Starzenie sięa wydolność fizyczna człowieka.pdf

(868 KB) Pobierz
5
Starzenie Się
a wydolność fizyczna
człowieka
Jerzy A. Żołądź, Joanna Majerczak, Krzysztof Duda
5.1.  Starzenie się a skład ciała
Po okresie rozwoju, w efekcie którego organizm osiąga największą biologiczną
sprawność (biological fitness), od 25.–30. roku życia rozpoczyna się okres jego
starzenia się. Charakteryzuje go stopniowe pogarszanie się funkcji życiowych
na wielu płaszczyznach: fizycznej, psychicznej i socjalnej. Jednocześnie w róż-
nym stopniu ulegają zmniejszeniu rezerwy fizjologiczne wszystkich narządów
i układów. Tym samym maleje zdolność organizmu do znoszenia obciążeń fizjo-
logicznych (np. długotrwałych wysiłków), zwalczania zagrożeń (urazy, infekcje)
i utrzymywania homeostazy (np. termicznej).
Pojęcie starzenia się dotyczy również populacji. Najczęściej cytowanym wskaź-
nikiem demograficznym jest
przeciętne oczekiwane trwanie życia
(life expectan-
cy) (e
0
). Wskaźnik ten, zwykle większy o 5–7 lat dla kobiet, wydłuża się wraz
z poprawą warunków socjoekonomicznych i jest najwyższy w krajach uprzemy-
słowionych, np. w Japonii sięga obecnie 83 lat.
Indywidualnym wskaźnikiem długowieczności jest
maksymalna długość życia
(maximum life span), która aktualnie wynosi dla kobiet 122 lata (Jeanne Cal-
ment), a dla mężczyzn 115 lat (Christian Mortensen). Teoretyczna granica dłu-
gości życia kobiet, wyznaczona np. drogą analizy krzywych śmiertelności kobiet
w Szwecji z lat 1977–2007, to 120–130 lat.
Ze względu na jakość procesu starzenia się organizmu wyróżnia się:
•
rzadko spotykane starzenie się bez obecności chorób, czyli tzw. zdrowe sta-
rzenie się;
•
często spotykane „zwykłe” starzenie się, czyli starzenie się z obecnością dys-
kretnych, najczęściej przewlekłych objawów chorobowych;
•
nierzadko spotykane chorobowe starzenie się, czyli starzenie się przebiegają-
ce z poważnymi patologiami.
157
U osób starzejących się masa ciała utrzymuje się na stałym poziomie albo wy-
stępują cykliczne jej wahania, które definiuje się jako odchylenia o ± 3% masy
wyjściowej w ciągu 2 lat. Około ¼ starszych osób chudnie, a w przypadku po-
wrotu masy ciała nie jest on 100%, gdyż zmniejsza się
beztłuszczowa masa ciała
(FFM – fat free mass), przede wszystkim u mężczyzn. Zdaniem Forbesa (1999),
badającego długookresowo wielkość FFM na podstawie zawartości naturalnego
izotopu
40
K, najlepszym sposobem uniknięcia strat FFM z wiekiem jest zwięk-
szenie masy ciała o 2,3 kg w ciągu 10 lat.
Z wiekiem skład ciała zmienia się:
•
w wartościach bezwzględnych, co jest związane ze zmniejszaniem się FFM
(której głównym ilościowym składnikiem są mięśnie szkieletowe);
•
procentowo, względem masy ciała, co jest związane z wahaniami ilości tkanki
tłuszczowej ustroju.
Masa mięśni szkieletowych
(SM – skeletal muscle mass) jest większa u męż-
czyzn niż u kobiet (ok. 40% vs. 30% masy ciała). Jej wielkość dobrze przybliżają
następujące wzory opracowane przez Lee i wsp. (2000):
Mężczyźni: SM [kg] = 0,244 W [kg] + 7,8 H [m] – 0,098 A [lata] + 3,3 (1)
Kobiety: SM [kg] = 0,244 W [kg] + 7,8 H [m] – 0,098 A [lata] – 3,3
(2)
gdzie:
W — masa ciała, H – wzrost, A – wiek.
Całkowita masa mięśniowa kończyn
(TASM – total appendicular skeletal
muscle) sięga 27–30 kg u mężczyzn i 18–20 kg u kobiet. Poczynając od trzeciej
dekady życia, SM zmniejsza się z wiekiem. Charakterystyczna dla tego zjawiska
jest utrata masy mięśniowej kończyn dolnych, głównie u mężczyzn (Gallagher
i wsp., 2000).
Tkanka tłuszczowa stanowi ok. 35% masy ciała kobiet i 25% masy ciała
mężczyzn.
Największą część tkanki tłuszczowej stanowi
tłuszcz podskórny
(SAT – sub-
cutaneous adipose tissue) i
tłuszcz trzewny
(m.in. krezki i sieci) (VAT – visce-
ral adipose tissue). Objętość SAT, oceniana u mężczyzn w średnim wieku na
16,5 ± 6,9 l, a u kobiet w średnim wieku na 23,7 ± 11,1 l, niewiele zmienia się
wraz z wiekiem. Natomiast wyraźnie z wiekiem wzrasta objętość VAT: z 2,1 ±
1,8 l do ponad 4 l u mężczyzn 70-letnich oraz z 1,4 ± 1,2 l do ok. 2,5 l u kobiet
w tym wieku.
Około 20.–25. roku życia ustrój osiąga
szczytową masę kostną
(PBM – peak
bone mass). Masa ta maleje stopniowo w miarę starzenia się organizmu o ok.
1% na rok. Do ok. 50. roku życia ubywa głównie masy kostnej o strukturze
beleczkowej, z zachowaniem odpornej na złamania części korowej. W póź-
niejszym wieku (u kobiet po menopauzie) następuje przyspieszenie procesu
demineralizacji kości.
158
5.2.  Starzenie się a masa mięśni 
szkieletowych
W procesie starzenia się mięśni szkieletowych dochodzi do powolnej, stopniowej
utraty masy mięśniowej (sarkopenia) oraz związanego z tym procesem zmniej-
szenia się możliwości funkcjonalnych mięśni, tj. do spadku siły mięśniowej (dy-
napenia) oraz spadku maksymalnej prędkości skracania i możliwości produko-
wania mocy. Dlatego mięśnie starszych osób stają się słabsze i „wolniejsze”, co
zwiększa ryzyko upadków i rozwoju niepełnosprawności ruchowej.
Utrata masy mięśniowej u osób powyżej 50. roku życia wynosi średnio ok.
1–2% rocznie i jest wynikiem zarówno utraty liczby włókien mięśniowych, jak
i białek mięśniowych. Ma to związek z obserwowanym w procesie starzenia się
zaburzeniem równowagi między syntezą a rozkładem białek, w kierunku wzro-
stu ich rozpadu. W 70. roku życia poprzeczny przekrój mięśni szkieletowych jest
o 25–30% mniejszy niż u osób młodych, czemu towarzyszy spadek siły mięśnio-
wej o 30–40% (Porter i wsp., 1995).
Obserwowany w procesie starzenia się
spadek jakości mięśni
(MQ – muscle
quality) (mierzonej wielkością siły przypadającej na jednostkę pola przekro-
ju poprzecznego mięśnia lub na jednostkę masy mięśniowej) u mężczyzn jest
podobny dla mięśni kończyn górnych i dolnych, podczas gdy u kobiet w więk-
szym stopniu dotyczy kończyn dolnych. Wśród przyczyn spadku jakości mięśni
istotną rolę odgrywać mogą zmiany pobudzenia nerwowego, zmiany kąta pie-
rzastości mięśni i wzrost zawartości tkanki łącznej w mięśniach. Ponadto istot-
nym czynnikiem starczego obniżenia jakości mięśni szkieletowych jest gorsza
jakość pojedynczych włókien mięśniowych, mierzona wielkością siły przypada-
jącej na jednostkę pola przekroju poprzecznego. Jak wykazano, siła specyficzna
(N
×
cm
–2
) włókien typu I u osób w starszym wieku jest o ok. 30% mniejsza niż
u młodych osób. Również siła specyficzna włókien typu IIA u starszych osób
jest o ok. 30% niższa niż u osób młodych. Na zmniejszenie siły specyficznej po-
jedynczych włókien mięśniowych wpływają zmiany w sprzężeniu elektromecha-
nicznym, a w szczególności związany z wiekiem spadek szybkości i amplitudy
wzrostu stężenia jonów wapnia w pobudzonej komórce mięśniowej, spadek
ilości białek miofibrylarnych i potranslacyjne modyfikacje białek miofibrylar-
nych, w tym miozyny. Na poziomie pojedynczych włókien mięśniowych istotnie
większą utratę białek miofibrylarnych i zmniejszenie przekroju poprzecznego
w procesie starzenia się obserwuje się we włóknach szybko kurczących się niż
wolno kurczących się. W procesie starzenia się dochodzi również do spadku
maksymalnej prędkości skracania włókien mięśniowych, który jest wynikiem
zmian enzymatycznych i funkcjonalnych w obrębie miozyny, głównego białka
odpowiedzialnego za wytwarzanie siły mięśniowej.
Etiologia utraty masy mięśniowej i siły mięśniowej z wiekiem nie jest do koń-
ca poznana, jednak w tym procesie dużą rolę odgrywają: związany z wiekiem
spadek liczby
α-motoneuronów,
zaburzenia funkcjonowania komórek sateli-
tarnych, zmiany hormonalne, m.in. spadek stężenia estrogenów, testosteronu
i hormonu wzrostu, przewlekły stan zapalny organizmu o umiarkowanym nasi-
leniu ze wzrostem produkcji cytokin o charakterze katabolicznym, m.in. inter-
leukiny 6 (IL-6), czynnika martwicy nowotworów (TNF-α), wzrost produkcji
159
reaktywnych form tlenu i zaburzenia funkcjonowania mitochondriów (upośle-
dzenie procesu fosforylacji oksydacyjnej), zaburzenia odżywiania (anoreksja
starcza) oraz zmniejszona aktywność fizyczna (Arnold i wsp., 2011).
5.3.  Starzenie się a siła i moc mięśni 
szkieletowych człowieka
Maksymalna siła mięśni szkieletowych człowieka
(MVC – maximal volunta-
ry contraction) koreluje z masą mięśni, a ściślej z powierzchnią poprzeczne-
go przekroju mięśnia. Osiąga ona swoje maksimum między 20. a 30. rokiem
życia i utrzymuje się na podobnym poziomie z niewielką tendencją spadkową
przez kolejnych 20 lat, po czym wyraźnie spada. W kontekście podstawowych
potrzeb człowieka w życiu codziennym szczególnie dotkliwy w starszym wieku
jest spadek MVC mięśni kończyn dolnych, gdyż prowadzi on do ograniczenia
aktywności fizycznej. Hipokineza z kolei skutkuje nasileniem sarkopenii i dal-
szym spadkiem siły mięśni. W młodym wieku zdolność generowania siły przez
mięśnie kończyn dolnych człowieka jest imponująca, a w starszym wieku często
tak mała, że ogranicza lub uniemożliwia wykonanie nawet prostych czynności,
takich jak np. wstawanie z krzesła. W świetle licznych badań maksymalna siła
mięśni prostowników stawu kolanowego u młodych zdrowych osób wynosi 200–
–400 N u kobiet i 600–800 N u mężczyzn. Na uwagę zasługuje fakt, że MVC tej
grupy mięśni u niektórych sportowców znacznie przekracza 1000 N. W wyniku
procesu starzenia się maksymalna siła mięśni prostowników stawu kolanowego
istotnie spada. Badania Viitasalo i wsp. (1985) wykazały np., że MVC prostow-
ników stawu kolanowego mężczyzn w wieku 71–75 lat wynosi poniżej 400 N i jest
o ok. 47% niższa od wielkości rejestrowanych u osób w wieku 30–35 lat. Główną
przyczyną spadku siły mięśniowej (dynapenii) u osób w starszym wieku jest opi-
sane wyżej zjawisko sarkopenii.
Maksymalna moc mięśni
(MPO – maximal power output) szkieletowych czło-
wieka zależy zarówno od maksymalnej siły mięśni (MVC), jak i
maksymalnej
szybkości
ich
skracania
(V
o
), jednak V
o
warunkuje MPO w większym stopniu
niż maksymalna siła mięśni. Maksimum mocy mięśnie osiągają podczas pracy
z
optymalną szybkością skracania
(V
opt.
). Przypada ona na ok. 30–40% maksy-
malnej prędkości skracania mięśni (Żołądź, 2006). Maksymalna moc mięśni koń-
czyn dolnych młodych, zdrowych mężczyzn w klasycznych badaniach Margarii
i wsp. wynosiła ok. 14 W × kg masy ciała
–1
(tj. ponad 1000 W u osoby o masie
ciała 75 kg). Zwraca uwagę fakt, że maksymalna moc mięśni sportowców specja-
lizujących się w konkurencjach szybkościowo-siłowych bywa 2-krotnie, a nawet
3-krotnie większa niż u osób nietrenujących.
Po przekroczeniu mniej więcej 25. roku życia maksymalna moc mięśni szkiele-
towych maleje. Głównym powodem tego zjawiska jest zmniejszenie liczby i pola
przekroju włókien szybko kurczących się (typu IIA i IIX). Spadek maksymalnej
siły mięśniowej w procesie starzenia ma dużo mniejszy wpływ na spadek mocy
maksymalnej niż spadek maksymalnej szybkości skracania mięśni. Potwierdze-
niem tego są wyniki niedawnych badań Thoma i wsp. (2007), które wykazały, że
160
maksymalna siła mięśnia brzuchatego łydki (m.
gastrocnemius)
u osób w wieku
69–82 lat była 2-krotnie niższa niż u osób w wieku 19–35 lat, natomiast maksy-
malna moc badanych mięśni u osób młodych 5-krotnie przewyższała maksymal-
ną moc mięśni osób starszych. Badania te dowodzą, że mięśnie osób starszych
cechuje znacznie większa utrata zdolności generowania mocy niż siły. Przyczyną
tego zjawiska jest znaczna utrata maksymalnej szybkości skracania mięśni w wy-
niku procesu starzenia się.
5.4.  Starzenie się a maksymalny pobór 
tlenu
˙
Typowe wielkości maksymalnego poboru tlenu (V
O
2max
) u osób w wieku 20–25
–1
–1
lat wynoszą: 32–45 ml × kg masy ciała × min u kobiet oraz 45–55 ml × kg
˙
masy ciała
–1
× min
–1
u mężczyzn. Najniższe wartości V
O
2max
rejestruje się u pa-
cjentów z zaawansowaną niewydolnością krążeniowo-oddechową oraz u osób
˙
w starszym wieku. Uważa się, że wartość V
O
2max
umożliwiająca pełną niezależ-
ność lokomocyjną człowieka wynosi ok. 15 ml × kg masy ciała
–1
× min
–1
. War-
˙
tość V
O
2max
poniżej 10 ml × kg masy ciała
–1
× min
–1
stanowi jedno z głównych
przeciwwskazań do dużych zabiegów torakochirurgicznych.
Po przekroczeniu 20. roku życia maksymalny pobór tlenu zarówno u kobiet,
jak i u mężczyzn maleje. Robinson w pionierskich badaniach przeprowadzonych
w latach 30. XX wieku wykazał, że maksymalny pobór tlenu u osób aktywnych
fizycznie między 25. a 75. rokiem życia wyrażony w ml × kg masy ciała
–1
× min
–1
spada średnio o 1% na rok, tj. o 10% na dekadę. Wyniki badań Robinsona uzy-
skały potwierdzenie w pracach Dehna i Bruce’a (1972), którzy na podstawie
analizy wyników 17 longitudinalnych badań z udziałem 700 osób w wieku od 10
do 90 lat wykazali również, że maksymalny pobór tlenu spada wraz z wiekiem
˙
w tempie ok. 10% na dekadę. Tempo spadku V
O
2max
u osób w wieku 10–90 lat
według Dehna i Bruce’a można obliczyć na podstawie następującej zależności:
˙
VO
2max
(ml × kg masy ciała
–1
× min
–1
) = 56,592 – 0,398 × wiek w latach
(3)
Szacując maksymalny pobór tlenu osób w starszym wieku, należy pamiętać,
że jego spadek w wyniku procesu starzenia się nie jest stały u wszystkich tych
˙
osób. U osób prowadzących siedzący tryb życia tempo spadku V
O
2max
w relacji
do wieku jest znacznie szybsze niż u osób aktywnych fizycznie. U sportowców
˙
kontynuujących trening wytrzymałościowy obserwowano spadek V
O
2max
w tem-
pie zaledwie 5–6% na dekadę, natomiast zawodnicy, którzy drastycznie ograni-
czyli lub zaprzestali uprawiania treningów wytrzymałościowych tracili ok. 15%
˙
VO
2max
na dekadę.
˙
Istnieje wiele przyczyn spadku V
O
2max
w procesie starzenia się (Żołądź i Ma-
jerczak, 2011). Według Cobba i wsp. (2000) spadek wydolności fizycznej w star-
szym wieku należy tłumaczyć pogorszeniem stopnia perfuzji mięśni podczas
wysiłku. Jego przyczyn należy upatrywać w anatomicznych zmianach zachodzą-
cych zarówno w mięśniu sercowym, jak i w naczyniach krwionośnych. Zmiany
te w większym stopniu upośledzają funkcję rozkurczową niż funkcję skurczową
161

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin