《Neurobiology of Aging》：Nerve, Muscle.,and Adiposity: Associations with Gait Speed Across Adulthood in the Baltimore Longitudinal Study of Aging
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步速与年龄、周围神经功能、肌肉横截面积及肌内脂肪的关系研究。基于BLSA数据，发现神经功能与肌肉形态（MCSA、IMAT）均影响步速，其中MCSA和IMAT是主要中介因素，神经功能作用较小。多组分析表明这些机制在成年期稳定，老年组步速下降由形态和神经因素共同介导。
马塞尔·巴希亚·兰扎（Marcel Bahia Lanza）|马特乌斯·B·格雷罗（Matheus B. Guerrero）|维基·L·格雷（Vicki L. Gray）|埃莉诺·M·西蒙西克（Eleanor M. Simonsick）
美国马里兰大学医学院物理治疗与康复科学系，巴尔的摩，MD 21201
摘要
行走是人类移动能力的基础，而步速减慢是公认的与衰老相关的移动能力下降的指标。尽管老年人的移动能力下降与肌肉中与衰老相关的神经和形态变化有关，但步速的具体神经和形态相关因素尚未完全明确。因此，我们的主要目的是量化外周神经功能、肌肉横截面积（MCSA）和肌肉内脂肪（IMAT）与成年期步速之间的关系。我们研究了来自巴尔的摩老龄化纵向研究（BLSA）的898名参与者，他们的年龄均≥20岁，并且拥有完整的步速、身体成分、MCSA、IMAT和外周神经功能数据。多元回归分析分别解释了日常步速和快速步速变化的29%和40%。经过相互调整后，外周神经指标（信号幅度和传导速度）与日常步速和快速步速有中等程度的关联。相比之下，年龄、身高、身体圆度指数（BRI）、MCSA和IMAT与这两种步速都存在独立关联。结构方程建模表明，MCSA和IMAT是年龄相关步速下降的主要中介因素，而神经功能的作用较小且具有任务特异性。多组分析显示，这些生理机制在成年期保持稳定；然而，最年长组的年龄对快速步速的直接影响减弱，表明该群体的功能下降完全由神经肌肉和形态因素介导。综上所述，这些发现表明外周神经功能对成年期的步速有一定影响，但其作用相对于肌肉形态（MCSA和IMAT）来说较为有限，后者是年龄相关移动能力下降的主要生理因素。
引言
行走是人类的一项基本活动，步态模式的改变，包括步速减慢，被广泛认为是老年人身体功能下降的标志（Artaud等人，2015年；Simonsick等人，2018年）。步速较慢的老年人每年摔倒的次数比步速较快的人更多（Adam等人，2023年）。此外，随着年龄增长而出现的身体功能下降与产生力量的能力下降有关（Schettino等人，2014年；Skelton等人，1994年），这可能与肌肉质量较差和肌肉激活能力下降有关（Brady等人，2014年；Clark等人，2010年；Deshpande等人，2008年；Lanza等人，2021年）。由于有效的行走需要持续的力量生成（LaRoche等人，2011年）、及时的肌肉激活（Hesse等人，2001年）以及协调控制以维持前进和动态稳定性（Reimann和Bruijn，2024年），肌肉形态和神经功能的损伤可能会改变步态机制。确定步速更多地受到神经因素、肌肉形态还是脂肪的影响，有助于阐明步态机制和移动稳定性的生理限制，这对跌倒风险具有潜在意义。
人类运动依赖于神经控制，动作电位从大脑传递到肌肉以启动和调节激活（Campbell等人，1973年；Hunter等人，2016年）。随着年龄的增长，整个神经肌肉系统会经历结构和功能的变化，特别是在第六个十年之后，运动神经元和运动单位逐渐丧失（Campbell等人，1973年；Tomlinson和Irving，1977年）。因此，神经结构的损伤会导致肌肉激活减少，从而恶化神经运动表现和身体功能（Hunter等人，2016年；Navarro等人，2007年）。神经电刺激已被用于评估和检测外周肌肉神经系统（Deshpande等人，2008年；Scaglioni等人，2003年），信号幅度和速度可作为神经健康状况的指标（Deshpande等人，2008年）。对运动神经的非自愿刺激会触发动作电位，该电位传到肌肉纤维，产生复合动作电位（M波），作为记录电极下所有纤维的总响应（Farina，2004年）。早期研究发现，老年人的M波幅度比年轻人小47%至57%（Henry等人，2023年；Scaglioni等人，2003年），表明外周神经系统可能随年龄增长而功能下降。另一项涉及更大样本（n = 442）的研究表明，M波幅度和速度会随年龄变化，并可能影响不同年龄组的振动感知阈值（Deshpande等人，2008年）。尽管M波特征不能直接测量运动单位数量，但它们可能反映了外周神经功能、神经肌肉传递和肌肉纤维兴奋性的累积变化（McComas等人，1971年）。然而，目前尚不清楚这些外周神经系统功能的下降是否会影响身体功能，如步速。
肌肉形态，包括肌肉大小和肌肉内脂肪（IMAT），已被认为会影响总体力量产生（Barbat-Artigas等人，2014年；Marcus等人，2010年；McGregor等人，2014年）。考虑到肌肉大小（Balshaw等人，2021年）和IMAT（Addison等人，2014年）与力量产生以及身体功能的影响（Marcus等人，2010年；McGregor等人，2014年）之间的正负关联，人们可能认为这两个因素都会影响步速。然而，由于存在矛盾的证据，它们与步速的实际关系仍不清楚。例如，仅肌肉大小（以肌肉质量衡量）与老年女性的日常步速有关（6米测试），但并非独立于其他因素（Barbat-Artigas等人，2016年）。其他研究未发现肌肉质量与老年人在不同距离（15米（Kim等人，2022年）、11米（Hayashida等人，2014年）和10米步行测试（Sipil?和Suominen，1994年）中的日常步速之间存在关联。在更具挑战性的步行测试中，如老年女性的15米快速步速（Kim等人，2022年）和老年人的400米步行测试（Osawa等人，2019年）中发现了关联。上述所有研究使用了不同的方法来评估肌肉质量（例如，生物电阻抗与计算机断层扫描），这可能是结果不一致的原因。重要的是，没有研究考虑IMAT的影响。
IMAT对肌肉力量的影响已得到充分证实（Addison等人，2014年；Correa-de-Araujo等人，2020年；Rahemi等人，2015年）。然而，IMAT与步速之间的关系仍不确定。据我们所知，只有一项研究调查了下肢IMAT与步速（10米步行测试）之间的关系。该研究发现，股四头肌群IMAT较低的老年人步速更快（Sipil?和Suominen，1994年）。另一项研究（Reinders等人，2015年）探讨了IMAT与步速下降之间的关系，但未发现显著关联；然而，这项研究的一个关键局限性在于未指定测量IMAT的身体部位。这一信息至关重要，因为IMAT可以在多个肌肉群中测量，其分布可能因身体部位而异。不仅在股四头肌中测量IMAT，还在其他下肢肌肉中测量，将有助于更全面地了解IMAT与步速之间的关系。此外，大多数上述研究的样本量较小，主要包含女性，并且仅关注老年人，这阻碍了对这些生理因素及其在衰老过程中对步速影响的考察。
综上所述，单独来看，外周神经系统和肌肉形态都对步速有贡献。然而，外周神经功能和肌肉形态与步速之间的联合关联是协同作用还是独立作用尚不清楚，也不清楚这些关系是否存在于从青年到老年的整个年龄段。了解哪些肌肉形态（如横截面积、IMAT）和外周神经功能方面与步速的关联最为紧密，将有助于确定移动能力下降的主要生理驱动因素。这些知识将有助于设计有针对性的干预措施，例如抗阻训练以保持肌肉质量或神经肌肉刺激以维持神经传导，从而改善步态机制并降低跌倒风险。因此，本研究使用巴尔的摩老龄化纵向研究（BLSA）的参与者，调查了不同年龄段步速与外周神经系统、肌肉大小和IMAT的年龄相关差异（Ferrucci，2008年）。主要目的是量化成年期外周神经功能、肌肉大小和IMAT与步速之间的关系。我们假设年龄增长会导致步速减慢，这种关系将通过外周神经功能的下降、肌肉大小的减少和IMAT的增加来介导。
方法
研究参与者年龄大于20岁，身体健康，日常生活活动或移动能力没有限制（无需辅助设备即可行走超过400米，且没有症状）。排除标准包括认知障碍、免疫功能受损、体重指数大于40（且低于300磅）或患有严重慢性疾病。参与者在入组后每1至4年进行一次随访：60岁以下者每4年随访一次，60至79岁者每2年随访一次，80岁及以上者每年随访一次。
结果
共有898名参与者（446名男性，452名女性；平均年龄66.10 ± 12.62岁）被纳入分析。样本特征在补充文件中也有详细说明。
讨论
从年轻到中年，日常步速和快速步速没有下降；然而，在这个阶段之后，两种步速都显著下降，尤其是在最年长的老年人（80-100岁）中更为明显。这些发现与步速随年龄增长而下降的公认观察结果一致（Artaud等人，2015年；Studenski，2011年）。这些与年龄相关的步速下降强调了研究神经肌肉和
致谢
我们衷心感谢BLSA的参与者和研究团队对本研究的宝贵贡献。
