編輯/陳兆銳、魏琪芳(大衛編)
細胞的代謝與死亡是身體每天都在經歷的事情,隨著年紀變大或是日常活動不足,細胞凋亡有時候會帶來病態的衰老,因此許多保健食品應運而生,但是你知道人體也可以自體生產生長因子來抵抗衰老嗎?以衰老常見的狀況——肌肉萎縮和肌少症而言,肌力訓練就是最好的抗衰老運動處方!透過全面性的肌力訓練增加肌肉質量、骨質密度,達到整體身體結構的提升。
細胞凋亡的兩種途徑
細胞可以決定自行死亡,這不是一個被動過程,而是分子生物自我毀滅的程序,稱為細胞凋亡(apoptosis)或計畫性細胞死亡。細胞的自我毀滅機制對多細胞生物至關重要,細胞若以整體利益為原則,病毒到來時就會一發不可收拾,此外,細胞凋亡更是人體抵禦惡性腫瘤轉移,以及癌症病發展的主要防禦手段之一。
無論是外來或內源,細胞凋亡的末期都是透過酶來切割細胞成分以及DNA來完成,酶將細胞依序拆解,並清理殘存的東西。
- 外來途徑:其他的細胞與組織發出死亡訊號之後,訊號會被目標細胞接收,並且告知該細胞——可以死亡了。
- 內源途徑:某些刺激因素導致細胞中的粒腺體,會將某些特定蛋白質灑到細胞質中,就像核外洩一樣。外洩的蛋白質並不能完全殺死細胞,而是引發一系列會導致細胞自殺的行為。
細胞凋亡與生長因子
細胞一旦凋亡到某個程度,細胞核、粒線體以及其他細胞結構開始萎縮並消失時,細胞將變得不可恢復。但是值得注意的是,細胞凋亡不是被動的,而是必須透過訊息傳遞、觸發、活化以及執行的分子程序,因此它是可被調控的。也就是說,在可控階段時,細胞凋亡可以被抑制或逆轉,而最有效的方式是透過生長因子傳訊。
生長因子是一群賀爾蒙,如人類生長激素(HGH)、胰島素、類胰島素生長因子(IGFs)、內皮源性生長因子(EDGF)和神經生長因子(NGF)等激素。生長因子可以促使細胞成長,但其實還可以使細胞存活。例如,可以透過在培養基中使用生長因子來減緩或阻止細胞自殺程序,由於上述類似的觀察結果,生長因子在治療多種不可逆疾病(中風等等)的潛力受到強烈關注。
另外,如果將在血清中生長的培養細胞從血清中取出,細胞將會死亡。為什麼會這樣? 因為血清中也富含生長因子,去除生長因子的訊號就足以讓許多類型的後生細胞觸發細胞凋亡。
細胞凋亡與老化——以肌肉萎縮及肌少症為例
從前文的介紹,可以想像老化與細胞凋亡也息息相關。
包括細胞凋亡、細胞自噬以及其他計畫性細胞死亡過程等等,都是神經退化、肌肉萎縮、肌少症、骨質疏鬆背後的重要機制。因此,我們也會關注,要如何使用生長因子或其他抗細胞凋亡的策略來減緩這些病態老化的發生。
肌肉萎縮及肌少症,牽涉肌肉細胞凋亡、細胞自噬以及其他計畫性細胞死亡過程,就是導致老年人及久坐族群病態老化的關鍵因素。
- 肌肉萎縮:
萎縮的骨骼肌中可以發現高濃度的細胞自殺蛋白,包括蛋白水解酶等,這些肌纖維凋亡性變化包含DNA崩裂。
- 肌少症:
大多是年齡相關的肌肉組織流失,呈現肌肉組織隨著生長因子和合成代謝型性激素相對下降。例如IGF-1(類胰島素生長因子,關係到肌肉成長與骨質密度等等)的濃度會隨著年齡增長下降,而IGF-1的降低與老化過程中肌力、肌肉質量的下降有關。相反的,如果IGF-1增加,就會提升骨骼肌的質量,稱為肌肥大。
阻力訓練何以對抗細胞凋亡、肌肉萎縮和老化
上述發現也導致大量研究開始調查關於對年長個體施予生長因子的議題,結論顯示,雖然直接攝取生長因子可以增進瘦體質的肌肉質量、減少體脂肪、改善血脂狀況、增加肌力等等,但也伴隨著胰島素阻抗、糖尿病、關節疼痛等不良副作用的產生。
更好的處理方法是:盡可能長期在體內自行製造生長、營養因子(透過肌力訓練),絕非只透過外來補充,可能只會讓身體產生更多的病態老化特徵。
一、肌肉萎縮
肌力訓練可以預防並逆轉與年齡相關的骨骼肌質量及功能下降。人在衰老時,最主要的原因為「肌肉萎縮」,而不是實際上的流失,重點就在此!如果流失的程度不算嚴重,是可以被逆轉的。在全面性訓練中有提及肌力訓練不只能使肌纖維粗大,還可以恢復沉睡中的肌纖維,進而提高活動度、爆發力、肌力以及肌肉的內分泌功能。
二、骨質減少和骨質疏鬆
不僅僅是上文提及的肌肉層面,肌力訓練還會向骨骼組織發出強烈的訊號,正如肌肉必須不斷適應漸進式訓練中持續增加的阻力一樣,骨骼也會重新塑形,以適應不斷遭遇的壓力。任何形式的阻力鍛鍊,只要到達一定強度,都會刺激肌肉附著點和其他機械應力點的骨礦物密度增加。例如,當二頭彎舉的重量越來越重,不但二頭肌可以不斷的適應新強度,肱二頭肌在骨骼上的附著點之骨礦物密度也會隨之增加。
三、結構性運動
泛指在脊柱、骨盆與臀部上施加大量軸向(垂直)壓力的鍛鍊,像是先前提過的「槓鈴訓練」。若沒有足夠且規律的向中軸及髖部骨骼施加負荷,衰老和可用組織的萎縮將會導致骨礦物密度降低(骨質減少)、骨骼結構流失(骨質疏鬆症),最終導致病理性骨衰竭,常見症狀像脊柱變形、慢性疼痛、髖關節骨折等等,常常發生在老人家身上的彎腰駝背。
這也是中高齡族群要多嘗試蹲舉、硬舉、站姿推舉的原因,在中樞骨骼、骨盆及髖關節上施加足夠的訓練負荷,就能促使該部位的骨礦物密度增加。
中高齡訓練|邱伯伯的練健康八週改造計畫|慢慢累肌|健康是練出來的
循序漸進的肌力養成可以怎麼做?邱伯伯原本就有運動習慣,但是沒有「訓練肌力」的觀念,因此不免也會面臨因年紀隨之而來的肌肉流失問題,那麼從年紀有了才來養肌來得及嗎?邱伯伯用親身經歷告訴你,八週就可以看到累積的改變了!
參考資料:
強納森.蘇利文(Jonathon M. Sullivan)、安迪.貝克(Andy Baker)著,王啟安、何宜勳、吳峰旗、吳肇基、林靖倫、陳柏瑋、楊斯涵譯:《槓鈴處方:抗老化肌力訓練》(新北:楓書坊文化,2021)。