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流行病学研究显示，肌肉衰减综合征患病率具有明显的差异性。最近一项关于英国社区老年人（平均年龄67岁）的研究，使用EWGSOP的标准发现男性肌肉衰减综合征的患病率为4.6%，女性为7.9% ［10］ 。美国的一项研究发现，平均年龄为70岁的中老年人肌肉衰减综合征患病率高达36.5% ［11］ 。在日本社区老年人中，当使用双能X线吸收测定法测量肌肉质量时，男性肌肉衰减综合征的患病率为2.5%~28.0%，女性为2.3%~11.7%，而采用生物电阻抗分析法测定时，男性肌肉衰减综合征的患病率为7.1%~98.0%，女性为19.8%~88.0% ［12］ 。中国台湾和香港地区流行病学研究显示，男、女肌肉衰减综合征患病率分别为6.7%~8.4%、0.4%~2.6%。Cheng等比较不同种族与国家的数据后发现，上海70岁以上人群女性肌肉衰减综合征患病率为4.8%，男性为13.2%，比高加索人群低，但与日本人、韩国人患病率相近。Gao等对中国城市与农村老年人群进行筛查后发现，60岁以上人群总体患病率为9.8%（男性6.7%、女性12.0%；农村13.1%、城市7.0%）。在中国的西部地区，农村老年人较城市老年人更易患肌肉衰减综合征 ［13］ 。
肌肉衰减综合征患病率的差异很大程度上是由于缺乏统一的肌肉衰减综合征诊断标准。此外，也与研究所采用的测量方法、研究人群的年龄结构、性别、种族及生活环境差异有关。综合国外的流行病学研究发现，70岁以上老人的肌肉衰减综合征患病率至少达到20%，而80岁以上老人的患病率则高于50%。在我国，虽然还没有确切的全国范围内肌肉衰减综合征流行病学数据，但作者团队最新研究表明，肌肉衰减综合征的总患病率为10%（男性6.4%、女性11.5%） ［14］ 。此外，随着年龄的增长，肌肉衰减综合征的患病率也随之增加，呈现出女性高于男性、乡镇高于城市的特点。
研究表明，肌肉衰减综合征的患病率与住院、慢性疾病相关 ［15］ 。因此，我们还应考虑慢性病患者的肌肉衰减综合征患病率。在慢性病患者中，经常观察到肌肉质量减少，经计算机断层扫描（computed tomography，CT）定义的肌肉衰减综合征患病率为15%~60%。但不同人群的肌肉衰减综合征患病率差异也很大。住院患者和进行手术患者的肌肉衰减综合征患病率相对较低，只有5%~25%的患者表现出肌肉质量和力量的共同减少，而重症监护室的患者肌肉衰减综合征患病率则高达60%~70%。Rossi等 ［16］ 评估了65岁以上入院时间超过5个月的患者肌肉衰减综合征患病率，采用EWGSOP定义肌肉衰减综合征，发现1/4的患者出现肌肉质量减少，5%归类为肌肉衰减综合征，其中21.0%患有严重的肌肉衰减综合征。在心血管疾病患者中，肌肉衰减综合征患病率高达28%。在许多临床疾病中，用诊断性腹部CT扫描筛查肌肉衰减综合征，发现其在肝功能衰竭患者中的患病率为30%~45%。Sheean等 ［17］ 和Weijs等 ［18］ 在需要机械通气的患者中发现，肌肉衰减综合征的患病率分别为56%和63%。此外，在癌症患者中，肌肉衰减综合征的患病率为15%~60%。Prado等 ［19］ 和Martin等 ［20］ 的研究报道了呼吸道/胃肠癌患者中肌肉衰减综合征的患病率为15%~50%，其他研究还描述了肺癌 ［21］ 、结直肠癌 ［22］ 和尿路上皮癌 ［23］ 患者的肌肉衰减综合征患病率，分别为47%、39%和60%。
早期肌肉衰减综合征的特点是肌肉萎缩。随着时间的延长，脂肪逐渐替代肌纤维，纤维化程度增加，肌肉代谢发生变化，出现氧化应激，运动神经元退化，最终导致肌肉功能减弱和丧失。
肌肉衰减综合征主要影响Ⅱ型（快收缩）肌纤维，而对Ⅰ型（慢收缩）肌纤维受影响较小。研究显示，与年轻人相比，70岁以后老年人Ⅰ型肌纤维的横截面积下降15%~20%，Ⅱ型肌纤维下降达40%，这可能是部分Ⅱ型肌纤维向Ⅰ型肌纤维转化或Ⅱ型肌纤维数量直接减少所致，到90岁时，Ⅰ型和Ⅱ型纤维肌至少减少了50% ［24］ 。共聚焦显微镜下显示，肌肉衰减综合征患者的骨骼肌超微结构与年轻人的肌肉结构相比出现了明显变化，表现为兴奋收缩解偶联、横管系统肿胀和肌浆网碎裂。肌肉衰减综合征患者的肌肉还具有肌肉脂肪化的特征，可能是肌肉细胞附近的脂肪细胞直接影响其新陈代谢，与胰岛素敏感度有关。解剖和电生理学研究结果显示：随着年龄的增长，前角细胞和脊神经前根纤维会减少，这些组织学变化的机制可能表明，慢性神经病变过程会引发运动神经元的丢失，从而导致肌肉质量下降。此外，其他因素也会影响这些组织学变化，如生活方式、激素、炎性细胞因子和遗传因素等 ［24］ 。
探明肌肉衰减综合征发生与发展的机制有助于进行临床干预。随着研究的不断深入，发现肌肉衰减综合征与已知众多因素密切相关，其中包括蛋白质合成与分解失衡、热量和蛋白质摄入改变、激素水平变化、神经-肌肉功能衰退及运动单位重组、线粒体损伤、自由基氧化损伤及骨骼肌的修复机制受损、细胞凋亡和钙稳态失衡，各种因素间相互影响，共同促进疾病的进展 ［25］ 。然而，其确切的发病机制尚未完全明确，有待进一步研究。
蛋白质是人体的主要组成物质之一，约占肌肉重量的20%。蛋白质对维持肌肉的数量和质量有重要作用，由此推测肌肉衰减综合征很可能与蛋白质的代谢有关。研究表示，有1/3的老年人的每日蛋白质摄入量未达到推荐摄入量，其中15%的人摄入量不及推荐摄入量的75%。相关证据表明，低蛋白质摄入量与老年人肌肉质量和力量损失有关。例如，研究人员通过3年的队列研究发现，基线调查中的蛋白质摄入量较低的社区老年人瘦体重减少幅度较大 ［26］ 。Balagopal等 ［27］ 表示，蛋白质合成减少在于mRNA量的减少，其中肌肉收缩蛋白肌球蛋白重链（MHC）的mRNA减少更为突出，mRNA和MHC分别与肌肉蛋白质的合成和肌肉力量的增加相关。而合成必需蛋白质的能力决定了肌肉的收缩功能。这种肌肉蛋白质合成选择性地减弱致使肌肉质量降低，从而导致肌肉衰减综合征的发生。
随着年龄的增长，体内多种激素合成水平逐渐下降，包括生长激素、性激素（睾酮和雌激素）、胰岛素等，严重影响了肌肉蛋白质的结构和功能。
1.生长激素
生长激素是人体最重要的激素之一，在维持骨骼肌质量中起着重要作用，其同化作用通过肝脏合成的胰岛素样生长因子1（IGF-1）实现。IGF-1通过增加肌卫星细胞，刺激蛋白质合成，提高肌肉功能。随着年龄增加，生长激素和IGF-1分泌下降，且生长激素脉冲释放也显著降低。经证实，生长激素水平的降低与肌肉力量的下降呈正相关，并且可能导致肌肉损伤。研究表明，健康成人经生长激素干预后，瘦体重明显增加而脂肪明显下降，肌肉力量也显著增加。
2.性激素
研究表明，性激素浓度降低可能是肌肉衰减综合征发生的关键机制之一。性激素水平下降会加速肌肉质量的减少，主要体现在睾酮和雌激素方面。睾酮增加肌肉蛋白质的合成，其对肌肉的影响涉及多种因素的共同作用，包括遗传背景、营养和锻炼等。Gruenewald和Matsumoto关于29项随机对照试验的系统评价显示，老年人应用睾酮替代治疗是有效的 ［28］ 。雌激素既可以通过核受体（ESR1、ESR2）基因表达，也能够由G-蛋白偶联雌激素受体（GPER）表达来提高肌肉质量和力量。绝经期后，卵巢激素水平下降对肌肉功能造成损害。相关随机对照试验显示，对绝经后女性早期应用激素替代疗法可防止女性肌肉衰减综合征的发生 ［29］ 。但是，也有研究表明其益处微弱，且会增加乳腺癌风险。因此，在未探明有效性和安全性前，不推荐将性激素用于肌肉衰减综合征的治疗。综上所述，性激素在肌肉衰减综合征的发生过程中至关重要。
3.胰岛素
随着年龄的增长，胰岛素影响体内脂肪含量及分布的作用逐渐下降。因此，胰岛素抵抗是肌肉衰减综合征的一种潜在的风险因素。Bijlsma等 ［30］ 评估了肌肉衰减综合征但非糖尿病患者的肌肉特性，证实肌肉衰减综合征的发生与胰岛素抵抗有关。肌肉质量的减少可引发胰岛素抵抗；同时，胰岛素抵抗又可促进肌肉的分解，进而形成恶性循环。因此，胰岛素的减少或者胰岛素抵抗均可导致骨骼肌的减少。有研究通过改善哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin mTOR）信号通路，增加餐后胰岛素水平，进而增加肌肉蛋白质合成来克服年龄相关性胰岛素抵抗所致肌肉质量的减少。
老年人中肌肉的减少往往伴有脂肪的增加，而脂肪细胞和浸润的巨噬细胞可产生脂肪细胞因子（如瘦素、脂联素等）和炎症因子［如白细胞介素（IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子（TNF）-α等］。
1.细胞因子
瘦素在调节机体摄食、能量代谢和葡萄糖稳态方面具有重要作用。其水平反映总体脂量。在中枢神经系统中，瘦素结合特定的下丘脑内受体从而调节食欲，同时通过神经内分泌调控途径及自主神经对周围组织发挥效应。随着年龄的增加，血清瘦素水平及下丘脑瘦素抵抗增加，肥胖和老年大鼠均表现出中枢瘦素抵抗和高瘦素血症 ［31］ 。此外，瘦素水平的上调还与老年厌食症相关。厌食直接导致蛋白摄入的不足伴发负氮平衡，出现肌肉蛋白质的降解和丢失。
脂联素是一种丰富的血浆蛋白，有研究表明，骨骼肌细胞中含有丰富的脂联素受体（AdipoR1和AdipoR2）。脂联素依赖脂联素受体信号激活，再通过依赖AMP活化的蛋白激酶（AMPK）的信号促进骨骼肌细胞的脂肪酸氧化和糖吸收，同时脂联素也可抑制核因子-κB（NF-κB）信号，减少单核-巨噬细胞系统及树突状细胞炎症介质如TNF-α和干扰素（IFN）-γ的分泌，增加抗炎细胞因子IL-10和IL-1Rα的产生 ［32］ 。同时，脂联素可有效改善机体对胰岛素的敏感性，从而间接增加肌肉蛋白质的合成，还可通过阻止IL-2和IFN-γ的产生，直接抑制自然杀伤细胞（natural killer cell，NK），但脂联素水平会随着年龄增长而下降。因此，可以考虑通过其干预肌肉衰减综合征的发生发展。
2.炎症因子
炎症因子通过泛素蛋白酶体途径导致肌肉质量及力量下降，在肌肉衰减综合征的发生和发展中发挥关键作用。高水平的炎症介质与老年人的健康下降有关。一些分布在骨骼肌中的炎症介质可能直接影响骨骼肌的分解代谢，或通过其他机制间接发挥效应。实验证明，布洛芬干预后的低炎症水平老年动物，肌肉质量减少明显降低。这也支持了炎症介质对肌肉衰减综合征发展的影响 ［33］ 。
过去许多的动物和人类研究均提示，运动单位有增龄性改变的重建现象和Ⅱ型肌纤维的萎缩。有人认为，骨骼肌质量和力量下降的主要原因是运动神经元的退化，由废用性和功能性失神经共同形成，引起肌纤维代谢改变和失神经样改变。在衰老过程中，运动单位往复进行着去神经支配、轴索生长和神经支配重建等变化。这一循环中只要一个环节出现故障，就会使神经恢复不良。失去神经元支配的肌纤维会发生失神经性萎缩，运动单位的数量和功能也会受到严重影响，并最终可能导致肌肉衰减综合征。随着年龄的增加，支配慢肌纤维的神经元接管邻近衰退的快肌纤维，运动单位重组直接导致骨骼肌收缩速度变慢，动作的精准度降低，且肌纤维也出现相应的萎缩或失能，引起肌纤维质量下降，若完全失神经改变可出现死亡现象。因此，很多学者认为运动单位重组是肌肉丢失的主要原因之一。
在机体衰老过程中，大量自由基累积效应对骨骼肌细胞的肌膜、内质网及线粒体等造成严重的氧化损伤，从而影响Ca 2+ 的转运，致使骨骼肌的收缩功能下降。机体本身对于外来损伤具有自我修复的功能，但在肌肉衰减综合征患者中，自由基损伤了骨骼肌中具有修复功能的卫星细胞，因此也损伤了骨骼肌的修复功能，同时线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）表面没有组蛋白的保护。这一特殊性使其不断地受到氧自由基的攻击，且mtDNA的修复效率不高，受到的攻击不断累积，最终导致骨骼肌线粒体功能紊乱，出现肌肉功能下降。所以，机体衰老伴随的氧自由基堆积，修复功能受损等成为肌肉衰减综合征的重要发生机制之一。
ATP是肌肉力量的产生及维持的能量来源，线粒体是ATP的生成场所。近年来，越来越多的证据指出，线粒体功能障碍是肌肉衰减综合征进展的关键驱动力之一。具体来说，线粒体产生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）及随之而来的蛋白质、脂质、核酸的氧化损伤增加，是衰老过程中肌肉萎缩的机制之一。研究显示，线粒体功能紊乱可能直接加速衰老动物去神经改变。简而言之，肌肉萎缩程度与线粒体活性氧生成密切相关。而且，突触后线粒体功能紊乱可通过氧化修饰神经肌肉接头处关键蛋白对去神经改变及突触传递中重要的钙调节产生进一步损害。
细胞凋亡是一种程序性细胞死亡，不伴有炎症或周围组织损伤。研究显示，细胞凋亡途径加速老年人肌细胞损失，可能是肌肉功能损伤的一个重要机制。骨骼肌的多核特性决定了其凋亡特殊性。骨骼肌凋亡级联反应的激活直接导致细胞核和部分胞质的移除，这一过程被称为骨骼肌细胞核凋亡。此外，凋亡信号可能通过激活泛素蛋白酶复合体系统地刺激肌肉蛋白质降解，导致肌纤维萎缩。另外，在肌肉萎缩过程中，蛋白质降解之前需要凋亡信号。因此，肌肉蛋白质水解作用和细胞凋亡有着密切的内在联系。骨骼肌纤维另一特性是存在两个生物能量和结构不同的线粒体亚群，即肌膜下线粒体和肌纤维间线粒体，这两个亚群对凋亡刺激表达不同的敏感性。因此，可能不同程度地参与了肌肉衰减综合征的发生发展。
随着机体的衰老，体内激素水平的变化、饮食量及营养物质吸收的减少等使得钙的流失量大于摄入量。最近的数据表明，每日钙的摄入量与肌肉质量之间的关系呈正相关。据Seo等 ［34］ 研究证实，增加每日钙的摄入量能有效地减少肌肉衰减综合征的发生率。对于钙代谢，钙火花（肌细胞内钙释放事件）是一个敏感的指标。研究发现，钙火花在肌肉衰减综合征发生前产生变化，导致钙稳态失衡。其他研究发现 ［35］ ，MG29、triadin、junctrophilin等调控钙平衡的调控蛋白均发生了不同程度的增龄性减少，钙转导系统在衰老的骨骼肌中解离，甚至出现肿胀、破裂等。因此，钙稳态的失衡和肌肉衰减综合征的发生有很大的关联。