Мышечная атрофия – это потеря массы скелетных мышц . Это может быть вызвано обездвиженностью , старением, недоеданием , приемом лекарств или широким спектром травм или заболеваний, которые влияют на скелетно-мышечную или нервную систему . Атрофия мышц приводит к мышечной слабости и инвалидности.
Неиспользование вызывает быструю атрофию мышц и часто возникает во время травм или заболеваний, требующих иммобилизации конечности или постельного режима. В зависимости от продолжительности неиспользования и состояния здоровья человека, это может быть полностью обращено вспять с помощью активности. Недоедание сначала приводит к потере жира, но при длительном голодании может привести к атрофии мышц и может быть обращено вспять с помощью диетотерапии. Напротив, кахексия — это синдром истощения, вызванный основным заболеванием, например раком, который вызывает резкую мышечную атрофию и не может быть полностью устранен с помощью диетотерапии. Саркопения — это возрастная мышечная атрофия, которую можно замедлить с помощью физических упражнений. Наконец, заболевания мышц, такие как мышечная дистрофия или миопатии , могут вызвать атрофию, а также повреждение нервной системы, например, при травме спинного мозга или инсульте . Таким образом, мышечная атрофия обычно является признаком ( признаком или симптомом ) заболевания, а не болезнью сама по себе. Однако некоторые синдромы мышечной атрофии, например различные спинальные мышечные атрофии, классифицируются как спектры заболеваний или болезненные формы, а не просто как клинические синдромы .
Мышечная атрофия возникает в результате дисбаланса между синтезом белка и его деградацией, хотя механизмы до конца не изучены и варьируются в зависимости от причины. Потерю мышечной массы можно оценить количественно с помощью расширенных визуализирующих исследований, но это делается нечасто. Лечение зависит от основной причины, но часто включает физические упражнения и адекватное питание. Анаболические агенты могут иметь некоторую эффективность, но не часто используются из-за побочных эффектов. В настоящее время исследуются многочисленные методы лечения и добавки, но в настоящее время в клинической практике имеется ограниченное количество вариантов лечения. Учитывая последствия мышечной атрофии и ограниченные возможности лечения, минимизация неподвижности имеет решающее значение при травмах или заболеваниях.
Отличительным признаком мышечной атрофии является потеря мышечной массы. Это изменение может быть трудно обнаружить из-за ожирения, изменений жировой массы 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 затруднениям или неспособности выполнять физические задачи в зависимости от того, какие мышцы поражены. Атрофия мышц корпуса или ног может вызвать трудности с вставанием из положения сидя, ходьбой или подъемом по лестнице, а также может привести к частым падениям. Атрофия мышц горла может вызвать затруднение глотания, а атрофия диафрагмы может вызвать затруднение дыхания. Атрофия мышц может протекать бессимптомно и оставаться незамеченной до тех пор, пока не будет потеряно значительное количество мышц. [2]
Скелетные мышцы служат местом хранения аминокислот, которые можно использовать для производства энергии, когда потребность в них высока, а запасы низкие. Если метаболические потребности остаются выше, чем синтез белка, мышечная масса теряется. [3] Многие заболевания и состояния могут привести к такому дисбалансу либо из-за самой болезни, либо из-за связанных с ней изменений аппетита. Причины мышечной атрофии включают обездвиженность, старение, недоедание , некоторые системные заболевания ( рак , застойная сердечная недостаточность ; хроническая обструктивная болезнь легких ; СПИД , заболевания печени и т. д.), деиннервацию, внутренние мышечные заболевания или лекарства (например, глюкокортикоиды ). [4]
Неиспользование является распространенной причиной мышечной атрофии и может быть локальным (из-за травмы или гипсовой повязки) или общим (постельный режим). Скорость мышечной атрофии из-за неиспользования (10–42 дня) составляет примерно 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 из-за обездвиженности. В большинстве авторитетных исследований изучалось длительное неиспользование (> 10 дней), при котором мышцы повреждаются в первую очередь из-за снижения скорости синтеза мышечного белка, а не из-за изменений в распаде мышечного белка. Имеются данные, позволяющие предположить, что во время кратковременной неподвижности (<10 дней) может происходить более активное расщепление белка. [5]
Некоторые заболевания могут вызвать сложный синдром атрофии мышц, известный как кахексия . Его часто наблюдают при раке, застойной сердечной недостаточности , хронической обструктивной болезни легких , хронической болезни почек и СПИДе , хотя он связан со многими болезненными процессами, обычно со значительным воспалительным компонентом. Кахексия вызывает продолжающуюся потерю мышечной массы, которую не полностью устраняет диетотерапия. [6] Патофизиология до конца не изучена, но считается, что воспалительные цитокины играют центральную роль. В отличие от потери веса из-за недостаточного потребления калорий, кахексия вызывает преимущественно потерю мышечной массы, а не потери жира, и она не так хорошо реагирует на диетическое вмешательство. Кахексия может значительно ухудшить качество жизни и функциональный статус и связана с плохими исходами. [7] [8]
Саркопения – это дегенеративная потеря массы, качества и силы скелетных мышц, связанная со старением. Это включает мышечную атрофию, уменьшение количества мышечных волокон и сдвиг в сторону «медленно сокращающихся» волокон скелетных мышц I типа по сравнению с «быстро сокращающимися» волокнами II типа . [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 изменение передачи сигналов путей, регулирующих синтез белка [9] , и считается, что она является результатом изменений в сигнальных путях мышечного синтеза и постепенного отказа в клетки -сателлиты , которые помогают регенерировать волокна скелетных мышц, особенно «быстро сокращающиеся» миофибриллы. [10]
Саркопения может привести к снижению функционального статуса и вызвать значительную инвалидность, но является состоянием, отличным от кахексии , хотя они могут сосуществовать. [8] [11] В 2016 году был выпущен код МКБ саркопении, что способствовало ее признанию в качестве заболевания. [12]
Мышечные заболевания, такие как мышечная дистрофия , боковой амиотрофический склероз (БАС) или миозит, такой как миозит с включенными тельцами, могут вызвать мышечную атрофию. [13]
Повреждение нейронов головного или спинного мозга может вызвать выраженную мышечную атрофию. Это может быть локализованная мышечная атрофия и слабость или паралич, например, при инсульте или травме спинного мозга . [14] Более распространенные повреждения, такие как черепно-мозговая травма или церебральный паралич, могут вызвать генерализованную мышечную атрофию. [15]
Травмы или заболевания периферических нервов, иннервирующих определенные мышцы, также могут вызвать мышечную атрофию. Это наблюдается при повреждении нерва в результате травмы или хирургического осложнения, ущемления 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 лекарства, токсичные для мышц, такие как доксорубицин . [17]
Известно , что нарушения эндокринной системы, такие как болезнь Кушинга или гипотиреоз, вызывают мышечную атрофию. [18]
Атрофия мышц возникает из-за дисбаланса между нормальным балансом между синтезом белка и его деградацией. Это включает в себя сложную клеточную передачу сигналов, которая до конца не изучена, а мышечная атрофия, вероятно, является результатом множества механизмов, способствующих этому. [19]
Митохондриальная функция имеет решающее значение для здоровья скелетных мышц, и вредные изменения на уровне митохондрий могут способствовать мышечной атрофии. [20] Снижение плотности и качества митохондрий постоянно наблюдается при мышечной атрофии из-за неиспользования. [20]
АТФ -зависимый путь убиквитин / протеасома является одним из механизмов разрушения белков в мышцах . Это включает в себя пометку конкретных белков для разрушения с помощью небольшого пептида, называемого убиквитином , который позволяет протеасоме распознавать деградацию белка. [21]
Скрининг мышечной атрофии ограничен отсутствием установленных диагностических критериев, хотя многие из них были предложены. Могут использоваться диагностические критерии других состояний, таких как саркопения или кахексия . [3] Эти синдромы также можно выявить с помощью скрининговых анкет. [ нужна цитата ]
Мышечную массу и изменения можно оценить количественно с помощью визуализирующих исследований, таких как компьютерная томография или магнитно-резонансная томография (МРТ) . Биомаркеры, такие как мочевина в моче , можно использовать для приблизительной оценки потери мышечной массы в условиях быстрой потери мышечной массы. [22] Другие биомаркеры в настоящее время исследуются, но не используются в клинической практике. [3]
Атрофию мышц можно отсрочить, предотвратить, а иногда и обратить вспять с помощью лечения. Подходы к лечению включают воздействие на сигнальные пути, которые вызывают мышечную гипертрофию или замедление распада мышц, а также оптимизацию статуса питания. [ нужна цитата ]
Физическая активность обеспечивает значительный анаболический стимул мышц и является важнейшим компонентом замедления или обращения вспять мышечной атрофии. [3] До сих пор неизвестно, какова идеальная «дозировка» упражнений. Было доказано, что упражнения с отягощениями полезны для уменьшения мышечной атрофии у пожилых людей. [23] [24] У пациентов, которые не могут заниматься спортом из-за физических ограничений, таких как параплегия, для внешней стимуляции мышц можно использовать функциональную электрическую стимуляцию . [25]
Адекватное 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 ингибировать распад белка, а также изучались при мышечной атрофии 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 некоторых состояниях атрофии мышц у людей, особенно при саркопении . [26] [27] [28] На основании метаанализа семи рандомизированных контролируемых исследований , опубликованного в 2015 году, прием добавок HMB эффективен в качестве лечения для сохранения мышечной массы у пожилых людей. [29] Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить точное влияние HMB на мышечную силу и функцию в различных группах населения. [29]
В тяжелых случаях мышечной атрофии пациентам в качестве потенциального лечения можно назначать анаболические стероиды , такие как метандростенолон , хотя их использование ограничено побочными эффектами. Новый класс препаратов, называемый селективными модуляторами андрогенных рецепторов , исследуется с многообещающими результатами. Они будут иметь меньше побочных эффектов , но при этом будут способствовать росту и регенерации мышечной и костной ткани. Эти эффекты еще предстоит подтвердить в более крупных клинических исследованиях. [30]
Исходы мышечной атрофии зависят от основной причины и состояния здоровья пациента. Неподвижность или постельный режим в группах населения, предрасположенных к мышечной атрофии, таких как пожилые люди или люди с болезненными состояниями, 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 мышечной массы тела также связана с повышенным риском инфекций, снижением иммунитета и плохим заживлением ран. Слабость, которая сопровождает мышечную атрофию, приводит к более высокому риску падений, переломов, физической инвалидности, необходимости стационарного ухода, снижению качества жизни, увеличению смертности и увеличению затрат на здравоохранение. [3]
Бездействие и голодание у млекопитающих приводят к атрофии скелетных мышц, сопровождающейся меньшим количеством и размером мышечных клеток, а также меньшим содержанием белка. [31] Известно, что у людей длительные периоды иммобилизации, например, в случае постельного режима или полетов космонавтов в космос, приводят к ослаблению и атрофии мышц. Подобные последствия наблюдаются и у мелких млекопитающих, впадающих в спячку, таких как золотопокрытые суслики и бурые летучие мыши. [32]
Медведи — исключение из этого правила; Виды семейства Ursidae известны своей способностью переживать неблагоприятные условия окружающей среды, низкие температуры и ограниченную доступность питания в зимний период посредством спячки . За это время медведи претерпевают ряд физиологических, морфологических и поведенческих изменений. [33] Их способность сохранять количество и размер скелетных мышц во время неиспользования имеет важное значение. [ нужна цитата ]
Во время спячки медведи проводят 4–7 месяцев в бездействии и анорексии, не подвергаясь атрофии мышц и потере белка. [32] Несколько известных факторов способствуют поддержанию мышечной ткани. Летом медведи пользуются доступностью питания и накапливают мышечный белок. Белковый баланс во время покоя также поддерживается за счет более низкого уровня распада белка в зимний период. [32] Во время неподвижности мышечная атрофия у медведей также подавляется протеолитическим ингибитором, который высвобождается в кровообращение. [31] Еще одним фактором, который способствует поддержанию мышечной силы у спящих медведей, 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 быстроты реакции у медведей во время спячки. [34]
Мышечную атрофию можно вызвать на доклинических моделях (например, на мышах) для изучения эффектов терапевтических вмешательств против мышечной атрофии. Ограничение диеты, то есть ограничение калорий, приводит к значительной потере мышечной массы в течение двух недель, а потерю мышечной массы можно компенсировать с помощью диетического вмешательства. [35] Иммобилизация одной из задних ног мышей также приводит к атрофии мышц и характеризуется потерей как мышечной массы, так и силы. Ограничение приема пищи и иммобилизация могут использоваться на моделях мышей, и было показано, что они частично совпадают с механизмами, связанными с саркопенией у людей. [36]