一般来说,人的体型和身体组成反映的是体内四大基本组成成分,即水分、蛋白质、脂肪和骨骼之间的数量关系。尽管机体的组成主要受个人生活方式和饮食习惯的影响,蛋白质、脂肪和骨骼的含量同样也与年龄相关(但是在人一生中体内水分的比例非常稳定)。
从婴儿期到青春期,体内器官、骨骼和免疫细胞的发育,是身体生长发育的重心。在此期间,蛋白质积累的速率和数量达到一生中的最高水平。青春期以前,两性之间的人体形态和组成成分无明显差异。随着青春期的开始,两性的特征不断地凸显。男性肌肉的发育超过了女性,女性脂肪的积累则多于男性。不论是男性还是女性,其骨质都有显著的增长并与其最终的身高成一定的比例。毋庸置疑,遗传对人体在生长发育中的形态和组成有着极大的影响,但环境影响也起着重要的作用,如现下儿童肥胖流行。
大多数情况下,生长发育是从幼年到25~30岁之间的某个节点后停止,这时人的身高、体型和体重反映出我们所能直接控制的因素。每一个正常、活跃、发育成熟的个体都会经历由肌肉健硕、丰腴到因衰老而引起的肌肉丢失。骨骼和脂肪的储备在人一生中都处于动态变化,其增长与否取决于营养的摄入和锻炼的情况。在临近人生的终点时,身体各部分组织的衰老会加速。
进入老化期,人体最重要的内在表现是解剖生理学上人体组织构成比例的变化(图2-8)。老龄人群与成年人相比较,人体脂肪量会相对增加外,人体肌肉量和骨量会显著下降,肌肉从17%下降到15%,骨量从6%下降到5%。特别是人体体液的占比也会从成年人的约60%显著下降到约50%,其中细胞外液几乎不变,但细胞内液的比例会较大幅度地从42%下降到30%。
图2-8 老化人体的组织构成比例变化
(1)体液分布=细胞内液+细胞外液(血液中血浆+血管外间质液或组织液)。
(2)血浆量降低,导致血液量降低(图2-9)。
图2-9 老化人体的体液分布
(3)造血功能降低:骨髓容积减少,造血组织减少,血红蛋白、红细胞数量减少,容易导致疲劳。
(4)红细胞的柔韧性降低、数量减少、对渗透压的抵抗弱化,容易导致疲劳。
(5)血小板凝集能增加,纤维素溶解力降低,导致凝固力上升。
(6)淋巴细胞减少,导致免疫力减退。
人体体液的占比也会从成年人的约60%显著下降到约50%,其中细胞外液几乎不变,但细胞内液的比例会较大幅度地从42%下降到30%(表2-4)。
表2-4 老化人体的体液变化
这些人体组织构成比例的变化会直接影响老年人群的生命活动和生存质量。例如,老年人群体内的体液减少,在水分补充稍微不足时就容易引起脱水。
(1)血压有一定的上升,收缩期血压上升,脉压增加。
(2)动脉硬化,动脉失去弹性、变硬。
(3)左心室等容收缩期与舒张时间延长,心室舒张缓慢,左心室硬化。
尽管出现心脏血管硬化的现象,但心脏仍能维持正常的心排出量。安静时心搏数基本没有变化,而运动时最大心搏数、心排出量(图2-10)和最大耗氧量等都会随年龄每增长1岁约减少1%。
图2-10 老年人与年轻人使用跑步机行走时心排出量的比较
(4)压力感受器(血压调节)的感受性降低,导致直立性低血压。
(5)毛细血管壁基底膜增厚,导致血管组织间营养素、血管中的废物交换和排出困难。
(6)轻度的心脏肥大。
(7)动脉硬化使末梢血管阻力增加,导致各脏器的血流减少(对肾脏、肝脏等腹部脏器以及手指的影响较大)。
(1)肌肉纤维数量和横断面积都减少,全身脏器及组织发生萎缩,肌肉轮廓变得明显,不溶性色素在组织中沉着,脂肪堆积。
(2)肌肉周围毛细血管的密度减少。
(3)手部肌肉组织的再生能力降低最为显著,手部肌肉变得细而松弛。
(4)人体的肌肉含量显著下降,从17%下降到15%。
(5)随着年龄增加,20岁以后无论男女,肌肉含量按躯干、上肢、下肢的顺序依次下降,其中下肢肌肉含量下降最快(图2-11)。
图2-11 20岁以后的人体肌肉量变化率
(6)随着年龄增加,反映人体肌肉含量和力量的慢肌纤维(I型)和快肌纤维(Ⅱ型)长度会随之下降,其中快肌纤维的长度下降得更快(图2-12)。
图2-12 人体慢肌纤维和快肌纤维随年龄增长的变化
(1)运动时动作缓慢:肌肉组织运动单位的收缩时间、潜伏时间和松弛时间均延长,椎体系功能障碍(瞬时运动困难、脸上缺乏表情或表情减少),关节屈曲(渐变性),脊柱韧带、关节的强直(挛缩),肌肉腱膜的萎缩与硬化,锥体外系的变性等,均可导致运动时动作变得缓慢。
(2)不随意运动:可出现静止震颤(四肢、头部、颈部等),锥体外系障碍(药物副作用、神经系统疾病等),肌纤维挛缩(眼睑、手、足肌肉变细、痉挛)等。
(3)等张运动:肌肉的强度降低(下肢明显),快肌纤维(Ⅱ型)粗细变小以及数量减少,因此收缩强度与持久力降低。
(4)反射:肌肉和腱膜萎缩、痉挛→反射降低(腱反射降低在足部比较明显)。
(5)代谢能力:人体肌肉量的减少会降低血液中葡萄糖的分解能力,从而使血糖升高,增加了患糖尿病的风险。
同时,人体肌肉量过度减少还会引起肌少症和衰弱,患有衰弱的老年人群的死亡率高于非衰弱人群约20%。肌少症和衰弱还是老年ADL失能风险的最重要原因。
肌少症是指个体成年后开始发生的肌肉量随着年龄的增加而出现减少的一类综合征。这种肌肉减少不受能够增加肌肉量的因素如体育活动的影响。肌肉组织随着年龄增加而减少包括肌肉细胞数量和肌肉细胞大小两方面,并且男性比女性减少更为明显。肌肉细胞数量和大小同时减少,使肌少症有别于因废用引起的肌肉质量的减少,因为后者只有细胞大小的改变。一系列的横向与纵向研究显示,在40岁以后,男性和女性肌肉质量分别以每10年2%~3%和1%~2%的速度减少。
关于肌肉减少原因的研究发现了一些常见变化,但是其确切的机制尚不明了。脂肪堆积和结缔组织代替了肌肉中的收缩成分。因为只有肌细胞或肌纤维能够产生肌张力,增多的脂肪和结缔组织则会减弱肌肉的力量。
肌少症影响肌纤维的类型具有选择性。根据收缩肌球蛋白亚型的不同,肌细胞可以分为以下几类:拥有高丰度的、引起慢性收缩的肌球蛋白亚型肌细胞被称为I型肌纤维(也称为慢肌纤维);拥有高丰度的、可以导致快速收缩肌球蛋白亚型的肌纤维称为Ⅱ型纤维(快肌纤维)。与肌少症相关的肌纤维减少对于Ⅱ型纤维的影响似乎比Ⅰ型纤维要大。因此,那些需要快速收缩肌肉如手和其他精细运动的控制区域,要比大肌群更容易受到肌少症的影响。最近的研究发现了第三种肌纤维——Ⅱx型纤维。这种纤维仅在衰老时出现。Ⅱx型纤维有着Ⅰ型和Ⅱ型纤维的特征,其在肌少症中的作用目前尚不清楚。
(1)因脊柱压缩的原因使身高缩短(女性更为显著)。
(2)进入老年期后因软骨仍在生长,因此鼻子、耳朵变得宽大。
(3)胸骨前后径增大,肩宽变窄,骨盆变宽。
(4)全身的皮下脂肪增多。
(5)皮下脂肪分布发生变化。脸部、四肢的皮下脂肪减少,腹部、臀部的皮下脂肪增加,肢体末梢的皮下脂肪减少使骨骼轮廓突出。
(1)骨代谢降低,导致骨组织的结构发生变化(图2-13):①男性50岁以后,女性45岁以后骨代谢能力降低,导致骨密度降低。②随着年龄增加,松质骨比例也随之增加。松质骨较多的部位(椎体、手骨等)容易发生骨折。
(2)骨的生成与吸收的变化从30岁开始,吸收比生成的速度更快。
(3)老年人骨量从成年人的6%下降到5%。
图2-13 老年人骨密度的变化
老化过程中关节的变化(图2-14)可分为细胞组织的变化和整体功能的变化。
(1)关节外部结构变化:关节结构要素的破坏导致出现炎症、疼痛、强直、变形(急慢性关节炎等)。
(2)关节内部结构变化:关节腔内变窄、软骨减少、产生骨刺等。
图2-14 老化过程中老年人的关节变化
(1)由于骨质疏松造成椎间板减少,使身高变短。
(2)肌肉、关节强直造成运动受限。
(3)对外力的反应变得迟钝。