Neuromuskuläre Funktion und ihr Einfluss auf Stürze, Sarkopenie und Funktionseinschränkungen im Alter

Abstract

Einleitung: Der Alterungsprozess ist charakterisiert durch einen Abbau von Muskelmasse und Muskelfunktion, wobei die Muskelfunktion stärker abnimmt als die Muskelmasse und auch in einem höheren Maße verantwortlich ist für Behinderungen im Alter. Zudem gibt es Hinweise, dass die Muskelleistung mit dem Alter früher und stärker abnimmt als die Maximalkraft. Für die Zukunft gilt es, Messmethoden zu entwickeln, die den funktionellen Abbau frühzeitig und präzise erfassen. In der vorliegenden Arbeit sollen die Messmethoden der Mechanographie und der Ganganalyse im Zusammenhang mit Stürzen, Sarkopenie und Beeinträchtigung in den Aktivitäten des täglichen Lebens untersucht werden. Methodik: Grundlage der vorliegenden Arbeit bilden die Daten aus der populationsbasierten, altersstratifizierten Querschnittsstudie „Muscle_Survey“ mit Männern und Frauen zwischen 20-85 Jahren (n=704) sowie einer Längsschnittstudie „VPHOP“ an 80 postmenopausalen Frauen über 60 Jahren aus Berlin. In der „Muscle_Suvey Studie“ wurden Stürze in den letzten 12 Monaten, Einschränkungen in den Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL), die Körperzusammensetzung mittels Dualer Röntgen-Absorptiometrie (DXA) sowie die Muskelfunktion (Mechanographie) erhoben. Mittels Regressionsanalysen wurde der Zusammenhang zwischen der Muskelfunktion mit Stürzen, Sarkopenie und Beeinträchtigung in den Aktivitäten des täglichen Lebens ermittelt. In der „VPHOP Studie“ wurde die Muskelkraft und die Krafteinsatzdifferenzierungsfähigkeit der unteren Extremitäten, die statische Balance (Posturographie) sowie der Gang anhand von drei-dimensionaler Bewegungsanalyse mit einem optischen Messsystem (Vicon) ermittelt. Durch Hauptkomponentenanalyse wurden aussagekräftige Komponenten aus den Muskelfunktionsparametern extrahiert und auf ihre Prädiktionskraft in der Sturzvorhersage untersucht. Ergebnisse: Sowohl Männer als auch Frauen zeigten einen Abbau der Muskelleistung von der dritten zur neunten Lebensdekade von 40-50%. Die Abnahme der Muskelleistung (R2=0.54 bis R2=0.70) lässt sich zu einem höheren Ausmaß durch Alter und Geschlecht erklären als die Abnahme der Muskelkraft (R2=0.18 bis R2=0.36). In der „VPHOP Studie“ zeigte sich ein signifikanter Einfluss auf Stürze im 12 Monats-Follow-up für die drei Hauptkomponenten räumliche Gangparameter (p=0.005), Variabilität zeitlicher Gangparameter links (p=0.093) und Variabilität zeitlicher Gangparameter rechts (p=0.022). ADL-Einschränkung war signifikant korreliert mit allen Mechanographie Tests. Die Muskelleistung im Zweibeinsprung (OR 0.88, 95%-CI 0.79-0.98) und die maximale Geschwindigkeit im Aufstehtest (OR 0.70, 95%-CI 0.53-0.93) blieben signifikante Korrelate für Sarkopenie unabhängig vom Alter in beiden Geschlechtern. Die Muskelleistung im Zweibeinsprung konnte über den Esslinger Fitness Index bei Frauen Stürzer von Nicht-Stürzern differenzieren (OR 0.96, 95%-CI 0.93-0.98). Schlussfolgerungen: Es konnten modifizierbare Einflussgrößen im Zusammenhang mit Stürzen, Sarkopenie und Funktionseinschränkungen im Alltag benannt werden. Die Ergebnisse können dazu beitragen, von einem funktionellen Abbau gefährdete Personen frühzeitig zu identifizieren, um geeignete präventive Maßnahmen ergreifen und auf ihre Wirksamkeit überprüfen zu können.

Introduction: The process of aging is characterised by a reduction of muscle mass and function, with muscle function declining more strongly than muscle mass and being responsible to a larger extent for disability in old age. Furthermore, there is evidence that, with age, the decrease of muscle power takes place earlier and more strongly than the decrease of the muscles’ maximum force. For the future, it is therefore necessary to develop measurement techniques that can detect functional decline at an early stage and accurately. For this purpose, the present thesis will examine the measuring techniques of mechanography and gait analysis in the context of falls, sarcopenia and impairment in the activities of daily living (ADL). Methods: The data used for the present thesis were taken, on the one hand, from the population-based age-specific cross-sectional study named “Muscle_Survey”, including men and women aged between 20 and 85 years (n=704), and, on the other hand, from a longitudinal study, i.e. the “VPHOP Study”, including 80 postmenopausal women from Berlin aged over 60 years. The “Muscle_Suvey Study“ recorded falls during the last 12 months, impairment of ADL and measured the body composition using dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) as well as muscle function through mechanography. The correlations between muscle function and falls, sarcopenia and impairment of ADL were then determined by means of regression analyses. The “VPHOP Study”, in turn, assessed muscle force, the capacity of differentiated muscle force generation in the lower extremities, static posturography and gait by means of three- dimensional motion analysis using the optical measurement system of Vicon. Through principal component analysis, this thesis identified here the significant components among the muscle function parameters and assessed them as to their forecasting power with respect to falls. Results: Both, men and women, showed a reduction of muscle power of 40 to 50% from the third decade to the ninth. The reduction of muscle power (R2=0.54 to R2=0.70) can therefore be better explained as consequence of age and biological sex than the decrease of muscle force (R2=0.18 to R2=0.36). Based on the data of the “VPHOP Study”, for the three main components, i.e. the spatial gait parameter (p=0.005), the variability of the temporal gait parameter on the left side (p=0.093) and the variability of the temporal gait parameter on the right side (p=0.022), we could observe a significant influence on falls during the 12 months follow-up. Impairment of ADL significantly correlated with all mechanography tests. The muscle power in the single two-legged jump (OR 0.88, 95%-CI 0.79-0.98) and the maximum chair-rise test velocity (OR 0.70, 95%-CI 0.53-0.93), on the other hand, remained significant correlates for sarcopenia in case of both sexes and independently of the patient’s age. By using the Esslinger Fitness Index, and based on the muscle power in the single two-legged jump, we could differentiate between fall patients and non-fallers among women (OR 0.96, 95%-CI 0.93-0.98). Conclusions: The present study could identify modifiable influencing factors in the context of falls, sarcopenia and impairment of ADL. These findings can contribute to the early detection of patients at risk of functional decline in order to be able to adopt the appropriate preventive measures and to review them with respect to their effectiveness.