胺基酸補充和運動對於老年肌少症之身體組成和身體功能的影響

高齡營養研究中心學術論壇 功能的影響

題目：胺基酸補充和運動對於老年肌少症之身體組成和身體功能的影響

Effects of amino acid supplementation and exercise on body composition and physical function in sarcopenic elderly

作者：林致堅

所屬單位及職稱：保健營養學系碩士班一年級/亞東紀念醫院 家庭醫學科主治醫師

【前言】 台灣是全球人口老化速度最快的國家之一，隨著醫藥與科技進步，國人平均壽命增加，台灣將在 2018 年進入「高齡社會」（aged society），隨著年紀增長，骨骼肌的流失慢慢增加，其不只影響老年人的身體健康、行動能力、生活品質，還會增加跌倒風險、認知功能障礙、罹病率、失能及死亡率。 肌少症之盛行率將隨年紀而增加，其核心概念為肌肉的力量、質量，或是生理表現的下降。成因包括：(1)老化造成的神經肌肉變化。(2)老化相關的荷爾蒙濃度及敏感度的改變。(3)發炎物質如腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor-alpha, TNF-α）、介白素-6（Interleukin-6, IL-6）及 CRP（C-Reactive protein）的產生。(4)營養相關的變化。(5)活動量減少甚至臥床或不活動造成的肌肉流失。為了改善肌肉質量和功能，蛋白質需要提升到 1-1.5 公克/公斤，才可達到減少肌肉流失的發生，之前也有研究證實阻抗型運動對於肌肉力量和體能活動都有改進，尤其是對於走路速度更有改善。因此，本次整理相關文獻，探討給予胺基酸補充劑之營養介入搭配阻抗性運動方式對於老年肌少症之成效。

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【Paper 1】

The effect of resistance training and different sources of postexercise protein supplementation on muscle mass and physical capacity in sarcopenic elderly men.

Maltais ML, Ladouceur JP, Dionne IJ. J Strength Cond Res. 2016;30:1680-7

一、研究目的

評估在給予含有牛奶蛋白的補充劑合併 4 個月的阻力訓練計劃是否如同給予商業配方胺基酸補 充劑一樣能改善老年肌少症之肌肉質量、肌力及生理功能。

二、材料與方法

1. 實驗設計：本試驗為一為期四個月之雙盲隨機對照試驗，藉由電話篩選並邀請受試者進行評估，透過DXA(dual-energyX-rayabsorptiometry)評估其四肢肌肉質量指數<10.75kg/m2或肌肉質量指數<18.04kg/m2之老年人將被納入試驗。
2. 隨後則將受試者進行隨機分派隨後則將受試者進行隨機分派
   

   對照組	395ml 米漿：0.6g Protein，59.5g Carbohydrate，3.75g Fat，280 Kcal。
   EAA supp	379ml 豆奶加入 EAA：12g Protein，7g EAA（3.5g Leu），39g Carbohydrate，5.3g Fat， 252 kcal。
   EAA milk	375ml 牛奶：13.53g Protein，7g EAA（3.5g Leu），37.5g Carbohydrate，3.8g Fat，270 kcal。

   所有補充劑都是巧克力風味，且所有受試者被要求在運動訓練後飲用營養補給品。

3. 運動計劃
   • 所有組別均進行每週3個不連續日各進行1小時的運動訓練，共維持四個月，受試者必須參與至少85％的訓練課程，且被要求不能錯過連續6次以上的訓練課程。
4. 分析項目
   1. 透過DXA評估其骨骼肌肉質量指數（Appendicular muscle mass index, AMMI）及肌肉質量指數（Muscle mass index, MMI）。
   2. 依臥推和滑輪下拉之一次反覆最大重量（One-repetition maximum, l-RM）以量測肌力。
   3. 以步行速度（walking speed）、計時起身行走試驗（timed up and go）、椅子站起（Chair stand）、站立平衡測試（Standing Balance Task）、單腳站立（One leg stand）的測量評估生理功能。
   4. 以PhysicalActivityScalefortheElderly（PASE）評估身體活動（Physical activity）。
5. 統計方法：結果以Mean±SD表示，以Kruskal-Wallis分析組間的差異及使用無母數Wilcoxon進行各組於運動四個月後的分析，所有統計數據使用SPSS20.0進行分析，以p<0.05具有統計意義。

三、結果

1. 試驗介入後其三組的總肌肉質量均有顯著增加，但組間無明顯差異。(Table 1)
2. 各組均有顯著改善滑輪下拉所量測的肌力；但只有EAA supp組有顯著改善TUG（timed up and go）。(Table 3)

四、討論

1. 三組的總肌肉質量均有顯著增加，說明了阻抗性運動是非常重要的。
2. 以下幾點原因說明給予營養補充無明顯增加肌肉量之原因
   1. 本篇研究所納入的受試者相對較少。
   2. 肌肉蛋白的合成能力在年老的人確實相對較弱。
   3. 本研究給予的蛋白補充劑量相對較低。
3. 先前的研究顯示高強度的運動訓練，對於健康或是中度受損的老年人，可有效改善生理功能；作者認為本研究無改善生理功能可能的原因，是因為在介入前，各組的生理功能相對較好，所以才會在介入後造成無顯著改善。

五、結論

阻力訓練對於老年肌少症是一種增加肌肉質量和力量的有效方式，而至於蛋白質的補充，可能須更高劑量的補充劑才能改善肌少症相關成效。

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【Paper 2】

Effects of exercise and amino acid supplementation on body composition and physical function in community-dwelling elderly Japanese sarcopenic women: a randomized controlled trial. Kim HK, Suzuki T, Saito K, Yoshida H, Kobayashi H, Kato H, Katayama M. J Am Geriatr Soc. 2012;60:16-23

一、研究目的

評估在給予含有胺基酸補充劑與運動，是否會使社區老年肌少症婦女其肌肉量增生和肌肉力量改善。

二、材料與方法

1. 本試驗之受試者招募是從2008年10月12日至11月3日共有5,932名75歲以上的老人被邀請參加，其納入條件需符合以下四項之一：骨骼肌肉質量指數<6.42kg / m2且膝伸展強度<1.01Nm / kg、骨骼肌肉質量指數<6.42kg / m2且一般步行速度<1.22m / s、身體質量指數<22.0kg / m2且膝伸展強度<1.01Nm / kg、身體質量指數<22.0kg / m2且一般步行速度<1.22m / s。在篩選評估後隨即將155位老年肌少症患者進行隨機分配至四組：運動+胺基酸組，運動組，胺基酸組或健康衛教組。
   1. 運動計畫：進行每週兩次每次60分鐘共為期3個月的運動模式，整體強度保持在12~14運動自覺強度（Borg Rate of Perceived Exertion scale）。
   2. 胺基酸補充劑：每天服用 3g 胺基酸補充劑（其中包括42.0％白胺酸）一日兩次共計3個月。
   3. 健康衛教：課程重點包括認知功能，骨質疏鬆症和口腔衛生相關衛教。
2. 分析項目
   1. 面談：評估個人病史和進行簡易智能量表（Mini-mental state examination, MMSE）評分。
   2. 透過身體組成分析儀進行生物電阻抗分析（BIA）以評估肌肉量。
   3. 以功能性體適能測試（Functional Fitness Test）檢測小腿圍、步行速度和膝伸展力。
3. 統計方法
   • 以One-way ANOVA評估介入前的各項差異及組間百分比變化和使用卡方檢驗比較類別變相，所有試驗數據以SPSS15.0進行所有數據分析。

三、結果

1. 在3個月的試驗過程後，以下指標具有顯著的group × time interaction，腿部肌肉量（事後分析顯示運動+胺基酸組>健康衛教組），一般和最大步行速度（事後分析顯示運動組和運動+胺基酸組>健康衛教組）和膝伸展力（事後分析顯示運動+胺基酸組>健康衛教組）；而後進行組內分析：運動+胺基酸組及運動組在腿部肌肉量、運動+胺基酸組及運動組和胺基酸組在一般步行速度、運動+胺基酸組在膝伸展力中顯著改善。(Fig. 2)
2. 在3個月的試驗過程後，只有在運動+胺基酸組中有顯著的增加腿部肌肉量和膝伸展強度及增加腿部肌肉質量和一般步行速度。(Table 3)

四、討論

1. 先前某些研究指出對於單純給予運動或必需胺基酸攝入後其四肢肌肉質量和步行速度會增加及改善，但是只有在同時給予運動及必需胺基酸攝入，其肌肉力量才有改善，此與本研究結果相符。
2. 在運動+胺基酸組中則可見其改善了3.1%的肌肉質量和9.3%的肌力，如此的改善程度等同於之前研究證實高強度運動的所帶來的結果。
3. 治療肌少症的患者應是同時改善其相關指標，而非只是單純改善某些單一指標，故只有運動+胺基酸組能同時改善所有指標。

五、結論

這項研究證實給予運動和營養補充劑確實能改善社區老年肌少症婦女的肌肉質量及肌力，且可同時改善肌肉質量和步行速度及肌肉質量和肌力。

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【Paper 3】

Whey protein, amino acids, and vitamin D supplementation with physical activity increases fat-free mass and strength, functionality, and quality of life and decreases inflammation in sarcopenic elderly. Rondanelli M, Klersy C, Terracol G, Talluri J, Maugeri R, Guido D, Faliva MA, Solerte BS, Fioravanti M, Lukaski H, Perna S. Am J Clin Nutr. 2016;103:830-40

一、研究目的

評估在給予含有乳清蛋白、白胺酸和維生素 D 的補充劑與規律運動，是否增加老年肌少症之非脂肪質量、肌力、身體功能、生活品質及減少營養不良的風險。

二、材料與方法

1. 本試驗為一隨機對照雙盲試驗，試驗對象選自入住義大利聖瑪格麗特醫院之老年醫學及復健病房的病人，年齡限制為 65 歲以上長者。
   1. 納入條件
      • 骨骼肌肉質量指數為男性小於 7.26 kg / m2、女性小於 5.5kg / m2。
      • 簡易智能量表（Mini-mental state examination, MMSE）>20 分。
   2. 運動計畫：所有受試者均會進行每次 20 分鐘的運動訓練，一週五次共為期 12 週，強度設定在 12~14
      運動自覺強度（Borg Rate of Perceived Exertion scale）。
   3. 受試者被隨機分配到膳食補給組，其營養補充劑包括必需胺基酸，乳清蛋白和維生素 D 混合物，而安慰劑組則是給予由麥芽糖糊精製成具有相同風味和外觀的產品，每天午餐服用，共計 12 週。
   4. 分析項目
      1. 透過雙能 X 射線吸收法（DXA）評估身體組成。
      2. 透過 JAMAR 握力機評估手握力。
      3. 透過迷你營養評估量表（MNA）評估營養狀況。
      4. 以比濁法（nephelometry）評估 CRP。
      5. 以酵素免疫分析法（Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay, ELISA）檢測類胰島素生長因子-1 (Insulin-like growth factor 1, IGF-1)。
      6. 健康相關的生活質量：使用 Short-Form 36-Item Health Survey（SF-36）進行生活質量的評估，此量表分為身體健康方面概要（Physical component summary, PCS）及心理健康方面概要（Mental component summary,
         MCS）。
      7. 以 Katz Index of Independence in Activities of Daily Living 評估老年人的自我照顧能力（ADL score）。
   5. 統計方法
      • 所有連續變量數值以 mean±SD 或 median 表示，類別變量以計數和百分比表示，以 p<0.05 具有統 計意義。

三、結果

1. 非脂肪質量（Fat free mass, FFM）在兩組之間有顯著改善，其平均差異為 1.7kg，而在介入組中其 FFM 顯著的增加。此外在 Relative skeletal muscle mass（RSMM）、android 脂肪分佈、手握力、PCS score、ADL score、MNA score、IGF-I、CRP 其兩組之間均有顯著改善(treatment X time effect)。(Table 4)
2. 本項試驗顯著的改善 RSMM 及肌力，甚至使介入組中 68％的老年人改善為無肌少症的情形，在控制組中卻無人改善。(Table 4)
3. 在握力及 RSMM，握力及 FFM，IGF-I 及 FFM 之間雖具有較弱但卻有顯著的相關性。(Fig. 2,3,4)

四、討論

1. 給予營養補給介入物後確實能減弱發炎反應（CRP 顯著下降）並增強肌肉合成軸線（GH 至 IGF-1軸）。
2. 只單純給予運動計畫不足以改善肌少症相關成效，此外，先前研究也指出若進行的體力活動相對溫和，是不能防止肌肉質量的損失。
3. 為了抵消蛋白質分解效應，必須增加老年人的合成效應，其需要藉由攝入一餐 30 g 的蛋白質來改善，且其必須包含乳清蛋白和富含 Leucine 的必需胺基酸，如此可增加餐後血漿胺基酸可用性，並刺激肌肉蛋白質合成。
4. 先前研究指出每日補充≥400 IU 的維生素 D3 可增加 17％的肌力，本試驗結果與先前的綜合分析是一致的。

五、結論

對於老年肌少症患者給予含乳清蛋白，必需胺基酸和維生素 D 之營養補充劑，加上適度的身體活動，可以降低發炎反應和改善合成反應，如此將可改善並增加非脂肪質量、肌力、身體功能和生活質量。

【總結】

對於老年肌少症患者，給予足夠的胺基酸及阻抗性運動三個月後，不僅能改善肌肉質量及肌力，也可改善生理功能及生活質量。

【參考文獻】

1. Tieland M, Dirks ML, van der Zwaluw N, Verdijk LB, van de Rest O, de Groot LC, van Loon LJ. Protein supplementation increases muscle mass gain during prolonged resistance-type exercise training in frail elderly people: a randomized, double-blind, placebo-controlledtrial. J Am Med Dir Assoc. 2012;13:713–9