高齢者のタンパク質摂取量と歩数の減少 (DRI)

サルコペニアと呼ばれる骨格筋量の加齢に伴う減少は、がん、脳卒中、微小血管疾患、2 型糖尿病、パーキンソン病、アルツハイマー病を含むがこれらに限定されない多くの代謝疾患状態と関連しています。 さらに、骨格筋量の低下は、障害や転倒の素因となるダイナペニアとして知られる骨格筋強度のさらに急激な低下も伴います。

サルコペニアは生後 50 代で始まり、少なくとも人口に基づく推定に基づくと、年間約 0.8% の損失で進行し、50 歳を過ぎた 2 ～ 5% で強度損失はより大きく、より変動しやすくなります。 ただし、これらの筋肉と筋力の低下率は直線的ではありません。 むしろ、筋肉量の減少の着実な減少は、短期間の筋肉の不使用によって中断されます。これは、筋力と筋肉の減少を加速し、若い人に比べて、年配の人はそこから回復するのに苦労します. これらの急性期の筋肉不使用は、筋力と骨格筋量の一時的な加速的低下をもたらし、サルコペニアを効果的に加速させることが示されています. このような筋肉の不活動のエピソードは、短期間の安静を必要とする入院、骨折や手術による四肢の固定化、および病気からの回復期の不活発な期間など、さまざまな状況から現れます。 たとえば、インフルエンザは 65 歳の人の短期入院の 2 番目に多い原因であり、平均入院期間は 3 ～ 4 日間であり、その間にかなりの筋肉の廃用が発生します。 さらに、高齢者の多くの手術 (胆嚢摘出術など) の後には、平均 3 日間の入院と 6 ～ 9 日間の回復期間、または平均 10 日間の回復期と最小限の活動の後に通常の活動に戻ることが続きます。 体力が全死因死亡率の予測因子であることを考えると、高齢者の非活動期間後の骨格筋力と機能量の低下を防ぐ、または回復を促進する戦略が重要です。

私たちの研究室や他の研究室からのデータは、歩行の減少 (すなわち、毎日の歩数の減少) を示しています。これは、非常に一般的ではあるが一見無害な筋肉の廃用状態のモデルであり、若者と高齢者の両方で骨格筋の大幅な損失につながる. 研究者らは、ステップ削減によって誘発された廃用期間が、廃用によって誘発されたダイナペニアと萎縮を研究するための優れたモデルを提供することを提案しています。 高齢者では、活動を 2 週間減らすと、脚の除脂肪体重が 3.9% 減少し、体幹脂肪組織が 7.3% 増加することが示されています。 興味深いことに、高齢者はわずか 10 日間の寝たきりで同じ量の筋肉を失うのに対し、若い人は 28 日間の寝たきりで失われることが示されています。 同じ 10 日間で、下肢の筋力、パワー、有酸素能力が驚くほど失われ、身体活動が低下します。 これらのデータは、高齢者が短期間の不使用であってもどれほど影響を受けやすいかを示しています。 Suetta らによって異なる結果が観察され、14 日間のレッグキャスティングに反応して、若い男性 (n=9) と老人 (n=9) の大腿四頭筋の筋肉量がそれぞれ 8.9% と 5.2% 減少したと報告しました。 . しかし、理解する必要があるのは、年配の被験者は固定前の筋肉量が 11% 少ないこと (つまり、サルコペニア) であるため、筋肉量の減少は年配の被験者にとってさらに悲惨な結果をもたらす可能性があるということです。 さらに重要なことに、年配の男性は、4 週間の集中的なレジスタンス トレーニング (標準的なリハビリテーションではありません) で、筋肉量の 63% と筋力の最大 78% しか回復しなかったのに対し、若い男性は完全に回復しました。 研究者はまた、2週間の歩数削減が年配の男性の骨格筋力の大幅な低下をもたらすことを示す予備データを持っています.

運動不足の間に起こる不使用による筋萎縮を軽減するための 1 つの潜在的な戦略は、食事からのタンパク質摂取量を増やすことです。 実際、いくつかの研究では、高用量のアミノ酸摂取が安静時の廃用性萎縮の速度を遅らせることが示されています. しかし、より最近では、Dirks らは、タンパク質摂取量を 1.1g/kg/d から 1.6g/kg/d に増やし、1 日 2 回 20g のタンパク質を補給しても、5 日間の固定中に骨格筋の廃用性萎縮に影響がなかったと報告しました。脚全体のキャストによって。 研究間の一致の欠如は、対照群間のタンパク質摂取量の違いに関連していると強調されています. 実際、安静時の筋肉量減少の減衰を示した研究では、対照群は 0.8g/kg/日以下の速度でタンパク質を消費していたのに対し、後者の研究では、対照群の参加者は 1.1g/kg を消費していました。 /d また、高齢の男性がタンパク質合成を最適に刺激するには、より高いタンパク質用量のホエイタンパク質が必要であることを私たちの研究が示しているため、Dirks らによって使用されたタンパク質用量は最適ではなかったという仮説も立てられています. 研究者らは最近、筋肉タンパク質合成率のレトロスペクティブなプール分析を使用して、タンパク質合成を最適に刺激するための食事あたりのタンパク質必要量が年配の男性の方が高いことを示しました. 重要なことに、この研究はまた、十分に高用量のホエイタンパク質（〜30g）を使用すると、年配の男性の筋肉タンパク質合成率が若い男性と変わらないことを示しました. したがって、30g のサプリメントを 1 日 2 回摂取すると、タンパク質の摂取量が大幅に増加することは理解されていますが、この摂取量は依然として許容可能な主要栄養素分布範囲内に十分に収まっており、不活発で低エネルギーの高齢者に適しています. さらに、Dirks らによる研究は、食事に関する限り、「自由生活」環境で実施されました。 研究者らは、入院中および回復期の期間中、高齢者はしばしばエネルギー不足を経験し、特にタンパク質摂取に関して栄養不足になると提案している. 実際、102 人の入院患者を対象とした研究では、21% が 1 日に必要なエネルギー量の 50% しか消費しておらず、この栄養不足が院内死亡率および退院後 90 日死亡率の増加と関連していることが示されました。 同様の調査結果は、低栄養が主に不十分なタンパク質摂取によって引き起こされることを示す他の報告によっても裏付けられています. この後者の点は、エネルギー不足の時期に体重減少の最大 25% が除脂肪体重の減少によって説明できるため、私たちのアプリケーションに非常に関連しています。 まとめると、これらのデータは、高齢者では筋肉の不使用期間がエネルギー不足の期間を伴うことが多いことを示しています. この状況は、たとえば、カナダや米国の北部地域の冬季にも当てはまる可能性が非常に高く、高齢者、特に一人暮らしの世帯に住んでいる高齢者は家に閉じこもり、活動レベルが大幅に低下し、活動量が減少します。小売店まで歩く可能性が高い。

骨格筋量と機能の加齢に伴う損失のメカニズム的根拠 骨格筋量の損失は、筋タンパク質合成 (MPS) と筋タンパク質分解 (MPB) の速度の不均衡によって支えられています。 健康なヒトでは、収縮活動とタンパク質摂取に応答した MPS 速度の変化が、ヒトの筋肉量を制御する主要な場所であることが知られています。 この点に関して、研究者らは最近、タンパク質の摂取に反応した食後の MPS が、年配の男性と女性の 14 日間の段階的な減少の後に約 20% 減少することを示しました。 14 日間で除脂肪脚の質量が約 3.9% 減少しました。 したがって、タンパク質摂取に対する同化感受性の低下が、ヒトの骨格筋廃用性萎縮の主な原因であることが提案されています。 入院の設定に関連して、短期間のエネルギー欠乏は若者の食後MPSも減少させ、研究者は、14日間の制御された低エネルギー食も中年の男性と女性でMPSを約〜9％減少させることを示す予備データを持っています. したがって、歩行の減少とエネルギー制限の状態の両方が独立して (そしておそらく相乗的に) タンパク質の摂取に反応して MPS に有害な影響を与えるようであり、加齢に伴って発生する可能性のある骨格筋量と筋力の急速で断続的な損失を説明する可能性があります。 . 私たちの研究所は、ダイエット中の乳製品とタンパク質の消費量の増加と運動による減量が、肥満や閉経前の女性の脂肪量の減少を同時に促進する一方で、除脂肪体重の増加をもたらすことを示すデータを発表しました. しかし、歩数の減少と低エネルギー食を組み合わせた期間中および回復期に乳製品ベースのタンパク質摂取量を増加させることが、高齢の男性と女性の筋肉同化作用にどのように影響するかは不明のままです. 老化に伴うタンパク質代謝のもう1つの顕著な特徴は、若い健康な男性と女性の間でタンパク質代謝回転に明らかな違いはありませんが、年配の女性は年配の男性（> 70歳）と比較して安静時MPSの割合が高いことを示していますが、プロテインと運動。 この現象の意味するところは、年配の女性は、男性と比較して、身体活動がなく、タンパク質摂取量が最適ではない期間中に、廃用性萎縮のリスクがさらに高くなる可能性があるということです.

タンパク質摂取に応じたMPS率の急激な変化を評価した前述の研究の多くは、標識アミノ酸トレーサーを注入し、そのトレーサーの骨格筋への取り込みを数時間にわたって計算することによって評価しました（詳細な議論については参照）. このアプローチは重要な情報を提供しますが、特に MRI などの筋肉量の変化の定量的測定と組み合わせると、トレーサー注入測定 MPS の評価は 5 ～ 6 時間に制限されます。 より最近の分析技術の開発により、重水素化水方法論の使用が可能になり、MPS の評価がはるかに長い期間、つまり数日から数週間で可能になりました。 実際、この方法は最近検証され、その使用は現在多くの研究者の関心となっています。 ただし、この測定を適切に実行できることを実証したラボはごくわずかです。 実際、研究者は最近、この方法論を使用して 2 つの研究を実施しており、得られた MPS 値は公開されたレポートと完全に一致しています。 自由生活状態でのMPSの測定を可能にし、すべての食事と活動の測定値を組み込む重水素化水の方法論の使用は、廃用による筋肉タンパク質の損失を支えるメカニズムを決定する上で実質的な進歩になるだろう. したがって、研究者は重水素化水の方法論を使用してこれらの調査結果に基づいて構築することを目指しており、歩行の減少とエネルギー不足が組み合わさった期間中および回復時に、食事性タンパク質摂取量の増加が高齢男性の長期MPS率にどのように影響するかを研究することを目指しています。そして女性。

刺激に応答してMPSを支える分子メカニズムは複雑で多因子的であり、ほとんど不明のままです。 しかし、知られていることは、Akt-mTORC1-p70S6K1 シグナル伝達軸内に含まれるタンパク質が重要であると思われることです。 研究者らが実施したステップ数の減少に関する研究では、Akt リン酸化の減少とインスリン感受性の約 12% の減少が示されました。 したがって、研究者は、Akt-mTORC1-p70S6K1シグナル伝達軸内に含まれるタンパク質の内容が、介入中にどのように変化するかを調べることを提案しています. 研究者はまた、DNA-タンパク質比 (細胞サイズの指標) の変化、ならびにミオゲニン、MAFBx、および MuRF1 の mRNA 発現の変化を調べます。リアルタイム PCR。 したがって、重水素化水方法論の使用と組み合わせた分子分析、および廃用性萎縮と負のエネルギーバランスの実世界モデルは、加齢に伴う筋力低下に対するタンパク質摂取量の増加の影響を研究するためのメカニズムベースの臨床的アプローチを提供し、ダイナペニア。

研究者らは以前、14 日間の歩数の減少が食後 MPS の約 20% の減少を誘発することを以前に示しました。 ダイエット中の乳製品とタンパク質の消費量の増加と運動による減量は、肥満や閉経前の女性の脂肪量の減少を同時に促進すると同時に、除脂肪体重の増加をもたらすことが実証されています. これらの調査結果に基づいて、研究者は最近、14 日間の歩数減少が筋力の大幅な低下をもたらすことを示すパイロット データを生成しました。 さらに、健康な高齢男性 (～65 歳) に 14 日間の軽度のエネルギー制限 (～300 kcal) を行った後、11 時間にわたって 25g のホエイプロテインを 3 食分摂取した結果、食後の MPS が～18% 減少したことが示されました。 さらに、研究者らは、14 日間の低エネルギー食 (-750 kcal/日) が、肥満、太りすぎの男性および 35 ～ 65 歳の女性の食後 MPS を 9% 大幅に減少させることを示す予備データを持っています。 最後に、研究者は、いずれかのレジスタンス運動を 1 回行った高齢男性 (65 ～ 75 歳) を対象とした複雑な人体試験を成功裏に完了しました。 D2O トレーサー法を利用して 24 時間および 48 時間にわたって MPS を直接評価することを目的とした、高強度のインターバル エクササイズまたは従来の低強度の有酸素運動を対象としました。 これらの MPS 値は、以前に公開されたデータと完全に一致しています。