総説：高齢者の廃用性機能低下（寝たきり）を防ぐための物理的戦略（2018）

Physical strategies to prevent disuse-induced functional decline in the elderly

掲載誌：Ageing Research Reviews

受理日：2018年7月9日

著者：Pedro L. Valenzuela1,2*、Javier S. Morales3*、Helios Pareja-Galeano3,4、Mikel Izquierdo5,6、Enzo Emanuele7、Pedro de la Villa1、Alejandro Lucia3,4,6

所属機関：

• 1 アルカラ大学システム生物学部、マドリード、スペイン
• 2 スポーツ健康学部、スペインスポーツ健康保護庁（AEPSAD）、マドリード、スペイン
• 3 ヨーロッパ大学マドリード校スポーツ科学学部、マドリード、スペイン
• 4 10月12日病院研究所（i+12）、マドリード、スペイン
• 5 ナバラ自治大学保健科学部、パンプローナ、スペイン
• 6 脆弱性と健康な加齢に関するネットワーク生物医学研究センター（CIBERFES）、マドリード、スペイン
• 7 2E Science、ロビオ、パヴィア、イタリア

アルカラ大学医学部システム生物学部門生理学ユニット

 ハイライト

• 身体活動の低下は高齢者の機能能力低下の要因となる。
•  廃用による機能低下を防ぐには、いくつかの身体的な戦略が有効である。
• 自主的な運動は可能な限り行うべきである。
• 自主的な運動ができない場合でも、受動的な戦略は適している。

要約

廃用状態は、主に機能障害を伴い、転倒や病死のリスクを高めるなど、高齢者にとって深刻な健康被害をもたらす可能性がある。本レビューでは、特に病院環境において、高齢者の廃用状態に二次的に生じる機能低下を予防または軽減するために現在利用可能な身体的な戦略の実行可能性と有効性について、臨床医や介護者に詳細かつ実践的な情報を提供する。この文脈において、レジスタンス運動や最大随意収縮などの能動的なアプローチは、等尺性収縮でも動的収縮でも実施可能であり、入院患者の高齢者を含め、ほとんどの不動状態において実行可能であり、筋萎縮の予防に有効な手段である。また、不使用期間に関連する心血管能力の低下を軽減するため、可能な限り有酸素運動を処方すべきである。自主的な運動を望まない、あるいはできない患者に対しては、神経筋電気刺激、振動、血流制限などの実行可能な戦略がある。しかし、相乗効果を得るためには、自主的な運動と同時に行うのが理想的である。

キーワード

骨格筋、リハビリテーション、加齢、筋肉の衰え、不動状態、臥床。

1. はじめに

機能的能力、すなわち「内在的能力」（個人の身体的および精神的能力の複合として定義される）を維持することが、健康的な加齢を促進するための主な目標として近年認識されるようになってきた（Beard et al., 2016; Rodriguez-Mañas and Fried, 2015）。この点において、特にベッドレストによる身体不活動は、高齢者の機能能力低下の主な要因である。10日間のベッドレストは、高齢者の筋肉量と筋力の著しい減少、歩行速度、機能能力の低下につながる（Coker et al., 2015）。これらの変化はすべて、健康関連の有害事象と死亡率のリスク上昇に関連している。（Cooper et al., 2011; Cooper et al., 2010; Ruiz et al., 2008; Srikanthan and Karlamangla, 2014）。ベッドレスト期間中には、若年者および高齢者ともに筋肉量、筋力、パワー、有酸素能力、機能的能力の低下が報告されているが、これらの変化の程度は高齢者の方が比較的大きく、また廃用前の状態への回復も遅い（Pišot et al., 2016）。わずか5日間の不使用期間であっても、高齢者にとっては、筋肉量と筋力の著しい減少、タンパク質合成の抑制、タンパク質分解マーカーのわずかな増加など、重要な悪影響を引き起こすのに十分である（Dirks et al., 2014a; Tanner et al., 2015）。

筋肉の不使用は臨床的に重大な影響をもたらす。 障害のない症状で入院した高齢患者のほぼ半数が、退院時に機能低下を患っている（1カ月間の追跡調査後もその状態が維持されている） (Zisberg et al., 2011)。 筋肉の不使用は代謝状態の悪化 (Wall et al., 2013)、耐糖能の低下、インスリン抵抗性の増加と関連している。(Dirks et al., 2016)。さらに、不使用による筋肉量と筋力の低下は姿勢筋に影響を与え（Ikezoe et al., 2012）、最終的に転倒や骨折のリスクを高める（von Haehling et al., 2010）。筋肉量と筋力が低下した高齢患者は、入院期間が長くなる可能性が高く、退院後の数か月間は再入院のリスクが高くなり、最終的には入院費用の増加につながる（Gani et al., 2016）。腹部の大手術を受ける高齢者では、サルコペニアは死亡率と術後合併症率の上昇と関連している（Gani et al., 2016; Gariballa and Alessa, 2013）。

高齢者の身体活動レベルは一般的に低すぎ、時にはほぼゼロである。特に施設入所中や入院中はそうである（Nelson et al., 2007）。歩行が自立している高齢者も含め、入院患者は入院期間の大半をベッドで過ごす（Brown et al., 2009; Martínez-Velilla et al., 2013）。これは重要な事実である。なぜなら、機能状態の悪化に加え、ベッド上での安静は高齢者の認知機能低下や認知症のリスクを高めるからである（Ehlenbach et al., 2010）。Callen et al.（Callen et al., 2004）は、入院中の高齢者の約75%がまったく歩行しておらず、1日の平均歩行時間はわずか5.5分であることを観察した。他の研究では、入院中の高齢患者が立っているか歩いている時間は1日のわずか5%程度であると報告されている（Pedersen et al., 2013; Villumsen et al., 2015）。この点について、17件のランダム化比較試験を含む最近の系統的レビューでは、急性期入院の高齢患者に対する運動プログラムの導入は実行可能で費用対効果も高く、退院後および1年後でも機能的転帰に有益な効果をもたらすことが分かった（Martínez-Velilla et al., 2016）。

加齢と不使用による筋肉の消耗の相互作用の根底にある生理病理学は、まだ明確に解明されていないが、いくつかのメカニズムが提唱されている。特に、筋原性能力の低下（Suetta et al., 2013）、ミトコンドリア機能障害とそれに続く活性酸素の増加（Powers et al., 2012）、炎症（Dalle et al., 2017）などである。前述の要因の具体的な寄与の度合いに関わらず、筋肉の消耗は最終的には筋肉タンパク質の合成と分解の間の不均衡によって引き起こされる（Bodine, 2013）。不使用期間に伴う炎症促進状態と身体不活動は、骨格筋のタンパク質分解経路（すなわち、オートファジーとユビキチン・プロテアソーム系、およびカルパインとカスパーゼ系）の活性化につながるようだが、特に同化シグナル伝達経路の抑制につながる（Bodine, 2013; Phillips et al., 2009）。さらに、加齢は骨格筋の「同化抵抗性」と関連しており、これはこの人口セグメントにおけるタンパク質の摂取不足と運動不足が原因である可能性がある（Shad et al., 2016）。不使用期間は、若い人よりも高齢者の方がより大きな規模で、同化抵抗性をさらに増加させる結果となる（Biolo et al., 2017）。したがって、身体活動や最適なアミノ酸/タンパク質の摂取といった同化戦略の促進は、あらゆる集団において必須であるが、特に高齢者においては必須である（Shad et al., 2016）。

高齢者の廃用性機能低下を予防するために、いくつかの非薬理学的戦略が利用可能である。この目的のために、タンパク質補給を含む栄養介入が最も注目されている（Robinson et al., 2017; Wall and van Loon, 2013）。栄養は高齢者の機能低下予防において重要な役割を果たすが、運動やいわゆる「運動模倣薬」などの物理的戦略の役割も無視すべきではない。本レビューの目的は、高齢者の廃用状態に二次的に生じる機能低下を予防または軽減するために現在利用可能な物理的戦略の実行可能性と有効性に関する最新情報を臨床医や介護者に提供することである（図1に要約を示す）。

2. 廃用による機能能力低下の予防のための身体活動戦略

2.1 レジスタンス・トレーニング

レジスタンス・トレーニング（RT）は、高齢者の身体機能の改善と急性のサルコペニアの予防のための主な戦略である（Cadore et al., 2014c）。これは、筋肉量と筋力を大幅に増強し、筋肉の消耗に関連するいくつかの細胞および分子変化に対する保護効果をもたらすためである（Reeves et al., 2006）。RTは、機械的および代謝ストレスの増加により、同化シグナル伝達経路（例えば、哺乳類ラパマイシン標的タンパク質）の活性化を誘発し（Schoenfeld, 2013; Zanchi and Lancha, 2008）、筋タンパク質の合成増加により肥大を促進する（Damas et al., 2015）。

多くの研究が、高齢者の筋肉の消耗を予防し、主に筋肉の容積と神経伝達の増加を通じて筋力を向上させるためのRTの可能性を実証している（Ferri et al., 2003; Morse et al., 2005; Reeves et al., 2004）。この戦略の有効性を裏付けるものとして、最近の系統的レビューでは、筋力トレーニングを単独で、あるいは他の異なる運動様式（例えば、バランス運動）と組み合わせた場合、虚弱な高齢者において筋肉量（3.4～7.5%）および筋力（6.6～37%）、機能的能力、および転倒リスク（4.7～58.1%）にプラスの効果をもたらすことが示されている（Lopez et al., 2017）。私たちは以前、短期間（8～12週間）かつ軽度から中程度の強度（1RMの20～70%）のレジスタンストレーニング（RT）に基づく運動介入でも、施設入居中の90歳代高齢者の筋力を向上できることを報告している（Cadore et al., 2014a; Cadore et al., 2014b; Serra-Rexach et al., 2011）。例えば、短期間（8週間）のトレーニングを行った介入グループでは、1RMレッグプレスの大幅な改善（平均17%）が観察された（Serra-Rexach et al., 2011）。

異なるレジスタンストレーニング（例：アイソキネティックまたはアイソイナーシャルエクササイズ）が、廃用性筋萎縮の予防効果との関連で調査されているが（Alkner and Tesch, 2004; Bamman et al., 1997）、実際の臨床現場での実現可能性はまだ実証されていない。一方、ベッド上で行う実用的なレジスタンストレーニング介入で、「従来型」のエクササイズ（例えば、片足/両足の伸展、底屈/背屈）を含むものは、急性疾患の高齢入院患者が病院に入院した直後でも実施可能であることが証明されている（Mallery et al., 2003）。また、施設入所高齢者や入院患者は、ベッドレスト中に等尺性運動（例：等尺性レッグプレス）を行うこともでき、筋力および筋横断面積の減少を防ぐのに効果的であることが証明されている（Akima et al., 2000; Kawakami et al., 2001）。同様に、ベッド上で行う動的運動（例：動的レッグプレス）は、不使用期間中の筋肉の量と強度の低下を防ぐのに有効である（Akima et al., 2001; Akima et al., 2003）ほか、関連する骨密度の低下も抑制できる（Shackelford et al., 2004）。

エクササイズ 1a. 片足での膝の伸展運動、1b. かかとの抵抗運動用のキャンバス、1c. かかとの抵抗運動、1d. 両脚での伸展運動、1e. 底屈、1f. 背屈、1g. 側臥位でのダイヤモンド。

高齢者の筋力（すなわち、出力）の低下を防ぐことよりもさらに重要なのは、筋力（すなわち、単位時間当たりの作業出力）の低下を防ぐことである。なぜなら、後者は加齢に伴いより速いペースで低下し、機能障害のより強力な予測因子となるからである（Reid and Fielding, 2012）。筋力を向上させることを目的としたレジスタンストレーニングプログラム（すなわち、「高速」レジスタンス運動を含む）は、より伝統的な（「低速」）プログラムよりも、下半身の筋力と機能性の向上に効果的である（Ramírez-Campillo et al., 2014; Steib et al., 2010年、Straight et al., 2016年、Tschopp et al., 2011）であり、施設に入所している虚弱な超高齢者でも実行可能であることが証明されている（Cadore et al., 2014a年、Cadore et al., 2014b）。例えば、12週間の「爆発的」レジスタンストレーニング（1RMの40～60%の重量を8～10回、可能な限り高速で反復）をバランス運動や歩行再訓練と組み合わせたところ、 筋力出力（96～116%）、筋力（24～144%）、筋横断面積、および虚弱な施設入居の90歳代高齢者の機能的結果において大幅な改善が見られた（Cadore et al., 2014a）。したがって、施設入所者や入院高齢者の急性サルコペニアの予防には、等尺性筋力トレーニングや低速レジスタンストレーニングが有効な選択肢となり得るが、より望ましいのは「高速」動的レジスタンストレーニング（コンセントリック局面をできるだけ速く行う）を推奨することである（Cadore and Izquierdo, 2018; Cadore et al., 2018）。

まとめると、従来のレジスタンストレーニング、特に筋力トレーニングは、最長老や入院患者、施設入居者を含む高齢者人口の機能的能力を維持、あるいは向上させるための効果的な選択肢である（Cadore and Izquierdo, 2018）。レジスタンストレーニングプログラムは、理想的には少なくとも週3回実施し、プログラム開始時には1RMの30%から40%の強度で8～12回を3セット行い、プログラム終了時には1RMの80%まで進めるべきである（Cadore et al., 2013）。これらの介入は、機械やフリーウェイト、または自重（例：椅子からできるだけ速く立ち上がる）を抵抗として使用することで、病室や介護施設でも実施できる。特定のレジスタンストレーニングプログラムは、急性疾患で入院中の高齢患者でも、ベッドレスト中に設計することができる（Mallery et al., 2003）。この場合、弾性（「セラ」）バンドを病院のベッドに取り付けることで、簡単な運動が可能になる（0から10のスケールで8の負荷率を目標とする。バンドの抵抗と可動域を変えることで変更可能）。その結果、高いレベルの筋活動が得られる（Vinstrup et al., 2017）。実際、弾性バンドを用いたレジスタンストレーニング（8～12週間、週2～5日、1回あたり8～12回）は、施設入居の高齢者の筋力とバランス能力の向上に効果的であることが証明されている（Cho and An, 2014; Motalebi et al., 2018）。

www.researchgate.net/figure/ELASTIC-RESISTANCE-BAND-EXERCISES_fig2_350090879

2.2 持久力（「有酸素」）トレーニング

加齢により最大酸素消費量（一般的に「VO2max」と略記され、大規模な筋肉群を動かす増分運動負荷試験（早歩き/ランニング、自転車こぎ）で評価される）は徐々に低下する。VO2maxの加齢による低下は、主に心拍出量の減少（Astrand et al., 1973）とミトコンドリアの新生および機能の低下（Gomez-Cabrera et al., 2012）と関連しているが、不使用の状態では、この変数にさらに急激な低下が引き起こされる（Capelli et al., 2006）。縦断的研究により、3週間のベッドレストは30年分の老化よりも大きなVO2maxの低下をもたらすことが実証されている（McGuire et al., 2001）。したがって、高齢者のVO2maxの向上、特に不使用状態における低下の抑制を目的とした戦略は、運動ルーチンの一部となるべきである。

有酸素運動トレーニング（AET）は、酸化的能力とミトコンドリア新生の改善に関与するシグナル伝達経路の活性化を促す（Wiggs, 2015）。このトレーニング方法は、内因性抗酸化反応（Powers et al., 2011）を促進し、熱ショックタンパク質（HSP）のレベルを増加させる。HSPは、タンパク質の合成と損傷したタンパク質の修復を促進する分子シャペロン群である（Feder and Hofmann, 1999; Lawler et al., 2006; Senf et al., 2008）。AETは、固定されていない高齢者にもいくつかの利点をもたらすことが示されている（Cadore et al., 2013）。これには、自転車エルゴメーター（Hagberg et al., 1989年、Izquierdo et al., 2004）またはトレッドミル運動負荷試験（Hagberg et al., 1989年、Izquierdo et al., 2004）において、RTで観察されたものよりも高いVO2maxおよびピーク作業能力の増加が見られた。下肢の固定を伴う若年者（20～27歳）および高齢者（60～75歳）では、AETにより機能的能力（それぞれ33%および20%）と筋力（それぞれ34%および17%）の回復が促進される（Vigelsø et al., 2015）。

最初の数週間は5～10分間のAETで十分かもしれないが、トレーニングの時間は徐々に増やし、1日最低15～30分間行うべきである。強度は、最大心拍数の40～50%から開始し、徐々に増やして最大心拍数の70～80%に到達するのが理想的である（Cadore et al., 2014c）。AETは病室や高齢者向け住宅で、ステップ運動、固定式の自転車こぎ、廊下での歩行などの簡単な運動として実施できる。また、ベッドレスト中にも実行可能で効果的であることが証明されている。仰臥位でサイクルエルゴメーターや垂直方向に設置したトレッドミルを使用してAETを実施すれば、15日間のベッドレストを受けた被験者の心血管系の悪化を回避するのに十分である（Watenpaugh et al., 2000）。また、この種の運動は、重篤な患者の筋力（約30%増）と機能的能力を改善することが報告されている（Burtin et al., 2009）。

2.3 最大随意共収縮

最大随意共収縮（MVCC）は、「拮抗筋抵抗トレーニング」とも呼ばれ、拮抗筋群の同時随意収縮からなる。収縮した筋肉が互いに反対方向に抵抗力を及ぼすため、外部負荷や関節運動すら必要ない。そのため、MVCCトレーニングはどのような状況でも容易に適用でき、特に固定された患者に適している（Jaafar, 2016）。

MVCCトレーニングは、健康な被験者において、重要なレベルの筋活動（最大随意収縮[MVC]の40～70%程度）を引き起こす（Maeo et al., 2013; Serrau et al., 2012）。 外部からの抵抗に対する等尺性収縮によって引き起こされるものよりも規模は小さいが（Serrau et al., 2012）、これらの活動レベルは有益な筋適応を誘発するには十分である。肘を90度に曲げた状態で等尺性MVCC（例えば、4秒間の筋同時収縮を10回繰り返すセットを5回）を行うと、筋量と筋力が向上することが示されている（Driss et al., 2014; Maeo et al., 2014a, b）。例えば、前尾ら（2014）は、MVCCトレーニングを12週間行ったところ、肘屈筋群と伸筋群のMVCがそれぞれ15%と46%増加し、これらの筋群の筋厚も増加した（いずれも4%）が、対照群ではそのような効果は観察されなかった（前尾ら、2014年b）。MacKenzie ら（2010）は、片腕で6週間にわたって動的MVCC（肘の屈伸をそれぞれ4秒間行う）を行ったところ、反対側の非活動的な対照腕（それぞれ0.5%と4.5%の変化）と比較して、肘の屈伸（5.8%）と伸展（8.5%）の筋力が増加したことを発見した（MacKenzie et al., 2010）。さらに、MVCに対する上腕二頭筋および上腕三頭筋の筋活動は、トレーニング群（それぞれ30.1%および61.1%）の方が、非トレーニング群（それぞれ9.2%および1.1%）よりも増加した。最近の研究では、MVCCトレーニングは、筋力増強には後者の方がより大きな効果をもたらすものの（1RMで2.3kg対1.0kgの改善）、筋量増加には非訓練対象者に対して高負荷動的RT（1RMの70%）と同等の効果があることが示されている（Counts et al., 2016）。

高齢患者や不使用状態におけるMVCCの有効性を裏付ける特定のエビデンスは不足しているが、前述の有望な結果により、ベッドレストや四肢の固定化中の筋萎縮を防ぐためのこの戦略の臨床的有用性に関するさらなる研究が促される。等尺性RTと同様に、MVCCの急性期における潜在的な負の影響として、血圧に関する懸念が従来からある（Chrysant, 1978）。しかし、等尺性収縮は高血圧の管理に有効であることが証明されている（Inder et al., 2016）。また、MVCC中の筋の活性化レベルは、拮抗筋と協働筋の最大筋力の差に依存する可能性があることも重要である。このため、足の筋肉（例：底屈筋と伸筋）のように、筋肉間の筋力のバランスが著しく不均衡な場合には、この戦略は効果がない可能性がある（Maeo and Kanehisa, 2014）。

2.4 血流制限

高齢者は、トレーニングによる適応を最大限に引き出すために高強度レジスタンストレーニングを行うのが理想的であるが、入院中または施設に入所している虚弱な高齢者には、この種のトレーニングは実行不可能な場合がある。血流制限（BFR、加圧トレーニングとも呼ばれる）は、対象となる四肢の近位部にカフを装着し、静脈血の還流は遮断するが動脈血の流入は妨げない圧力まで膨らませることで行う（Loenneke et al., 2012b）。この戦略は代謝ストレスの増加により同化ホルモンの増加を誘導し（Inagaki et al., 2011; Takano et al., 2005）、最終的にタンパク質の合成を促進し（Fujita et al., 2007; Wernbom et al., 2013）、HSPレベルを増加させる（Kawada and Ishii, 2005）。

メタ分析による証拠は、筋量および筋力を増加させるためのBFRの有効性を裏付けている（Loenneke et al., 2012c; Slysz et al., 2016）。この戦略が施設入所高齢者および入院高齢者にもたらす潜在的な利益に準じ、メタ分析では、BFRを低強度運動（例えば、弾性バンドを用いたRTまたは1RMの20%未満、または低強度AET）と併用することは、 1RM、または低強度AET）は、高齢者など筋肉の衰えが懸念される臨床集団の筋力を高めるには、低強度運動単独よりも効果的であると結論づけている（Hughes et al., 2017）。また、BFRと低強度運動の組み合わせは、高齢者において同化シグナル経路を刺激し、筋肉量/筋力を向上させることが証明されている（Fry et al., 2010; Ozaki et al., 2011; Yasuda et al., 2014）。さらに、高齢者においては、高強度レジスタンストレーニング単独でも、BFRを併用した低強度レジスタンストレーニングと同等の下肢筋量の増加が認められている（Vechin et al., 2015）。ただし、筋力については後者の方が増加が少ない（Karabulut et al., 2010; Vechin et al., 2015）。また、低負荷レジスタンストレーニング（Lowload RT）とBFRを組み合わせたトレーニングは、片側下肢懸垂を30日間行った後の筋力低下および筋力低下の予防にも有効である（Cook et al., 2010）。BFRと軽度AET（歩行、サイクリング）の併用は、高齢者の血管コンプライアンス（血管の柔軟性や弾力性を）を改善する（Iida et al., 2011; Ozaki et al., 2011）。これは重要な知見である。なぜなら、この変数は加齢やベッドレストにより著しく減少するからである（Bleeker et al., 2004）。さらに、BFRを用いないAETよりも、筋サイズ、筋力、機能的能力をより向上させることができる（Abe et al., 2010）。

図1

BFRは、特に運動と同時に適用した場合に有用であると思われる（Loenneke et al., 2012c）。低強度の運動と併用したBFRは、高強度の運動を行うことが困難な被験者において、筋肉の衰えや機能能力の低下を抑制するための実行可能かつ効果的なトレーニング戦略となり得る（Abe et al., 2010）。 しかし、膝の固定中の若い被験者においては、BFR単独（すなわち、運動なし）でもいくつかの利点（筋肉量の減少/筋力低下の抑制）が観察されている（Kubota et al., 2011; Kub、BFRはあらゆる状況下、あるいは自発的な運動が不可能な人々にも適用できる有望な戦略となり得ることを示唆している。

しかし、いくつかの方法論上の問題点も指摘しなければならない。BFRの刺激は、制限圧またはカフ幅を調整することで、個人に合わせて徐々に増加させるべきである（Scott et al., 2015）。腕（3～6cm）よりも脚にはより幅の広いカフ（6～13.5cm）が推奨されるが、より幅の広いカフはより低い圧力で閉塞が達成されることも注目に値する（Scott et al., 2015）。BFR圧は、静脈還流を閉塞するのに十分高い圧力であるべきだが、動脈流入を損なわない程度でなければならない。最適な圧力は、さまざまな要因、特に四肢囲（四肢が大きい場合はより高い圧力が必要）によって個人間で異なる。動脈閉塞圧の50～80%に相当するBFR圧が推奨されている（Scott et al., 2015）。しかし、0から10までの圧力スケール（0は圧力なし、10は強い圧力を示す）で7のスコアを目標とするなど、他の実用的な方法も、臨床現場によっては、精度は低いが実行可能な選択肢となり得る（Wilson et al., 2013）。BFR単独（ベッドレストの初期段階）から、軽度のAET（20分間の歩行またはサイクリング）または低負荷のRT（1RMの20～40%で3～5セット、1セットあたりのレップ数は合計50～80回を目標とし、セット間の休息時間は30～45秒で、その間は閉鎖状態を維持する）を併用することで、適応を最大限に高めることができる（Loenneke et al., 2012a; Scott et al., 2015）。

2.5 神経筋電気刺激

神経筋電気刺激（NMES）は、高強度の断続的な電気刺激を適用して不随意筋収縮を誘発するものである。この戦略は「運動シミュレーター」として提案されており、i) 低周波数NMESはAETと同じシグナル伝達経路を活性化し、ii) 高周波数NMESはRTと同じシグナル伝達経路を活性化する（Atherton et al., 2005）。NMESは、収縮/代謝表現型とは無関係に筋線維の同時的な動員を誘導し、そのため、タイプIIの解糖系筋線維を動員するには高負荷は必要ない（Bickel et al., 2011）。一般的にNMESは中枢神経系をバイパスすると考えられているが、電気刺激による収縮は随意収縮によって活性化されるものと同様の皮質運動経路を活性化する（Blickenstorfer et al., 2009; Francis et al., 2009）。実際、NMESは筋電図の活動と神経の活性化を増加させる（Maffiuletti et al., 2002）。可能な限り、自主的な運動を行うべきである。しかし、NMESは特に、虚弱な高齢者や入院患者など、随意運動ができない人々に対して、リハビリテーション目的で使用できる可能性がある（Caggiano et al., 1994; Maffiuletti et al., 2017; Paillard, 2018）。

いくつかの研究では、異なる臨床集団（例：プレフレイルおよび長期入院の高齢者）において、NMESが筋力および機能性に有益な効果をもたらすことが報告されている（Maggioni et al., 2010; Mignardot et al., 2015）。最近の系統的レビューでは、NMESは進行した疾患および筋力低下のある成人において、筋肉量/筋力を改善する効果的な戦略であることが示された（Jones et al., 2016）。NMESはまた、加齢に伴う機能低下を軽減し、最終的に虚弱や転倒リスクを示す機能テストにおける筋肉量/筋力およびパフォーマンスを改善することが証明されている（Kern et al., 2014）。さらに、NMESは下肢の損傷後の筋肉量と筋力の減少を防ぐ効果があることが示されている（Delitto et al., 1988; Gibson et al., 1988; Taradaj et al., 2013）。また、 また、ベッドレストや四肢の固定化などの不使用状態における筋タンパク質の合成を増加させ、筋量/筋力および酸化酵素能力の低下を抑制する効果もあることが分かっている（Dirks et al., 2014b; Duvoisin et al., 1989）。NMESはまた、最近、意識障害（昏睡、脳卒中後遺症など）のある重症患者（Maffiuletti et al., 2013）を含む患者の筋肉量と筋力の低下を軽減することが報告されている（Hirose et al., 2013）。

筋量と筋力に加えて、NMESは臨床集団における持久力も向上させることができる（Veldman et al., 2016）。その結果、筋の酸化能力（Erickson et al., 2016; Ryan et al., 2013）とVO2max（Lee et al., 2012; Vaquero et al., 1998）が改善される。最後に、持久力トレーニングと同様に、NMESは抗酸化能力を高めるようである（Gondin et al., 2011）。したがって、NMESは、不使用期間によって引き起こされる酸化還元不均衡を軽減するのに役立つ可能性がある（Pellegrino et al., 2011）。

臨床の現場において、筋量と機能を維持するためにNMESのより高い効果を得るための実用的な推奨事項がいくつか提示されている（Maffiuletti et al., 2017）。筋力低下と消耗の予防に用いられるNMESのセッションは通常、30～60分間である（Maffiuletti et al., 2013）。刺激の周波数は50～75 Hz、パルス（二相性矩形パルス）の持続時間は100～400 µsの範囲とすることが提案されており、また、適用される強度は、筋力発揮を最大限にするために、耐えられる範囲で最大にする必要がある（すなわち、 NMES誘発力をMVC力の割合として表現することは、特に筋力の弱い患者では必ずしも適切ではないが、NMESトレーニングの強度とNMESの効果性との間には用量反応関係があるため、MVCの25～50%程度が望ましい（Maffiuletti et al., 2017）。明らかな活性化障害のある患者（例えば、膝の手術直後）には、NMESを大量（毎日、あるいは1日に数回）に実施することが推奨されるが、神経障害が解消された後は、低容量（例えば、隔日）の高強度アプローチを採用して筋肥大を狙うべきである（Maffiuletti et al., 2017）。NMESは通常受動的に実施されるが、自主的な運動と併用することもでき、後者のみの場合と比較して運動単位のより高い動員につながる可能性がある。健康な人々に関しては議論があるが、自主的な運動と併用するNMESは、トレーニングを受けていない被験者や臨床集団においては自主的な運動のみよりも効果が高いと思われる（Paillard et al., 2005）。

まとめると、随意的な身体活動（例：レジスタンストレーニング）は筋機能を改善する上で最も効果的な介入である可能性が高いが（Suetta et al., 2008; Suetta et al., 2004）、特定の集団（虚弱な高齢者）や状況（ベッド上安静、四肢の固定、全身の筋力低下）では実行不可能な場合がある。この点において、NMESトレーニングは、筋肉の廃用性萎縮に対抗するための実行可能で効果的な戦略であると考えられる（Dirks et al., 2017; Maffiuletti et al., 2017; Paillard, 2018）。

2.6 振動

この戦略は、振動装置から全身（振動プラットフォーム上に立っている間）またはその一部（局所振動が対象領域の表面に適用される）に機械的振動（すなわち、力、加速度、変位の周期的な変化）を適用することからなる（Rittweger, 2010）。健康な被験者における筋肉量とパフォーマンスの増加に対する振動の潜在的可能性については、以前に議論されている（Nordlund and Thorstensson, 2007）。注目すべきは、この技術はここ10年で老年期のリハビリテーションで人気が高まっていることだ。振動は骨の同化作用を促進する可能性があり（Rubin et al., 2001）、伸張反射の活性化により不随意筋収縮を引き起こす可能性がある（Abercromby et al., 2007; Falempin and In-Albon, 1999）。したがって、この戦略は、固定期間中や、随意運動が困難な対象者（高齢者など）に起こる筋肉や骨の損失を軽減するのに役立つ可能性がある。

全身振動は、介護施設入居者のバランスと可動性を改善する安全で実行可能な戦略である（Bautmans et al., 2005）。最近の証拠は、重症患者における安全性と実行可能性も示しており、エネルギー消費量の増加につながっている（Wollersheim et al., 2017）。興味深いことに、全身振動を併用した運動を行った高齢者被験者では、同じ運動のみを行った場合と比較して、同化ホルモン（インスリン成長因子-1など）の増加がより多く観察されている（Cardinale et al., 2010）。さらに、大腿四頭筋に12週間局所振動（15分間のセッションを週1～3回、300Hz）を適用したところ、高齢者のサルコペニアに伴う筋力低下（膝伸展筋の等尺性筋力が140～180%増加）を抑制することが実証された（Pietrangelo et al., 2009）。異なる系統的レビューやメタアナリシスでは、この集団において、全身振動が筋力、姿勢制御、バランス能力の向上に効果的であると結論づけている（Lau et al., 2011; Rogan et al., 2017; Sitjà-Rabert et al., 2012）。しかし、その効果は従来の自発的な運動で観察されるほどの顕著なものではない可能性がある（Sitjà-Rabert et al., 2012）。メタ分析による証拠も、高齢女性における腰椎の骨量減少の予防に対するこの戦略の役割を裏付けている（Ma et al., 2016; Oliveira et al., 2016）。さらに、若い被験者における90日間のベッドレスト中に脊椎レベルで起こる負の変化を軽減することが示されている（Holguin et al., 2009）ほか、高齢女性におけるバランスと股関節骨密度の改善には、ウォーキングよりも効果的である可能性がある（Gusi et al., 2006）。

全身振動トレーニングは全体的に安全であることが証明されているが、高齢者における潜在的な有害作用（腰痛など）を防ぐため、不必要な大量暴露は避けるべきである（Brooke-Wavell and Mansfield, 2009）。ほとんどの研究では、1分から2分間のセッションを週に3回以上、周波数20～45Hzで行っている（Rittweger, 2010）。より高い筋電活動は、より高い振幅（4 mm）と周波数（60 Hz）で達成できる可能性があるという証拠もある（Krol et al., 2011）。過剰な共振を避けるため、5 Hz 前後またはそれ以下の周波数は避けるべきであり、20 Hz 以下の周波数には注意が必要であると提案されている（Rittweger, 2010）。振動伝達は、振動の振幅を減少させ、膝を曲げたり、同時振動ではなく左右交互に振動を加えることによっても減少させることができる（Rittweger, 2010）。しかし、最適な振動プロトコルに関する証拠はない。

振動とRTの併用は、骨量や筋肉量/筋力の減少を抑制するなど、虚弱な高齢者や不使用状態にある場合において、いくつかの利点をもたらす可能性がある（Rittweger, 2010）。しかし、ほとんどの研究では両方の刺激を同時に適用しているため、振動方法の効果を個別に評価することは困難である。一部の著者らは、固定期間中のRTに振動を加えることで、RT単独と比較して追加的な利点が得られるかどうかを分析している。前者の筋萎縮に対する効果は、RT単独で得られる効果と類似している可能性があるが（Miokovic et al., 2014）、振動刺激とRTを組み合わせた場合には骨密度の面でさらなる効果が得られる可能性がある（Belavý et al., 2011）。したがって、この戦略は虚弱な高齢者、特に自主的なRTと組み合わせた場合に考慮すべきである。

3. 結論

不活動状態（例えば、入院、急性疾患）は高齢者のサルコペニアの自然経過を悪化させ、機能低下をもたらす。これは臨床的に重要な結果である。この点において、身体活動プログラムは機能低下の軽減または予防に極めて重要な役割を果たすため、施設入所高齢者や入院患者などリスクの高い集団には、身体活動プログラムを日常的に取り入れるべきである。

レジスタンストレーニングは、高齢者の骨量減少、神経筋変性、全体的な機能低下の予防に最も効果的な刺激であると考えられる。従来のレジスタンストレーニングは効果的であることが証明されているが、可能であれば筋力トレーニング（すなわち、動的かつ高速で行うレジスタンストレーニング）を行うことが望ましい。等尺性収縮で行うレジスタンストレーニングでも効果は得られるため、固定期間中にも容易に適用できる。高齢者についてはさらなる研究が必要であるが、MVCCトレーニングは顕著な効果をもたらす可能性があり、外部負荷や関節の動きも必要としない。しかし、RTは理想的にはAETを伴うべきであり、AETはベッドレスト中にも実施可能である。

自主的な運動は可能な限り実施すべきであるが、四肢の固定や全身の筋力低下など、特定の状況下ではその適用がより困難になる可能性がある。このような場合、NMESや振動が適切な代替戦略となると思われる。しかし、可能な限り、適用される刺激の進行を行い、最終的にはこれらの戦略すべてを自主的な運動と併用することが望ましい。

謝辞：

PLVはアルカラ大学（FPI2016）から授与された博士号取得前の契約により支援を受けている。JSMは文部科学省（FPU14/03435）から授与された博士号取得前の契約により支援を受けている。ALはスペイン経済・競争力省（Fondo de Investigaciones Sanitarias [FIS]およびFEDER基金、助成金番号PI15/00558）からの助成金により支援されている。HPGはマドリード・ヨーロッパ大学（2017/UEM05）およびレアル・マドリード・ヨーロッパ大学（2017/RM03）からの助成金により支援されている。著者らは利益相反はないことを宣言する。

図1 不使用状態への主な適応と潜在的な身体的な対策

略語：AET、有酸素トレーニング;BFR、血流制限;HSP、熱ショックタンパク質;MVCC、最大随意共収縮;NMES、神経筋電気刺激;RT、レジスタンストレーニング;VO2max、最大酸素摂取量。