Anatomi och fysiologi vid åldrande 10:

Introduktion

Skelettmusklerna gör det möjligt för kroppen att röra sig och behålla sin hållning; Genom att de drar ihop sig underlättar de också den venösa återföringen av blodet till hjärtat och genererar värme som bidrar till att bibehålla kroppstemperaturen. Benen stöder kroppen, skyddar känsliga områden och möjliggör fysisk rörelse via ett system av spakar och leder; de lagrar också fett och mineraler och rymmer den röda benmärgen som ansvarar för produktionen av blodkroppar. Med åldern degenererar dessa komponenter i det muskuloskeletala systemet successivt, vilket bidrar till skörhet och ökar risken för fall och frakturer. Del 10 i vår serie om åldrandets anatomi och fysiologi utforskar de åldersrelaterade förändringar som sker i skelettets muskler och ben.

Förändringar i skelettmusklerna

Äldre människor upplever ofta en styrkeförlust som direkt kan tillskrivas anatomiska och fysiologiska förändringar i skelettmusklerna (Papa et al, 2017; Freemont och Hoyland, 2007) (ruta 1) (Box 1).

Med åldern atrofierar skelettmusklerna och minskar i massa (figur 1), och hastigheten och kraften i deras sammandragning minskar (Choi, 2016). Detta fenomen, som kallas senil sarkopeni, åtföljs av en minskning av den fysiska styrkan. Sarkopeni kan försämra förmågan att utföra vardagliga sysslor som att resa sig från en stol, göra hushållsarbete eller tvätta sig (Papa et al, 2017).

Maximal muskelmassa och styrka uppnås i 20- och 30-årsåldern. Detta följs av en gradvis nedgång genom medelåldern. Från 60 års ålder accelererar förlusten av muskelvävnad. I sen ålder kan lemmarna förlora så mycket muskelvävnad att personer med nedsatt rörlighet verkar vara lite mer än hud och ben. Det kan uppstå djupa veck mellan revbenen på grund av atrofi av de interkostala musklerna, medan förlusten av muskelvävnad i ansiktet bidrar till en allmän uppluckring av ansiktsdragen.

Denna avsevärda förlust av muskelvävnad, som ofta ses på senare år (senil sarkopeni), är förknippad med ökande skröplighet. Även om skröplighet är multifaktoriell är muskuloskeletala försämringar och sarkopeni centrala för den, och båda är förknippade med ökad svaghet, trötthet och risk för negativa händelser som t.ex. fallolyckor, som alla kan öka sjukligheten (Fragala et al, 2015).

Skeletala muskler består av två huvudtyper av fibrer:

• Slow-twitch-fibrer (typ 1), som används för uthålliga aktiviteter, till exempel att gå långa sträckor;
• Snabbt sammankopplade fibrer (typ 2), som används vid korta ”explosiva” aktiviteter, till exempel sprint.

Sarkopeni är förknippad med förändringar i antalet och fysiologin hos de snabbt kopplade fibrerna, medan de långsamt kopplade fibrerna är relativt opåverkade av ålder (Bougea et al, 2016). Nyligen genomförda studier visar faktiskt att långsamt dragande fibrer bibehåller och till och med ökar koncentrationerna av vissa metaboliska enzymer, kanske för att motverka den minskade aktiviteten hos snabbt dragande muskelfibrer (Murgia et al, 2017).

Sarkopeni tros också drivas av förlusten av motorneuronfibrer (denervation) och förlust och degeneration av neuromuskulära korsningar (synapserna som förbinder motorneuronerna med skelettmusklerna); som en följd av detta är musklerna mindre stimulerade och förlorar massa (Stokinger et al, 2017; Power et al, 2013).

Sarkopeni förvärras av de minskade nivåerna av cirkulerande anabola hormoner – såsom somatotropin (tillväxthormon), testosteron och testosteronliknande hormoner – som minskar från medelåldern och framåt. Eftersom skelettmusklerna är metaboliskt mycket aktiva är sarkopeni en viktig faktor som bidrar till den åldersrelaterade minskningen av ämnesomsättningen. I genomsnitt förlorar vi 3-8 % av muskelmassan per decennium från 30 års ålder, vilket förvärrar den nedgång i den basala ämnesomsättningen som börjar vid 20 års ålder. Om kaloriintaget förblir detsamma som under yngre år finns det en mycket större risk att överflödiga kalorier lagras i form av fett. Detta kan förvärras hos äldre personer som är insulinresistenta, eftersom deras skelettmuskler har sämre förmåga att ta upp glukos och de aminosyror som används för att generera nya muskelfibrer (Cleasby et al, 2016; Fragala et al, 2015).

Förlusten av skelettmuskelmassa leder till en progressiv minskning av det stöd som ges till ben och leder, vilket i sin tur bidrar till de posturala förändringar som observeras vid högre ålder (fig. 2). Det ökar också risken för ledpatologier, särskilt artros, samt risken för fall och frakturer.

Åldrande muskler är mer benägna att skadas och tar längre tid på sig att reparera och återhämta sig. Denna långsammare återhämtning kan bero på en minskning av antalet progenitorceller (satellitceller) – odifferentierade stamceller som kan utvecklas till nya muskelceller eller myocyter – i kombination med progressiv cellulär senescens (Bougea et al, 2016).

Förändringar i ben

Benen består till största delen av:

• Den oorganiska komponenten kalciumfosfat (hydroxyapatit);
• Den organiska komponenten typ 1-kollagen.

Kalciumfosfatkristaller bildar benmatrixen och ger benen deras styvhet. Skelettet fungerar som en kalciumreservoar: det lagrar cirka 99 % av allt kalcium i kroppen (Lau och Adachi, 2011). Otillräckliga nivåer av kalcium eller D-vitamin (viktigt för kalciumabsorptionen) kan leda till minskad bentäthet och öka benägenheten för osteoporos och frakturer. Hos äldre människor absorberar tarmen mindre kalcium och D-vitaminnivåerna tenderar att minska, vilket minskar den mängd kalcium som är tillgänglig för benen.

Kollagen ger förankring åt kalciumfosfatkristallerna och knyter ihop benet för att förhindra frakturer. Vissa människor har gener som leder till felaktig kollagenproduktion, vilket resulterar i bräckliga bensjukdomar (osteogenesis imperfecta).

Likt muskler är ben en dynamisk vävnad som ständigt deponeras och bryts ner. Detta flödestillstånd förmedlas av de två största bencellstyperna:

• Osteoblaster, som deponerar ben;
• Osteoklaster, som bryter ner benet och frigör joniskt kalcium i blodet.

Osteoblasterna är mer aktiva när benen utsätts för den belastning som tyngden av en upprättstående, aktiv kropp innebär. Hos unga rörliga vuxna arbetar osteoblaster och osteoklaster i samma takt och bentätheten bibehålls. Inaktivitet innebär en minskning av osteoblasternas aktivitet som i slutändan leder till minskad bentäthet (Nigam et al, 2009). Den åldersrelaterade förlusten av skelettmuskelmassa bidrar till minskad belastning (både vikt och kontraktila krafter) på benen, vilket förvärrar avkalkningen. Det är därför viktigt att äldre människor håller sig så rörliga och aktiva som möjligt.

Förändringar av bentätheten

Studier (främst i USA) visar att omkring 90 % av den högsta benmassan uppnås hos män vid 20 års ålder och hos kvinnor vid 18 års ålder. Ökningen fortsätter hos båda könen fram till omkring 30 års ålder då maximal benstyrka och bentäthet uppnås (National Institutes of Health, 2015). Bentätheten minskar när medelåldern närmar sig.

Kvinnor löper särskild risk att drabbas av benavmineralisering och osteoporos eftersom de gradvis förlorar de osteoskyddande effekterna av östrogen före och efter klimakteriet. I en tioårig studie förlorade kvinnor 1,5-2 gånger mer benmassa per år från sina underarmar än män (Daly et al, 2013). Benförlusten hos båda könen fortsätter in i ålderdomen, och 80-åringar har ungefär hälften av den benmassa de hade när den var som störst i ung vuxen ålder (Lau och Adachi, 2011; Kloss och Gassner, 2006).

Osteoporos

Den åldersrelaterade förlusten av kalcium från skelettet leder vanligen till att benen får det porösa, svampliknande utseendet som tyder på osteoporos. Det finns två erkända former av detta (Lau och Adachi, 2011):

• Typ I, som ses hos kvinnor i och efter klimakteriet och som tros uppstå till följd av sjunkande östrogennivåer;
• Typ II, som kallas senil osteoporos, som drabbar både män och kvinnor och tycks orsakas av en minskning av antalet och aktiviteten hos osteoblasterna. Dessutom stimulerar vissa proinflammatoriska cytokiner (vars antal ökar med åldern), t.ex. interleukin 6, osteoklasterna, vilket leder till demineralisering av benet.

Kotorna är särskilt sårbara för osteoporos och kan utveckla mikrofrakturer som resulterar i att de kollapsar under kroppens tyngd och blir sammanpressade och deformerade. Detta bidrar till den böjda krökning av ryggraden som ofta ses på äldre dagar (fig 2).

Många faktorer bidrar till åldersrelaterad benförlust och senil osteoporos (ruta 2).

Risk för frakturer

Ålder-åldersrelaterad minskning av bentätheten är förknippad med en ökad risk för frakturer i många ben, inklusive lårbenet, revben, kotor och ben i överarm och underarm. Osteoporos är inte bara kopplad till en förlust av oorganiskt mineralinnehåll utan även till en förlust av kollagen och förändringar i dess struktur. Eftersom kollagen hjälper till att hålla ihop benen ökar detta ytterligare risken för frakturer (Boskey och Coleman, 2010; Bailey, 2002).

Risken för frakturer förvärras av bristande rörlighet, t.ex. på grund av en långvarig sjukhusvistelse (Nigam et al, 2009). Frakturer är inte bara vanligare vid hög ålder, utan läkningen tar också mycket längre tid (Lau och Adachi, 2011).

Populationsstudier i USA visar att cirka 5 % av vuxna över 50 år har osteoporos som påverkar lårbenshalsen (lårbenshalsen) (Looker et al, 2012). Denna region är särskilt sårbar för frakturer, eftersom de två lårbenshalsarna bär upp den upprättstående kroppens vikt. Costache och Costache (2014) fann att lårbenshalsfrakturer – som är allvarliga och potentiellt livshotande skador – blir vanligare efter 60 års ålder och att kvinnor är mer drabbade än män.

Förändringar i lederna

Artikulära brosk i synoviallederna spelar en roll som stötdämpare, samt säkerställer korrekt avstånd och smidig glidning av benen under ledrörelser. Antalet och aktiviteten hos kondrocyter, de broskbildande cellerna, minskar med åldern (Freemont och Hoyland, 2007), vilket kan leda till att mängden brosk minskar i viktiga leder, till exempel knäna (Hanna et al, 2005). Bristen på brosk leder till att åldrade leder blir mer mottagliga för mekaniska skador och ökar risken för smärtsam ben-till-ben-kontakt som är vanligt förekommande vid artros.

Artros

Artros är den vanligaste artropatien (ledpatologin) i världen. Storskaliga studier i USA har visat att cirka 10 % av männen och 13 % av kvinnorna över 60 år drabbas av symtomatisk artros i knäet (Zhang och Jordan, 2010). I Storbritannien har cirka 8,5 miljoner människor ledvärk på grund av artros (National Institute for Health and Care Excellence, 2015). Detta innebär en stor belastning för hälso- och sjukvården eftersom många patienter kommer att behöva dyra ledoperationer, särskilt i knäet, höften och ländryggen.

Den yttre delen av en ledkapsel består av elastiska ligament som binder ihop leden och förhindrar dislokation samtidigt som den tillåter fri rörlighet. Med åldern minskar förändringar i ligamentens kollagen- och elastinkomponenter deras elasticitet (Freemont och Hoyland, 2007), vilket leder till stelhet och minskad rörlighet. Vissa leder är särskilt känsliga; till exempel förlorar kvinnor mellan 55 och 85 års ålder upp till 50 % av flexibiliteten och rörelseomfånget i fotlederna (Vandervoort et al, 1992). Även om det finns många riskfaktorer förknippade med sjukdomen (bland annat genetisk predisposition, kön, fetma och tidigare ledskador) är åldern den överlägset största.

Hälsosamt åldrande av muskuloskeletala muskler

Många faktorer påverkar hur våra ben och skelettmuskler åldras; genetik, miljöfaktorer och livsstil spelar alla en roll, så det finns stora individuella variationer. Att bevara den strukturella och funktionella integriteten hos muskuloskeletala systemet är viktigt för att bibehålla god hälsa och bromsa utvecklingen mot skröplighet.

Kalorisk restriktion

Programmerad celldöd (apoptos) spelar en roll vid benförlust och sarkopeni. De apoptotiska vägarna som är inblandade kan dämpas av motion, kalorirestriktion och antioxidanter som karotenoider och oljesyra (Musumeci et al, 2015). Nya studier har visat att kalorirestriktion kan bromsa, och ibland till och med vända, åldersrelaterade förändringar i neuromuskulära korsningar, vilket ger en potentiell mekanism för att minska sarkopeni.

Mediciner som efterliknar effekterna av kalorirestriktion och motion – såsom metformin (ett oralt hypoglykemiskt medel som används för att behandla diabetes) och resveratrol (en antiinflammatorisk och antioxidativ substans) – skulle kunna användas i stället för att minska födointaget. Stokinger et al (2017) har rapporterat viss framgång med dessa läkemedel, särskilt resveratrol, i djurmodeller.

Diettillägg

Ökat intag av kalcium, D-vitamin och magert protein kan öka bentätheten och ge aminosyror för muskeltillväxt. Detta kan uppväga den minskning av effektiviteten i näringsabsorptionen som ses med stigande ålder. Vi vet att ett ökat proteinintag hos yngre vuxna kan öka proteinsyntesen i skelettmuskulaturen, men detta verkar fungera mindre bra hos äldre personer. Fragala et al (2015) fann att kosttillskott med kreatinin kan öka muskelstyrkan och prestationen, medan intag av proteindrycker kompletterade med aminosyran β-alanin ökar muskelarbetskapaciteten och kvaliteten hos äldre män och kvinnor.

Hormonersättningsterapi

Hormonersättningsterapi (HRT) förbättrar benhälsan hos äldre personer: Östrogen HRT och testosteronersättningsterapi (TRT) har visat sig öka bentätheten hos kvinnor respektive män, vilket minskar risken för frakturer.

Hormonersättningsterapins effekter på muskelfysiologin är mindre väl undersökta. TRT har visat sig öka den magra muskelmassan hos män och verkar förneka en del av de effekter av åldrande på musklerna som uppstår under andropausen, men hos kvinnor har HRT (med antingen östrogen eller östrogen plus progesteron) inte samma anabola effekt (Fragala et al, 2015). Kvinnor kan använda TRT, men de kan vara ovilliga att göra det på grund av oönskade effekter som hårväxt i ansiktet och på kroppen och fördjupning av rösten.

Träning

Om de inte används regelbundet och utsätts för belastning degenererar muskelfibrerna och de neuromuskulära förbindningarna, vilket leder till atrofi i samband med avmattning (Kwan, 2013). Måttlig motion bidrar till att bibehålla muskelmassa, öka bentätheten och minska fettansamlingen. Träning ökar också antalet mitokondrier i muskelfibrerna, vilket förbättrar energiavgivningen, ämnesomsättningen och muskelkraften. Hos personer som förblir fysiskt aktiva tycks mitokondriernas effektivitet när det gäller att frigöra energi bibehållas åtminstone till 75 års ålder (Cartee et al, 2016).

Progressiv motståndsträning anses vara den mest effektiva metoden för att öka bentätheten och främja muskeltillväxt hos äldre personer med sarkopeni. Äldre personer som deltar i ett enda träningspass per vecka och som tränar en del hemma kan förbättra muskelstyrkan med 27 %, vilket effektivt vänder den åldersrelaterade nedgången (Skelton och McLaughlin, 1996). När det gäller att hålla muskel- och skelettsystemet friskt, är det viktigaste den vanliga vardagliga uttrycket: use it or lose it.