Атрофия мышц — это потеря массы скелетных мышц . Она может быть вызвана неподвижностью , старением, недоеданием , приемом лекарств или широким спектром травм или заболеваний, которые влияют на опорно-двигательный аппарат или нервную систему . Атрофия мышц приводит к мышечной слабости и вызывает инвалидность.
Бездействие вызывает быструю атрофию мышц и часто происходит во время травмы или болезни, которая требует иммобилизации конечности или постельного режима. В зависимости от продолжительности бездействия и здоровья человека это может быть полностью обращено вспять с помощью активности. Недоедание сначала вызывает потерю жира, но может прогрессировать до атрофии мышц при длительном голодании и может быть обращено вспять с помощью нутритивной терапии. Напротив, кахексия — это синдром истощения, вызванный основным заболеванием, таким как рак, который вызывает резкую атрофию мышц и не может быть полностью обращен вспять с помощью нутритивной терапии. Саркопения — это возрастная атрофия мышц, и ее можно замедлить с помощью упражнений. Наконец, заболевания мышц, такие как мышечная дистрофия или миопатии, могут вызывать атрофию, а также повреждение нервной системы, например, при травме спинного мозга или инсульте . Таким образом, атрофия мышц обычно является признаком ( признаком или симптомом ) заболевания, а не заболеванием само по себе. Однако некоторые синдромы мышечной атрофии классифицируются как спектры заболеваний или нозологические единицы, а не как отдельные клинические синдромы, например, различные спинальные мышечные атрофии .
Мышечная атрофия возникает из-за дисбаланса между синтезом и деградацией белка, хотя механизмы не до конца поняты и различаются в зависимости от причины. Потерю мышечной массы можно количественно оценить с помощью современных методов визуализации, но это нечасто практикуется. Лечение зависит от основной причины, но часто включает упражнения и адекватное питание. Анаболические препараты могут иметь некоторую эффективность, но нечасто используются из-за побочных эффектов. Существует множество методов лечения и добавок, находящихся на стадии изучения, но в настоящее время в клинической практике ограничены варианты лечения. Учитывая последствия мышечной атрофии и ограниченные варианты лечения, минимизация неподвижности имеет решающее значение при травме или болезни.
Отличительным признаком атрофии мышц является потеря сухой мышечной массы. Это изменение может быть трудно обнаружить из-за ожирения, изменений в жировой массе или отеков. Изменения веса, окружности конечностей или талии не являются надежными индикаторами изменений мышечной массы. [1]
Преобладающим симптомом является повышенная слабость, которая может привести к затруднению или невозможности выполнения физических задач в зависимости от того, какие мышцы затронуты. Атрофия мышц корпуса или ног может вызвать трудности при вставании из положения сидя, ходьбе или подъеме по лестнице и может привести к увеличению падений. Атрофия мышц горла может вызвать затруднение глотания, а атрофия диафрагмы может вызвать затруднение дыхания. Мышечная атрофия может быть бессимптомной и может оставаться незамеченной до тех пор, пока не будет потеряно значительное количество мышц. [2]
Скелетные мышцы служат местом хранения аминокислот , креатина , миоглобина и аденозинтрифосфата , которые могут использоваться для производства энергии, когда потребности высоки или поставки низки. Если метаболические потребности остаются больше, чем синтез белка, мышечная масса теряется. [3] Многие заболевания и состояния могут привести к этому дисбалансу, либо через само заболевание, либо через изменения аппетита, связанные с заболеванием, такие как потеря вкуса из-за Covid-19 . Причины атрофии мышц включают неподвижность, старение, недоедание , некоторые системные заболевания ( рак , застойная сердечная недостаточность ; хроническая обструктивная болезнь легких ; СПИД , заболевания печени и т. д.), деиннервацию, внутреннее заболевание мышц или прием лекарств (например, глюкокортикоидов ). [4]
Бездействие является распространенной причиной атрофии мышц и может быть локальным (из-за травмы или гипса) или общим (постельный режим). Скорость атрофии мышц от бездействия (10–42 дня) составляет приблизительно 0,5–0,6% от общей мышечной массы в день, хотя между людьми существуют значительные различия. [5] Пожилые люди наиболее уязвимы к резкой потере мышечной массы при неподвижности. Большая часть известных исследований изучала длительное бездействие (>10 дней), при котором мышца подвергается риску в первую очередь из-за снижения скорости синтеза мышечного белка, а не изменений в распаде мышечного белка. Есть данные, позволяющие предположить, что во время краткосрочной неподвижности (<10 дней) может происходить более активный распад белка. [5]
Некоторые заболевания могут вызывать сложный синдром истощения мышц, известный как кахексия . Он обычно наблюдается при раке, застойной сердечной недостаточности , хронической обструктивной болезни легких , хронической болезни почек и СПИДе , хотя он связан со многими патологическими процессами, обычно со значительным воспалительным компонентом. Кахексия вызывает постоянную потерю мышечной массы, которая не полностью устраняется с помощью диетотерапии. [6] Патофизиология не до конца понятна, но считается, что воспалительные цитокины играют центральную роль. В отличие от потери веса из-за недостаточного потребления калорий, кахексия вызывает преимущественно потерю мышечной массы вместо потери жира и не так чувствительна к вмешательству в питание. Кахексия может значительно ухудшить качество жизни и функциональное состояние и связана с плохими результатами. [7] [8]
Саркопения — это дегенеративная потеря массы, качества и силы скелетных мышц, связанная со старением. Это включает в себя атрофию мышц, уменьшение количества мышечных волокон и сдвиг в сторону «медленно сокращающихся» или волокон скелетных мышц типа I по сравнению с «быстро сокращающимися» или волокнами типа II . [3] Скорость потери мышечной массы зависит от уровня физической нагрузки, сопутствующих заболеваний, питания и других факторов. Существует множество предполагаемых механизмов саркопении, таких как снижение способности к окислительному фосфорилированию, клеточное старение или измененная сигнализация путей, регулирующих синтез белка, [9] и считается результатом изменений в сигнальных путях синтеза мышц и постепенного отказа в сателлитных клетках , которые помогают регенерировать волокна скелетных мышц, особенно в «быстро сокращающихся» миофибриллах. [10]
Саркопения может привести к снижению функционального статуса и вызвать значительную инвалидность, но это состояние отличается от кахексии , хотя они могут сосуществовать. [8] [11] В 2016 году был выпущен код МКБ для саркопении, что способствовало ее принятию в качестве заболевания. [12]
Мышечные заболевания, такие как мышечная дистрофия , боковой амиотрофический склероз (БАС) или миозит, такой как миозит с включениями, могут вызывать атрофию мышц. [13]
Повреждение нейронов в головном или спинном мозге может вызвать выраженную мышечную атрофию. Это может быть локализованная мышечная атрофия и слабость или паралич, как при инсульте или травме спинного мозга . [14] Более распространенное повреждение, как при черепно-мозговой травме или церебральном параличе, может вызвать генерализованную мышечную атрофию. [15]
Повреждения или заболевания периферических нервов, снабжающих определенные мышцы, также могут вызывать мышечную атрофию. Это наблюдается при повреждении нерва из-за травмы или хирургического осложнения, защемления нерва или наследственных заболеваний, таких как болезнь Шарко-Мари-Тута . [16]
Известно, что некоторые лекарства вызывают атрофию мышц, обычно из-за прямого воздействия на мышцы. Сюда входят глюкокортикоиды, вызывающие глюкокортикоидную миопатию [4] или токсичные для мышц лекарства, такие как доксорубицин . [17]
Известно, что заболевания эндокринной системы, такие как болезнь Кушинга или гипотиреоз, вызывают атрофию мышц. [18]
Мышечная атрофия возникает из-за дисбаланса между нормальным балансом синтеза белка и его деградацией. Это включает в себя сложную клеточную сигнализацию, которая не до конца понята, и мышечная атрофия, вероятно, является результатом множества способствующих механизмов. [19]
Митохондриальная функция имеет решающее значение для здоровья скелетных мышц, а пагубные изменения на уровне митохондрий могут способствовать мышечной атрофии. [20] Снижение плотности митохондрий, а также качества постоянно наблюдается при мышечной атрофии из-за неиспользования. [20]
АТФ - зависимый убиквитин / протеасомный путь является одним из механизмов, посредством которого белки деградируют в мышцах. Он включает в себя маркировку определенных белков для разрушения небольшим пептидом, называемым убиквитином , который позволяет протеасоме распознавать белок для его деградации. [21]
Скрининг мышечной атрофии ограничен отсутствием установленных диагностических критериев, хотя многие из них были предложены. Можно использовать диагностические критерии для других состояний, таких как саркопения или кахексия . [3] Эти синдромы также можно определить с помощью скрининговых анкет. [ необходима цитата ]
Мышечную массу и изменения можно количественно оценить с помощью визуализационных исследований, таких как КТ или магнитно-резонансная томография (МРТ) . Биомаркеры, такие как мочевина мочи , можно использовать для приблизительной оценки потери мышечной массы в условиях быстрой потери мышечной массы. [22] Другие биомаркеры в настоящее время изучаются, но не используются в клинической практике. [3]
Мышечную атрофию можно отсрочить, предотвратить и иногда обратить вспять с помощью лечения. Подходы к лечению включают воздействие на сигнальные пути, которые вызывают гипертрофию мышц или замедляют их распад, а также оптимизацию состояния питания. [ необходима цитата ]
Физическая активность обеспечивает значительный анаболический мышечный стимул и является важнейшим компонентом замедления или обращения вспять мышечной атрофии. [3] До сих пор неизвестно, какова идеальная «дозировка» упражнений. Было показано, что упражнения с сопротивлением полезны для снижения мышечной атрофии у пожилых людей. [23] [24] У пациентов, которые не могут заниматься физическими упражнениями из-за физических ограничений, таких как параплегия, функциональная электростимуляция может использоваться для внешней стимуляции мышц. [25]
Достаточное количество калорий и белка имеет решающее значение для предотвращения атрофии мышц. Потребности в белке могут существенно различаться в зависимости от метаболических факторов и состояния заболевания, поэтому добавки с высоким содержанием белка могут быть полезными. [3] Добавки белка или аминокислот с разветвленной цепью , особенно лейцина, могут стимулировать синтез мышц и подавлять распад белка и изучались при атрофии мышц при саркопении и кахексии. [3] [26] β-Гидрокси β-метилбутират (HMB), метаболит лейцина , который продается в качестве пищевой добавки , продемонстрировал эффективность в предотвращении потери мышечной массы при нескольких состояниях атрофии мышц у людей, в частности при саркопении . [26] [27] [28] На основании метаанализа семи рандомизированных контролируемых исследований , опубликованного в 2015 году, добавки HMB эффективны в качестве лечения для сохранения сухой мышечной массы у пожилых людей. [29] Необходимы дополнительные исследования для определения точного влияния HMB на мышечную силу и функцию в различных группах населения. [29]
В тяжелых случаях мышечной атрофии пациентам может быть назначен анаболический стероид, такой как метандростенолон, в качестве потенциального лечения, хотя его применение ограничено побочными эффектами. Новый класс препаратов, называемых селективными модуляторами андрогеновых рецепторов , исследуется с многообещающими результатами. Они будут иметь меньше побочных эффектов , при этом все еще способствуя росту и регенерации мышечной и костной ткани. Эти эффекты еще предстоит подтвердить в более крупных клинических испытаниях. [30]
Результаты мышечной атрофии зависят от основной причины и состояния здоровья пациента. Неподвижность или постельный режим у групп населения, предрасположенных к мышечной атрофии, таких как пожилые люди или люди с заболеваниями, которые обычно вызывают кахексию , могут вызвать резкую мышечную атрофию и повлиять на функциональные результаты. У пожилых людей это часто приводит к снижению биологического резерва и повышенной уязвимости к стрессорам, известным как « синдром слабости ». [3] Потеря сухой массы тела также связана с повышенным риском инфекции, снижением иммунитета и плохим заживлением ран. Слабость, которая сопровождает мышечную атрофию, приводит к более высокому риску падений, переломов, физической инвалидности, необходимости в стационарном уходе, снижению качества жизни, повышению смертности и увеличению расходов на здравоохранение. [3]
Бездеятельность и голодание у млекопитающих приводят к атрофии скелетных мышц, что сопровождается уменьшением количества и размера мышечных клеток, а также снижением содержания белка. [31] Известно, что у людей длительные периоды иммобилизации, как в случае постельного режима или полетов астронавтов в космос, приводят к ослаблению и атрофии мышц. Такие последствия также отмечаются у мелких млекопитающих, впадающих в спячку, таких как золотистые суслики и бурые летучие мыши. [32]
Медведи являются исключением из этого правила; виды семейства Ursidae славятся своей способностью выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды с низкими температурами и ограниченным доступом к питанию в течение зимы посредством спячки . В это время медведи проходят через ряд физиологических, морфологических и поведенческих изменений. [33] Их способность поддерживать количество и размер скелетных мышц во время бездействия имеет большое значение. [ необходима цитата ]
Во время спячки медведи проводят 4–7 месяцев в состоянии бездеятельности и анорексии, не подвергаясь мышечной атрофии и потере белка. [32] Несколько известных факторов способствуют поддержанию мышечной ткани. Летом медведи пользуются доступностью питания и накапливают мышечный белок. Баланс белка во время покоя также поддерживается за счет более низкого уровня распада белка зимой. [32] Во время неподвижности истощение мышц у медведей также подавляется протеолитическим ингибитором, который выделяется в кровоток. [31] Другим фактором, способствующим поддержанию мышечной силы у медведей в спячке, является возникновение периодических произвольных сокращений и непроизвольных сокращений от дрожи во время оцепенения . [34] Три-четыре ежедневных эпизода мышечной активности отвечают за поддержание мышечной силы и реакции у медведей во время спячки. [34]
Мышечная атрофия может быть вызвана в доклинических моделях (например, мышах) для изучения эффектов терапевтических вмешательств против мышечной атрофии. Ограничение диеты, т. е. ограничение калорийности, приводит к значительной потере мышечной массы в течение двух недель, и потеря мышечной массы может быть устранена с помощью вмешательства в питание. [35] Иммобилизация одной из задних ног мышей также приводит к мышечной атрофии и характеризуется потерей как мышечной массы, так и силы. Ограничение пищи и иммобилизация могут использоваться в мышиных моделях и, как было показано, пересекаются с механизмами, связанными с саркопенией у людей. [36]