20.06.18 ЗДОРОВЬЕ В ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ

Почему в возрасте «за» необходимы силовые тренировки

27 июля, 2015

По сути, аннотация вот к этой статье

(статья на русском, очень рекомендую к прочтению, там подробно разъясняются все механизмы...)

МРТ-сканирование, по порядку сверху вниз: 40-летний триатлонист, 74-летний неактивный человек, 74-летний триатлонист. Симпатичное плотненькое - мышцы. Стремное беленькое - жир.

Саркопения, – возрастное атрофическое дегенеративное изменение скелетной мускулатуры, приводящее к постепенной потере мышечной массы и силы.

При недостаточной физической активности после 30 лет за каждые 10 лет может утрачиваться от 3 до 5% мышечной массы (разные источники дают разные цифры, но все, как один, показывают, что тенденция негативная). 

По данным американского центра контроля заболеваемости (Center for Disease Control and Prevention, CDC)  саркопения признана одним из пяти основных факторов риска заболеваемости и смертности у лиц старше 65 лет.

Утрата с возрастом количества и качества мышц является следствием возрастных гормональных изменений, изменений в центральной и периферической нервной системе, системных воспалительных реакций и уменьшением плотности капиллярной сети скелетной мускулатуры. 

В среднем, к 50 годам теряется около 10% мышечной массы и к 80 – еще 30%.

Что самое гнусное – мышечная масса нижних конечностей утрачивается более активно и интенсивно, чем общая ММ. Ясное дело, от этого страдает мобильность, повышается риск падений, переломов и неспособности самостоятельно подняться из кресла и дойти до туалета. Плюс, в тазобедренных и коленных суставах идут остеоартрозные процессы и прочая деградация.

Сила с возрастом тоже снижается. Вот это исследование показало что в США 40% женщин в возрасте 55-64 лет, почти 45% женщин в возрасте 65-74 лет и 65% женщин в возрасте 75-84 лет не в состоянии поднять на вытянутой руке вес в 4,5кГ.

Сравнение силы четырехглавой мышцы бедра у молодых и у пожилых здоровых людей выявило возрастное снижение силы в пределах 20-40% на седьмом-восьмом десятилетии жизни по сравнению с молодыми людьми. Еще более значительное снижение мышечной силы наблюдалось у людей на девятом десятилетии жизни и позже (50% и более). 

Замедляется и сокращение мышц в ответ на электрическую стимуляцию. 

Иннервация мышц с возрастом тоже, увы, не улучшается.

Про гормоны

С возрастом снижается уровень тестостерона. Что не лучшим образом влияет на ММ у мужчин. Эстрогены, которые тоже не повышаются в пост-менопаузе, оказывают некоторое анаболическое воздействие на мышцы у женщин. 

Менопауза связана со снижением уровня циркулирующего 17β-эстрадиола у женщин среднего и пожилого возраста. Ухудшение работы мышц наблюдается у женщин в перименопаузе и коррелирует с резким падением гормон-продуцирующей функции яичников. Эти наблюдения указывают на то, что женские половые гормоны играют важную роль в регуляции работы мышечной системы у женщин среднего и пожилого возраста. Возможно, гормоно-заместительная терапия в сочетании с физическими упражнениями может быть оптимальным решением в начальном периоде менопаузы. 

Недавнее рандомизированное плацебо-контролируемое исследование показало увеличение общей массы тела, массы тела без учета ног, а также силы рук и ног после шестимесячной заместительной терапии тестостероном у пожилых мужчин для поддержания нормальной его концентрации в плазме. Эти изменения сопровождались увеличением уровня соматомедина-С (инсулино-подобный фактор роста 1 или сокращенно, ИФР-1), что говорит о значимости анаболического влияния этого гормона на скелетную мускулатуру пожилых людей. 

Уровни соматотропного гормона и соматомедина-С снижаются с возрастом, и, учитывая их анаболический эффект, изучаются возможности их терапевтического действия при саркопении. Показано, что введение соматотропина в фармакологических дозах (без физических нагрузок) увеличивает мышечную массу, но не силу. Например, месячный курс соматотропного гормона или соматомедина-С у пожилых женщин увеличивал азотистый баланс, белковый обмен и синтез белка в мышцах.

В целом, независимо от механизма, атрофия мышц развивается тогда, когда распад белков мышц начинает преобладать над синтезом.

С возрастом снижается потребление белка (большое количество людей старше 60 лет потребляют менее 75% от рекомендуемого суточного количества белка. А в пожилом возрасте желательно еще больше. А уж если в пожилом возрасте и на дефиците ккал…). Адекватное потребление белка необходимо для обеспечения скелетной мускулатуры необходимой анаболической поддержкой.

В условиях голодания (и недостатка белка) аминокислоты высвобождаются из мышц, не испытывающих достаточной физической нагрузки в данной жизненной ситуации. Мышцы, не участвующие в физических нагрузках, синтезируют гормон миостатин, который на паракриннном и системном уровне позволяет запускать катаболические процессы в менее активных мышцах.

В пожилом возрасте резко снижается физическая активность, что тоже не лучшим образом отражается на состоянии мышц. 

Для коррекции развившейся саркопении необходима гипертрофия имеющихся мышечных волокон. Гипертрофия невозможна без физической нагрузки (силовых тренировок!!!).

Эффективность физических нагрузок в противодействии саркопении превышает результаты других подходов, применявшихся без сочетания с физической нагрузкой, таких как различные варианты гормоно-заместительной терапии, коррекция питания и др. Даже относительно короткие курсы тренировок, обычно по 10-12 недель с занятиями 2-3 раза в неделю, приводили к значительному увеличению силы у пожилых мужчин и женщин. Существенно, что увеличение силы и мышечной массы путем тренировок достигалось даже очень пожилыми людьми (старше 90 лет). У мужчин и женщин 60-70 лет эффект тренировок был особенно высок, если немедленно после тренировки (в течение последующих 20-60 мин.) следовало белковое питание из расчета 0,4г белка на килограмм сухой массы тела.

Традиционно основной упор делается на аэробные физические нагрузки, которые полезны для улучшения состояния сердечной и респираторной систем и оказывают положительное влияние на соотношение нежировой и жировой масс тела. Однако, установлено, что силовые анаэробные тренировки оказывают более значительное воздействие на мышечно-скелетную систему, предотвращая остеопороз и саркопению. Показано, что силовые тренировки пожилых людей, проводившиеся в течение 6 месяцев, частично восстановили спектр мРНК, синтезиремых миофибриллами, до состояния, характерного для 30-летних, т.е. впервые на молекулярном уровне доказан реальный омолаживающий эффект силовых нагрузок.

(До тренировок пожилые участники были на 59% слабее ,чем молодая контрольная группа, но через полгода тренировок результат улучшился, и они были только на 38% слабее. Экспрессия некоторых генов тоже изменилась и стала больше напоминать картину более молодых людей).

В плацебо-контролируемых исследованиях установлено, что при силовых тренировках в оздоровительной физкультуре усиление белкового питания приводит даже у очень пожилых мужчин и женщин к существенно бóльшему увеличению силы и мышечной массы по сравнению с плацебо. 

Полезные эффекты силовых упражнений могут быть достигнуты за две-три 15-20 минутные тренировки в неделю. 

Силовые тренировки:

• улучшают анаболический гормональный статус;
• снижают уровень провоспалительных цитокинов;
• увеличивают физическую выносливость;
• нормализуют повышенное кровяное давление;
• снижают инсулинорезистентность;
• снижают общие и висцеральные (в наибольшей степени ассоциированные с возрастными заболеваниями) отложения жира;
• увеличивают уровень базального метаболизма у пожилых людей;
• предотвращают возрастную потерю костной массы;
• уменьшается риск падений и, соответственно, переломов;
• уменьшают болевые ощущения и улучшают функциональное состояние пациентов страдающих артрозами, в частности, артрозами нижних конечностей (коксартрозами, гонартрозами).

В общем – если просто не жрать «сидеть на диете» и, например, бегать по беговой дорожке, рассекать на велотренажере и т.д. – мышцы будут все так же утрачиваться, и фигура будет нравиться все меньше и меньше. К тому же, после менопаузы меняется гормональный профиль – и жир начинает откладываться не по женскому типу (на бедрах), а по мужскому (на животе и боках) – что не способствует красоте фигуры и опасно для сердечно-сосудистой системы. То есть, если действовать по стандартной женской схеме – зимой набирать 2-3-5 кг, а летом их сбрасывать, то будет уходить все больше мышц. Силовые же тренировки позволят выровнять диспропорцию и, при желании, выглядеть примерно так:

 (Эрнестина Шеппард, 1937 года рождения, начала заниматься бодибилдингом в 56 лет).

Старение и ожирение

В выпущенном в 2005 году Американским обществом клинической питания Обзоре [1], ученые попытались сопоставить происходящие возрастные изменения в теле человека с накоплением жира в теле и ожирением. Попутно были описаны типы проблем со здоровьем и заболеваний сопровождающих старение и ожирение, ну и предложены рекомендации как улучшить качество жизни, общее самочувствие, что в совокупности должно помочь продлить активный период в жизни пожилого человека.

Так, согласно данным ряда крупных демографических исследований, средний вес тела и индекс массы тела (ИМТ; BMI), имеет тенденцию к постепенному росту в течение большей части взрослой жизни и достигает у обоих полов пиковых значений в период 50-59 лет. Ряд статистических данных, также свидетельствуют о том, что после 60 лет, средний вес тела и ИМТ, имеет тенденцию к уменьшению. Но правда тут есть одна существенная оговорка, данные о падении веса и ИМТ после шестидесяти, могут быть не достаточно объективными, ввиду того, что многие люди, страдающие избыточным весом, просто не доживают до 60ти лет, что как вы понимаете может достаточно существенно отражаться на статистике. К тому же, ряд контролируемых исследований, показывают, что масса тела и ИМТ если и изменяется или уменьшается с возрастом (у 60-70 летних), то незначительно.

----------------------------------
В числе прочего, процент жира может изменяться в зависимости от пола и расы. Азиаты, к примеру, имеют более высокое содержание жира в теле, при более низких значениях ИМТ, особенно в молодом возрасте. Кроме того, Галлахер и др обнаружили, что процент жира в теле увеличивается с возрастом в рамках одних и тех же значений ИМТ, как у мужчин, так и у женщин. [2]

Оптимальные для здоровья показатели жира в теле (речь не про атлетов или спортсменов, это данные для обычных людей).
----------------------------------

После достижения 20-30 лет обезжиренная масса тела (FFM) начинает постепенно уменьшаться, в то время как жировая масса спокойно себе продолжает накапливаться. Обезжиренная масса тела сокращается до 40% в период от 20 до 70 лет (что происходит в первую очередь за счет убыли скелетных мышц). В естественных условиях (т.е. речь про обычных людей ведущих повседневный образ жизни, речь не про атлетов, целенаправленно стремящихся к получению и сохранению большего кол-ва мышечной массы), FFM достигает максимального объема обычно к 20 годам (плюс-минус), а максимальное кол-во жировой массы, опять же в естественных условиях, как правило, достигается к 60-70 годам. К тому же, с возрастом жир в теле имеет тенденцию к перераспределению, так происходит большее накопление висцерального жира, нежели подкожного. Кроме того, увеличение внутримышечного и внутрипеченочного жира у пожилых людей связано с ухудшением чувствительности тканей к инсулину (правда причиной инсулинорезистентности скорее становится именно ожирение, а не сам факт старения [3]).

Результаты большинства исследований показывают, что с возрастом и ростом жира в теле, происходит и постепенное снижение общего расхода энергии (TEE), корректировке подвергается и расход энергии в состоянии покоя (RMR; на долю которого приходится порядка 70% от TEE), и термический эффект пищи (TEF; на долю которого приходится порядка 10% от TEE), и термический эффект активности (TEA и NEAT (нетренировочная активность); на долю которого приходится порядка 20% от TEE).

Обычно, после достижения 20 лет, RMR начинает сокращаться каждые 10 лет на 2-3%. Около ¾ этой цифры можно объяснить потерями обезжиренной массы тела. Термический эффект пищи у пожилых мужчин как правило ниже примерно на 20%, чем у молодых. А снижение с возрастом физической активности, в среднем почти на половину снижает общий расход энергии.
Происходящие с возрастом гормональные изменения (снижение выработки гормона роста; понижение чувствительности к гормонам щитовидной железы и их опять же сокращение их выработки; снижение уровней эндогенного тестостерона; ухудшение лептиновой чувствительности – что в том числе, может оказывать влияние на снижение контроля за насыщением), также оказывают немалое влияние на накопление жира, на убыль мышечной и безжировой массы тела, на энергетический баланс тела.

Общие рекомендации достаточно стандартны:
- бороться с ожирением путем диеты и похудения (без экстремальных методик (дефицит не более 500-750 ккал/день, и избегать очень низкокалорийных диет, тех, в которых дневная калорийность составляет 800 ккал и ниже), но в случае необходимости под наблюдением врача возможны этапы медикаментозных лечений ожирения, а также хирургические вмешательства, в виде бариатрических манипуляций),
- следить за присутствием в жизни регулярной разумной физической нагрузки,
- не избегать наблюдений у медицинских специалистов (врачи),
- следит за достаточным кол-вом высококачественного белка в рационе (не менее 1 гр/кг веса), употреблять витаминно-минеральный комплексы, в том числе следить, чтобы в диете присутствовало в общей сложности не менее 1500 мг кальция и около 1000 мЕ витамина D.

кхм ... насчет вывода ... как видно из исследования, основной корень проблем, кроется в том числе, в недостатке и/или убыли безжировой и/или мышечной массы с возрастом ... т.о. помимо умеренного и сбалансированного питания с достаточным кол-вом белка в рационе (и остальных нутриентов в неизбыточном кол-ве), наличие (и/или получение) и поддержание физиологически оправданных объемов безжировой и мышечной массы в теле, а также физически активная жизненная позиция на протяжении всей жизни, может достаточно хорошо поспособствовать нивелированию описанных в статье рисков, связанных с замедлением обмена веществ, с ожирением, и с сопутствующими метаболическими проблемами и многими прочими проблемами со здоровьем ...

Живи долго и тренируй: значение скелетной мускулатуры для здоровья в пожилом возрасте (Часть 1)

http://link.springer.com/article/10.1007/s10522-015-9631-7
Live strong and prosper: the importance of skeletal muscle strength for healthy ageing
Авторы: Michael McLeod, Leigh Breen, D. Lee Hamilton, Andrew Philp

Сводка

    Благодаря улучшению здравоохранения, питания и инфраструктуры в развитых странах продолжительность жизни увеличивается приблизительно на 2 года каждую декаду. К 2050-му году четверть населения Европы может быть старше 65 лет. Но с распространяющимся долголетием начинают преобладать и возрастные болезни, а также повышаются расходы на соответствующее медобслуживание.

    Исследования процесса старения на червях, мухах и мышах показали, что снижение темпа органического роста (посредством уменьшения скорости синтеза белка) оказывает полезное воздействие на различные органы, что в совокупности приводит к увеличению продолжительности жизни. У людей все наоборот: исследования показывают, что старение приводит к нарушениям анаболизма (т.е. роста) в скелетной мускулатуре, а потеря мышечной массы и силы – факторы, напрямую связанные с уровнем смертности в пожилом возрасте. 

Таким образом, повышение синтеза мышечного белка с помощью упражнений и потребления протеина в пище поддерживает объем и силу мышц, что приводит к улучшению здоровья, сохраняет свободу движения и позволяет дольше обходиться без посторонней помощи.
 Цель данного обзора - анализ современной литературы, посвященной поддержке мышечной массы на протяжении жизни, для ответа на вопрос: является ли поддержание или снижение уровня синтеза белка средством сохранения опорно-двигательной функции и здоровья в старости?

Введение

    Во всем населении Земли количество людей старше 65, 85 и 100 лет может увеличиться к 2050-му году на 188, 551 и 1004% соответственно (The United Nations; World Population Prospects: http://​esa.​un.​org/​unpd/​wpp/​). Следовательно, по всему миру будут чаще проявляться «болезни старости», например, саркопения, при которой происходит по определению European Working Group on Sarcopenia in Older People (EWGSOP) «прогрессирующее снижение массы и силы скелетной мускулатуры, способное привести к ухудшению качества жизни, физической недееспособности и смерти» (Baumgartner et al. 1998; Cruz-Jentoft et al. 2010; Rosenberg 1989). 

Саркопения оказывает критическое влияние на здоровье, потому что скелетная мускулатура у взрослого человека составляет около 40% массы тела (Janssen et al. 2000). Помимо своих основных функций (поддержание осанки, движение и дыхание) скелетные мышцы также хранят важные нутриенты и регулируют метаболизм (Wolfe 2006). В период старения человек теряет около 30% от своей максимальной мышечной массы к 80-и годам, и объем этой потери растет при отсутствии физических нагрузок и неправильном питании (Janssen et al. 2000; Topinkova 2008). Это ухудшение в метаболизме и функции скелетной мускулатуры не следует недооценивать; в одной лишь Великобритании осложнения после падений у людей пожилого возраста обходятся Государственной службе здравоохранения в дополнительные 1,7 миллиарда фунтов ежегодно (www.​ageuk.​org.​uk).

Влияние процесса старения на здоровье

Старение характеризуется масштабным сокращением резервных возможностей главных внутренних органов . Критическое влияние на продолжительность жизни оказывает уменьшение сердечного выброса , что вместе со сниженной легочной функцией  уменьшает окислительные способности скелетной мускулатуры  и меняет компонентный состав тела , приводя к падению объема максимального потребления кислорода (приблизительно на 1% в год после двадцатипятилетия)  . У МПК (VO2max), или у заменяющих его измерений, высокая корреляция с риском смертности  Эти метаболические изменения приводят к иному распределению нутриентов, вызывая перекосы в отложении жира и развитие резистентности к инсулину, связанной со старением организма/ 

Возрастное уменьшение мышечной массы существенно влияет на здоровье. Потеря мышечной ткани (саркопения) и костной (остеопения) тесно связаны, так что факторы, ухудшающие мышечный анаболизм, также, вероятно, воздействуют и на кости. В пожилом возрасте саркопения и остеопения приводят к клиническим проблемам, таким, как нарушение двигательной функции и координации, повышенный риск остеоартрита и переломов/смещений; любая из которых снижает качество жизни/

Даже в условиях "здорового" старения происходит постепенная утрата мышечной ткани. Lexell (1995), наблюдая мужчин в возрасте 15–83 года, обнаружил возрастное снижение объемов мышц, прогрессирующее после 25 лет (Рис. 1a). Основной причиной было сокращение числа мышечных волокон, но также уменьшалась и относительная площадь поперечного сечения (Рис. 1b). Поскольку больше страдают волокна II типа, это может быть вызвано нарушениями иннервации мышц, происходящими из-за возрастной утраты альфа мотонейронов  После потерь альфа мотонейронов происходит реиннерварция мышц окружающими нейронами (Holloszy and Larsson 1995), что, вероятно, приводит к уменьшению мышечной силы и объема с возрастом (Luff 1998). При меньшем числе мотонейронов увеличивается количество мышечных волокон в двигательных единицах, из-за чего они становятся более крупными и менее эффективными (Andersen 2003). Также преимущественное уменьшение анатомического поперечника в волокнах II типа частично объясняет, почему с возрастом сила и мощность снижаются непропорционально потерям объемов мышц (Macaluso and De Vito 2004) и почему мышцы хуже справляются с утомлением (Avin and Law 2011). Помимо вышеупомянутых участвует множество других факторов, включая уменьшение числа сателлитных клеток скелетной мускулатуры (Kadi et al. 2004), возможный переход к более медленным изоформам миозина (Gelfi et al. 2006) и сокращение длины саркомеров (Narici et al. 2003). Крайне беспокоит тот факт, что из-за возрастного снижения силы 16–18% женщин и 8–10% мужчин старше 65 лет не могут поднять 5-килограммовое отягощение или опуститься на колени (/ Эта потеря силы с возрастом называется динапенией  и происходит в 2–5 раз быстрее, чем уменьшение объемов мышечной ткани . Исследования показывают, что даже набор мышечной массы у пожилых людей не может полностью предотвратить возрастные потери силы . Они происходят из-за проникновения жира, нейронных изменений, а также изменений сократительных способностей  и многих иных механизмов . 
Динапения - основной фактор риска потери способности самостоятельно передвигаться

Рис. 1

Возрастные изменения размера и качества скелетной мускулатуры. На протяжении жизни происходит уменьшение анатомического поперечника мышц (a) с преобладанием потерь волокон 2 типа (b). Полученные посредством МРТ изображения показывают состав мышечной ткани у молодого человека (c), малоподвижного пожилого (d) и активного пожилого (e). a и b взяты из работы (Lexell 1995).

Наряду с падением силы происходит явное уменьшение размеров мышц со скоростью ~4.7% от максимальной массы в декаду у мужчин и ~3.7% у женщин . Возрастные изменения состава мышц показаны на Рис. 1c–e  На изображении 1c мышцы молодого человека для сравнения с малоподвижным (1D) и физически активным (1E) пожилыми людьми, потребляющими одинаковые объемы белка [~0.9 грамм/(килограмм/веса)]. Хорошо видно, что при уменьшении мышечной массы с возрастом (1C и 1D) больше жира проникает в мышечные ткани (1C и 1D), но физическая активность позволяет сохранить больше скелетной мускулатуры при старении (1D и 1E). Накопление внутримышечного жира может объяснять непропорциональные расхождения в потерях силы и объемов мышц с возрастом. Обычно адипозная ткань с возрастом накапливается, добавляя в обмен веществ множество вызывающих воспаление цитокинов (адипокинов), что увеличивает катаболизм мышц, участвуя в порочном круге потери мышц и набора жира. Проникновение макрофагов в мышцы из-за повышения накопленных липидов/адипокинов получило название "саркопеническое ожирение". Сочетание липотоксичности и малоподвижности/старения снижает анаболический ответ скелетной мускулатуры на стимулирующие нагрузки и питание . Главное различие между мужчинами, чьи мышцы показаны на изображениях 1e и 1d, заключается в ежедневных нагрузках, 1E в ~4 раза активнее, чем 1D. Таким образом, высокий уровень физической активности (вместе с правильным питанием) позволяет поддерживать мышечную силу и объемы в пожилом возрасте.

Значение силы скелетной мускулатуры для здоровья в старости

Ruiz et al. (2008) провели самое объемное исследование предмета, наблюдая более 8000 участников на протяжении 18 лет, чтобы оценить значение мышечной силы и выносливости сердечно-сосудистой системы для здоровья при старении (Ruiz et al. 2008). Участники проходили набор силовых тестов и разделялись на группы по уровню силы (Рис. 2a–b). Важно, что у людей старше 60 лет, попавших в самую слабую треть, был на 50% выше общий риск смерти (Рис. 2a), чем у участников того же возраста из самой сильной трети (Ruiz et al. 2008). Тот же тренд виден при рассмотрении смертности от раковых заболеваний (Рис. 2b), сила мышц, пусть и являясь коррелирующим фактором, меньше связана с раком. И последнее существенное наблюдение - безотносительно силы хорошая аэробная форма связана с большей продолжительностью жизни (Рис. 2c). В целом, данная работа обеспечила первое доказательство, что физическая сила, или процесс ее развития, напрямую связана с сохранением здоровья в старости.



Рис. 2
Связь силы скелетной мускулатуры и состояния сердечно-сосудистой системы со здоровьем в старости. После 60 лет смертность по всем причинам (a) и связанная с раком (b) в два раза выше у участников из слабой трети по сравнению с сильной третью. Помимо силы плохая аэробная форма почти в два раза повышает риск смерти (c). Адаптировано из работы (Ruiz et al. 2008)

Уровень мышечной силы и МПК (VO2max) являются хорошими показателями для оценки продолжительности жизни, так как говорят о состоянии нерво-мышечной и сердечно-сосудистой систем. Как уже говорилось ранее, сила (и объемы) мышц также является ключевым фактором, определяющим состояние здоровья в пожилом возрасте. Итак, ясно представляя пользу силовой и аэробной подготовки для здоровья, ответим на вопрос: каким образом поддерживать мышечную функцию, силу и массу на протяжении жизни?

Как мышечная масса, сила и функция регулируются на клеточном уровне?

Главным регулятором клеточного роста является протеинкиназа mTOR (Fingar and Blenis 2004). Важно знать, что mTOR существует в виде двух комплексов, и гиперактивность этих форм (mTORC1/2) приводит к росту опухолей, патологической гипертрофии, диабету и ожирению (Lee et al. 2007; Sharp and Richardson 2011; Zoncu et al. 2011). mTORC1 - киназный компонент обоих комплексов, а также связанных с фосфатидилинозитол киназой (PIK) соединений (Abraham 1996), хотя он не влияет на активность липидкиназы (Brunn et al. 1997). Деятельность mTOR зависит от нескольких адапторных белков GβL (Kim et al. 2003), raptor (Hara et al. 2002), rictor (Sarbassov et al. 2004), Sin1 (Yang et al. 2006) и Protor/PRR5 (Pearce et al. 2007; Woo et al. 2007), формирующих два различных комплекса mTOR, которые действуют своими путями. Комплекс 1 содержит GβL, raptor и mTOR и чувствителен к рапамицину. GβL стабилизирует связь mTORC1 и raptor и улучшает киназную активность mTORC1 к его мишеням (Guertin et al. 2006), хотя не является необходимым для деятельности mTORC1 (Guertin et al. 2006). Raptor - адапторный протеин, который определяет и связывает соединения, содержащие TOS (TOR сигнальные) мотивы (Schalm et al. 2003), такие, как 4EBP и S6K1 (Schalm and Blenis 2002). mTORC2 содержит mTOR, rictor, GβL, Sin1 и Protor/PRR5 и не чувствителен к рапамицину (Sarbassov et al. 2004).

mTORC1 регулирует запуск белкового синтеза, контролируя формирование комплекса eIF4F (Gingras et al. 2004), и управляет трансляцией мРНК, воздействуя на SKAR посредством мишени S6K1 (Ma et al. 2008). Также mTORC1 контролирует рибосомный биогенез, регулируя транскрипцию рДНК (Hannan et al. 2003), и доставка РНК в ядро регулированием eIF4E в зависимости от фосфорилирования 4EBP1 (Culjkovic et al. 2005; Topisirovic et al. 2003; Topisirovic et al. 2004). Таким образом, mTORC1 является важнейшим регулятором белкового синтеза (Fingar et al. 2002). Установлено, что упражнения с отягощениями и потребление протеина в пище синергично активируют mTORC1, повышая общий синтез белка в скелетной мускулатуре (Brook et al. 2015).

Значение физических упражнений для сохранения мышечной массы и функции

Появляется все больше подтверждений того, что на развитие саркопении существенно влияет уровень физической активности . Сидячий образ жизни и хроническая малоподвижность - ключевые факторы, приводящие к ускоренной потере мышечной массы и силы, из-за чего растет риск нарушений опорно-двигательного аппарата и падений, а также смертность. Даже такой небольшой период неподвижности, как 10 дней постельного режима, у пожилых людей может значительно ослабить мышцы ног, на 12% ухудшить аэробную форму и на 7% снизить уровень физической активности после возращения к ней. 
Попытки замедлить развитие саркопении (или даже развернуть процесс в обратную сторону) с помощью фармакологии были в основном безуспешными.

Регулярное выполнение упражнений с отягощениями вызывает гипертрофию мышц благодаря хронически повышенному уровню синтеза белка, превышающего уровень распада. Хотя у пожилых людей с саркопенией проявляется возрастная сопротивляемость анаболизму в ответ на физические нагрузки и прием белка. Но совокупный эффект от регулярных тренировок и потребление требуемого количества протеина все же помогает восстанавливать и сохранять мышцы при получении достаточного стимула . Большое число исследований подтверждает пользу тренировок для пожилых людей, даже у тех, кто старше 90 лет . Полезные эффекты включают рост числа сателлитных клеток, увеличение площади анатомического поперечника и дифференциация мышечных волокон , увеличение размера волокон, особенно II типа , повышение мышечной силы и массы . Они сопровождаются метаболическими изменениями, такими, как повышение обмена веществ , митохондриального биогенеза и эффективности метаболизма субстратов , физической работоспособности. В долгосрочной перспективе силовые тренировки увеличивают объем волокон , повышают мышечную силу и улучшают функцию. 

Важно отметить, что упражнения с отягощениями безопасны для здоровых пожилых людей, а также для имеющих сердечно-сосудистые осложнения . 
Также физические упражнения значительно улучшают координацию, уменьшают страх падений и их частоту , улучшают мыслительные способности , сокращают время, затрачиваемое на вставание , снижают частоту первой и повторных госпитализаций , повышают скорость ходьбы  и, что важнее всего, повышают качество жизни в целом. Вдобавок появляются подтверждения, что и регулярные аэробные тренировки помогают поддерживать мышечную массу и функцию в старости .

Значение белка в питании для сохранения мышечной массы и функции

Протеин, потребляемый из пищи, необходим для сохранения мышечной массы и функции, а также - из-за тесной связи - для прочности костной системы. Текущие рекомендации (RDA) для белка, учитывая нужды всего организма, составляют 0.8 грамм/(кг/день) (0.32/кг/СМТ/день, если полагать сухой массой тела (СМТ) 40% от всего веса. Однако RDA не учитывает возможную разницу в потребности для поддержания здоровой мускулатуры у молодых и пожилых людей. Поскольку накоплено немало подтверждений, что превышение рекомендаций RDA по белку приносит различные полезные эффекты, следует определить оптимальный объем протеина в питании для развития (или хотя бы сохранения) мышечной/костной системы в пожилом возрасте.

Достаточное количество белка в рационе стимулирует синтез мышечных протеинов, поставляя незаменимые аминокислоты. В частности, лейцин, аминокислота с разветвленной цепью, может оказывать анаболическое воздействие, стимулируя синтез белка и связанные с mTOR сигналы при отсутствии других незаменимых аминокислот (и в большей степени, чем они). Анаболический отклик мышц на поступление аминокислот продолжается недолго, доходя до пика через ~2 часа после поглощения протеина и опускаясь через ~3 часа, даже если уровень аминокислот остается повышенным.

Некоторые исследования показали, что этот отклик на прием белка у пожилых людей значительно ниже . Но надо отметить, что не все эксперименты зафиксировали анаболическую резистентность, связанную с возрастом; возможно, из-за различия в методах оценки уровня синтеза мышечного протеина. Старение ассоциируется с большей висцеральной экстракцией аминокислот [отбор белка внутренними органами для своих нужд - прим. пер.], таким образом снижая объем получаемого из пищи протеина. Также у пожилых людей наблюдается нарушение микрососудистой перфузии [питание тканей через их сосудистую систему - прим. пер.], что осложняет доставку незаменимых аминокислот в мышцы.

Мур с коллегами  провели ретроспективный анализ исследований для сравнения уровня синтеза мышечных белков у молодых и пожилых людей после приема различных доз высококачественного протеина. Минимальный объем протеина, приводящий к наибольшему отклику, составил 0.25 г/кг/СМТ (сухой массы тела) у молодых людей и 0.61 г/кг/СМТ у пожилых; таким образом, с возрастом организм слабее реагирует на пищевой белок и требует большее количество, чем в юности (Рис. 3). При этом надо учесть, что многие пожилые люди не набирают и рекомендуемые RDA нормы белка по самым разным причинам, от снижения аппетита и ухудшения пищеварения до социо-экономических факторов. 

Одной из главных проблем является нездоровый режим питания. Например, протеин в утреннем и дневном приемах пищи обычно не приводит к такой же максимальной стимуляции синтеза мышечного белка, которая вызывается протеиновым ужином.

Рисунок 3

Старение связано с пониженным анаболическим откликом на прием белковой пищи. Сравнительный анализ показывает, что доза протеина, необходимая для максимальной стимуляции синтеза миофибриллярной фракции, у молодых людей (a) на 40% ниже, чем у пожилых (b). На основе данных (Moore et al. 2015)

Согласно данным Мура и коллег, семидесятилетний человек весом 80 кг (имеющий СМТ около 30% от общей массы (т.е. 24 кг) и питающийся три раза в день ) должен получать ~147 граммов белка в сутки или ~1.8 г/кг, что превышает рекомендуемую норму RDA более чем в два раза. В поддержку этого предположения можно привести работу Кима с коллегами , которая показала, что потребление 1.5 г/(кг/массы тела) белка (почти в два раза больше текущей нормы RDA—0.8 г/(кг/массы тела)] привело к значительно большей стимуляции синтеза мышечного белка в течение суток по сравнению с рекомендуемым приемом на уровне 0.8 г/(кг/массы). В этом исследовании не было зафиксировано дополнительного анаболического эффекта при сравнении равномерного и неравномерного распределения протеина в приемах пищи. Помимо кратковременного повышения уровня синтеза белка есть и долгосрочные эффекты, например, Кэмпбелл с коллегами обнаружил, что у пожилых людей, потреблявших рекомендуемую RDA дозу белка в течение 14 недель, значительно снизилась мышечная масса бедер. Другое исследование показало, что пожилые люди, у которых в рационе белок составлял ~19% от общего калоража, потеряли на ~40% меньше мышц, чем люди с ~11% белка от общего калоража.

При том, что многие пожилые и так не набирают достаточное количество белка для поддержания здоровья, ситуация ухудшается в период заболевания. Неполноценное питание во время острых приступов и при хронических проявлениях болезни затягивает выздоровление и повышает риск развития осложнения, приводя к повторной госпитализации. Ограничение подвижности, связанное с постельным режимом, чаще вызывыает негативные последствия у пожилых людей, например, всего неделя в постели вызывает атрофию мышц и анаболическую резистентность. Подобные ухудшения фиксировались у пожилых после 14 дней частично ограниченной подвижности. Все больше специалистов сходится во мнении, что увеличение потребления белка (выше рекомендуемых RDA доз) в период заболевания и госпитализации ускоряет выздоровление и помогает сохранить скелетную мускулатуру . Потери мышц из-за неподвижности были зафиксированы даже при потреблении белка на уровне 1.0–1.2 г/(кг/массы тела). Клиническое исследование обнаружило, что самые тяжелобольные из возрастных пациентов потребляли меньше всего белка. 

Помимо улучшения состояния мышц было выявлено, что при превышении норм RDA растет и минеральная плотность костной ткани . При переломе шейки бедра увеличение количества белка (более текущих рекомендаций RDA) в пище или в добавках ассоциируется с повышением плотности костей и сокращением времени восстановления. Мнение, что увеличение потребления белка приводит к повышению кислотности крови и резорбции [растворению - прим.пер.] кальция из костей, опровергается несколькими мета-анализами. 
Подводя итог, сегодня очевидна необходимость повышения рекомендуемых норм приема белка пожилым людям для поддержания скелетной мускулатуры и качества жизни; специалисты советуют увеличить дозу до 1.0-1.2 г/(кг массы тела). При заболеваниях и ограничениях подвижности, например, постельном режиме, норму рекомендует GJd поднимать до 1.2-2.0 г/(кг/массы тела), в зависимости от тяжести заболевания и неполноценности рациона .

Повышать продолжительность жизни или качество?

Вышеупомянутые исследования ясно показывают, что размер и сила скелетной мускулатуры имеют критическое значение для сохранения здоровья в старости, а уровень синтеза мышечного белка в большой степени зависит от тренировок и потребления протеина. 

Однако изучение старения на животных выявило, что подавление белкового синтеза (ингибирование mTORC1, ограничение калоража) увеличивает продолжительность жизни 

Например, рапамицин, ограничивающий действие mTORC1, увеличивает срок жизни многих организмов, включая дрожжевые грибки , круглых червей  и дрозофил. 
В исследованиях на мышах при смертности 90% рапамицин увеличивал мышей продолжительность жизни на 14% у самцов и на 9% у самок, повышая выживаемость как при позднем применении (возраст 600 дней), так и в середине срока (270 дней). Отключение отдельных регуляторов eIF4G и S6K1 повышало срок жизни у изучаемых организмов, а у особей с мутациями, приводившими к понижению уровня инсулина и инсулиноподобного фактора роста (IGF1) (ключевые факторы, управляющие активностью mTORC1 и синтезом белка во время развития), реже развивались рак и диабет. Дополнительно отмечено, что у потомков долгожителей (со сниженным риском развития определенных заболеваний и увеличенной продолжительностью жизни по сравнению с контрольной группой) меньше биоактивность циркулирующего IGF1.

Некоторые нюансы этих исследований были проанализированы экспертами , и стало понятно, что редкие работы, изучая увеличение срока жизни, принимали также во внимание размер и функцию мышц. Таким образом, физиологический контекст (продолжительность здоровой жизни в противовес просто увеличению срока) часто не учитывался. 

Два важных исследования лаборатории Блэйка Расмуссена, Dickinson et al. , экспериментально изучали непосредственный эффект рапамицина в мышцах человека (Рис. 4). 
Первое  показало, что прием рапамицина у человека полностью блокировал способность силовых тренировок увеличивать синтез мышечного белка (Рис. 4a), подтверждая ранее полученные на крысах результаты. 
Второе  выявило, что рапамицин может также полностью блокировать синтез мышечного белка в ответ на прием незаменимых аминокислот (Рис. 4b). Хотя исследований, посвященных долгосрочным эффектам рапамицина у человека, нет, такие работы на мышах зафиксировали снижение синтеза миофибриллярных протеинов и утерю способности накапливать мышечную массу. Рапамицин вызывал анаболическую резистентность у молодых и здоровых участников, так что вряд ли подойдет для продления жизни у людей в возрасте, уже испытывающих сложности с сохранением мышц.

Fig. 4
Снижение активности mTORC1 с помощью рапамицина вызывало анаболическую резистентность у молодых, здоровых мужчин. Было прекращено увеличение синтеза белка после силовых тренировок (a) и приема незаменимых аминокислот (b). Данные a взяты из работы ; b из работы 

Что же касается ограничения общего калоража, степень этого ограничения и макронутриентный состав имеет критическое значение для сохранения или потери мышечной массы. Например, прием протеиновых добавок при отрицательном энергетическом балансе помогал сохранять мышцы у здоровых людей.

Важно отметить, что в исследованиях продолжительности жизни на грызунах проводятся в лабораторных условиях, без естественных перепадов температур, возбудителей болезней и т.д. Мыши не добывают пищу, не борятся за выживание (то есть, не используют свою мускулатуру по назначению). Недавнее исследование показало, что в таких условиях они не сохраняют хорошее здоровье и функциональные возможности. Это приводит нас к важнейшему вопросу: 
Чего мы хотим  достичь в этой области биогеронтологии? 

Увеличить срок жизни с ущербом для здоровья или продлить активную, здоровую жизнь, для которой требуется поддерживать мышечную массу, силу и функцию?

Значение белка в питании для сохранения мышечной массы и функции

Протеин, потребляемый из пищи, необходим для сохранения мышечной массы и функции, а также - из-за тесной связи - для прочности костной системы. 
Текущие рекомендации (RDA) для белка, учитывая нужды всего организма, составляют 0.8 грамм/(кг/день) (0.32/кг/СМТ/день, если полагать сухой массой тела (СМТ) 40% от всего веса. 
Однако RDA не учитывает возможную разницу в потребности для поддержания здоровой мускулатуры у молодых и пожилых людей. Поскольку накоплено немало подтверждений, что превышение рекомендаций RDA по белку приносит различные полезные эффекты, следует определить оптимальный объем протеина в питании для развития (или хотя бы сохранения) мышечной/костной системы в пожилом возрасте.

Достаточное количество белка в рационе стимулирует синтез мышечных протеинов, поставляя незаменимые аминокислоты. В частности, лейцин, аминокислота с разветвленной цепью, может оказывать анаболическое воздействие, стимулируя синтез белка и связанные с mTOR сигналы при отсутствии других незаменимых аминокислот (и в большей степени, чем они). Анаболический отклик мышц на поступление аминокислот продолжается недолго, доходя до пика через ~2 часа после поглощения протеина и опускаясь через ~3 часа , даже если уровень аминокислот остается повышенным.

Некоторые исследования показали, что этот отклик на прием белка у пожилых людей значительно ниже. Но надо отметить, что не все эксперименты зафиксировали анаболическую резистентность, связанную с возрастом; возможно, из-за различия в методах оценки уровня синтеза мышечного протеина. 
Старение ассоциируется с большей висцеральной экстракцией аминокислот [отбор белка внутренними органами для своих нужд - прим. пер.], таким образом снижая объем получаемого из пищи протеина.
Также у пожилых людей наблюдается нарушение микрососудистой перфузии [питание тканей через их сосудистую систему - прим. пер.] , что осложняет доставку незаменимых аминокислот в мышцы.

Мур с коллегами (2015) провели ретроспективный анализ исследований для сравнения уровня синтеза мышечных белков у молодых и пожилых людей после приема различных доз высококачественного протеина. 

Минимальный объем протеина, приводящий к наибольшему отклику, составил 0.25 г/кг/СМТ (сухой массы тела) у молодых людей и 0.61 г/кг/СМТ у пожилых; таким образом, с возрастом организм слабее реагирует на пищевой белок и требует большее количество, чем в юности (Рис. 3). 

При этом надо учесть, что многие пожилые люди не набирают и рекомендуемые RDA нормы белка по самым разным причинам, от снижения аппетита и ухудшения пищеварения до социо-экономических факторов. 
Одной из главных проблем является нездоровый режим питания . Например, протеин в утреннем и дневном приемах пищи обычно не приводит к такой же максимальной стимуляции синтеза мышечного белка, которая вызывается протеиновым ужином.

Рисунок 3

Старение связано с пониженным анаболическим откликом на прием белковой пищи. Сравнительный анализ показывает, что доза протеина, необходимая для максимальной стимуляции синтеза миофибриллярной фракции, у молодых людей (a) на 40% ниже, чем у пожилых (b). На основе данных (Moore et al. 2015)

Согласно данным Мура и коллег, семидесятилетний человек весом 80 кг (имеющий СМТ около 30% от общей массы (т.е. 24 кг) и питающийся три раза в день должен получать ~147 граммов белка в сутки или ~1.8 г/кг, что превышает рекомендуемую норму RDA более чем в два раза. В поддержку этого предположения можно привести работу Кима с коллегами , которая показала, что потребление 1.5 г/(кг/массы тела) белка (почти в два раза больше текущей нормы RDA—0.8 г/(кг/массы тела)] привело к значительно большей стимуляции синтеза мышечного белка в течение суток по сравнению с рекомендуемым приемом на уровне 0.8 г/(кг/массы). В этом исследовании не было зафиксировано дополнительного анаболического эффекта при сравнении равномерного и неравномерного распределения протеина в приемах пищи. Помимо кратковременного повышения уровня синтеза белка есть и долгосрочные эффекты, например, Кэмпбелл с коллегами обнаружил, что у пожилых людей, потреблявших рекомендуемую RDA дозу белка в течение 14 недель, значительно снизилась мышечная масса бедер. 
Другое исследование показало, что пожилые люди, у которых в рационе белок составлял ~19% от общего калоража, потеряли на ~40% меньше мышц, чем люди с ~11% белка от общего калоража.

При том, что многие пожилые и так не набирают достаточное количество белка для поддержания здоровья, ситуация ухудшается в период заболевания. Неполноценное питание во время острых приступов и при хронических проявлениях болезни затягивает выздоровление и повышает риск развития осложнения, приводя к повторной госпитализации. Ограничение подвижности, связанное с постельным режимом, чаще вызывыает негативные последствия у пожилых людей, например, всего неделя в постели вызывает атрофию мышц и анаболическую резистентность. Подобные ухудшения фиксировались у пожилых после 14 дней частично ограниченной подвижности. Все больше специалистов сходится во мнении, что увеличение потребления белка (выше рекомендуемых RDA доз) в период заболевания и госпитализации ускоряет выздоровление и помогает сохранить скелетную мускулатуру. Потери мышц из-за неподвижности были зафиксированы даже при потреблении белка на уровне 1.0–1.2 г/(кг/массы тела). Клиническое исследование обнаружило, что самые тяжелобольные из возрастных пациентов потребляли меньше всего белка. Помимо улучшения состояния мышц было выявлено, что при превышении норм RDA растет и минеральная плотность костной ткани. При переломе шейки бедра увеличение количества белка (более текущих рекомендаций RDA) в пище или в добавках ассоциируется с повышением плотности костей и сокращением времени восстановления. Мнение, что увеличение потребления белка приводит к повышению кислотности крови и резорбции [растворению - прим.пер.] кальция из костей, опровергается несколькими мета-анализами. Подводя итог, сегодня очевидна необходимость повышения рекомендуемых норм приема белка пожилым людям для поддержания скелетной мускулатуры и качества жизни; специалисты советуют увеличить дозу до 1.0-1.2 г/(кг массы тела). При заболеваниях и ограничениях подвижности, например, постельном режиме, норму рекомендует GJdподнимать до 1.2-2.0 г/(кг/массы тела), в зависимости от тяжести заболевания и неполноценности рациона.

Повышать продолжительность жизни или качество?

Вышеупомянутые исследования ясно показывают, что размер и сила скелетной мускулатуры имеют критическое значение для сохранения здоровья в старости, а уровень синтеза мышечного белка в большой степени зависит от тренировок и потребления протеина. 

Однако изучение старения на животных выявило, что подавление белкового синтеза (ингибирование mTORC1, ограничение калоража) увеличивает продолжительность жизни.

Например, рапамицин, ограничивающий действие mTORC1, увеличивает срок жизни многих организмов, включая дрожжевые грибки  круглых червей и дрозофил (Kapahi et al. 2004). В исследованиях на мышах при смертности 90% рапамицин увеличивал мышей продолжительность жизни на 14% у самцов и на 9% у самок, повышая выживаемость как при позднем применении (возраст 600 дней), так и в середине срока (270 дней). Отключение отдельных регуляторов eIF4G и S6K1  повышало срок жизни у изучаемых организмов, а у особей с мутациями, приводившими к понижению уровня инсулина и инсулиноподобного фактора роста (IGF1) (ключевые факторы, управляющие активностью mTORC1 и синтезом белка во время развития), реже развивались рак и диабет. Дополнительно отмечено, что у потомков долгожителей (со сниженным риском развития определенных заболеваний и увеличенной продолжительностью жизни по сравнению с контрольной группой) меньше биоактивность циркулирующего IGF1.

Некоторые нюансы этих исследований были проанализированы экспертами , и стало понятно, что редкие работы, изучая увеличение срока жизни, принимали также во внимание размер и функцию мышц. Таким образом, физиологический контекст (продолжительность здоровой жизни в противовес просто увеличению срока) часто не учитывался.  Два важных исследования лаборатории Блэйка Расмуссена, Dickinson et al. (2011) и Drummond et al. (2009), экспериментально изучали непосредственный эффект рапамицина в мышцах человека (Рис. 4). 

Первое показало, что прием рапамицина у человека полностью блокировал способность силовых тренировок увеличивать синтез мышечного белка (Рис. 4a), подтверждая ранее полученные на крысах результаты. 
Второе  выявило, что рапамицин может также полностью блокировать синтез мышечного белка в ответ на прием незаменимых аминокислот (Рис. 4b). Хотя исследований, посвященных долгосрочным эффектам рапамицина у человека, нет, такие работы на мышах зафиксировали снижение синтеза миофибриллярных протеинов и утерю способности накапливать мышечную массу. Рапамицин вызывал анаболическую резистентность у молодых и здоровых участников, так что вряд ли подойдет для продления жизни у людей в возрасте, уже испытывающих сложности с сохранением мышц.

Fig. 4
Снижение активности mTORC1 с помощью рапамицина вызывало анаболическую резистентность у молодых, здоровых мужчин. Было прекращено увеличение синтеза белка после силовых тренировок (a) и приема незаменимых аминокислот (b). Данные a взяты из работы ; b из работы 

Что же касается ограничения общего калоража, степень этого ограничения и макронутриентный состав имеет критическое значение для сохранения или потери мышечной массы. 
Например, прием протеиновых добавок при отрицательном энергетическом балансе помогал сохранять мышцы у здоровых людей.

Важно отметить, что в исследованиях продолжительности жизни на грызунах проводятся в лабораторных условиях, без естественных перепадов температур, возбудителей болезней и т.д. Мыши не добывают пищу, не борятся за выживание (то есть не используют свою мускулатуру по назначению). Недавнее исследование показало, что в таких условиях они не сохраняют хорошее здоровье и функциональные возможности. Это приводит нас к важнейшему вопросу: 

Чего мы хотим достичь в этой области биогеронтологии? 

Увеличить срок жизни с ущербом для здоровья 
или продлить активную, здоровую жизнь, для которой требуется поддерживать мышечную массу, силу и функцю?

Живи сильным и процветай

Как уже было сказано ранее, сохранение физической силы - ключевая стратегия для здоровья в старости. 

Множество клинических исследований ясно указывает, что активный образ жизни и достаточное потребление белка поддерживает сильную и здоровую скелетную мускулатуру. Важнейшее значение силы и размера мышц для здоровья и продолжительности жизни у человека заставляет нас вспомнить слова Дарвина: "Выживает сильнейший". Люди, поддерживающие физическую форму и силу, живут дольше и сохраняют хорошее здоровье.