抗阻训练与老年健康体适能研究进展

郑艺,陈丽霞,刘淑芬,张路,李清

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院物理医学康复科,北京 100730

我国人口老龄化进程加快。截止2019年末,我国65岁以上的老人数量达到了17 603万人,占总人口比例12.6%[1]。到2050年,我国65岁以上的老年人口数量将占到我国总人口数量的1/5,达到3.2亿以上,占世界老年人口数量的1/4,中国将步入超高老龄化国家行列[2]。衰老将导致老年人群健康体适能水平明显下降,给老年人群的生活质量造成严重威胁。衰老进程中的生物学改变可能导致骨骼肌质量、力量、功能下降,机体耐受力和应激能力的下降[3],导致跌倒、活动受限、社会依赖程度增加、非残疾年数明显降低[4-7]。老龄化带来众多不良后果,制定及时、有效地应对措施势在必行。

在衰老相关的众多因素中,与肌肉相关的问题是可逆和可预防的。抗阻训练是治疗肌肉无力、身体虚弱的一个有效、可行的手段,不仅能够补充有氧训练对健康和体能产生的积极影响,还可有效减轻年龄对神经肌肉功能的不良影响。

1 抗阻训练对健康体适能的影响

美国运动医学会定义:健康体适能(Physical fitness)主要包括身体成分、心肺耐力、肌肉力量和耐力、柔韧性以及平衡性5大方面[8]。健康体适能是身体健康的基础,也是预防和治疗多种慢性疾病的重要方面。

1.1 抗阻训练对体成分的影响 体成分即肌肉、脂肪、骨骼及其他机体成分的相对百分比。体脂是评价身体成分的主要指标之一,理想的体适能应有适当的体脂百分比。随着年龄的增长,慢性炎症发生率增加,蛋白质合成能力下降,肌肉力量和肌肉蛋白质质量下降,增龄性肥胖发生率增加[9-10]。大量研究表明抗阻训练不仅有助于改善骨密度、胰岛素敏感性,还可减少腹部和内脏脂肪量[11-14],减少肌肉脂肪浸润及肌肉质量[15],提高肌肉延展性[16]。Peterson等[17]研究发现,老年人[年龄(65.5±6.5)岁]进行全身阻力训练(平均20.5周),瘦体重增加1.1 kg,并且训练量越大,瘦体重增加越大。

1.2 抗阻训练对肌肉力量和耐力的影响 健康老年人肌肉力量以每年0.8%～3.6%的水平下降,而这个速度在超高龄老人中更加明显[18]。衰老可导致大量运动神经元减少,60～81岁老人运动单元数量减少可达47%,导致肌肉力量降低[19-20]。抗阻训练能够有效缓解骨骼肌在肌肉力量、肌肉形态结构和神经肌肉控制方面由于年龄增长而引发的变化,对肌肉收缩功能产生积极影响。

抗阻训练对减缓衰老导致的肌肉力量下降效果显著[21]。如果老年人长期进行中等强度阻力训练,则伸髋肌、屈髋肌力量增加可达30%～97%[22]。Fiatarone等[23]对100名身体虚弱的老年人进行了10周抗阻训练,结果显示力量训练组的腿部肌肉力量较训练前提高了220%。对于超过85 岁的超高龄老人,抗阻训练对提高肌肉力量同样有效[24]。Serra-Rexach等[25]对20名年龄区间为90～97岁的超高龄老人进行每周3次,30%～70%1RM 递增抗阻训练,8周后受试者下肢屈肌力量平均增加10.6 kg。抗阻训练还可以改善单一肌纤维的收缩速度[26]。研究[27-29]表明老年人进行抗阻训练后肌肉横截面积可增加4%～33%。大量研究[28-29]结果表明抗阻运动可有效增加肌纤维长度和羽状角,从而对肌肉结构产生有利影响。Pyka等[22]对25位年龄[(68.2±1.0)岁]老年人进行30周抗阻训练后发现,Ⅰ型、Ⅱ型肌纤维横截面积(CSA)较训练前分别可增加58%、67%。阻力训练还可以减缓神经肌肉系统衰老的速度和程度[30]。

1.3 抗阻训练对心肺耐力的影响 体适能水平的降低与心脑血管疾病和运动系统疾病的发生和发展密切相关[31],但由于抗阻运动与有氧运动两者优势不同,推荐两种训练类型相结合的运动处方以改善神经肌肉功能和心血管功能[32-33],从而提高老年人群体适能。Shaw等[34]将受试者分为未受训练组和抗阻训练组,经过8周的抗阻训练,抗阻训练组较未受训练组的最大摄氧量有显著提升。

Dos Santos等[35]的研究则发现有氧运动与抗阻运动相结合的联合训练方案可有效优化高密度脂蛋白、舒张压、肌肉最大收缩力等与健康相关因素。同样Johannsen等[36]的研究发现:有氧和抗阻训练联合训练方案较单一训练相比对于提高胰岛素敏感性和血糖控制方面效果显著,可有效降低心血管疾病相关死亡风险。但也有证据表明:对于心率较低,心肌(舒张)灌注压较高的患者,抗阻运动可能比有氧运动更有利于心肌氧供需平衡[37],因此需针对不同老年患者制定个体化的运动处方,从而更加高效地提高老年人的体适能水平。

1.4 抗阻训练对功能能力的影响 与年龄相关的功能能力的下降主要表现为肌肉质量和肌肉力量的丢失、动态平衡能力下降、运动协调能力下降[38]、肌肉快速收缩能力(RFD/RTD)下降。

RFD/RTD与功能能力[39-40]、跌倒风险密切相关[41-42],而RFD/RTD随年龄下降的速度比最大肌力下降还要迅速[43-46]。抗阻训练可有效提高RFD/RTD[47],从而提高老年人的功能能力,预防功能性残疾[48]。Caserotti等[49]对60～89岁的老年社区妇女的调查研究中发现:爆发性的重阻力训练对于老年人基本安全,而且耐受性良好;同时可优化与老年人功能能力相关的指标(例如RFD/RTD、最大肌肉力量,纵跳高度等)。Orr等[50]对抗阻运动与老年人平衡功能的关系作了系统性综述,其中68项平衡测试中14项报告了抗阻训练干预组的平衡功能明显优于对照组,并得出结论:抗阻训练可明显改善老年人平衡功能。Topp 等[51]测试了12周的动态阻力力量训练计划对65 岁及以上老人的步态速度和平衡功能的影响。测试结果表明:平衡能力以及向后行走能力均有所提高,步行速度变化不明显。

抗阻训练对于肌肉力量较弱的老年人增加肌力效果较显著,但对于肌肉力量基础较好的老年人,额外的力量增加并不会提高日常生活的功能表现[52-53]。应用多成分训练计划相结合的联合训练可达到进一步提高训练效果的目的,如动态抗阻训练结合动态平衡功能训练(变速登阶、抗阻坐站转移训练等)[54-55]。

2 不同抗阻训练处方对肌肉力量和肌耐力的影响

爆发力不同于最大肌力,是对肌肉快速发力能力的体现,并且可间接反映日常生活活动能力的高低[56-57]。与肌肉力量相比,老年人爆发力下降的速度更快[58]。高速度低阻力训练强调以最大速度使肌肉在短时间间隔内发出最大的力量,其对提高老年人最大肌力、爆发力、肌肉体积、功能能力作用显著[59-61]。有研究表明,相较于传统的老年抗阻训练(以常规速度或较慢速度进行的阻力训练),高速低阻训练更有助于促进功能的改善[62-63]。高速低阻训练中,低、中等强度抗阻对于最大肌力、爆发力、肌肉体积和功能表现的增强效果最好[59-61]。

抗阻训练效果受训练强度和训练时间的影响较大[61-62],在对老年人制定抗阻训练处方时,需要充分考虑训练强度、训练时间、重复次数。训练强度上,在提高肌力方面大量研究显示与中、低强度阻力训练相比,高强度抗阻训练作用更大;与低强度阻力训练相比,中强度抗阻训练作用更大[61,63]。但也有研究表明,当训练总量水平基本一致时,训练强度对肌肉力量的影响将被弱化[64-65]。周期性抗阻训练对于老年人肌肉力量的增强较非周期性训练并无优势[66];但与恒定阻力相比,变化的阻力可能更有助于提高老年人的身体功能[67]。Cadore等[68]和Da Silva[69]推荐较大负重、较少的单组重复次数以引起较大的肌肉力量的增加。Borde等[21]的研究结果显示每个动作重复2～3组,每组7～9个动作对肌肉力量和质量影响最大。Straight等[70]研究显示单个动作重复总数24(组数×单组重复=24)对最大肌力影响最显著。有研究显示应用高重复次数低阻力训练对于老年人肌纤维肥大作用显著[71]。对于短期抗阻训练和抗阻训练早期,每组动作的重复次数对肌肉力量的影响不明显[72-73];对于长期抗阻训练,每个动作重复3组对于肌肉力量的增加较有帮助[73]。

3 老年抗阻训练的安全性

大量研究[74-76]表明,恰当的抗阻运动对于虚弱、患有疾病、超高龄老人都是安全的。但考虑到老年人群身体状况的特殊性,在制定运动处方时需充分考虑运动风险。例如对于慢性阻塞性肺疾病患者来说,高强度的运动会使血氧饱和度(SpO2)降低,从而可能引起低氧血症的不良事件发生[77-79],同时高强度的运动还会增加心脏的负荷,容易出现心力衰竭和心肌梗死现象[80]。因此针对老年性常见疾病患者,需制定个体化运动方案以降低抗阻运动风险。运动前进行健康筛查、风险评估,识别有不稳定状况的老年患者并明确风险等级;运动中通过佩戴便携设备对患者基础情况实施监测。在运动强度的设定时应避免选择导致血压、心率、心输出量增大的力竭性抗阻运动[81];对于心率较低,心肌(舒张)灌注压较高的患者,抗阻运动相较于高比例的有氧运动更有利于心肌氧供需平衡,在运动形式的安排中可适当增加抗阻运动比例[82]。随着训练的进行,疲劳会不断积累,而不同的运动形式,决定了肌肉组织在力量、爆发力和耐力等方面提高也就不同,因此推荐1～4组重复训练,1.5～3 min间隔循序渐进的短时间间隔循环抗阻方案[83],其运动效果主要以累积的方式呈现。

据统计,老年人运动损伤的原因主要包括运动方式选择不合理、运动经验不足、动作完成不正确、训练强度过大等[84]。遇到慢性疼痛或关节不稳等问题困扰时,需要甄别原因,不同的情况需要不同的运动处方来训练相同的肌肉群,进而防止由于不当的运动加重疼痛和不稳等问题[85-86]。另外,对于肩关节、膝关节、髋关节、脊柱等老年薄弱部位在制定运动处方时需特殊考虑和保护,防止造成骨折或肌肉损伤等[87-88]。

4 总结

进行抗阻训练对老年体成分、肌力、肌耐力、心肺耐力、平衡功能都有积极影响;不同抗阻训练处方在改善肌肉表现方面作用不同;个体化、渐进性的训练处方老年人大多是能耐受的。制定科学有效的指导方针和建议,帮助老年人将抗阻训练安全地、恰当地纳入他们的生活,对改善老年人生活质量、减轻社会负担具有重要意义。即使抗阻运动对提高体适能效果突出,但慢性疼痛、疲劳和较少社会支持的老年人进行抗阻训练仍较少,参与率较低[89],如何提高老年人抗阻训练依从性将是一项长期课题。