运动与抗衰老案例分析

1、L/O/G/O运动与抗衰老运动与抗衰老 孟思进孟思进健康运动生理教学案例 案例分析1： 运动与抗衰老，以衰老性肌萎缩为案例 研究背景 研究目的与意义 研究方案：研究对象、测试指标与方法、数据处理 预期结果 研究日程安排 经费预算研究背景（国内外研究现状）研究背景（国内外研究现状） 衰老性肌萎缩的概念 骨骼肌是人体的运动器官，具有一定的骨骼肌质量和力量水平是人体进行各种运动活动的基础。 骨骼肌质量和力量在生长发育过程中会逐渐增长，发育成熟后可保持稳定相当长一段时间。 然而随着年龄增长，人体会逐渐出现骨骼肌质量下降、力量下降的衰退变化，并严重影响生活质量。 衰老性肌萎缩的后果 这种衰老性肌萎缩（s

2、arcopenia of aging）还会增大摔倒、骨折的风险，危害老年人的健康。 流行病学研究表明，从40岁开始，骨骼肌质量以每年1-2%速度逐渐流失。而60岁以上老年人中衰老性肌萎缩的发生率占15%，而80岁老年人中竟占了30-40%。 社会经济后果 据统计，美国每年由于骨骼肌质量和力量下降引起的各种疾病所造成的经济损失和保健费用高达180亿美元。而且据估计随着老年人口增多，这种经济花费将会大大增多，到2025年时可能会超过500亿美元。衰老性肌萎缩所引起的社会、经济负担要求老年医学家们重点研究其发生原理，以期寻找开发最合理的干预方法来预防、延迟甚至逆转衰老性肌萎缩。 根据联合国国际人口学

3、会对老龄化的定义，中国在2005年就已进入老龄社会，人口老龄化已成为21世纪中国人口发展的主旋律。 有学者对香港地区70岁以上中国老年人骨骼肌的研究表明，男性的衰老性肌萎缩发生率是12.3%，女性的发生率是7.6%。但是由于研究样本量较少，有可能低估了衰老性肌萎缩的发病率。 衰老性肌萎缩的流行率随年龄增大 近年来已有学者在应用中国传统医学来干预衰老性肌萎缩，如推拿、中药等。但是针对衰老性肌萎缩病因的治疗方法很少，所取得的效果并不理想，更不易推广。目前对衰老及衰老性肌萎缩的机制仍然了解不多。 但是研究并理解衰老性肌萎缩的防治原理，有针对性地开展干预可能会取得更好的效果。因此，对衰老性肌萎缩的防治

4、原理及运动干预的研究有待进一步深入,而且这必将成为今后运动医学以及老年医学的研究热点。Muscle of Average Healthy AdultMuscle After Sarcopenia Occurs衰老性肌萎缩渐近性衰老性肌萎缩渐近性 SD大鼠比目鱼肌soleus、跖肌plantaris、腓肠肌gastroc质量在35-36月龄时显著萎缩 （源自Rensenberg，1997）衰老性肌萎缩的机制氧化应激蛋白质代谢线粒体机能 分子炎症凋亡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衰老性肌萎缩的干预运动营养激素疗法 中医药综合疗法 运动可被认为是一种医学手段或者药物，也是一种促进健康、防病治病的重要资源。 通常采用的运动类型包括耐力运动、抗阻运动、以及两者结合的组合运动。不同类型运动在干预衰老性肌萎缩时所起的作用及其机制可能存在差异。 本研究总的目的是系统地分析比较不同类型运动包括耐力运动、抗阻运动或组合运动对衰老性肌萎缩的氧化应激、蛋白质合成调节、线粒体机能的干预作用机理，为寻找最佳运动方法提供理论依据。 Exercise = Medicine研究目的与意义研究目的与意义 研究并解决衰

7、老性肌萎缩的防治机理以及有效地进行针对性运动干预，对改善老年人骨骼肌健康水平，提高生活质量，减轻社会经济负担具有重要意义。 研究目标研究目标 分析探讨衰老性肌萎缩的细胞分子机制和防治原理，比较不同运动类型的抗衰老效果，为有效地逆转衰老性肌萎缩提供实验依据。 拟解决的关键问题拟解决的关键问题 通过比较研究选择防治衰老性肌萎缩的最优运动干预类型。 研究内容 1.在自然衰老过程中，衰老性肌萎缩的细胞分子机制与防治原理研究。 2.急性耐力运动、抗阻运动及组合运动对衰老性肌萎缩的作用比较研究。 3.不同类型长期运动训练对衰老性肌萎缩的作用比较研究。 4.不同类型的肌肉对衰老、急性运动、长期运动的反应和适

8、应性的比较研究。流程图流程图研究方案研究方案 研究对象： 实验动物：成年Fisher344雄性大鼠(6月龄)，及老年Fisher344雄性大鼠（24月龄）若干只。随机分组。无菌、自由饮食笼养。 运动模型建立 急性运动模型：老年雄性大鼠（24月龄）分别从事急性耐力运动（持续60分钟运动，每10分钟间歇3分钟，连续6组）； 抗阻运动（持续60分钟运动，按体重3%负重，每运动5分钟间歇2分钟，连续12组）； 组合运动（持续运动60分钟，持续10分钟耐力运动，间歇5分钟，持续5分钟抗阻运动（负重体重3%）,连续4组）。 老年雄性大鼠（24月龄）分别从事耐力运动训练、抗阻运动训练、组合运动训练，运动量同

9、急性运动（同上急性运动模型），运动频度为每周3次，每周1、3、5各1次，运动训练持续12周。长期运动训练模型：长期运动训练模型： 组织样本采集 取成年大鼠、老年大鼠安静状态下比目鱼肌（慢肌）、跖肌（快肌）； 取一次急性运动后3小时、24小时老年大鼠比目鱼肌（慢肌）、跖肌（快肌）； 取长期运动训练最后一次运动后24小时老年大鼠比目鱼肌（慢肌）、跖肌（快肌），作为组织样本进行研究。 形态指标：体重、肌重、肌重/体重；肌纤维横截面积 氧化应激：超氧化物歧化酶（SOD）活性；丙二醛（MDA）含量 分子炎症：肿瘤坏死因子-（TNF-）； 线粒体机能：琥珀酸脱氢酶活性（SDH）；线粒体DNA缺失 蛋白质代

10、谢：胰岛素样生长因子-1（IGF-1）；蛋白激酶PKB/Akt；哺乳动物的雷帕霉素靶蛋白（mTOR）；肌环指蛋白-1（MuRF-1） 转录因子：NF-B； PGC-1 凋亡：凋亡诱导因子（AIF）；DNA片断；凋亡蛋白比值（Bcl-2/Bax）测试指标 天平称重；化学染色，光学显微镜观察； 酶活性分析； 蛋白质含量分析；Western blotting分析； 酶联免疫试剂分析（ELISA）； 逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）。主要测试方法： 数据统计分析 数据用平均数标准差表示，应用SPSS12.0统计软件对所测得各项数据进行数据描述、t检验、方差分析等统计分析，统计显著性水平设为P0.0

11、5。主要仪器主要仪器天平754分光光度计台式高速离心机电泳槽PCR仪凝胶透射仪 项目进度安排 2009.9-2009.12文献资料收集、整理，实验前期准备； 2010.1-2010.12预备实验；建立自然衰老和运动动物模型；急性运动试验及各项测试；数据分析与整理；撰写论文 2011.1-2011.12完成长期运动动物实验及各项测试；数据分析与整理；撰写学术论文，参加相关学术会议；研究成果推广；完成项目结题。 预期成果 完成学术论文2-3篇，其中在核心期刊发表论文1-2篇，参加相关学术会议论文1-2篇。 指导硕士研究生2-3名。 应用所取得的研究成果与湖北省体育局社会体育处合作，举办社会体育指导

12、员学术讲座，与美国乔治亚大学（武汉体育学院友好院校）运动医学与老年（病）学研究所进行学术交流。 研究经费 科研业务费：能源动力费、交通费、出版费、文献检索费 实验材料费：实验动物/试剂/抗体购置费 ；动物饲料/试管/低值易耗品购置 共计：6万元L/O/G/O老年人耐力和老年人耐力和/或力量训练后体成分和体适能的变化或力量训练后体成分和体适能的变化健身运动生理案例2 摘要 前言 研究目的 材料与方法 结果 讨论 结论 参考文献1.前言前言 有规律地从事耐力或力量训练能部分地弥补伴随着衰老和性激素浓度下降所发生的有氧能力下降，脂肪增多，以及瘦体重和肌力下降。 对身体锻炼的适应有着高度的特异性。 耐

13、力训练会降低总脂肪和腹部脂肪，增强最大氧耗，增强肌肉有氧代谢酶活性、肌肉内糖原贮备以及毛细血管和肌肉的线粒体密度，而对瘦体重没有影响。 另一方面，大负荷力量训练会增强肌质量、力量和爆发力，而最大氧耗则没有改变。 组合力量和耐力训练可能对老年人身体机能和健康是最理想的。 许多方法可用来估计体成分和脂肪分布，但是还不知道是否适合于评价耐力和力量训练后体成分的不同变化。 一些简单的人体测量方法如体重指数（BMI），皮褶厚度和腰围也被用于间接和粗略地估计脂肪增多和腹部肥胖。 八电极生物电阻分析（BIA）方法也可用来分析部的和局部体成分，是一种不昂贵的方法。但是，生物电阻并不如水下称重、CT、MRI或D

14、XA精确。 双能X线吸收谱（DXA）可用来精确地测量总的和局部脂肪和骨骼肌质量，但是很昂贵。体成分测试与分析体成分测试与分析BIA体成分测试仪DXA扫描成像系统CT扫描仪器2.研究目的研究目的 本研究的目的是观察40-65岁非肥胖男子在21周力量和耐力训练后体成分和总体适能的适应。 第二个目的是比较体成分的不同分析方法在检测运动性适应中的实用性和精确性。3.材料与方法材料与方法 3.1 受试者 主要干预组由生活在市区的健康男子（40-65岁）组成。 通过报纸广告招募受试者。 53名志愿者满足选入条件，通过基础体检和临床运动测试，并按年龄和BMI分等级，随机抽签分成三个训练组和一个对照组。 受试

15、者随机分为4组：耐力训练组（E：N=14），力量训练组（S：N-13），组合力量和耐力训练组（SE：N=15），或对照组（C：N=11）。 在训练前1周和0周（没有实验训练的对照时间）及21周实验训练后对所有受试者进行测试。 在21周训练时期中，力量和耐力组每周训练 2次，组合力量和耐力训练组每周2次力量训练和2次耐力训练。 对照组受试者被要求继续进行以前的习惯性体力活动。 3.2 研究设计 受监控的耐力训练每周两次，持续21周。耐力训练的强度逐渐增加，以有氧能力测试为基础（有氧阈和无氧阈）。在训练监测心率，训练时期分为三个周期，每个周期包括7周。训练在功率自行车上完成。 运动时间逐渐延长，第

16、一周期每次30分钟，第二周期每次60分钟，第三周期每次90分钟。耐力训练 21周的训练计划包括有上肢和下肢及躯干的全身训练。每一次训练都包括两次下肢伸肌运动(腿举和伸膝)，一次双侧或单侧屈膝，4-5次其他主要肌群的其他运动（卧推，三头肌下推，上体展臂下推，躯干屈肌的坐起运动，或躯干伸肌的另一种运动，屈肘双侧/单侧运动，或下肢内收/外展运动）。 运动时间逐渐延长，第一周期每次30分钟，第二周期每次60分钟，第三周期每次90分钟。力量训练 组合训练组完成一周两次力量训练和两次耐力训练。力量和耐力训练内容同上。组合力量和耐力训练 3.3 指标测试 身高，体重，和BMI。测定身高、体重时着轻内衣，光脚

17、。BMI是体重除以身高的平方(kg/m2)。 体脂百分比用八导多频电流生物电阻法(BIA)测试。体成分测量在12小时过夜禁食后的吸收后状态下完成，测试日的前一天是剧烈运动后的休息日。 全身和局部体成分用DXA估测。通过系统软件提供全身和某一局部（躯干和双臂、双腿）的瘦组织、脂肪和骨矿物质质量。相同的研究人员完成所有测试。 右上肢（肱三头肌）和右下肢（股外肌和股中肌）的肌肉厚度用复合超声扫描仪测定(Aloka SSD280) 。 测定四个不同位点的皮褶厚度，计算脂肪百分比。测量三次，计算平均值，以平均值作为测定结果。相同的研究人员完成所有测试。 有氧能力。最大氧耗测试应用Monark E839

18、(Monark Oy,Sweden)自行车功率计完成。 测试开始强度为50W，每隔2分钟增加20W。氧耗用呼吸交换器连接测定。VO2max是测试时最高的1分钟内平均VO2。 每隔2分钟采指间血测定血乳酸浓度，确定有氧阈和无氧阈以及最大测试后水平。 最大摄氧量与乳酸阈 应用SPSS version 14.0 for Windows软件进行统计分析(SPSS, Inc., Chicago, IL)。 组间差异采用协方差分析(ANCOVA)，有基础值进行校正分析(week 0)。 组内差异用m-test检验。体成分测试和体适能之间的相关性用Pearsons correlation test分析。 显

19、著性水平设定为P 0.05。通过比较两个对照时期指标（1周和0周），检验BIA、围度、皮褶厚度和肌肉厚度等不同方法测定体脂百分比的可重复性。 可靠性用one-way random model of intraclass correlation coefficient (ICC)进行检验。3.4 统计方法4.结果（图表举例）结果（图表举例）4.1 体重，腰围和肢体围度。在21周训练时期体重、BMI（表2）的变化，或腰围和下肢围度（表3）的变化没有组间差异。在组内分析中，在21周时期内只有E组的体重和BMI下降。相反，在所有三个训练组中腰围平均下降了1.7-2.9厘米。在S和SE组训练10周后腰围

20、已经显著下降了。在研究过程中上臂围度的变化有组间差异(P = 0.014, Table 3)。 高度可重复性是存在的，在围度指标的对照值和基础值之间，以及其他体成分方法之间（表4）。4.5 超声测量的肌肉厚度肱三头肌厚度和股外肌+股中肌（VL+VI）厚度被训练引起了显著的组间差异。在前10周训练时期，VL+VI厚度在所有三个训练组中均显著增长(E, 8 8%; S, 9 5%; 和 SE, 9 6%)(P 0.001)。但是在第二个训练时期，只有S组表现出小的但没有显著性增长，达11 7% (Fig. 1C)。对照组的VL+VI厚度没有显著变化。肱三头肌厚度在前10周训练时期显著增长只发生在S

21、 组(10 9%,P 0.01) 和 SE (I I + 10%, P 0.001)，而且增长持续到第二个训练期，22 16% in S (P 0.001) 和 20 19% in SE (P 0.05) (Fig. I D)。5. 讨论讨论 首先要简要概括研究结果 本研究的主要发现是从事单独的或组合的递增力量和耐力训练都能降低体脂百分比。但是只有力量训练组能增加下肢和上肢瘦质量。 在组合力量和耐力训练组中也观察到了肌力和最大氧耗较大增长。其增长的大小与单独从事力量或耐力训练时发生的相应变化没有差异。 本研究中所用的不同体成分分析方法都可用于横向比较分析，但只有DXA能检测到训练引起的瘦体重变

22、化的组间差异。 接着分析与讨论主要研究结果 在21周训练时期，虽然各训练组之间训练量不同，但是全身体脂百分比以及不同部分的绝对体脂含量都发生了相同的下降。这可能是因为在SE组中能量消耗增大。 在所有训练组中，腰围下降了2-3厘米。这些发现与以前的研究是一致的，即力量训练能改善体成分，在没有改变体重的情况下降低腹部肥胖 。 在测定肌肉肥大时，DXA和US方法很少作比较，因为DXA分析下肢或上肢的全部瘦组织质量包括大腿或上臂的所有肌肉在内，而US超声方法只测量膝伸肌和臂屈肌某些肌肉的特定位点的肌肉厚度。 本研究发现，用US测定的VL+VI厚度增长了，S组11%，SE组9%，E组7%。我们的发现与以

23、前报导用US测定的训练引起肥大变化是一致的。 但是用DXA测量的下肢瘦质量在S组只增长了2%，而以前研究用MRI或CT测定肌肉CSA肥大变化则达到了7-9%。 用US测定肌肉厚度有一些方法学难题。即使我们应用标记点标记了同样的解剖位点以及用相同的研究人员来进行标准化测定，但是这种方法仍然比MRI有更多的误差。 6. 结论结论 单独从事耐力或力量训练会导致特异性提高最大氧耗和肌肉力量。 从事组合力量和耐力训练对这些指标的发送作用与单独一种训练方法所起的作用相同。 这就提示，组合训练是比单独耐力或力量训练更有利于提高以前未训练过的老年人的机体体适能。 两种训练方法都能降低体脂百分比，但是用US测量的下肢和