抗阻运动干预可恢复百岁老人的功能能力并改善其虚弱相关生物标志物

《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》：Resistance Exercise Intervention Restores Functional Capacity and Improves Frailty Biomarkers in Centenarians

　　衰老特征与干预效果。

　　在当今人口老龄化日益加剧的背景下，研究极端长寿人群（即百岁老人）的生理功能和健康状况具有重要的科学价值和社会意义。百岁老人通常表现出显著的健康优势，如较低的疾病发病率和较高的生活自理能力，但即便如此，他们仍面临一定的生理衰退和功能下降问题。近年来，研究者们发现百岁老人群体中存在一种被称为“脆弱性”（frailty）的生理状态，这可能与年龄相关的健康损害积累有关。因此，探索有效的干预措施以改善百岁老人的生理功能和脆弱性状态，成为延长健康寿命和提高生活质量的关键课题。

本研究聚焦于百岁老人群体，评估了一种为期12周的抗阻训练（resistance exercise）干预对其生理功能和脆弱性状态的影响，并进一步探讨了相关分子生物标志物的表达变化。研究结果表明，抗阻训练在一定程度上改善了百岁老人的功能表现和脆弱性状况，同时影响了与脆弱性和炎症反应相关的生物标志物的表达水平。这些发现不仅为百岁老人的健康干预提供了新的思路，也为理解衰老过程中生理功能衰退的分子机制提供了重要线索。

### 一、研究背景与意义

百岁老人，作为人类寿命的极限群体，通常被认为是自然选择和长寿基因共同作用的结果。他们的存在挑战了传统关于衰老和疾病的观点，也为研究人类寿命极限提供了独特的样本。尽管百岁老人的健康状况优于同龄人，但他们并非完全免疫于衰老带来的生理变化。例如，许多百岁老人仍然表现出肌肉质量下降、运动能力减弱以及认知功能退化等现象。这些变化可能与“脆弱性”密切相关，而脆弱性作为一种多维度的生理状态，常被定义为身体机能的减退、反应能力的降低以及日常活动能力的下降。

脆弱性通常通过特定的评估工具进行测量，如Fried脆弱性表型（Fried Frailty Phenotype）和脆弱性特质量表（Frailty Trait Scale 5, FTS5）。这些工具主要从运动能力、体重变化、疲劳感、步速和握力等维度评估个体的脆弱性状态。值得注意的是，一些研究表明，百岁老人群体中的脆弱性比例可能高于非百岁老人。例如，Gu等人和Herr等人分别发现，中国的百岁老人和欧洲的百岁老人相较于非百岁老人表现出更明显的脆弱性特征。这表明，尽管百岁老人具有长寿的优势，但他们在生命最后阶段仍可能经历加速的生理衰退，从而增加了健康风险。

此外，脆弱性不仅与生理功能下降相关，还与炎症反应的增强密切相关。炎症是衰老过程中普遍存在的现象，被称为“炎老化”（inflammaging）。这一现象表现为慢性、低水平的炎症反应，可能对器官功能和免疫系统产生负面影响。研究发现，与年轻和中老年人相比，百岁老人体内某些炎症因子如白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素1β（IL-1β）的表达水平显著升高。这提示我们，百岁老人可能面临着更为复杂的生理挑战，而抗阻训练作为一种非侵入性的干预手段，可能在改善其生理功能和炎症状态方面发挥重要作用。

### 二、研究方法与设计

本研究共招募了19名百岁老人，但由于新冠疫情的影响，有7名参与者未能完成整个干预计划。最终，有12名百岁老人被随机分为对照组和干预组，每组6人。对照组接受常规护理，而干预组则在研究团队的监督下，每周进行两次抗阻训练，持续12周。每次训练包括8种不同的抗阻动作，每组动作进行1至3次，每次重复8至10次。训练强度设定为个体最大单次重复重量（1RM）的50%至70%，并且根据个体的生理反应和训练进展，每两周调整一次训练负荷和组数。

为了评估干预效果，研究团队在干预前后对所有参与者进行了多项功能和脆弱性评估。这些评估包括短体力性能电池（Short Physical Performance Battery, SPPB）、身体性能与活动能力评估（Physical Performance and Mobility Examination, PPME）以及Fried脆弱性表型和FTS5量表。此外，研究还采集了参与者的血液样本，通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）和酶联免疫吸附测定（ELISA）等技术，检测了与脆弱性和炎症反应相关的多种分子生物标志物的表达水平。这些生物标志物包括EGR1、miR194-5p、miR125b-5p、miR454-3p、IL-6和IL-1β等。

### 三、研究结果与分析

研究结果显示，抗阻训练显著改善了百岁老人的功能表现和脆弱性状态。具体而言，干预组在SPPB和PPME测试中表现出显著的提升。SPPB得分从干预前的2.3提高到干预后的5.0，PPME得分从3.8提高到6.5。这表明，抗阻训练在提升百岁老人的运动能力和身体机能方面具有积极效果。此外，在Fried脆弱性表型和FTS5量表中，干预组的得分也有所改善，分别为3.0（干预前为3.8）和30.7（干预前为34.0）。这些结果进一步支持了抗阻训练在改善百岁老人脆弱性状态方面的潜力。

值得注意的是，这些改善不仅体现在功能表现上，还与分子生物标志物的表达变化密切相关。研究发现，与年轻和中老年人相比，百岁老人体内某些与脆弱性相关的基因和miRNA表达水平较低，而某些炎症因子如IL-6和IL-1β的表达水平较高。这一现象可能与百岁老人独特的生理机制有关，也可能与他们长期维持较低的炎症水平相关。然而，抗阻训练干预后，这些生物标志物的表达水平发生了显著变化。例如，EGR1、miR194-5p和miR125b-5p的表达水平在干预后有所下降，而miR454-3p的表达水平则有所上升。此外，IL-6和IL-1β的表达水平也出现了下降趋势。

这些结果表明，抗阻训练不仅能够改善百岁老人的功能表现，还可能通过调节某些关键的分子标志物，减轻其脆弱性状态。特别是miR454-3p的表达变化与SPPB和FTS5量表之间存在显著的正相关关系，提示这一miRNA可能在百岁老人的生理功能和脆弱性状态中扮演重要角色。同时，IL-6和IL-1β的表达水平下降也与抗阻训练的干预效果相吻合，进一步支持了抗阻训练在减轻炎症反应方面的潜力。

### 四、分子机制的探索

在分子层面，研究团队还探讨了抗阻训练对百岁老人体内与脆弱性相关的基因和miRNA表达的影响。结果显示，抗阻训练显著降低了EGR1、miR194-5p和miR125b-5p的表达水平，而miR454-3p的表达水平则有所上升。这些变化可能反映了抗阻训练在调节百岁老人体内与衰老和脆弱性相关的生物过程方面的作用。

EGR1是一种与细胞应激反应和炎症调控相关的基因，其表达水平的降低可能意味着抗阻训练有助于减少百岁老人体内的炎症反应。同样，miR194-5p和miR125b-5p的表达水平下降，可能与抗阻训练对细胞修复和免疫调节的促进作用有关。而miR454-3p的表达水平上升，可能与抗阻训练对肌肉组织的保护和修复作用有关。这些分子机制的变化，进一步解释了抗阻训练如何通过影响特定的生物标志物，改善百岁老人的生理功能和脆弱性状态。

此外，研究还发现，某些分子标志物与临床功能指标之间存在显著的相关性。例如，SPPB与miR454-3p呈正相关（ρ=0.73），而FTS5与miR454-3p、IL-6和miR125b-5p呈负相关（ρ=-0.83、ρ=0.60和ρ=-0.55）。这些相关性不仅揭示了不同生物标志物在脆弱性评估中的潜在作用，还为未来的研究提供了新的方向。例如，miR454-3p可能是一个重要的生物标志物，用于预测百岁老人的功能状态和脆弱性水平。

### 五、研究的局限性与未来方向

尽管本研究取得了一定的成果，但仍然存在一些局限性。首先，由于新冠疫情的影响，研究样本数量较少，仅有12名百岁老人完成了整个干预计划，这可能影响研究结果的统计效力。其次，部分mRNA检测结果缺失，这也对数据的完整性构成挑战。此外，研究仅关注了抗阻训练对功能和脆弱性状态的影响，而未探讨其他类型的运动干预（如有氧运动或混合运动）的效果。因此，未来的研究可以进一步扩大样本规模，增加不同运动类型的干预比较，并结合更全面的分子机制分析，以更深入地理解抗阻训练对百岁老人健康的影响。

从研究的角度来看，百岁老人群体的特殊性为探索人类长寿的生物学基础提供了宝贵的机会。通过研究他们的生理功能和分子标志物的变化，我们可以更好地理解衰老过程中的关键机制，并为开发针对百岁老人的健康干预措施提供科学依据。此外，研究还揭示了抗阻训练在改善百岁老人脆弱性状态中的潜力，这为延长健康寿命和提高生活质量提供了新的思路。

### 六、研究的实际应用与社会价值

本研究的结果不仅具有重要的科学意义，还可能对百岁老人的健康管理产生实际应用价值。抗阻训练作为一种安全、有效的运动干预手段，已被广泛应用于老年人群的健康维护中。然而，针对百岁老人的研究相对较少，因此，本研究为这一特殊群体提供了一种新的干预策略。通过改善百岁老人的功能表现和脆弱性状态，抗阻训练可能有助于提高他们的生活质量，延长健康寿命，并减少因脆弱性带来的健康风险。

此外，研究还发现，某些分子生物标志物如miR454-3p、IL-6和IL-1β可能与百岁老人的生理功能和脆弱性状态密切相关。这些标志物的表达变化可以作为评估干预效果的生物指标，为未来的临床研究和健康管理提供新的工具。例如，通过监测这些生物标志物的水平，我们可以更早地识别出百岁老人的功能下降趋势，并采取相应的干预措施。

### 七、结论与展望

综上所述，本研究发现抗阻训练干预能够显著改善百岁老人的功能表现和脆弱性状态，同时影响与脆弱性和炎症反应相关的分子生物标志物的表达水平。这些结果不仅支持了抗阻训练在延缓衰老和改善老年人健康方面的潜力，也为百岁老人的健康管理提供了新的思路。未来的研究可以进一步探讨抗阻训练对不同百岁老人亚群的影响，以及不同运动干预方式的效果差异。此外，结合更先进的分子生物学技术，可以更全面地揭示抗阻训练对百岁老人生理功能和健康状态的影响机制，从而为制定更精准的健康干预策略提供科学依据。

本研究的意义不仅在于揭示抗阻训练对百岁老人健康的影响，更在于为探索人类长寿的生物学基础提供了新的视角。随着人口老龄化的加剧，百岁老人群体的健康状况成为全球关注的焦点。通过研究他们的生理功能和分子标志物的变化，我们可以更好地理解衰老过程中的关键机制，并为开发针对百岁老人的健康干预措施提供科学支持。此外，研究还强调了抗阻训练在改善百岁老人脆弱性状态中的重要性，这为未来的研究和临床实践提供了新的方向和可能性。