運動生理週訊(第387期)
肌肉質量 (muscle quality) 的老化(August.25.2019)
王順正、林玉瓊、吳晨聖、路召薇、吳柏翰
肌力老化與肌肉量減少 (肌肉減少症，sarcopenia) 是高齡者需要面對的課題，而且，研究發現肌力老化比肌肉量減少更嚴重 (王順正等，2019)。可是，單純由肌力、肌肉量來評量肌肉的生長發育、訓練效果、老化、......等，並無法確實呈現肌肉功能的效率，就像舉重比賽要依照體重分級一樣，透過肌肉質量 (muscle quality, MQ，單位肌肉大小可以產生的肌力) 的方式，可以更清楚的呈現肌肉功能與效率。只是，透過MQ來評量肌肉功能的老化趨勢如何呢？
有關MQ的評量方式方面。Metter等 (1999) 以最大等速肌力 (nm) 除以肌肉橫斷面積 (cross-sectional area, CSA，單位cm
2)、局部非脂肪重 (fat free mass, FFM，單位kg) 來計算MQ。Ivey等 (2000) 則以股四頭肌1 RM (單位kg)，除以由核磁共振成像 (magnetic resonance imaging, MRI) 測量的股四頭肌肌肉體積 (單位cm
3) 來計算MQ，類似的MQ評量方法也被Correa等 (2013) 採用，只是股四頭肌的肌肉體積是採用超音波設備進行推算。Brooks等 (2007) 則以腿部1 RM肌力 (單位kg) 除以腿部非脂肪重 (fat-free mass，單位kg) 來計算MQ。Pinto等 (2014) 則以慣用腿股四頭肌1 RM (單位kg) 除以股四頭肌厚度 (單位mm) 來計算MQ。Barbat-Artigas等 (2012) 則提出一個新的方法來評量MQ，以握力 (handgrio strength) / 骨骼肌肉重 (skeletal muscle mass) (kg/SMkg)、肌肉爆發力 (muscle power) / 骨骼肌肉重 (watts/SMkg) 來評估MQ，分別以女性1.53與1.35 (kg/SMkg)、5.50與4.08 (watts/SMkg)，男性1.53與1.36 (kg/SMkg)、5.50與4.33 (watts/SMkg)，來區分MQ的正常、低、差等級。有關MQ的評量與計算方式非常多樣化，進而限制了不同研究結果間的相互比較效益。
有關MQ的老化趨勢方面。Metter等 (1999) 在巴爾的摩老年人縱向研究 (Baltimore Longitudinal Study) 中，以675名不同年齡的受試者為對象進行的橫向研究 (cross-sectionally study)，依據等長膝關節伸肌力量，以及測量大腿圍推算的CSA、以雙能量x-absorptiometry測量腿部非脂肪重 (FFM) 評量MQ，是否會隨年齡老化。研究發現這兩種方式推算的MQ與年齡皆呈現負相關 (p < .05)。但是，以另外412名男性受試者，進行10至25年的縱向研究，卻發現MQ並沒有隨年齡下降，甚至有些受試者在10至25年後的MQ還增加。這個研究發現，難以確認MQ是否會有老化的下降趨勢？
Ivey等 (2000) 比較年齡和性別差異的受試者，進行肌力訓練和停止訓練 (detraining) 對MQ反應的差異，研究以11名年輕男性、9名年輕女性 (20-30歲)、11名年長男性、11名老年女性 (65-75歲)，在9週肌力訓練和31週停止訓練後，股四頭肌MQ的變化狀況。研究發現，9週訓練後，所有組別1 RM力量、肌肉量、MQ都顯著增加，而且年輕女性的MQ增加顯著高於其他三組 (右圖)。經過31週停止訓練之後，除了老年女性之外，年輕男女性、老年男性的MQ皆顯著大於訓練前的MQ。就算停止訓練時間長達31週，大多數人MQ的訓練效果都還可以比訓練前高。
Brooks等 (2007) 則以62名患有2型糖尿病的社區西班牙裔 (>55歲) 為對象，受試者隨機分配到16週、每週3次、每次三組五種動作、強度60-80% 1 RM的力量訓練加標準治療組 (ST組) 或單獨的標準治療組 (CON組)。研究發現訓練組的下肢肌肉重增加1.1±0.3 kg、控制組則增加0.4±0.2，但是下肢肌力則分別增加173±19 kg、-19±7 kg，MQ部分則分別增加28±3、-4±2。研究顯示力量訓練可以改善MQ，同時也改善全身胰島素敏感性。
Correa等 (2013) 以10名年齡67±5歲的自願參與女性為對象，進行12週的肌力訓練，其中1-3週以兩組、15-20 RM強度，4-6週以三組、12-15 RM強度，7-9週以三組、10-12 RM強度，10-12週以四組、8-10 RM強度，每次訓練休息120秒，總肌力訓練時間至少45分鐘。研究發現，12週訓練後1 RM肌力、肌肉量分別顯著增加33%、26%，MQ則沒有顯著改變 (+5%)，再經過12週的停止訓練後1 RM肌力仍然比訓練前增加12%。阻力訓練提升的肌力增加效益，可以維持到訓練後三個月；肌肉量在訓練後增加、停止訓練後恢復；MQ則不會受到訓練的影響。
Pinto等 (2014) 以36名坐式生活型態的老年婦女 (66±8 歲) 為對象，隨機分為實驗組 (19名) 或對照組 (17名)，實驗組進行6週、每週2天、每次兩組 (1-3週、15-20 RM) 到三組 (4-6週、12-15 RM) 的腿部肌力訓練，訓練之後訓練組的1 RM、30-s sit-to-stand測驗、8英尺 up-and-go測驗皆有的顯著改善，MQ的改變量與30-s sit-to-stand測驗、8英尺 up-and-go測驗的改變量顯著相關 (0.62、-0.71，右圖)。6週的阻力訓練足以增強老年女性膝關節伸肌的MQ，進而造成身體功能的改善。
Aagaard (2003) 透過文獻分析阻力訓練的生理適應。神經改變 (neural changes) 與肌肉型態改變 (changes im muscle morphology)，造成最大肌力、爆發性肌力 (explosive strength，發力率 (rate of force development, RFD))、離心肌力皆呈現進步的狀況。阻力訓練造成的神經改變，包括運動神經元興奮增加、運動單位放電率 (firing rate) 增加、神經抑制降低；阻力訓練造成的肌肉型態改變，包括肌纖維橫斷面積增加、第II型肌纖維橫斷面積增加、肌肉量增加。Hughes等 (2017) 用右圖來說明阻力訓練形成肌力增加的影響因素，剛剛開始訓練的前面幾週神經適應是造成肌力增加的原因。有鑑於此，當肌力訓練的時間較短 (6週以內) 時，肌肉量變化的程度較小，由於MQ是以單位肌肉量的肌力來計算，造成MQ的顯著上升趨勢；當訓練的時間變長 (12週以上) 時，阻力訓練的增進效益開始會呈現在肌肉量的增加，因此MQ的數據就會趨向維持不變。顯然，針對MQ進行長時間的老化趨勢分析時，同時也要考量神經適應與肌肉型態適應的相關問題。
此外，阻力訓練時選定的重量也是影響訓練效果的重要條件。當強度選定1-8 RM強度訓練時，主要可以增加最大肌力，如果同時訓練量也很多時，還可以增加肌肉量；如果選擇8-12 RM強度訓練，主要在增加肌肉爆發力；如果選擇15-20 RM或20 RM以上，則主要在增加肌耐力。一般社會大眾若以MQ為主要訓練目標時，似乎選擇可以增加肌力、不要增加肌肉量的訓練方式最佳，這時採用1-8 RM強度、2-3組的阻力訓練可能最合適。
由於評量與計算MQ的方法相當多樣化，因此發展一個簡單有效評量MQ的方法，可能是進行MQ相關研究的必要工作。依照目前的MQ相關研究成果來看，MQ可能會隨著年齡增加呈現下降的現象。年輕男女、老年男女、55歲以上糖尿病患者，進行6-12週的阻力訓練，原則上可以有效提升MQ；當訓練的時間拉長 (12週以上)，可能在肌力增加、肌肉也增加的條件下，造成MQ不會顯著改變的結果。MQ是否會受到停止阻力訓練的影響？仍需要進一步的研究來證實。
引用文獻
王順正、林玉瓊、吳晨聖、路召薇 (2019)。肌力老化比肌肉量減少更嚴重。運動生理週訊，386期。http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=386
Aagaard, P. (2003). Training-induced changes in neural function. Exercise and Sport Sciences Reviews, 31(2), 61-67.
Barbat-Artigas, S., Rolland, Y., Zamboni, M., & Aubertin-Leheudre, M. (2012). How to assess functional status: a new muscle quality index. The Journal of Nutrition, Health & Aging, 16(1), 67-77.
Brooks, N., Layne, J. E., Gordon, P. L., Roubenoff, R., Nelson, M. E., & Castaneda-Sceppa, C. (2007). Strength training improves muscle quality and insulin sensitivity in Hispanic older adults with type 2 diabetes. International Journal of Medical Sciences, 4(1), 19-27.
Correa, C. S., Baroni, B. M., Radaelli, R., Lanferdini, F. J., Cunha, G. D. S., Reischak-Oliveira, Á., Vaz, M. A., & Pinto, R. S. (2013). Effects of strength training and detraining on knee extensor strength, muscle volume and muscle quality in elderly women. Age, 35, 1899-1904.
Hughes, D. C., Ellefsen, S., & Baar K. (2017). Adaptations to Endurance and Strength Training. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8(6), Published in Advance May 10, 2017, doi: 10.1101/cshperspect.a029769
Ivey, F. M., Tracy, B. L., Lemmer, J. T., NessAiver, M., Metter, E. J., Fozard, J. L., & Hurley, B. F. (2000). Effects of strength training and detraining on muscle quality: age and gender comparisons. Journal of Gerontology: Bioolgical Sciences, 55A(3), B152-B157.
Metter, E. J., Lynch, N., Conwit, R., Lindle, R., Tobin, J., & Hurley, B. (1999). Muscle quality and age: cross-sectional and longitudinal comparisons. Journal of Gerontology: Bioolgical Sciences, 54A(5), 8207-8218.
Pinto, R. S., Correa, C. S., Radaelli, R., Cadore, E. L., Brown, L. E., & Bottaro, M. (2014). Short-term strength training improves muscle quality and functional capacity of elderly women. Age, 36, 365-372.
