Резюме

Въпреки значителните усилия, направени за характеризиране in vivo на функцията на скелетните мускули на човека през последните 20 години, все още има противоречия относно това дали затлъстяването влияе върху мускулната ефективност при хора от различни възрасти. Поради това прегледахме наличната литература, за да определим влиянието на затлъстяването върху силата на скелетните мускули и умората. Затлъстелите индивиди имат (i) по-висока абсолютна мускулна сила, (ii) по-ниска сила на единица телесна маса, (iii) съотношение на сила подобна на общата маса без мазнини и (iv) съотношение с подобна/по-висока сила към мускулен размер в сравнение с тяхното нонобез връстници. Тези резултати предполагат, че затлъстяването не влияе отрицателно на присъщите мускулни контрактилни свойства. Освен това, наличните доказателства не показват разлики в мускулната умора между затлъстели и ненадебелни индивиди. Следователно фактори като ефекта на увреждане на излишната мастна маса и/или нарушената двигателна координация могат да обяснят лошото физическо представяне на затлъстелите хора от всички възрасти.

влиянието

Въведение

Въпреки че сърдечно-съдовите и метаболитните последици от затлъстяването са проучени задълбочено през последните две десетилетия, по-малко внимание е отделено на изследването на въздействието на затлъстяването върху функцията на човешките скелетни мускули in vivo. Това е изненадващо в светлината на факта, че хората със затлъстяване имат значителни функционални ограничения [1] и повишено разпространение на здравословни проблеми, които поне отчасти се дължат на недостатъчни нива на сила и мощ на скелетните мускули във връзка с прекомерното им тяло маса (т.е. обща неадекватна функция на скелетните мускули).

Доколкото ни е известно, ефектът от затлъстяването върху мускулната умора, който - освен мускулната сила и сила - представлява важна връзка към нормалните ежедневни задачи, също е слабо документиран в литературата. Тази информация е от съществено значение, тъй като няколко ежедневно (например изкачване на стълби, ходене), както и физически дейности включват повтарящи се контракции на мускулите на долните крайници. По-голямата умора в тези мускули може да се разглежда като ограничаващ фактор за двигателната ефективност. Благодарение на по-високия дял на бързоуморимите влакна, описани в затлъстелите човешки скелетни мускули [3, 4], може да се предвиди, че затлъстелите хора ще получат по-голяма умора в сравнение с техните слаби колеги. Интуитивно може да се очаква, че високите нива на мощност, необходими на затлъстелите субекти, за да преместят масивното си тяло по време на амбулаторни и спортни дейности, могат да доведат до подобрена умора.

Основните цели на този преглед са (i) да преразгледа въздействието на затлъстяването върху силата/мощта и умората на човешките скелетни мускули in vivo чрез преглед на предишни проучвания, проведени върху деца, млади възрастни и възрастни хора, (ii) за обсъждане основните последици от тези констатации във връзка с функционалните увреждания и евентуалната поява на болести/патологии и (iii) да предоставят възможни перспективи за бъдещи изследвания в тази област.

В първата част на прегледа включихме само проучвания, при които силата/мощта на човешкия скелетен мускул (наричана по-нататък само сила, както за по-голяма яснота, така и защото мощността рядко е изследвана) и умората са обективно оценени (т.е., чрез динамометрия), така че да се изключат оценките с лоша методологична валидност и да се сведе до минимум влиянието на координацията върху свързаните с мускулите резултати. Търсенето на литература се извършва с помощта на базата данни PubMed през годините 1970-2013 и със следните ключови думи: „затлъстяване“, „индекс на телесна маса“, „сила“, „мощност“, „умора“, „мускули“ и „функция“. Изключихме проучвания, в чийто експериментален дизайн липсва ясна дефиниция на затлъстяването, за да се избегне объркване между наднорменото тегло и затлъстяването и с неточно описание на протоколите за оценка на мускулната сила и умора.

Влияние на затлъстяването върху мускулната сила

Таблица 1 обобщава проучванията, които са изследвали въздействието на затлъстяването върху мускулната сила и/или мощност чрез сравняване на лица, страдащи от затлъстяване и затлъстяване с подобна хронологична възраст. Като цяло литературата посочва, че сравнението на мускулната сила между хората със затлъстяване и лица, страдащи от затлъстяване, се влияе от спецификата на процедурата за нормализиране, изследваните мускулни групи, мускулната дължина, при която са проведени измервания на силата, възрастта и количеството на обичайната физическа активност.

Взети като цяло, данните показват, че хората със затлъстяване имат по-висока абсолютна мускулна сила, но по-ниски относителни стойности в сравнение с неблагополучните субекти, когато силата се изразява на единица телесна маса [5 ••, 6–13]. Напротив, затлъстелите индивиди имат сходно съотношение на силата спрямо общата маса без мазнини [6, 8, 10, 12–14] и сходно или по-високо съотношение на сила и размер на мускулите в сравнение с техните слаби колеги [5 ••, 15, 16]. Тези резултати предполагат, че затлъстяването изглежда не влияе отрицателно на присъщите мускулни контрактилни свойства („мускулно качество“). Следователно, други фактори, като въздействието на прекомерната мастна маса и/или нарушената двигателна координация [17], могат да обяснят намалената двигателна ефективност на затлъстелите хора, особено за сложни двигателни задачи, които изискват подкрепа или мобилизация на телесната маса.

Влияние на затлъстяването върху мускулната умора

Последствия

Затлъстелите хора имат по-висока абсолютна мускулна сила, отколкото nonobese, независимо от възрастта. Когато абсолютната сила се изразява като функция от телесната маса, обаче, затлъстелите лица имат по-ниска сила от слабите си колеги. Тези резултати имат множество последици за хората със затлъстяване, по-специално по отношение на физическото функциониране по време на ежедневните дейности и цялостното качество на живот.

Недостатъчната мускулна сила на затлъстелите лица във връзка с тяхната значително увеличена телесна маса е поне частично отговорна за функционалните ограничения при извършване на общите дейности в ежедневието, включително работоспособността [29]. Например, ниската относителна сила, съчетана с лоша статична и динамична постурална стабилност и намалена сензорна интеграция при индивиди със затлъстяване [30], може да увеличи риска от падане и препъване по време на амбулацията [31, 32] и дори повече за възрастните хора със затлъстяване . Слабостта на квадрицепсите, свързана със затлъстяването, отчетена при дълга мускулна дължина [14], също може да представлява сериозно ограничение в ежедневието и в крайна сметка рисков фактор за мускулно-скелетни наранявания. Ежедневните дейности, включващи удължаване на контракциите на квадрицепсите с широк обхват на движение (като коленичене и приклекване), могат да представляват прекомерно предизвикателство за хората със затлъстяване, като по този начин ограничават физическото им функциониране.

Затлъстелите хора упражняват високи абсолютни сили, за да поддържат и движат масивното си тяло по време на обичайни ежедневни дейности, като ходене [33]. Това може да доведе до необичайно натоварване на ставите [34], механика на походката [35] и подравняване на ставите (особено в колянната става) [36], което може да представлява възможен път за патогенезата и прогресирането на остеоартрит на коляното [37] и ортопедични усложнения като цяло, независимо от възрастта [38]. Затлъстяването е основен рисков фактор за остеоартрит на коляното [33, 37], с относително съотношение 4,4 при жените и 2,8 при мъжете [37]. Възможната връзка между затлъстяването, недостатъчната относителна мускулна сила и артрозата обаче далеч не е установена.

Перспективи

Тази прегледна статия повдига няколко важни въпроса. По отношение на оценката in vivo на представянето на скелетните мускули, влиянието на затлъстяването върху следните ключови атрибути на човешката мускулна функция остава да бъде определено:

ексцентрична мускулна сила (особено при дълга мускулна дължина), която е напълно пренебрегвана в предишни изследвания;

динамична мускулна сила, особено за многоставни упражнения със затворена верига (напр. преса на краката, полуклек), която е по-свързана с глобалната физическа функция, отколкото чистата мускулна сила;

изпълнение на цикъла на разтягане, за да се оцени капацитетът за съхранение на енергия на серийните еластични компоненти и приноса на разтягащия рефлекс;

валидност и надеждност на резултатите от функциите на скелетната мускулатура, което може да е най-лошото при затлъстели в сравнение с лица, които не са в лошо състояние поради лоша координация, стабилизация на тялото и мотивация;

мускулни и нервни адаптации, предизвикани от дългосрочна прекомерна телесна маса, като хронични промени в мускулната маса, разпределение на мускулните влакна, гръбначен рефлекс и кортико-гръбначна възбудимост.

поради спецификата на психологическите реакции на затлъстелите хора на доброволни физически упражнения [39], както периферните, така и централните фактори, допринасящи за развитието на мускулна умора, трябва да бъдат систематично оценявани при затлъстели лица;

нервно-мускулна, физическа и психическа умора, предизвикана от физически упражнения, както и от общи задачи от ежедневието.

Заключение

В обобщение, хората със затлъстяване имат по-висока абсолютна мускулна сила от слабите връстници, но по-ниска сила на единица телесна маса. И обратно, те имат съотношение на силата като общото съдържание на мазнини без мазнини и сходно/по-високо съотношение на сила към размера на мускулите в сравнение с неносените индивиди. Тези резултати предполагат, че затлъстяването изглежда не влияе отрицателно върху вътрешната способност за генериране на сила на скелетните мускули. Съществуват обаче някои особености на затлъстелите мускули поради обичайните нива на физическа активност и/или дългосрочните адаптивни промени, например при кратки разстояния и за антигравитационни мускули (вероятно медиирани от невронни адаптации), които изискват допълнителни изследвания. Въпросът за умората при затлъстели субекти е силно противоречив, тъй като са проведени твърде малко обективни оценки, за да се направят твърди заключения, но наличните доказателства не показват разлики в мускулната умора между затлъстели и небъдещи индивиди. Съответното влияние на възрастта, продължителността на затлъстяването и пола върху мускулната умора остава да бъде изяснено.

Препратки

Докладите от особен интерес, публикувани наскоро, бяха подчертани като: • От значение •• От голямо значение

Evers Larsson U, Mattsson E. Функционални ограничения, свързани с висок индекс на телесна маса, възраст и болка в момента при затлъстели жени. Int J Obes Relat Metab Disord. 2001; 25: 893–9.

•• Minetto MA, Botter A, Sprager S, et al. Проучване на възможността за откриване на повърхностни електромиограми при пациенти със силно затлъстяване. J Electromyogr Kinesiol. 2013; 23 (2): 285–95. Това проучване доказва, че откриването на повърхностни електромиографски сигнали е осъществимо при силно затлъстели лица и че проявите на умора не се различават при индивиди със затлъстяване и лица без затлъстяване.

Kriketos AD, Baur LA, O'Connor J, et al. Състав на мускулните влакна при новородени и възрастни популации и взаимоотношения със затлъстяването. Int J Obes Relat Metab Disord. 1997; 21: 796–801.

Wade AJ, Marbut MM, Round JM. Тип мускулни влакна и етиология на затлъстяването. Лансет. 1990; 335: 805–8.

•• Abdelmoula A, Martin V, Bouchant A, et al. Сила на удължаване на коляното при юноши със затлъстяване и без заблуда. Appl Physiol Nutr Metab. 2012; 37: 269–75. В това сравнително проучване демонстрирахме, че затлъстелите юноши имат по-висока абсолютна и относителна изометрична сила на удължаване на коляното в сравнение с момчетата, които не са в състояние.

Aucouturier J, Lazaar N, Dore E, et al. Пикова мощност при колоездене и слаби 6-8-годишни момичета и момчета. Appl Physiol Nutr Metab. 2007; 32: 367–71.

Capodaglio P, Vismara L, Menegoni F, et al. Характеристика на силата на мускулите на флексорите и екстензорите на коляното при пациенти с Prader-Willi и затлъстяване. BMC Musculoskelet Disord. 2009; 10: 47.

Duche P, Ducher G, Lazzer S, et al. Пикова мощност при затлъстели и небъдещи юноши: ефекти на пола и спирачна сила. Med Sci Sports Exerc. 2002; 34: 2072–8.

Hulens M, Vansant G, Lysens R, et al. Изследване на разликите в силата на периферната мускулатура при слаби и затлъстели жени: алометричен подход. Int J Obes Relat Metab Disord. 2001; 25: 676–81.

Maffiuletti NA, Jubeau M, Munzinger U, et al. Разлики в силата на мускулите на квадрицепсите и умората между сухи и затлъстели субекти. Eur J Appl Physiol. 2007; 101: 51–9.

Miyatake N, Fujii M, Nishikawa H, et al. Клинична оценка на мускулната сила при 20-79-годишни японци със затлъстяване. Diabetes Res Clin Pract. 2000; 48: 15–21.

Ward DS, Trost SG, Felton G, et al. Физическа активност и физическа годност при афро-американски момичета със и без затлъстяване. Obes Res. 1997; 5: 572–7.

Szymura J, Gradek J, Maciejczyk M, et al. Анаеробният капацитет при деца със затлъстяване. Gastroenterol Pol. 2011; 18: 147–53.

Maffiuletti NA, Jubeau M, Agosti F, et al. Характеристики на мускулната функция на квадрицепса при юноши със силно затлъстяване и без затлъстяване. Eur J Appl Physiol. 2008; 103: 481–4.

Blimkie CJ, Ebbesen B, MacDougall D, et al. Доброволни и електрически извикани силови характеристики на затлъстели и неблагополучни момчета в напреднала възраст. Hum Biol. 1989; 61: 515–32.

Blimkie CJ, Sale DG, Bar-Or O. Доброволна сила, предизвиква свиващи се контрактилни свойства и активиране на двигателната единица на удължителите на коляното при затлъстели и не-затлъстели юноши. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1990; 61: 313–8.

D'Hondt E, Deforche B, Vaeyens R, et al. Брутна двигателна координация във връзка със състоянието на теглото и възрастта при 5- до 12-годишни момчета и момичета: проучване в напречно сечение. Int J Pediatr Obes. 2011; 6: e556–64.

Villareal DT, Banks M, Siener C, et al. Физическа слабост и телесен състав при затлъстели възрастни мъже и жени. Obes Res. 2004; 12: 913–20.

Rolland Y, Lauwers-Cances V, Pahor M, et al. Мускулна сила при затлъстели жени в напреднала възраст: ефект от развлекателната физическа активност в проучване с напречно сечение Am J Clin Nutr. 2004; 79: 552–7.

Sitnick M, Bodine SC, Rutledge JC. Хроничното хранене с високо съдържание на мазнини отслабва индуцираната от натоварването хипертрофия при мишки. J Physiol. 2009; 587: 5753–65.

• Schilder RJ, Kimball SR, Marden JH, Jefferson LS. Зависимият от телесно тегло тропонин Т алтернативно снаждане е еволюционно запазен от насекоми до бозайници и е частично нарушен в скелетните мускули на затлъстели плъхове. J Exp Biol. 2011; 214: 1523–32. Това проучване при животни показва, че затлъстяването влияе върху експресията на скелетните мускули тропонин Т (компонент на тънките нишки, регулиращи взаимодействието актин-миозин и модулиращата сила). Това е кандидат механизъм за мускулна слабост и намалена подвижност при затлъстяване.

• Lambertz D, Souza TO, Canon F, et al. Влияние на наднорменото тегло върху активната и пасивната фракция на еластичния компонент на плантарните флексори при деца в предпубертетно време. J Appl Physiol. 2013; 114: 73–80. Това проучване показва, че мускулната скованост на трицепс сура е по-голяма при наднормено тегло, отколкото при слаби деца поради съпътстващо увеличаване на сковаността на пасивната фракция на серийния еластичен компонент и на ставните структури.

Faria A, Gabriel R, Abrantes J, et al. Трицепс-сура мускулна скованост: относителни разлики между затлъстели и не-затлъстели жени в постменопауза. Clin Biomech (Бристол Ейвън). 2009; 24: 866–71.

•• MD Tsiros, Coates AM, Howe PR и др. Затлъстяването: новото детско увреждане? Obes Rev. 2011; 12: 26–36. Отличен преглед на ефектите от затлъстяването върху физическото функциониране и уврежданията при децата.

Sartorio A, Fontana P, Trecate L, Lafortuna CL. Краткосрочни промени в умората и мускулната ефективност при пациенти с тежко затлъстяване след интегрирана програма за намаляване на телесната маса. Diabetes Nutr Metab. 2003; 16: 88–93.

Krupp LB, LaRocca NG, Muir-Nash J, Steinberg AD. Скалата за тежест на умората. Приложение при пациенти с множествена склероза и системен лупус еритематозус. Арх Неврол. 1989; 46: 1121–3.

Levinger I, Goodman C, Hare DL, et al. Психологически отговори на упражненията за остра резистентност при мъже и жени със затлъстяване. J Сила Cond Cond. 2009; 23: 1548–52.

Paolillo FR, Milan JC, Bueno Pde G, et al. Ефекти на излишната телесна маса върху силата и умората на квадрицепсите при жени в менопауза. Менопауза. 2012; 19: 556–61.

Capodaglio P, Castelnuovo G, Brunani A, et al. Функционални ограничения и професионални проблеми при затлъстяването: преглед. Int J Occup Saf Ergon. 2010; 16: 507–23.

Corbeil P, Simoneau M, Rancourt D, et al. Повишен риск от падане, свързан със затлъстяването: математическо моделиране на постурален контрол. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2001; 9: 126–36.

Fjeldstad C, Fjeldstad AS, Acree LS, et al. Влиянието на затлъстяването върху паданията и качеството на живот. Dyn Med. 2008; 7: 4.

de Rekeneire N, Visser M, Peila R, et al. Дали падането е просто падане: корелати на спада при здрави възрастни хора. Изследването на здравето, стареенето и състава на тялото. J Am Geriatr Soc. 2003; 51: 841–6.

Messier SP. Диета и упражнения за възрастни със затлъстяване с остеоартрит на коляното. Clin Geriatr Med. 2010; 26: 461–77.

Messier SP, Gutekunst DJ, Davis C, DeVita P. Загубата на тегло намалява натоварванията на колянните стави при наднормено тегло и затлъстели възрастни хора с остеоартрит на коляното. Рев артрит. 2005; 52: 2026–32.

Runhaar J, Koes BW, Clockaerts S, Bierma-Zeinstra SM. Систематичен преглед на променената биомеханика на долните крайници при лица със затлъстяване: възможна роля в развитието на остеоартрит. Obes Rev. 2011; 12: 1071–82.

Mazzuca SA, Brandt KD, Lane KA, Chakr R. Неравномерност и субхондрален костен обмен в контралатерални колена на жени с наднормено тегло/затлъстяване с едностранна остеоартроза: последици за двустранно заболяване. Грижа за артрит Res. 2011; 63: 1528–34.

Mork PJ, Holtermann A, Nilsen TI. Ефект на индекса на телесна маса и физическите упражнения върху риска от остеоартрит на коляното и тазобедрената става: надлъжни данни от норвежкото проучване HUNT. J Epidemiol Community Health. 2012; 66: 678–83.

Taylor ED, Theim KR, Mirch MC, et al. Ортопедични усложнения при наднормено тегло при деца и юноши. Педиатрия. 2006; 117: 2167–74.

Ekkekakis P, Lind E. Упражнението не се чувства по същия начин, когато имате наднормено тегло: въздействието на самоизбрания и наложен интензитет върху афекта и усилието. Int J Obes (Лонд). 2006; 30: 652–60.

Спазване на етичните насоки

Конфликт на интереси

Никола А. Мафиулети декларира, че няма конфликт на интереси.

Себастиен Рател заявява, че няма конфликт на интереси.

Алесандро Сарторио заявява, че няма конфликт на интереси.

Винсент Мартин заявява, че няма конфликт на интереси.

Права на човека и животните и информирано съгласие

Тази статия не съдържа изследвания с хора или животни, извършени от някой от авторите.

Информация за автора

Принадлежности

Лаборатория за нервно-мускулни изследвания, клиника Шултес, Lengghalde 2, 8008, Цюрих, Швейцария

Никола А. Мафиулети

Лаборатория за метаболитни адаптации за упражнения във физиологични и патологични условия (AME2P, EA 3533), Университет Блез Паскал, BP 10448, 63000, Клермон-Феран, Франция

Себастиен Рател и Винсент Мартин

Експериментална лаборатория за ауксо-ендокринологични изследвания и отдел по метаболитни заболявания и ауксология, Istituto Auxologico Italiano, Via Ariosto 13, 20145, Милано и Пианкавало, Италия

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar