老年人的蛋白质摄入量和步骤减少 (DRI)

与年龄相关的骨骼肌质量下降，称为肌肉减少症，与许多代谢疾病状态有关，包括但不限于癌症、中风、微血管疾病、2 型糖尿病、帕金森氏症和阿尔茨海默氏症。 此外，骨骼肌质量的下降还伴随着骨骼肌力量的急剧下降，称为动力不足，这是残疾和跌倒的易感因素。

肌肉减少症始于生命的第 5 个十年，并且至少根据人口估计，每年损失约 0.8%，50 岁以后力量损失更大，每年损失 2-5%。 然而，这些肌肉和力量损失率并不是线性的。 相反，肌肉质量损失的稳步下降会被短期的肌肉废用所打断，这会加速力量和肌肉损失，与年轻人相比，老年人很难恢复。 这些肌肉废用的急性期已被证明会导致力量和骨骼肌质量的短暂加速下降，从而有效地加速肌肉减少症。 这种肌肉不活动的发作表现在多种情况下，例如需要短期卧床休息的住院治疗、由于骨折或手术导致的四肢固定以及疾病的非活动恢复期。 例如，流感是 65 岁人群短期住院的第二大最常见原因，平均住院时间为 3-4 天，在此期间会发生大量肌肉废用。 此外，老年人的许多手术（例如胆囊切除术）之后平均住院 3 天，恢复期为 6-9 天，或者平均约 10 天的恢复期和恢复正常活动之前的最小活动。 鉴于体力是全因死亡率的预测指标，因此防止老年人在一段时间不活动后骨骼肌力量和功能质量下降或增强其恢复的策略至关重要。

来自我们实验室和其他实验室的数据表明，减少行走（即减少日常步数）是一种非常常见但看似良性的肌肉废用状态模型，会导致年轻人和老年人的骨骼肌显着减少。 研究人员提出，通过步数减少引起的废用期提供了一个很好的模型，可以用来研究废用性运动减少和萎缩。 在老年人中，减少活动 2 周可使腿部瘦体重减少 3.9%，躯干脂肪组织增加 7.3%。 有趣的是，其他人已经证明，与年轻人卧床休息 28 天相比，年长者仅卧床休息 10 天就失去了相同数量的肌肉。 在同一 10 天期间，下肢力量、爆发力和有氧能力出现惊人的下降，身体活动减少。 这些数据表明，即使是短期的废用，老年人也是多么容易受到影响。 Suetta 等人观察到不同的结果，他们报告说，针对 14 天的腿部石膏，年轻人 (n=9) 和老年男性 (n=9) 的股四头肌肌肉体积分别下降了 8.9% 和 5.2% . 然而，需要注意的是，老年受试者在固定前肌肉体积减少了 11%（即肌肉减少症），因此肌肉质量的损失可能对老年受试者产生更可怕的后果。 更重要的是，经过 4 周的强化阻力训练（这不是标准康复），老年男性仅恢复了 63% 的肌肉质量和约 78% 的力量，而年轻男性则完全恢复。 研究人员还有初步数据显示，减少 2 周的步数会导致老年男性骨骼肌强度显着下降。

减轻身体不活动期间发生的废用性肌肉萎缩的一种潜在策略是增加膳食蛋白质摄入量。 事实上，一些研究表明，摄入高剂量的氨基酸可以减缓卧床休息期间废用性萎缩的速度。 然而，最近，Dirks 等人报告说，将蛋白质摄入量从 1.1g/kg/d 增加到 1.6g/kg/d，每天两次补充 20g 蛋白质，在固定 5 天期间对骨骼肌废用性萎缩没有影响通过全腿石膏。 研究之间缺乏一致性已被强调为与对照组之间蛋白质摄入量的差异有关。 事实上，在确实显示卧床休息期间肌肉质量损失减弱的研究中，对照组消耗蛋白质的速度不高于 0.8g/kg/d，而在后一项研究中，对照组参与者消耗 1.1g/kg /d 并且还假设 Dirks 等人使用的蛋白质剂量是次优的，因为我们的工作表明老年男性需要更高的乳清蛋白剂量才能最佳地刺激蛋白质合成。 研究人员最近表明，使用肌肉蛋白质合成率的回顾性汇总分析，老年男性每餐蛋白质需求量更高，以最佳地刺激蛋白质合成。 重要的是，这项工作还表明，使用足够高剂量的乳清蛋白（~30 克），老年男性的肌肉蛋白合成率与年轻男性没有差异。 因此，虽然人们认识到每天两次服用 30 克补充剂会显着提高蛋白质摄入量，但这种摄入量仍处于可接受的宏量营养素分布范围内，适合缺乏运动和精力不足的老年人。 此外，就饮食而言，Dirks 等人的研究是在“自由生活”环境中进行的。 研究人员提出，在住院和康复期间，老年人经常会出现能量不足和营养不良，特别是在蛋白质摄入方面。 事实上，一项针对 102 名住院患者的研究表明，21% 的患者仅消耗了他们每日能量需求的 50%，这种营养不良与较高的住院和出院后 90 天死亡率有关。 其他报告也证实了类似的发现，这些报告也表明营养不良主要是由蛋白质摄入不足引起的。 后一点与我们的应用高度相关，因为在能量不足期间，高达 25% 的体重损失可由去脂体重损失造成。 综上所述，这些数据表明，在老年人中，肌肉废用期通常伴随着能量不足期。 这种情况也很可能发生在例如加拿大北部地区和美国的冬季，当时老年人，尤其是住在单人房中的老年人，可能会呆在家里，从而大大降低他们的活动水平，减少他们的活动量。可能步行到零售店。

与年龄相关的骨骼肌质量和功能损失的机制基础 骨骼肌质量损失的基础是肌肉蛋白质合成 (MPS) 和肌肉蛋白质分解 (MPB) 速率之间的不平衡。 众所周知，在健康人类中，MPS 响应收缩活动和蛋白质喂养的速率变化是人类肌肉质量的主要控制点。 在这方面，研究人员最近表明，老年男性和女性在步进减少 14 天后，对蛋白质摄入的餐后 MPS 降低了约 20%，并且餐后 MPS 的这种降低 - 创造的“合成代谢抵抗” - 是相关的在 14 天的时间内，无脂肪腿部质量减少了约 3.9%。 因此，有人提出，对蛋白质摄入的合成代谢敏感性降低是人类骨骼肌废用性萎缩的主要原因。 与住院情况相关，短期能量不足也会降低年轻人的餐后 MPS，研究人员的初步数据表明，控制低能量饮食 14 天也会使中年男性和女性的 MPS 降低约 9%。 因此，减少步行和能量限制状态似乎独立（并且可能协同）对 MPS 响应蛋白质摄入产生有害影响，这可能解释了随着年龄的增长可能发生的骨骼肌质量和力量的快速和间歇性损失. 我们的实验室发布的数据表明，在饮食和运动引起的体重减轻过程中增加乳制品和蛋白质的摄入量会导致瘦体重增加，同时同时促进超重和绝经前妇女的脂肪量减少。 然而，在减少步行和低能量饮食相结合的时期以及恢复期间增加饮食中基于乳制品的蛋白质摄入量如何影响老年男性和女性的肌肉合成代谢仍然未知。 随着年龄的增长，蛋白质代谢的另一个明显特征是，尽管年轻健康男性和女性之间的蛋白质周转没有明显差异，但老年女性的静息 MPS 率高于老年男性（>70 岁），但对合成代谢的影响不太敏感蛋白质喂养和运动。 这种现象的含义是，与男性相比，老年女性在缺乏身体活动和蛋白质摄入量不佳期间可能面临更大的废用性萎缩风险。

上述许多评估 MPS 速率对蛋白质摄入量的急剧变化的研究都是通过注入标记的氨基酸示踪剂并计算该示踪剂在数小时内掺入骨骼肌来实现的（有关扩展讨论，请参见）。 虽然这种方法提供了重要信息，尤其是当与 MRI 等肌肉质量变化的定量测量相结合时，示踪剂输注测量的 MPS 的评估仅限于 ~ 5-6 小时。 分析技术的最新发展使得能够使用氘化水方法，从而能够评估 MPS 的掺入时间更长，即数天到数周。 事实上，这种方法最近得到了验证，它的使用现在正引起许多研究人员的兴趣。 然而，只有少数实验室证明有能力胜任这种测量。 事实上，研究人员最近使用这种方法进行了两项研究，获得的 MPS 值与已发表的报告完全一致。 建议使用氘化水方法，允许在自由生活的情况下测量 MPS，并结合所有饮食和活动措施，这将是确定支持废用介导的肌肉蛋白质损失的机制的重大进展。 因此，研究人员的目标是在这些发现的基础上，使用氘化水方法来研究在移动减少和能量不足相结合的时期和恢复期间增加膳食蛋白质摄入量如何影响老年男性的长期 MPS 发生率和女人。

支持 MPS 响应刺激的分子机制是复杂的、多因素的，并且在很大程度上仍然未知。 然而，已知的是 Akt-mTORC1-p70S6K1 信号轴中包含的蛋白质似乎是关键。 在研究人员进行的一项涉及减少步骤的研究中，它证明 Akt 磷酸化减少以及胰岛素敏感性降低约 12%。 因此，研究人员建议检查 Akt-mTORC1-p70S6K1 信号轴中包含的蛋白质含量在我们的干预期间如何变化。 研究人员还将检查 DNA-蛋白质比率（细胞大小的指标）以及肌细胞生成素、MAFBx 和 MuRF1 的 mRNA 表达的变化，其中一些已被证明会随着废用性萎缩期而发生变化，使用实时聚合酶链反应。 因此，我们的分子分析结合使用氘化水方法，以及废用性萎缩和负能量平衡的真实模型，提供了一种基于机制的临床方法来研究增加蛋白质摄入量对与年龄相关的肌减少症和运动减少。

研究人员之前已经表明，在老年男性和女性中，减少步数 14 天可使餐后 MPS 降低约 20%，而餐后 MPS 的这种降低与去脂腿部质量减少约 3.9% 有关。 已经证明，在饮食和运动引起的体重减轻期间增加乳制品和蛋白质的摄入量会导致瘦体重增加，同时同时促进超重和绝经前妇女的脂肪量减少。 在这些发现的基础上，研究人员最近生成了试点数据，表明减少步数 14 天会导致肌肉力量显着下降。 此外，健康老年男性（约 65 岁）经过 14 天的轻度能量限制（-300 千卡）后，在 11 小时内服用 3 份 25 克乳清蛋白，餐后 MPS 降低约 18%。 此外，研究人员的初步数据表明，14 天的低能量饮食 (-750 kcal/d) 可使 35-65 岁的肥胖、超重男性和女性的餐后 MPS 显着降低 9%。 最后，研究人员刚刚成功地完成了一项针对老年男性（65-75 岁）的复杂人体试验，这些男性完成了单次阻力训练；高强度间歇运动或传统的低强度有氧运动旨在利用 D2O 示踪剂方法在 24 小时和 48 小时内直接评估 MPS。 这些 MPS 值与之前发布的数据完全一致。