練后體成分和體適能的變化健身運動生理案例2 摘要 前言 研究目的 材料與方法 結果 討論 結論 參考文獻1.前言前言 有規律地從事耐力或力量訓練能部分地彌補伴隨著衰老和性激素濃度下降所發生的有氧能力下降，脂肪增多，以及瘦體重和肌力下降。 對身體鍛煉的適應有著高度的特異性。 耐

13、力訓練會降低總脂肪和腹部脂肪，增強最大氧耗，增強肌肉有氧代謝酶活性、肌肉內糖原貯備以及毛細血管和肌肉的線粒體密度，而對瘦體重沒有影響。 另一方面，大負荷力量訓練會增強肌質量、力量和爆發力，而最大氧耗則沒有改變。 組合力量和耐力訓練可能對老年人身體機能和健康是最理想的。 許多方法可用來估計體成分和脂肪分布，但是還不知道是否適合于評價耐力和力量訓練后體成分的不同變化。 一些簡單的人體測量方法如體重指數（BMI），皮褶厚度和腰圍也被用于間接和粗略地估計脂肪增多和腹部肥胖。 八電極生物電阻分析（BIA）方法也可用來分析部的和局部體成分，是一種不昂貴的方法。但是，生物電阻并不如水下稱重、CT、MRI或D

14、XA精確。 雙能X線吸收譜（DXA）可用來精確地測量總的和局部脂肪和骨骼肌質量，但是很昂貴。體成分測試與分析體成分測試與分析BIA體成分測試儀DXA掃描成像系統CT掃描儀器2.研究目的研究目的 本研究的目的是觀察40-65歲非肥胖男子在21周力量和耐力訓練后體成分和總體適能的適應。 第二個目的是比較體成分的不同分析方法在檢測運動性適應中的實用性和精確性。3.材料與方法材料與方法 3.1 受試者 主要干預組由生活在市區的健康男子（40-65歲）組成。 通過報紙廣告招募受試者。 53名志愿者滿足選入條件，通過基礎體檢和臨床運動測試，并按年齡和BMI分等級，隨機抽簽分成三個訓練組和一個對照組。 受試

15、者隨機分為4組：耐力訓練組（E：N=14），力量訓練組（S：N-13），組合力量和耐力訓練組（SE：N=15），或對照組（C：N=11）。 在訓練前1周和0周（沒有實驗訓練的對照時間）及21周實驗訓練后對所有受試者進行測試。 在21周訓練時期中，力量和耐力組每周訓練 2次，組合力量和耐力訓練組每周2次力量訓練和2次耐力訓練。 對照組受試者被要求繼續進行以前的習慣性體力活動。 3.2 研究設計 受監控的耐力訓練每周兩次，持續21周。耐力訓練的強度逐漸增加，以有氧能力測試為基礎（有氧閾和無氧閾）。在訓練監測心率，訓練時期分為三個周期，每個周期包括7周。訓練在功率自行車上完成。 運動時間逐漸延長，第

16、一周期每次30分鐘，第二周期每次60分鐘，第三周期每次90分鐘。耐力訓練 21周的訓練計劃包括有上肢和下肢及軀干的全身訓練。每一次訓練都包括兩次下肢伸肌運動(腿舉和伸膝)，一次雙側或單側屈膝，4-5次其他主要肌群的其他運動（臥推，三頭肌下推，上體展臂下推，軀干屈肌的坐起運動，或軀干伸肌的另一種運動，屈肘雙側/單側運動，或下肢內收/外展運動）。 運動時間逐漸延長，第一周期每次30分鐘，第二周期每次60分鐘，第三周期每次90分鐘。力量訓練 組合訓練組完成一周兩次力量訓練和兩次耐力訓練。力量和耐力訓練內容同上。組合力量和耐力訓練 3.3 指標測試 身高，體重，和BMI。測定身高、體重時著輕內衣，光腳

17、。BMI是體重除以身高的平方(kg/m2)。 體脂百分比用八導多頻電流生物電阻法(BIA)測試。體成分測量在12小時過夜禁食后的吸收后狀態下完成，測試日的前一天是劇烈運動后的休息日。 全身和局部體成分用DXA估測。通過系統軟件提供全身和某一局部（軀干和雙臂、雙腿）的瘦組織、脂肪和骨礦物質質量。相同的研究人員完成所有測試。 右上肢（肱三頭肌）和右下肢（股外肌和股中肌）的肌肉厚度用復合超聲掃描儀測定(Aloka SSD280) 。 測定四個不同位點的皮褶厚度，計算脂肪百分比。測量三次，計算平均值，以平均值作為測定結果。相同的研究人員完成所有測試。 有氧能力。最大氧耗測試應用Monark E839

18、(Monark Oy,Sweden)自行車功率計完成。 測試開始強度為50W，每隔2分鐘增加20W。氧耗用呼吸交換器連接測定。VO2max是測試時最高的1分鐘內平均VO2。 每隔2分鐘采指間血測定血乳酸濃度，確定有氧閾和無氧閾以及最大測試后水平。 最大攝氧量與乳酸閾 應用SPSS version 14.0 for Windows軟件進行統計分析(SPSS, Inc., Chicago, IL)。 組間差異采用協方差分析(ANCOVA)，有基礎值進行校正分析(week 0)。 組內差異用m-test檢驗。體成分測試和體適能之間的相關性用Pearsons correlation test分析。 顯

19、著性水平設定為P 0.05。通過比較兩個對照時期指標（1周和0周），檢驗BIA、圍度、皮褶厚度和肌肉厚度等不同方法測定體脂百分比的可重復性。 可靠性用one-way random model of intraclass correlation coefficient (ICC)進行檢驗。3.4 統計方法4.結果（圖表舉例）結果（圖表舉例）4.1 體重，腰圍和肢體圍度。在21周訓練時期體重、BMI（表2）的變化，或腰圍和下肢圍度（表3）的變化沒有組間差異。在組內分析中，在21周時期內只有E組的體重和BMI下降。相反，在所有三個訓練組中腰圍平均下降了1.7-2.9厘米。在S和SE組訓練10周后腰圍

20、已經顯著下降了。在研究過程中上臂圍度的變化有組間差異(P = 0.014, Table 3)。 高度可重復性是存在的，在圍度指標的對照值和基礎值之間，以及其他體成分方法之間（表4）。4.5 超聲測量的肌肉厚度肱三頭肌厚度和股外肌+股中肌（VL+VI）厚度被訓練引起了顯著的組間差異。在前10周訓練時期，VL+VI厚度在所有三個訓練組中均顯著增長(E, 8 8%; S, 9 5%; 和 SE, 9 6%)(P 0.001)。但是在第二個訓練時期，只有S組表現出小的但沒有顯著性增長，達11 7% (Fig. 1C)。對照組的VL+VI厚度沒有顯著變化。肱三頭肌厚度在前10周訓練時期顯著增長只發生在S

21、 組(10 9%,P 0.01) 和 SE (I I + 10%, P 0.001)，而且增長持續到第二個訓練期，22 16% in S (P 0.001) 和 20 19% in SE (P 0.05) (Fig. I D)。5. 討論討論 首先要簡要概括研究結果 本研究的主要發現是從事單獨的或組合的遞增力量和耐力訓練都能降低體脂百分比。但是只有力量訓練組能增加下肢和上肢瘦質量。 在組合力量和耐力訓練組中也觀察到了肌力和最大氧耗較大增長。其增長的大小與單獨從事力量或耐力訓練時發生的相應變化沒有差異。 本研究中所用的不同體成分分析方法都可用于橫向比較分析，但只有DXA能檢測到訓練引起的瘦體重變

22、化的組間差異。 接著分析與討論主要研究結果 在21周訓練時期，雖然各訓練組之間訓練量不同，但是全身體脂百分比以及不同部分的絕對體脂含量都發生了相同的下降。這可能是因為在SE組中能量消耗增大。 在所有訓練組中，腰圍下降了2-3厘米。這些發現與以前的研究是一致的，即力量訓練能改善體成分，在沒有改變體重的情況下降低腹部肥胖 。 在測定肌肉肥大時，DXA和US方法很少作比較，因為DXA分析下肢或上肢的全部瘦組織質量包括大腿或上臂的所有肌肉在內，而US超聲方法只測量膝伸肌和臂屈肌某些肌肉的特定位點的肌肉厚度。 本研究發現，用US測定的VL+VI厚度增長了，S組11%，SE組9%，E組7%。我們的發現與以

23、前報導用US測定的訓練引起肥大變化是一致的。 但是用DXA測量的下肢瘦質量在S組只增長了2%，而以前研究用MRI或CT測定肌肉CSA肥大變化則達到了7-9%。 用US測定肌肉厚度有一些方法學難題。即使我們應用標記點標記了同樣的解剖位點以及用相同的研究人員來進行標準化測定，但是這種方法仍然比MRI有更多的誤差。 6. 結論結論 單獨從事耐力或力量訓練會導致特異性提高最大氧耗和肌肉力量。 從事組合力量和耐力訓練對這些指標的發送作用與單獨一種訓練方法所起的作用相同。 這就提示，組合訓練是比單獨耐力或力量訓練更有利于提高以前未訓練過的老年人的機體體適能。 兩種訓練方法都能降低體脂百分比，但是用US測量的下肢和