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原创 增肌居然能改善认知障碍!

2019年全球阿尔兹海默症(中国称为老年痴呆,2004年起日本禁止使用歧视性语言“痴呆症”来描述这一疾病,而使用认知症。因为年轻人也会罹患此病,食与心倾向于使用认知障碍。)人数保守估计为5740万,预计5年后的2030年增至8320万,2040年1亿1600万。

那么中国呢?复旦大学最近的研究称:无论在中国还是全球,认知障碍的发病率、患病率和死亡人数均呈上升趋势,其中中国的疾病负担显著高于全球平均水平。到2021年,疾病负担增加了三倍,而全球疾病负担仅增加了一倍。中国的发病率、患病率、死亡和伤残损失寿命年都增加了三倍,而伤残调整生命年和寿命损失年增加了两倍。

如果说帕金森症最主要的问题在于运动能力的丧失,那么阿尔兹海默症的主要问题则是认知能力(包括记忆和自主活动等)的丧失,更符合人们心中大脑退行性病变的印象。

食与心的老师曾针对阿尔茨海默症说过:最悲惨的不是身体残疾,而是人看上去好好的,能吃能喝能走能动,但是脑子不行了,不知道自己是谁,不认识家人。不仅自己彻底失去生活意义,还给家庭社会带来巨大负担。

最令人不安的是,人们普遍觉得认知障碍是人老了才有可能罹患的疾病,跟自己关系不大。其实不然,虽然以往认知障碍的患病人群多在65岁以上,但近年来的流行病调查发现,该病显然有年轻化的趋势,30岁就可以开始进入老年认知障碍模式。

全球范围内,65岁之前患病(早发性认知障碍)的人数占全部认知障碍病例的5-10%,甚至40岁之前患痴呆的人数也在逐年增加。

目前医学水平上认为包括认知障碍在内的神经系统退行性病变一旦启动下滑就无法阻止,换句话说无法治疗,只是通过药物来“刹车”,缓解症状(认知、行为、情绪问题),延缓病程进展,提高患者生活质量,减轻照护负担。

因此,即便还很年轻,比如30+,如果频繁出现:

  • 严重记忆力下降
  • 语言组织困难
  • 做事容易混乱、注意力下降,而且持续数月以上,就应该高度警惕,尽早干预。

不少有基因检测过载脂蛋白APOE4的人可能会看了不寒而栗,好几个APOE4的携带者对自己的未来惴惴不安,总向肠脑心理学实验室唉声叹气,担心这个魔咒降临在自己的身上。

不过本世纪以来的研究对阿尔茨海默症有了新的看法。这是一个不随人口基数增大而增长的流行疾病,表明即便被APOE4的套住也可以不用过度担心,就算拥有APOE1,2,3也不能高枕无忧。因为阿尔茨海默症更是一种肠道的疾病,与肠道菌群有密切关联。

食与心所在实验室长期研究神经系统发育障碍以及神经系统退行性病变的机制,得出自己的结论,阿尔茨海默症本身更接近于肠道相关的疾病,并在9年前的2016年发表了文章 (阿尔茨海默症与肠道菌群),并在国际上引发围观和好评,(DOI:10.1007/s11427-016-5083-9), 并且获得中国科学生命科学的优秀论文奖。

如果是基因导致老年认知障碍发生,那么锻炼也许能够稍有改善,不会明显延寿。如果是肠道微生物的问题,那么饮食+锻炼一定是一种可以改变肠道菌群的有益和有效方法。

关注食与心的朋友一定知道肌肉和运动对于大脑的积极影响(运动居然能逆转神经细胞流失,改善大脑结构和功能!,为什么运动能改善帕金森症,阻止大脑退行性病变)。既然运动能改善帕金森症,那么大家也一定会关心能不能改善老年认知障碍。

本期食与心介绍几项最新科研发现:肌肉与老年认知障碍的关联,以及运动增肌对于认知障碍的影响。着急的朋友可以直接看第三部分增肌的影响,不过食与心还是建议仔细阅读细节,可以充分了解这方面的知识。

——1. 肌肉减少是认知障碍的早期外显症状之一

2024年12月食与心介绍过一项研究:最新研究发现:老年人肌肉减少可能是痴呆前兆,提到老年人的认知下降和大脑病变与肌肉减少之间的正向关联。55岁以上人群,颞肌(主要负责上提下颌和向后收下颌)越小、握力越弱、3-5后出现认知障碍和其他类型认知障碍的风险越高。

多项研究发现【1-3】:

  • 肌肉质量(瘦体重比例)越高的人,包括老年认知障碍在内的各种认知障碍风险越高;肌肉质量越低的人,认知障碍风险越低。脂肪比例不影响认知障碍风险。
  • 老年认知障碍人群中,肌肉减少症的发生率显著高于对照人群。且肌肉质量越少,认知障碍程度越严重。
  • 与肌肉质量相比,肌肉力量与认知障碍的关联更加密切。虽然颞肌质量和力量需要特殊设备检测,但可以通过易检测的握力和伸膝(下肢力量)来预测病程(认知降低)情况。

动物研究进一步确认了肌肉和大脑的关联。向大脑海马区注射Aβ不仅能诱发老年认知障碍,还会导致骨骼肌萎缩;限制运动不仅导致肌肉减少,还加速了记忆障碍发生,增加了海马炎性标志物含量。【4-5】

人们常说千金难买老来瘦,55岁后体重正常或偏瘦的人虽然可能三高风险降低,但需要警惕认知障碍的问题,如果发现握力或者腿部力量降低,尽早干预就可能预防认知下滑问题。(如果你打开食与心的老师的背包,多半可以看到老师的握力器。老师总调侃说,研究阿尔茨海默“雷”的人必须知道避雷的方法。)

——2. 骨骼肌线粒体功能可预测老年痴呆的大脑病变

以往人们大多只关注老年认知障碍的三大核心特征:即β-淀粉样蛋白斑块(Aβ斑块,相当于细胞外的垃圾沉淀)、神经原纤维缠结(Neurofibrillary tangles, NFTs,指细胞内“缠绕的Tau蛋白”)、以及神经元和突触丧失。

实际上,大部分患者还伴随着其他病理特征,比如线粒体功能障碍

大脑是人体最耗能的器官,占全身静息代谢能量的约20–25%;骨骼肌静息状态下耗能约占18%,但运动时可能超过大脑;这些能量主要靠线粒体代谢葡萄糖产生。

当线粒体功能减退时,大脑不仅能量不足,氧化应激(活性氧)增加,线粒体DNA突变增加。这些线粒体问题还直接参与Aβ沉积、Tau蛋白异常磷酸化,构成阿尔兹海默症病理链条。

此时的直观表现就是脑子变慢了,比如注意力和记忆力下降、做事混乱,说话也颠三倒四说不明白,连手机微信也是错字白字比比皆是,甚至晦涩难懂。

伴随着大脑中供能不足的是外周骨骼肌供能减少,直观表现就是肌肉减少,特别是肌肉力量减小,比如握力和伸膝力量减弱。

研究发现,线粒体功能障碍就是隐藏在肌肉力量降低和老年认知障碍下的共同问题。

2025年5月的一项尸检结果研究对颞肌、股四头肌(大腿前侧肌肉)蛋白质组学分析,结果发现:【6】

与没有或者低老年认知障碍病理学变化的对照组相比,具有中度或者高度病理学变化的病患组的颞肌和股四头肌蛋白质组发生了明显改变,特别是线粒体相关通路。比如促进线粒体代谢功能(包括氧化磷酸化、呼吸电子传递和复合物I生物发生等)的途径下调,而线粒体功能障碍相关通路上调。相对于股四头肌,颞肌中的线粒体相关通路改变更多。

老年认知障碍组中,APOE4 携带者的线粒体相关通路改变更多。对于APOE4 携带者,23氧化磷酸化蛋白质含量越少,病情发展越快(包括认知评估和神经病理学评估)。但是近年来的研究发现,肠道菌群是另一个决定因素,甚至是关键因素。因为运动+食物可以影响肠道菌群,所以APOE4的风险就变得不那么举足轻重了。

APOE基因,尤其是APOE ε4等位基因,是目前确定的主要老年认知障碍风险基因之一。携带一份APOE ε4:患病风险增加约2~3倍;携带两份APOE ε4(纯合):患病风险增加10~15倍,且发病年龄更早。不过即使携带ε4,也不代表一定会得病,而且没有ε4的人也可能患病,肠道菌群是另一个决定是否患病的关键因素

另一项追踪研究对参与者的股四头肌线粒体功能进行了检测评估,之后追踪血液中的痴呆相关标志物和脑成像情况(年龄<60 岁的参与者每四年随访一次,年龄为 60-79 岁的参与者每两年随访一次,年龄 ≥80 岁每年随访一次)。【7】

结果发现:排除年龄、性别、受教育程度、APOE ε4携带等因素影响后,线粒体功能(通过磷酸肌酸运动后恢复率评估)每增加1个标准差,参与者患轻度认知障碍或者阿尔茨海默病的风险降低52%,检测出Aβ标志物的风险降低59%,大脑特定区域(额叶、顶叶和颞叶、扣带皮层和苍白球)Aβ相关病理变化也显著减少,血液中多种痴呆相关标志物显著减少。

——3. 阻力训练不仅能增强力量,还能改善痴呆

既然肌肉力量减弱(肌肉中的线粒体功能降低)是认知障碍的预测信号和病例特征之一;而运动不仅能增加肌肉质量和功能,还能改善增龄引起的线粒体减少(三项研究告诉你,为什么运动能帮人青春常驻),那么运动能不能预防或者改善认知能力下降呢?

2023年的一项大鼠研究中,研究者通过向大脑海马CA1区单次注射Aβ诱发了认知障碍,病情这些模型大鼠随机分入对照组(无训练)和运动组(4周阻力训练),之后进行记忆力评估、大脑和肌肉(小腿后侧的腓肠肌)检测。【4】

【阻力训练指用任何外部阻力(如哑铃、弹力带、自身体重、机械器械等)对抗肌肉收缩进行训练,不仅仅指力量训练,还包括肌耐力训练、爆发力训练、稳定性训练和康复训练。】

结果发现,阻力训练显著改善了阿尔茨海默病动物模型的认知障碍,成功恢复了阿尔茨海默病引起的肌肉萎缩(肌纤维横截面积缩小)和肌核减少,有效恢复了 AD 肌纤维中的卫星细胞含量,增加了肌纤维中 MyHC IIb 纤维(属快肌纤维)的数量,减小了肌肉氧化应激水平。

除了动物实验,大量的人类研究也发现了阻力运动的积极效果。【8】

2025年的一项研究将患有轻度认知障碍的44名老人分入对照组和训练组,两组参与者均按照之前的生活方式生活,训练组还要进行24周的阻力训练(每周2次,每次1小时),在研究开始和结束时进行了神经心理学测试和磁共振成像评估。

每次训练间隔2-3天,具体训练方案包括3组10次重复的10个不同动作,优先锻炼全身的大肌肉群:腿伸展、飞鸟机、坐姿腿弯举、高位下拉、腿举、坐姿划船、髋外展机、站姿提踵、反向卷腹和仰卧起坐。由于训练是分组进行的,参与者以随机顺序进行练习,但始终交替进行上肢和下肢练习。组间和动作之间休息1分钟,负荷为单次最大重复次数(1-RM)的80%。

结果发现:24周后,

  • 阻力训练组的最大力量显著增加,语言情景记忆表现更好。
  • 对照组显示海马和楔前叶灰质体积减少,而训练组显示右侧海马和楔前叶没有减少。提示阻力训练对海马体和楔前叶萎缩发挥了保护作用。
  • 在白质完整性分析中,训练组各向异性分数增加,对照组减少。训练组轴向扩散率降低,而对照组径向扩散率增加,平均扩散率根据评估的通道而变化。提示阻力训练对白质完整性产生了积极影响。

这些研究都显示,即便是已经出现了认知障碍问题,阻力训练不仅仅能增加肌肉力量,还能保护大脑完整性,阻止大脑萎缩和认知下降。

为什么阻力运动能产生这么大(甚至可能胜过药物)的效果呢?阻力运动对于认知障碍的预防和保护作用与运动后促进身体分泌的几十种神经保护因子密切相关。(为什么运动能改善帕金森症,阻止大脑退行性病变)

特别是其中的BDNF(脑源性神经生长因子)和鸢尾素。BDNF能促进神经细胞生长,移植神经细胞凋亡。而鸢尾素则能调节代谢平衡、优化自噬、维持线粒体质量、缓解氧化应激和神经炎症。

食与心温馨总结:虽然中国传统上很重视聪明的头脑,但对于强壮的身体并不太在意,甚至很多人会把四肢发达与头脑简单关联起来。但是现代科学研究发现,大脑的功能状态与骨骼肌功能状态密切相关,特别是对于50岁以上人群。

肌肉质量特别是力量与大脑的功能有正向关联,肌肉的流失不仅仅是胖瘦问题,而可能对应着大脑的退化。表面上只是握力或者伸腿的力量变小了,内在却是肌肉中的线粒体功能障碍(功能减退和/或数量减少),肌肉供能不足。与此相对应的是,表面上看只是记性变差了,脑子变慢了,实际上则是大脑中的线粒体功能减退或数量减少,导致大脑供能不足。

线粒体功能障碍,简单理解就是发电机老化,导致能够提供的能量减少了(电量不足)。这对于耗能大户大脑和肌肉都是巨大打击,并进而产生了显而易见的肌肉和大脑功能变弱,如果不加干预,就会发展成包括老年认知障碍在内的各种认知退行性病变。

而预防和改善方式也非常简单,就是阻力训练,强化身体各部位的肌肉功能。无论是自重训练还是器械训练,都有助于强化肌肉,进而强化大脑,预防和改善痴呆。

由于不同肌肉的增长潜力不同(大肌肉更易增肌),对于臀腿、背部、胸部等大肌肉的锻炼可能在更短时间取得更大效果。当然,这需要在有指导的情况下用专门的器械进行训练,不规范的训练反而可能受伤。

随着平均寿命的延长,老龄化情况必然加剧,未来健身房或将不再是年轻人的专场,白发的强健老人可能会越来越多。过去经常听人们调侃某些人四肢发达,头脑简单,现在的科学结论是,对老年人而言只有四肢发达,头脑才不会简单!

写到此,食与心和老师讨论阿尔茨海默、痴呆症、认知障碍这三者的描述。阿尔茨海默病于1910年被以第一发现的德国医生名字命名,完全没有任何歧视性和不快的感觉,而后来的dementia,老年痴呆等说法确实是这些表征(syndrome)的非中性描述,涉嫌带有歧视和不可逆转的感觉,食与心希望今后这个名字不再出现在中文的描述中,取而代之的是认知障碍。理由很简单,痴呆是不能改变的,认知障碍只要努力去除障碍就能回到正常认知。阿尔茨海默症恰恰已经被发现是可以治疗和逆转的疾病。

参考材料

1. https://www.nature.com/articles/s41598-018-37244-9

2. https://www.frontiersin.org/journals/neurology/articles/10.3389/fneur.2022.833087/full

3. https://www.frontiersin.org/journals/neurology/articles/10.3389/fneur.2018.00710/full

4. https://www.nature.com/articles/s41598-023-29406-1

5. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jcsm.12830

6. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969996125001329

7. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10592411/

8. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10017453/

9. https://link.springer.com/article/10.1007/s11357-024-01483-8

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