J P Loenneke

1 Universitatea din Oklahoma: Departamentul de Sănătate și Știința Exercițiului

antrenamentul

T J Pujol

2 Southeast Missouri State University: Departamentul de Sănătate, Performanță Umană și Recreere

Abstract

Demografiile arată că populația lumii în vârstă de 60 de ani și peste se va tripla de la 600 de milioane în 2000 la mai mult de 2 miliarde până în 2050. Pentru a rămâne independent și sănătos, un factor important de luat în considerare este menținerea mușchilor scheletici, așa cum par bătrânii devin predispuse la o pierdere progresivă a mușchilor scheletici odată cu îmbătrânirea, numită sarcopenie. Intervențiile ar trebui să se concentreze pe antrenamentul de rezistență și nutriția optimă. Antrenamentul de ocluzie de intensitate scăzută poate oferi un mod de antrenament de rezistență mai aplicabil vârstnicilor, datorită sarcinilor mai mici utilizate. În plus, trebuie pus un accent pe proteine ​​de înaltă calitate distribuite în mod adecvat pe parcursul zilei pentru a maximiza sinteza proteinelor. Utilizarea terapiei medicamentoase poate avea un anumit beneficiu, dar se pare că exercițiile fizice și dieta joacă probabil un rol mai important în conservarea masei musculare și a forței decât administrarea hormonilor sintetici.

Demografiile arată că populația lumii în vârstă de 60 de ani și peste se va tripla de la 600 de milioane în 2000 la mai mult de 2 miliarde până în anul 2050. Datorită speranței de viață crescute, sănătatea bună este esențială pentru cei care îmbătrânesc, astfel încât aceștia să poată rămâne independenți și sau întârzie apariția bolilor metabolice cronice netransmisibile, cum ar fi bolile de inimă, cancerul, accidentul vascular cerebral și diabetul 1. Pentru a rămâne independent și sănătos, un factor important de luat în considerare este menținerea mușchilor scheletici, deoarece vârstnicii devin predispuși la o pierdere progresivă a mușchilor scheletici odată cu îmbătrânirea, denumită sarcopenie (definită ca masă/înălțime a mușchiului scheletic apendicular ^ 2 2. Aceasta este de importanță, deoarece mușchii scheletici funcționează ca cel mai mare loc de eliminare a glucozei 3 ingerate, joacă un rol important în oxidarea lipidelor 4, 5 și este unul dintre cei mai mari contribuitori la rata metabolică de repaus (RMR) 6 .

Sarcopenia legată de vârstă începe în deceniul 4 al vieții și are numeroase consecințe adverse 7-11. Pierderea masei musculare este asociată cu un risc crescut de căderi 12, 13, iar riscul de mortalitate din toate cauzele este invers asociat cu nivelurile de forță 14. Cauza exactă este multifactorială, totuși alfa-motorneuronii par să fie în mare parte responsabili de pierderea masei musculare odată cu îmbătrânirea între 15 și 17 ani. În plus, unele dovezi susțin o desensibilizare legată de vârstă la stimulii anabolici din exercițiile 18, 19 și intervențiile nutriționale 20 - 22, agravate de o scădere a aportului alimentar global 23 .

Se crede că hipertrofia musculară apare dintr-o rată crescută de sinteză a proteinelor care depășește cronic rata de descompunere a proteinelor. Datorită desensibilizării generale la stimulii anabolizanți, unele cercetări s-au concentrat pe rolul sistemelor de proteazom ubiquitin cu creșterea descompunerii proteinelor. Cu toate acestea, o analiză amănunțită detaliază faptul că o mare parte din această cercetare a fost finalizată la rozătoare și condițiile în care au fost finalizate studiile nu ar putea reflecta neapărat fiziologia oamenilor în vârstă 24. Pentru a ilustra, ubiquitin ligases MAFbx/atrogin-1 și MuRF1 sunt activate în condiții de irosire musculară cauzate de inflamație (de exemplu, cancer, BPOC, traume severe), dar datele sunt inconsistente la persoanele stabile din punct de vedere medical 24. Mai mult, un studiu anterior a constatat că modificările mediată de insulină în expresia proteinelor atrogin-1 și MuRF1 nu au dus la modificări ale descompunerii proteinelor musculare 25. Acest lucru sugerează că, dacă sistemul proteazom ubiquitin joacă un rol în sarcopenie, acesta este minim.

După cum sa menționat anterior, pierderea neuronului alfa-motor pare în mare parte responsabilă de pierderea masei musculare. Mecanismele din spatele acestei pierderi nu sunt pe deplin înțelese, dar ar putea fi un declin legat de vârstă în sinteza unei proteine ​​(factor neurotrofic ciliar) care promovează diferențierea și supraviețuirea alfa-motorneuronilor într-un model de rozătoare 26. În plus, au fost propuse și modificări ale joncțiunii neuromusculare. Delbono 27 și Narici și Mafulli 28 au descris în detaliu modificările degenerative, care includ fragmentarea distribuției receptorilor de acetilcolină și o creștere a incidenței ramurilor sau boutonilor care sunt spațial separați sau conectați doar prin filamente nervoase fine, sugerând fragmentarea terminalul. Interesant este că există dovezi care sugerează că modificările celulei musculare pot apărea independent de cele din neuron. Pentru a ilustra, apoptoza mușchilor scheletici poate fi legată de disfuncția mito-condrială care se crede că va crește odată cu înaintarea vârstei de 29 de ani. Disfuncția mitocondrială, combinată cu funcția alterată a lanțului respirator și scăderea apărării celulare împotriva radicalilor liberi, poate provoca leziuni ale ADN-ului mitocondrial care a fost asociat cu dezvoltarea sarcopeniei 30 .

Scopul acestei revizuiri este de a oferi o privire unică asupra unei noi modalități de exerciții, în special pentru acei pacienți care sunt contraindicați la exerciții de intensitate mare și o intervenție nutrițională proteică dietetică care ar putea ajuta la prevenirea sau atenuarea acestei boli legate de vârstă. Terapia medicamentoasă și hormonală va fi de asemenea discutată pe scurt ca posibile suplimente pentru exerciții fizice și nutriție.

Intervenție la exerciții cu rezistență la sarcină redusă

Exercițiul de rezistență oferă un mijloc de conservare a țesutului muscular scheletic odată cu înaintarea în vârstă. Efectele pozitive ale antrenamentului de rezistență de înaltă intensitate la populația vârstnică au fost bine documentate 31 - 34. În ciuda efectelor pozitive observate la exercițiile de intensitate ridicată, mulți vârstnici sunt contraindicați antrenamentului cu rezistență ridicată la sarcină și sunt limitați la exerciții cu sarcină redusă și intensitate scăzută 35; rezultând într-un eșec la recrutarea fibrelor de contracție rapidă, ducând la reducerea cu 20-50% a zonei secțiunii transversale de contracție rapidă (CSA) raportată în literatura de specialitate 17, 36 .

Un mod nou de exercițiu a primit recent o mulțime de atenție în literatura științifică, deoarece pare să contrazică poziția de antrenament de rezistență a Colegiului American de Medicină Sportivă (ACSM). Colegiul American de Medicină Sportivă (ACSM) recomandă ridicarea unei greutăți de cel puțin 70% din concurența maximă (1RM) pentru a realiza hipertrofia musculară, deoarece se crede că orice sub această intensitate rareori produce hipertrofie musculară substanțială sau câștiguri de forță 37. În plus, Asociația Americană a Inimii (AHA) 38 recomandă ca greutatea inițială utilizată pentru antrenamentul de rezistență la vârstnici să fie de aproximativ 30-40% 1RM pentru un set de 10-15 repetări, două zile pe săptămână, care pot fi inadecvate pentru a promova câștigurile musculare masă, datorită importanței volumului de efort, în special cu răspunsul la sinteza proteinelor musculare (MPS) 39 .

Exercițiul restricționat al fluxului sanguin, cunoscut și sub numele de antrenament de ocluzie, oferă un mod nou de exercițiu pentru persoanele în vârstă, deoarece permite realizarea hipertrofiei mușchilor scheletici la intensități scăzute. Antrenamentul de ocluzie implică aplicarea unui dispozitiv de înfășurare, de obicei o manșetă modificată a tensiunii arteriale; proximal de mușchiul antrenat 40. Cercetările indică faptul că antrenamentul de ocluzie poate oferi un mod unic, benefic de exercițiu în mediul clinic, deoarece produce adaptări de antrenament pozitive la intensități echivalente cu activitățile fizice din viața de zi cu zi (10-30% din capacitatea maximă de muncă) 41. Numeroase studii au arătat că intensitățile de până la 20% 1RM cu restricție moderată a fluxului sanguin (100 mmHG) pot duce la creșteri semnificative ale hipertrofiei musculaturii scheletice 41 - 45, forței 34, 41 - 47 și rezistenței 43, 46 .

Antrenamentul de ocluzie funcționează printr-o varietate de mecanisme, inclusiv recrutarea fibrelor de contracție rapidă la intensități scăzute și stimularea căii de sinteză a proteinelor țintă mamifer de rapamicină (mTOR) 48. În plus, acest tip de antrenament a demonstrat răspunsuri la hormonul de creștere (GH) de 290 de ori peste valoarea inițială, care este mai mare decât cea observată la exercițiile tradiționale de intensitate ridicată 49 .

Deși majoritatea cercetărilor au fost finalizate la subiecți tineri sănătoși, câteva studii au demonstrat rezultate favorabile cu cele de vârstă înaintată. Takarada și colab. 34 au investigat exercițiul de flexie a cotului de două ori pe săptămână timp de 16 săptămâni (~ 50% 1 RM) cu exerciții de intensitate scăzută (~ 50% 1 RM) cu și fără ocluzie și antrenament de rezistență grea (~ 80% 1 RM) la femeile în vârstă (~ 58 ani). Interesant, exercițiul de intensitate scăzută cu ocluzie a crescut CSA al flexorilor și extensorilor cotului, precum și rezistența izokinetică semnificativ mai mult decât exercițiul de intensitate scăzută. Câștigurile de forță izokinetică au fost similare cu cele observate în grupul de exerciții cu intensitate ridicată.

Karabulut și colab. 47 au investigat efectele antrenamentului de ocluzie la bărbații mai în vârstă (50-64 de ani). Un grup de intensitate mare (80% 1RM) și un grup de intensitate scăzută cu și fără ocluzie (20% 1RM) au efectuat trei exerciții superioare ale corpului și două exerciții inferioare ale corpului de trei ori pe săptămână timp de 6 săptămâni. Au descoperit că grupul de intensitate mare și grupul de intensitate scăzută cu ocluzie au avut creșteri semnificativ mai mari ale forței în fiecare exercițiu, în comparație cu exercițiul de intensitate scăzută. Cu toate acestea, au observat că creșterea procentuală a forței de extensie a piciorului în grupuri de intensitate mare a fost semnificativ mai mare decât exercițiul de intensitate scăzută cu și fără ocluzie. Cercetătorii au concluzionat că antrenamentul de ocluzie de intensitate scăzută a fost aproape la fel de eficient ca și antrenamentul de intensitate ridicată la bărbații mai în vârstă.

Fry et al 50 raportează probabil cel mai interesant studiu acut până în prezent cu antrenament de ocluzie de intensitate scăzută la vârstnici (∼70 ani). Acest grup de cercetători a descoperit că exercițiul bilateral al extensorului genunchiului la intensități scăzute (~ 20% 1RM) cu ocluzie a fost capabil să stimuleze în mod semnificativ sinteza proteinelor. Acest lucru este de o mare importanță, deoarece așa cum sa menționat anterior, mulți vârstnici nu sunt în măsură să se antreneze la intensități mai mari, iar acest studiu a demonstrat că exercițiile de intensitate scăzută fără ocluzie nu măresc sinteza proteinelor. Astfel, exercițiile de intensitate scăzută fără ocluzie probabil nu ar produce un stimul suficient de puternic pentru a promova hipertrofia musculară sau pentru a menține masa musculară. În plus, au monitorizat riscul de tromboză venoasă profundă prin măsurarea dimerului D (marker al formării cheagurilor intravasculare), care nu a fost afectat de niciuna dintre afecțiuni.

În concluzie, numeroase studii arată beneficiile antrenamentului de ocluzie în ceea ce privește hipertrofia, forța și rezistența mușchilor scheletici. În plus, puținele studii finalizate pe vârstnici cu ocluzie au arătat rezultate favorabile similare cu cele ale exercițiilor de intensitate mai mare. Trebuie remarcat faptul că adaptarea are loc fără creșteri semnificative ale oricăror markeri cunoscuți pentru deteriorarea mușchilor (mioglobină, peroxid lipidic, creatin kinază) 41, 49 .

Intervenție nutrițională

În plus față de antrenament, o dietă adecvată în ceea ce privește proteinele alimentare este esențială în conservarea masei musculare scheletice. Odată cu îmbătrânirea vine o scădere a sensibilității corpului la aminoacizi și numeroase studii sugerează că necesarul de proteine ​​pentru vârstnici este crescut în comparație cu tinerii 51-53. Doza zilnică recomandată de Statele Unite (DZR) pentru proteine ​​este de 8 g/kg/zi, care este cantitatea de proteină necesară pentru a menține viața, nu funcționarea optimă. Cercetări mai noi sugerează că nu ar trebui să ne concentrăm pe cantitatea zilnică totală de proteine ​​dietetice, ci pe doza optimă necesară pentru a stimula maxim MPS și cantitatea optimă de timp dintre mese până când putem stimula din nou MPS maxim 54, 55 .

Se acceptă în general că 25-30g de proteine ​​de înaltă calitate, este cantitatea necesară pe masă pentru a stimula maxim MPS la vârstnici 56, 57. Pentru a ilustra, Symons și colab. 58 au descoperit că 60g de proteine ​​stimulează MPS nu mai mult decât 30g pe masă. Acest fenomen este denumit refractar; adică ∼30g de proteină pare a fi plafonul pentru răspunsul anabolic la masă.

În concluzie, distribuția adecvată a proteinelor pe parcursul zilei este importantă pentru a maximiza anabolismul muscular. Vârstnicii ar trebui să se concentreze pe consumul a cel puțin 25g de proteine ​​de trei ori pe zi, separate de aproximativ 4-5 ore. Consumul la 800h, 1300h și 1800h ar stimula maxim sinteza proteinelor de trei ori pe zi, promovând hipertrofia mușchilor scheletici și/sau menținerea masei musculare.

Pregătirea rezistenței și intervențiile nutriționale

Cercetările au arătat că atunci când antrenamentul de rezistență este combinat cu o intervenție nutrițională, se observă beneficii atât în ​​rezistență, cât și în compoziția corpului. Campbell și colegii săi furnizează cele mai convingătoare dovezi că accentul trebuie pus nu numai pe antrenamentul de rezistență, ci și pe proteinele dietetice 61. Ei au compilat date de peste 15 ani de la 106 bărbați și femei cu vârste cuprinse între 50 și 80 de ani care au participat la unul dintre studiile lor de dietă și antrenament de rezistență. Programele de antrenament pe care le-au folosit pentru toate studiile au fost similare ca durată, intensitate, exerciții, frecvență și echipamente utilizate. În plus, aporturile de proteine ​​din dietă au variat de la 4g/kg la 1,7g/kg. La compilarea datelor, au constatat o pierdere aparentă a masei lipsite de grăsimi de către mulți dintre subiecții lor mai în vârstă atunci când au consumat ADR pentru proteine ​​(0,8 g/kg), în ciuda stimulului anabolic din timpul antrenamentului de rezistență. Ei au concluzionat din analiza lor că un subiect mai în vârstă care a consumat ADR pentru proteine ​​ar pierde teoretic aproximativ 0,2 kg de masă fără grăsime după un program de antrenament de rezistență de 12 săptămâni și consumul de proteine ​​de 1,0, 1,2, 1,4 și 1,6 g/kg ar pierde se traduce prin creșteri de masă fără grăsimi de 0,0, 0,3, 0,5 și 0,8 kg, respectiv 61 .

Aceste descoperiri evidențiază importanța nu numai a antrenamentului de rezistență, ci și a proteinelor alimentare adecvate distribuite pe parcursul zilei. Trebuie remarcat faptul că, deși antrenamentul de ocluzie a dus la creșteri semnificative ale sintezei proteinelor, niciun studiu nu a investigat acest stimul în combinație cu o intervenție nutrițională; cu toate acestea, autorii fac ipoteza că răspunsul este similar cu cel al exercițiilor de intensitate mai mare.

Intervenție împotriva drogurilor

Ca și în cazul oricărei boli sau afecțiuni, se dezvoltă numeroase medicamente în speranța de a combina efectele negative ale afecțiunii și de a îmbunătăți rezultatele clinice. Odată cu îmbătrânirea, nivelurile circulante ale numeroșilor hormoni anabolici musculari scad; cum ar fi testosteronul, GH și factorul de creștere asemănător insulinei (IGF-1) 62. Cercetările de până acum sunt conflictuale; cu toate acestea, se pare că exercițiul fizic, indiferent de medicamentul utilizat, este necesar pentru cel mai mare câștig în forță și masă musculară.

La bărbați, nivelul de testosteron biodisponibil scade cu până la 64% între 25 și 85 de ani, în timp ce femeile scad doar 28% 63, 64. Raționamentul din spatele administrării testosteronului este că celulele satelite scad odată cu sarcopenia și atunci când se administrează testosteronul pare să existe o creștere a celulelor satelite într-o manieră dependentă de doză 65, 66. Mai multe studii au arătat o relație directă între testosteronul seric și forța musculară la bărbații în vârstă, cu toate acestea această relație nu este valabilă pentru femei 9, 67, 68. Ryall și colab. 62 consideră că diferența constă în creșterea de peste două ori a globulinei care leagă hormonul sexual (SHBG) pe o durată de viață la bărbați, care rămâne neschimbată la femei. Funcțiile SHBG includ hormoni anabolizanți care se leagă, care ar putea explica reducerea puterii observate la bărbați, dar nu și la femei.

GH circulant este un alt hormon anabolic care scade progresiv după vârsta de 30 de ani, cu o rată medie mai mare de 1% pe an 69, 70. Deși GH exercită multe acțiuni prin producția sa de IGF-1, GH este capabil să promoveze creșterea mușchilor scheletici independent de

IGF-1 71. În ciuda cerinței ca GH endogen să mențină mușchiul și osul, GH exogen nu mărește funcțional (fără creșterea concomitentă a forței) masa fără grăsimi (FFM) 72. Creșterea FFM este atribuită retenției de lichide sau creșterii colagenului 73. Lipsa beneficiilor observate cu administrarea exogenă de GH este atribuită complexității căii GH/IGF-1 în sine și numeroaselor izoforme GH; toate acestea contribuind la dificultatea de a imita sintetic efectele secreției endogene de GH. Este de conceput că răspunsul endogen al exercițiilor fizice cu intensitate redusă a fluxului sanguin ar putea juca un rol mai important decât forma sintetică 49 .

Recent, lucrările s-au concentrat asupra efectelor administrării IGF-1 combinate cu proteina sa de legare predominantă IGFBP-3 asupra vârstnicilor 74. Boonen et al 75 au raportat că utilizarea acestei combinații permite o doză mai mare de IGF-1, fără efectele negative ale hipoglicemiei observate numai cu IGF-1. Combinația a păstrat, de asemenea, masa osoasă femurală și a crescut rezistența la aderență la femeile în vârstă. În timp ce rezultatele acestui studiu sunt promițătoare, orice concluzii definitive sunt dificile datorită unei dimensiuni reduse a eșantionului.

Administrarea medicamentelor poate avea un anumit rol de protecție cu îmbătrânirea populației pentru a ajuta la menținerea masei musculare și a forței, dar administrarea exogenă a acestor hormoni a produs rezultate confuze. Exercițiile fizice și dieta adecvate joacă probabil un rol mai important în conservarea masei musculare și a forței decât administrarea de hormoni sintetici, fără potențialele efecte secundare negative ale consumului de droguri.

Concluzie

Cauza reală a sarcopeniei este necunoscută, dar pare multifactorală. Intervențiile ar trebui să se concentreze pe antrenamentul de rezistență și pe o nutriție adecvată. Un stimul nou de antrenament, cum ar fi antrenamentul de ocluzie, ar putea face ca antrenamentul de rezistență să fie mai aplicabil persoanelor în vârstă, deoarece acest mod de antrenament implică un exercițiu cu sarcină redusă și intensitate scăzută. În plus, trebuie pus un accent pe proteine ​​de înaltă calitate distribuite în mod adecvat pe parcursul zilei pentru a maximiza sinteza proteinelor. În plus, terapia medicamentoasă ar putea oferi un ajutor, dar cercetarea rămâne echivocă. În rezumat, antrenamentul adecvat și nutriția ar putea să nu fie capabile să oprească complet sarcopenia, dar ar putea atenua progresia acesteia.