阻血下运动锻炼对老年人下肢肌萎缩、力量及功能改善效果的Meta分析

郭成根 谭雪峰 孙璞 陈奥娜

(1北京师范大学体育与运动学院，北京 100875；2北京体育大学中国田径运动学院)

老年人下肢出现的骨骼肌衰老性萎缩，导致肌肉力量和功能的下降，增加了老年人骨质疏松、跌倒等风险的发生，影响老年人的健康及生活质量〔1〕。运动锻炼是延缓肌肉衰老的有效方法〔2〕，但依据美国运动医学学会(ACSM)指南，中等以上运动强度锻炼是获得理想效果的前提〔3〕。对于老年人群来说，锻炼的强度过大可能会增加损伤风险及引起主观不适〔4〕。日本学者在1983年发明了血流限制训练(BFRT)，又称KAATSU训练或加压训练，简称“阻血下训练”〔5〕。该技术是通过特定设备(如止血带或充气加压带)对上臂或大腿进行捆绑施加压力来限制远端肢体血流，并结合相对较小的强度来进行训练的一种方法。研究证实其在老年人中的运用是安全的〔6〕，但小强度能否对老年人萎缩的肌肉产生足够刺激以获得理想的锻炼效果仍受到质疑。如Vechin等〔7〕以8例老年人为研究对象进行阻血下〔(71±9)mmHg〕力量练习(20%～30%1RM)，结果显示实验前后受试者下肢最大力量提高并不明显；Ozaki等〔8〕以10例老年人为研究对象进行阻血下〔(160±200)mmHg〕行走〔45%储备心率(HRR)〕，结果显示实验前后受试者下肢大腿围度并没有明显提高。鉴于多数研究样本量小、结局指标不统一，结论尚存争议。本研究采用Meta分析方法探究阻血下运动锻炼对老年人下肢肌萎缩、力量及功能的改善效果。

1 资料与方法

1.1文献检索 系统检索Web of Science、PubMed、EBSCO host、中国学术期刊全文数据库(CNKI)、万方等数据库，检索截止日期为2020年12月。检索方法为主题词与自由词结合，中文以 “血流限制”“加压训练”“运动锻炼”“老年人”等为检索词；英文以“blood flow restriction”“KAATSU”“Exercise”“elderly”等为检索词。对于高质量、强相关性的文献进行文献追溯，以确保查阅文献的全面性。

1.2文献纳入与排除标准 严格循证医学PICOS〔9〕方式对文献进行甄选。文献纳入标准：①文献类型要求为随机对照实验、自身对照或准实验；②研究对象为老年人(年龄或平均年龄≥60岁)；③实验组干预措施为下肢阻血+运动锻炼；④对照组不进行阻血，可为常规锻炼或不进行干预；⑤结局指标为大腿围度、股四头肌横截面积(CSA)、下肢1RM力量、膝关节伸等速力矩、膝关节屈等速力矩、计时起立-行走测试和30 s椅子坐起测试。文献排除标准：①综述类文献；②非英语或者汉语的文献；③结局指标数据不全，导致数据不能提取的文献。

1.3文献提取及质量评价 由2位研究人员采用独立双盲的方式对纳入文献的相关指标进行提取。提取信息主要包括：文献的第一作者、发表年限、研究对象、样本量、干预周期、干预方案、结局指标等。

采用经典的Jadad质量评分表对纳入的文献进行评分，总分为5分，其中得分1～2分为低质量，3～5分为高质量。评分标准：(1)随机序列的产生方法(总2分)。①如果详细介绍了随机序列的产生方法，如明确交代计算机产生随机序列，得2分；②如果只提及随机序列，未详细交代，得1分；③未提及随机序列产生方法，不得分。(2)盲法(总2分)。①详细介绍了盲法的实施过程且恰当，得2分；②只提及盲法，未详细介绍，得1分；③未提及盲法，不得分。(3)退出与失访(总1分)。对退出与失访的原因进行了详细说明，得1分，否则不得分。

1.4统计学分析 采用Review Manager5.3软件对纳入文献的结局指标进行效应量合并、异质性检验和森林图绘制。由于纳入文献的结局指标属于连续性结局变量，且测试单位均一致，固本研究选用均数差(MD)作为效应尺度指标，并计算95%置信区间。用I2进行异质性检验：当I2=0时，表示各研究间不存在异质性，当0

2 结 果

2.1文献检索及筛选结果 数据库检索3 426篇，剔除重复发表文献1 308篇，再通过题目剔除1 917篇、摘要剔除136篇，阅读全文后剔除受试者年龄不在纳入范围38篇，非下肢干预6篇、数据不能提取2篇，获得19篇，通过纳入文献和相关综述的参考文献添加1篇，最终纳入文献20篇。受试者以健康老年人群为主〔7,8，10～23〕，部分研究涉及膝关节炎〔24～26〕和肌少症〔27〕老年人；样本量共计261例，年龄60～83岁；干预周期4～16 w，干预频率2～5 d/w。根据Jadad质量评分表，9篇为高质量〔7,8，11，13，19～22,27〕，11篇为低质量〔10，12，14～18，23～26〕。结局指标有的覆盖1项，有的涉及多项。各实验方案较为灵活，涉及阻血下力量练习、阻血下行走及阻血下功能性练习，但练习强度均不高，力量练习强度10%～50%1RM，其他运动方式以45%HRR左右为干预强度。血流限制的阻力60～270 mmHg不等。见表1。

表1 纳入文献的干预特征

续表1 纳入文献的干预特征

OMNI-RES：力量练习感知觉量表；LOP：肢体动脉闭塞压力；①股四头肌CSA；②大腿围度；③下肢1RM力量；④膝关节伸等速力矩；⑤膝关节屈等速力矩；⑥计时起立-行走测试(TUG)；⑦30 s椅子坐起测试

2.2Meta 分析结果

2.2.1股四头肌CSA 共纳入8篇文献〔7，8，15，16，18，20，22，25〕，85例受试者，各研究均在实验前对受试者股四头肌CSA进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间不存在异质性(P=0.83，I2=0)，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=1.58，95%CI为0.33～2.82(P=0.010 00)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人下肢股四头肌CSA。

2.2.2大腿围度 共纳入4篇文献〔8，11，15，18〕，40例受试者，各研究均在实验前对受试者大腿围度进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间不存在异质性(P=0.99，I2=0)，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示：合并效应量MD=0.73，95%CI为0.08～1.38(P=0.030 00)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人下肢大腿围度。

2.2.31RM力量 共纳入7篇文献〔7，12，14，15，17，18，25〕，89例受试者，各研究均在实验前对受试者下肢1RM力量进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间不存在异质性(P=0.90，I2=0)，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=16.79，95%CI为6.29～27.29(P=0.002 00)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人下肢1RM力量。

2.2.4膝关节伸等速力矩 共纳入5篇文献(6项研究)〔8，11，13，21，26〕，72例受试者，各研究均在实验前对受试者膝关节伸等速力矩进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间异质性较小(P=0.34，I2=12%)，可接受，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=10.28，95%CI为8.34～12.21(P<0.000 01)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人下肢膝关节伸等速力矩。

2.2.5膝关节屈等速力矩 共纳入4篇文献(5项研究)〔8，11，13，21〕，56例受试者，各研究均在实验前对受试者膝关节屈等速力矩进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间异质性较小(P=0.21，I2=48%)，可接受，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=9.92，95%CI为6.51～13.33(P<0.000 01)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人下肢膝关节屈等速力矩。

2.2.6计时起立-行走 共纳入6篇文献〔8，10，19，24，25，27〕，88例受试者，各研究均在实验前对受试者计时起立-走进行基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验显示，各研究之间异质性较小(P=0.35，I2=12%)，可接受，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=-0.67，95%CI为-0.94～-0.41(P<0.000 01)，提示阻血下运动锻炼能有效改善老年人下肢计时起立-行走的功能表现。

2.2.730 s椅子坐起 共纳入6篇文献〔8，15，19，23，25，27〕，72例受试者，各研究均在实验前对受试者进行椅子坐-起基线测试，并在干预后对指标进行了第2次测试。异质性检验结果显示，异质性检验显示：各研究之间异质性较小(P=0.28，I2=21%)，可接受，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示，合并效应量MD=3.71，95%CI为3.10～4.32(P<0.000 01)，提示阻血下运动锻炼能显著增加老年人30 s椅子坐起次数。

3 讨 论

本研究结果表明，阻血下运动(力量练习、行走、功能性练习)能有效缓解老年人下肢衰老性肌肉萎缩、提高肌肉力量及肌肉功能。

关于阻血下运动缓解老年人下肢衰老性肌萎缩、提高力量及功能的机制，目前说法尚不一致。一些学者认为，阻血下运动引起的肌肉缺氧，可能是萎缩的肌肉围度和力量增加的生理机制之一〔28〕。阻血下运动，使阻血部位静脉回流受阻、动脉流人受限，出现局部缺氧，导致pH降低和大量代谢产物堆积，刺激特异性代谢型受体与Ⅲ/Ⅳ传入神经纤维，通过调节化学感受器反射，促使生长激素(GH)和胰岛素样生长因子(IGF)-1等合成类激素浓度增加〔29～31〕，这些激素与肌肉的肥大成正相关〔32,33〕。Yudai等〔33〕研究发现，阻血下力量练习后GH浓度显著上升，接近静息状态下300倍。Abe等〔34〕研究发现，阻血下力量练习2 w后，IGF-1显著上升。另一些学者则通过肌电图肌肉放电频率和幅度，提出肌纤维募集说〔35,36〕。Loenneke等〔35〕研究发现，低强度力量练习时肌肉放电频率和幅度明显高于低强度对照组。该研究认为阻血下运动单元的募集率及Ⅱ型纤维(快缩型纤维)募集量增加可能引起肌肉肥大、力量增加机制。阻血下运动造成血流减少，使内分泌反应与代谢压力发生变化，诱发较高活动电位，引起类似肌组织疲劳现象。这一现象可在肌纤维募集时不完全按照募集定律〔37〕，使低强度运动时也可募集到Ⅱ型纤维〔38〕。Houtman等〔39〕研究指出，肌肉在疲劳的状态下，运动单位募集阈值会下降，导致低强度力量练习仍然可募集Ⅱ型纤维。Yasuda等〔40〕研究证实，阻血下锻炼使Ⅱ型纤维CSA增加27.6%。但也有学者对此持否定态度，认为肌肉萎缩其本质是由于蛋白质合成减弱和降解增强所导致〔41〕，因此认为肌肉肥大与力量增加的机制可能与此有关。针对这一假设，一部分学者提出细胞肿胀说〔42〕，认为阻血下导致的细胞肿胀可激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，促使合成代谢信号通路开放，促进蛋白合成〔43〕。目前这一观点已得到验证。Fry等〔44〕通过阻血下锻炼后对老年人(≥60岁)肌肉活检技术发现，在效应物核糖体S6激酶(SK6)1刺激下，mTOR明显提高，蛋白合成增加56%。另一部分学者则认为〔45，46〕阻血下锻炼会提高热休克蛋白(HSP)-72和一氧化氮合成酶(NOS)-1活性，HSP-72可缓解肌肉萎缩引起的肌蛋白质合成下降，抑制细胞凋亡，NOS-1可使卫星细胞活化，促使肌肉生长。

综上，低强度运动结合血流限制不仅可缓解衰老性肌萎缩，还可显著提高老年人下肢肌肉力量和功能性表现，为老年人运动锻炼提供了新的理论依据。由于纳入文献质量及结局指标数量的局限性，上述结论尚待进一步展开更多大样本、多中心、高质量的研究加以验证。