温 煦,王 梅,张一民,江崇民

中国城镇居民骨骼肌含量和骨骼肌力量在增龄过程中的变化研究

温 煦1,王 梅2,张一民3,江崇民2

目的:了解我国城镇居民骨骼肌含量和骨骼肌力量在增龄过程中的变化特点。方法:在济南、西安、成都、广州4个城市中抽取1 013名3～69岁的我国城镇居民(男468人,女545人)作为研究对象。按照《2005年国民体质监测工作手册》,测试方法测试受试者的身高、体重、握力等体质指标;采用双能X光全身骨密度仪(DEXA)测试受试者的全身骨骼肌含量和上、下肢骨骼肌含量;选用运动功能分析仪MES01S20测试受试者的下蹲力;采用单因素方差分析检验各年龄组间差异。结果与结论:1)我国城镇居民的骨骼肌含量在3～19岁期间,随着人体的生长发育快速增长。男性与女性均在20～24岁左右达到峰值,其后骨骼肌含量呈逐渐缓慢下降趋势,但下降幅度较小;2)我国城镇居民在生长发育过程中,握力和下蹲力都迅速提高,均在30～40岁左右达到峰值。握力达到峰值过后,出现比较平缓的小幅下降;下蹲力在达到峰值后,也出现逐渐下降的趋势,下降幅度较握力明显;3)骨骼肌含量的下降和单位数量骨骼肌产生力量的水平下降共同作用引起了骨骼肌力量下降。

中国;城镇居民;骨骼肌含量;骨骼肌力量;增龄

1 引言

近年来,我国人口老龄化迅速增长,根据国家统计局公布的《2005年全国1%人口抽样调查主要数据公报》,我国65岁及以上人口已经超过1亿人,占全国总人口的比重7.69%[1]。随着新中国成立后的20世纪50年代出生高峰的人口即将进入老年,我国面临的人口老龄化所带来的社会、经济、公共卫生等问题可能日趋严峻。而各种增龄性疾病的预防和治疗将成为公共卫生领域的焦点。与此同时,随着经济的迅速发展,我国城市化水平也在不断提高,迅速增加的我国城镇居民在享受城市文明的同时,城市工业化带来的环境污染,社会变革带来的巨大工作压力,生活节奏加快带来的不健康饮食和不充足的身体活动都严重影响着城镇居民的健康。因而,我国城镇居民的体质状况也将逐渐成为我国国民体质研究的重点。

人体主要由肌肉、脂肪、骨骼、水等成分构成,各身体成分在人体生长发育成熟到逐渐衰老的增龄过程中会发生不同程度的变化。肌肉是身体成分中最重要成分之一,在人体中约占体重的35%～40%,是体内数量最多的一种组织,也是人体进行身体活动的动力源,任何人体运动和各种表情都是骨骼肌活动的结果。具有一定的骨骼肌力量水平也是人体进行各种体力活动的基础。然而,随着年龄增大,人体骨骼肌的结构和功能会出现退行性改变,表现为肌肉含量减小和肌肉力量下降。有研究表明,美国由肌肉含量减小和肌肉力量下降引起的各种疾病而造成的经济损失每年超过180亿美元[22]。肌肉含量减小和肌肉力量下降不仅是影响老年人体力活动能力的危险因素[7,15],还可能是促使骨质疏松、骨关节炎等疾病发展,造成老年人残疾和行动障碍的重要因素之一[21],并最终影响老年人的生活质量[5]。因此,全面研究并充分认识人体骨骼肌含量和骨骼肌力量的增龄性改变对于防治老年骨性疾病,提高老年人生活质量,减轻社会负担具有重要意义。

早期对于人体骨骼肌含量的测量方法局限于尸体解剖,因此相关研究比较少,水平也比较低。如Lexell对43名15～83岁的原本健康人进行尸体解剖,并从骨骼肌面积、大小、总数以及Ⅰ型肌纤维和Ⅱ型肌纤维所占的比例和分布情况进行分析,发现骨骼肌量的下降始于25岁左右,其后下降速度逐渐加快[16]。随着超声、CT扫描、双能X光吸收仪(DEXA)等技术的发展,对于骨骼肌含量的研究也不断涌现,研究水平也日益提高。如有学者利用超声影像观察发现,老年人股四头肌的肌肉横断面比年轻人小25%～35%[25]。而来自另外几项采用CT扫描的研究显示,老年人的四肢横截面积与年轻人相似,但是老年人的骨骼肌面积比年轻人少28%～36%,而非肌肉组织要比年轻人高得多[18,20]。Gallagher等人应用双能X光吸收仪(DEXA)测量了20～90岁的148名女性和136名男性所有四肢骨骼肌,结果发现,男性四肢骨骼肌比女性发达,但是随着年龄的增长,男性骨骼肌萎缩的速率也比女性快[9]。Janssen等人对468名成年人的调查也发现,男性骨骼肌含量显著高于女性,且上肢骨骼肌含量的性别差异比下肢更明显。此外,该研究还发现,骨骼肌含量从30岁左右开始下降,但60岁以前下降幅度都不明显[13]。

骨骼肌含量和骨骼肌力量在衰老的过程中减小,过去一般被当作是自然而且不可避免的生理现象而非病理问题。随着近年来对其各种危害的逐渐被认识,这种以骨骼肌含量减少,骨骼肌力量下降为表现,严重影响生活质量,并可能引起一系列症状的综合症被称为“骨骼肌减少症”或“老年骨骼肌减少症”(sacropenia)。由于体型庞大的个体一般比体型小的个体的骨骼肌绝对含量大,因此,在评价个体骨骼肌含量水平时,为了消除体型因素对于骨骼肌含量水平的影响,往往比较相对骨骼肌含量,即四肢骨骼肌含量(kg)与身高高度平方(m2)之比值。Janssen等人对骨骼肌含量与发生残疾风险的关系进行了研究。这项研究采用生物电阻抗法对4 449名60岁以上老年人的身体成分进行了调查,结果发现,男性发生残疾的中度风险和高度风险的相对骨骼肌量临界水平分别为8.51～10.75 kg/m2和≤8.50 kg/m2,而相应的女性的临界水平为5.76～6.75 kg/m2和≤5.75 kg/m2[12]。但是,以一个绝对的数值指标来判定人体骨骼肌含量水平的高低,并没有考虑到不同种族间骨骼肌含量水平的差异。1998年,Baumgartner等学者[14]提出了骨骼肌减少症的诊断标准:相对骨骼肌含量低于相应族群青年人平均值2个标准差以上。在此标准建立后,近年来,各国学者陆续报道了各自地区的骨骼肌减少症的发病率调查的结果,如Baumgartner等学者的调查显示,在70岁以下的美国新墨西哥州老年人中, 13%～24%的人存在骨骼肌减少症;而80岁的老年人中,患骨骼肌减少症者则超过50%,同时,该项调查还显示, 75岁以上男性的患病率为58%,而女性的患病率为45%[4]。Iannuzzi-Sucich等人调查了64～93岁的195名白人女性和142名白人男性老年人,骨骼肌减少症的患病率女性为22.6%,男性则为26.8%,而80岁以上的患病率女性和男性则分别为31.0%和52.9%[11]。然而,以上这些报道主要来自欧美,一项来自中国香港地区的调查显示,70岁以上的人骨骼肌减少症患病率男性为12.3%,而女性为7.6%[14]。从这一数据看,亚洲人与欧美人的骨骼肌含量水平和在增龄中的变化可能具有较为明显的差异,然而,对于中国人的骨骼肌含量在增龄过程中变化的研究还非常少,还需要更多关于中国人的数据来证实这一推断。

综上所述,我国城镇居民骨骼肌含量的减少与老年人的身心健康和生活质量息息相关。在目前我国人口老龄化、城市化快速增长的大背景下,研究我国城镇居民骨骼肌在增龄中的变化特点与规律对于骨骼肌减少症及其相关疾病的预防和治疗意义重大。因此,本研究的目的是,调查代表中国不同地域的城镇居民肌肉含量和肌肉力量的情况,以期了解我国城镇居民肌肉含量和肌肉力量的总体水平以及在增龄过程中的变化特点,为今后的相关研究打下基础。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本研究从代表我国不同地域的4个城市,即济南、西安、成都、广州抽取3～69岁的我国城镇居民1 013名(男468人,女545人)作为本研究对象。

2.1.1 受试者的筛选

受试者应具备生活自理能力,精神正常,意识清晰,身体健康,而且无明显的生理缺陷。凡有下列情况之一者,均不能作为抽样对象:1)心、肺、肝和肾等主要脏器有疾病者(如:心脏病、高血压病、肝炎、肾炎、肺结核、哮喘、慢性支气管炎、重度贫血症等);2)近期(1年内)患有代谢性疾病(如内分泌系统疾病、骨质疏松症、浮肿)等;3)身体残疾、肢体畸形者;4)急性病患者在近期内(1月内)曾经患过高烧、腹泻等急性病,目前体力尚未恢复者;5)近半年内肢体或关节有过骨折或脱位现象者。

2.1.2 受试者的分组

本研究将1 013名3～69岁受试者按照性别分和年龄分为幼儿组(3～6岁)、少年组(7～19岁)、成年甲组(20～39岁)、成年乙组(40～59岁)和老年组(60～69岁)。

表1 本研究对象各年龄组的样本量一览表 (人)

2.2 测试方法

2.2.1 基本信息及身体形态指标

通过问卷了解受试者的基本情况。身体形态指标的测量方法参照《实用体质学》和《2005年国民体质监测工作手册》,测量仪器为北京鑫东华腾体育器械公司产身高计、体重计、尼龙带尺、直角规。具体测试指标如表2所示。

表2 本研究测试指标一览表

2.2.2 骨骼肌含量的测试

测量仪器:1)美国生产,双能X光吸收扫描仪DEXA (Prodigy,GE Lunar Corp.,Madison,分析软件版本4.0)。X线(38kVp/76kVp)束型扫描;BMD精度:<1.0%。2)美国生产,双能X光吸收扫描仪DEXA(QDR ExplorerTM, Hologic Corp)。X线(100kVp/140kVp)束型扫描;BMD精度:<1.0%。

DEXA经过校准,统一了不同型号DEXA的测量参数。由于国际上大多数研究采用DEXA测定的四肢骨骼肌含量(appendicular skeletal muscle mass,ASM)和相对四肢骨骼肌含量(relative appendicular skeletal muscle mass, RASM)即四肢骨骼肌含量/身高2来评价总体骨骼肌含量的水平高低[9],因此,本研究也采用DEXA测定的四肢骨骼肌含量和相对四肢骨骼肌含量作为机体骨骼肌含量的指标。

2.2.3 骨骼肌力量指标

2.2.3.1 握力的测试

握力测试方法参照《实用体质学》和《2005年国民体质监测工作手册》,测量仪器为北京鑫东华腾体育器械公司产电子握力计。

2.2.3.2 下蹲力的测试

下蹲力测试采用北京迈达康医疗设备公司产运动功能分析仪MES01S20。测试前请受试者换上专用拖鞋,并使脚掌、脚跟分别与拖鞋前、后的金属部分良好接触。听到语音提示后,请受试者站在测试平台的电极上面,并使双脚(通过拖鞋)与测量电极表面保持良好接触,接触面积不小于各电极面积的1/3。受试者站在平台上要保持静止直立姿态,抬头目视前方。听到语音提示后,请受试者双手向前平举,准备做蹲起动作。做蹲起动作的要求是:要尽全力;迅速下蹲并站起;要尽力下蹲到本人平时能达到的最低位置;要保证蹲起动作的连贯性。下蹲动作共做3次,每次要在听到语音提示后再下蹲。下蹲动作完成后请受试者静立在平台上,听到测量全部完成的语音提示后,请受试者走下平台。

2.3 数据处理

所有数据均由SPSS 11.0统计软件包进行处理。数值采用平均值±标准差表示,分析组间差异时采用单因素方差分析。P<0.05为差异具有显著性,P<0.01为差异具有高度显著性。

3 结

3.1 骨骼肌含量随年龄变化特征

图1显示,中国城镇居民四肢骨骼肌含量在3～19岁期间,随着人体的生长发育快速增长。男性与女性均在20～24岁左右达到峰值,其后骨骼肌含量呈逐渐缓慢下降趋势,但下降幅度较小。男性与女性在增龄过程中骨骼肌含量的变化呈不同的特点。表3和表4显示,男性和女性的幼儿组和少年组的四肢骨骼肌含量小于其成年各组四肢骨骼肌含量,且差异具有显著性。老年男性与成年甲组男性相比,四肢骨骼肌含量下降了8.78%,且差异具有显著性。但是,老年女性的四肢骨骼肌含量与成年甲组女性相比下降了2.30%,差异不具有显著性,而且,成年甲组女性组的相对四肢骨骼肌含量、左上肢骨骼肌含量、右上肢骨骼肌含量、左下肢骨骼肌含量、右下肢骨骼肌含量与成年乙组和老年组相比,差异均无显著性,各肌肉组变化率也都比男性低。因此,在机体衰老的过程中,男性骨骼肌含量的下降速度可能要比女性快。

图1 中国城镇居民四肢骨骼肌含量随年龄变化趋势曲线图

表3 中国城镇男性居民各年龄组四肢骨骼肌含量一览表

表4 中国城镇女性居民各年龄组四肢骨骼肌含量一览表

图2 中国城镇居民握力与下蹲力随年龄变化趋势曲线图

3.2 骨骼肌力量随年龄变化特征

握力反映人体前臂和手部肌肉力量,而下蹲力很大程度反映了下肢肌肉力量。如图2所示,握力和下蹲力在增龄过程中也呈现了不同的变化特点。在人体的生长发育过程中,握力和下蹲力都迅速提高,握力和下蹲力均在30～40岁左右达到峰值。达到峰值后,握力出现比较平缓的小幅下降。如表5和表6所示,老年组的男性与女性的握力水平比成年甲组都下降了15%左右。下蹲力在达到峰值后,也出现逐渐下降的趋势,下降幅度较握力明显。如表3和表4所示,老年组的男性下蹲力水平比成年甲组下降了33%左右,而女性下降了26%～29%。

4 讨论

4.1 骨骼肌含量随年龄变化特点

骨骼肌是人体主要的身体成分之一。大部分研究认为,年龄是骨骼肌含量的重要影响因素,骨骼肌含量在成年以前迅速增长,达到峰值后逐渐下降[6,24]。一项基于468名18～88岁加拿大成年人骨骼肌含量的调查显示,骨骼肌含量从20～30岁左右开始下降,但骨骼肌含量在60岁之前下降幅度比较小[13]。这种人体骨骼肌含量在增龄过程中的变化规律在本研究结果中也得到了证实。在本研究中,四肢骨骼肌含量在3～19岁期间,随着人体的生长发育快速增长。男性与女性均在20～24岁左右达到峰值,其后骨骼肌含量呈逐渐缓慢下降趋势,但下降幅度比较小。特别是在消除身高因素后,老年组的相对骨骼肌含量与成年甲组相比,差异不具有显著性。

表5 中国城镇男性居民各年龄组肌肉力量指标一览表

表6 中国城镇女性居民各年龄组肌肉力量指标一览表

表7反映了近年来部分关于增龄过程中相对四肢骨骼肌含量(RASM)变化的经典研究和本研究的数据。该表显示,与美国年轻人相比,中国年轻人相对骨骼肌含量偏低(美国男性8.6 kg/m2±1.1 kg/m2,中国男性8.0 kg/ m2±1.1 kg/m2;美国女性7.3 kg/m2±0.9 kg/m2,中国女性6.1 kg/m2±1.0 kg/m2)。然而,从2项针对中国人的调查与美国的调查数据比较来看,2国老年人的相对骨骼肌含量差距不大。从整体而言,美国人的骨骼肌在衰老的过程中,骨骼肌下降幅度比中国人大。不过由于这几项研究的样本年龄并不一致,这一推断还需要更多的研究加以证实。

有研究发现,男性四肢骨骼肌比女性发达,但是随着年龄的增长,男性骨骼肌萎缩的速率也比女性快[9]。从本研究的数据也支持这一说法,由表1和表2所示,男性骨骼肌含量和相对骨骼肌含量在各个年龄组都高于女性。从本次研究中老年组与成年甲组的比较来看,男性骨骼肌萎缩的速度也快于女性。但是表7的另外一项研究结果[14]并不支持这一假设。因此,骨骼肌含量在增龄过程中下降速率是否存在性别差异还需要进一步证实。

表7 中、美两国居民增龄过程中相对骨骼肌含量变化比较一览表

4.2 骨骼肌力量随年龄变化特征

握力测试是国民体质监测中最常用的肌肉力量测试方法。握力测试中骨骼肌收缩的过程属于等长收缩,反映的是最大随意收缩时产生的力量峰值。本研究发现,人体骨骼肌力量出生后逐渐增大,在30～40岁左右达到峰值,其后逐渐下降。从目前的研究看,握力水平的下降速率,也随着年龄的增大下降而加快。如日本学者对3 741名45～68岁日本裔美国人长达27年的跟踪研究显示,握力年平均下降速度为1%,而对于初始年龄大的受试者,握力的年平均下降速度可能超过1.5%[19]。Bassey等人对920名65岁以上英国老年人的4年跟踪研究发现,平均每年握力下降了2%[3]。而本研究显示,男性和女性老年组握力水平均比青年组低15%左右,平均每年握力下降不到1%。然而研究方法不同,研究对象年龄有差异,不便于进行直接比较。不过鉴于本次研究发现,中国人骨骼肌含量下降速度比欧美人慢,而骨骼肌含量水平是决定骨骼肌力量水平重要因素,我们推测,亚洲人骨骼肌力量水平下降速度也有可能也比欧美人低,但这还需进一步的研究来证实。

下蹲力是肌肉功能分析评估系统(Muscle Evaluation System)测试结果的重要部分,测量了人体在快速蹲起过程中对地面产生的最大作用力,主要反映下肢骨骼肌力量。宋亦军等人的研究发现,下肢骨骼肌力量最高值出现在15～19岁组,以后各组随增龄而下降,从15～19岁组到60～74岁组,下肢骨骼肌力量下降46.9%,平均年降率接近1%[2]。在本研究中,下蹲力在30～40岁左右达到峰值,其后出现较为显著的下降。老年组的男性下蹲力水平比成年甲组下降了33%左右,而女性下降了26%～29%,下降速度略小于宋亦军等人的研究。

4.3 骨骼肌含量和骨骼肌力量随年龄变化的关系

在人体衰老的过程中,骨骼肌含量下降会直接影响骨骼肌力量。有学着对712名34～58岁的中年妇女进行3年的跟踪研究发现,其中9%的中年妇女去脂体重下降超过6%,而这部分女性同时也出现了腿部力量下降,走路速度减慢等问题[23]。Frontera等人的研究发现,65～78岁年龄段人群的肌肉力量低于45～54岁年龄段人群,但是消除去脂体重的影响后,两者未有统计学差异[8]。因此,有些研究者认为,骨骼肌力量的变化可以完全由骨骼肌含量的变化来解释。但是在本研究中,男性与女性均在20～24岁左右达到四肢骨骼肌含量的峰值,而握力和下蹲力在30～40岁才达到峰值,说明骨骼肌含量与骨骼肌力量的发展并不同步;此外,男性和女性老年组骨骼肌含量与成年甲组相比,下降均不到10%,而老年组骨骼肌握力和下蹲力分别比成年甲组下降了15%和30%左右。一项对120名46～78岁成年人长达10年的纵向研究也发现,虽然骨骼肌含量是影响骨骼肌力量的重要因素,但即使骨骼肌含量保持不变,骨骼肌力量依然可能出现下降[10]。显然,骨骼肌含量的减少也不能完全解释骨骼肌力量的下降,也就是说,老年组单位数量骨骼肌所产生的骨骼肌力量即骨骼肌的质量(muscle quality)也在增龄过程中下降了。有研究测试了703名19～93岁成年人的四肢骨骼量和上下肢向心和离心收缩的最大力矩,研究显示,上肢和下肢单位数量肌肉所产生的力矩在衰老的过程中也逐渐下降[17]。这也进一步证实,人体在衰老过程中,骨骼肌质量也会出现下降,而骨骼肌质和量的同时下降最终引起了骨骼肌力量下降。人体的生长发育快速增长。男性与女性均在20～24岁左右达到峰值,其后骨骼肌含量呈逐渐缓慢下降趋势,但下降幅度较小。

1.我国城镇居民的骨骼肌含量在3～19岁期间,随着

2.我国城镇居民,在生长发育过程中,握力和下蹲力都迅速提高,握力和下蹲力均在30～40岁左右达到峰值。握力达到峰值过后,握力出现比较平缓的小幅下降。下蹲力在达到峰值后,也出现逐渐下降的趋势,下降幅度较握力明显。

3.骨骼肌含量的下降和单位数量骨骼肌产生力量的水平下降共同作用引起了骨骼肌力量下降。

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5 结论

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Age-Related Changes of Skeletal Muscle Mass and Muscle Strength in Chinese Urban Residents

WEN Xu1,WANG Mei2,ZHANG Yi-min3,J IANG Chong-min2

Purpose:To investigate the age-related change of skeletal muscle mass and muscle strength in Chinese urban residents.Methods:A total of 1 013 Chinese urban residents(468 men,545women)aged 3～69 in Jinan,Guangzhou,Chengdu and Xi’an participated in this study.The body weight,height,hand grip and some other physical fitness variables were measured according to“the handbook of the national physical fitness surveillance in 2005”.The skeletal muscle mass were measured by dual energy X-ray absorptiometry(DEXA),and the leg strength were measured by Muscle Evaluation System(MES).One way ANOVA was used to compare selected variables among different age groups.Results and conclusions:1)the skeletal muscle mass of Chinese urban residents increased from 3 to 19 years old.Both men and women got their peak muscle mass level at age of 20～24 years.Then,the muscle mass began to decreased slowly.2)Both the hand grip strength and leg strength of Chinese urban residents kept increasing since their birth until 30～40 years old.After that,hand grip strength began to slowly decrease.Compared with hand grip strength,the leg strength of Chinese urban residents decreased more quickly.3)The decrease of muscle strength is caused by both decrease in muscle mass and decrease in muscle strength per unit.

Chinese urban resident;skeletal muscle mass;muscle strength;aging

G804.49 文献标识码:A

1000-677X(2010)03-0036-06

2009-10-28;

2010-02-10

国家体育总局科教司群众体育研究项目(0505050)。

温煦(1982-),男,江西赣州人,在读博士研究生,主要研究方向为运动与健康促进;Tel:(852)67605816;E-mail: wenxu1982@hotmail.com。

1.香港中文大学,香港新界沙田;2.国家体育总局体育科学研究所,北京100061;3.北京体育大学,北京100084 1.The Chinese University of Hong Kong,Hong Kong,China;2.China Institute of Sport Science,Beijing 100061,China;3.Beijing Sport University,Beijing 100084,China.