Sarcopenia and frailty in geriatric patients: Implications for training and prevention

Summary.

Sarcopenia, the loss of muscle mass and strength, is a constant phenomenon in aging. Physiologic age-dependent changes (drop in growth hormone (GH), IGF-1, menopause/andropause) explain the impaired protein synthesis, the decline of muscle mass, strength, and bone density. Harmful consequences of sarcopenia in old age are loss of muscle strength, inducing itself loss of mobility, neuromuscular impairment, and homeostatic balance failure syndrome with gait and balance disorders. All these sarcopenia-induced disabilities are important factors for an increased rate of falls and fractures in old age. Both falls and fractures cause hospitalisation and immobilisation which again induces sarcopenia.

Once the physiologial age-dependent decline of protein synthesis has started, some connected “vicious loops” occur in frail elderly patients, forming a typical pattern in geriatric medicine. There is a vicious loop between sarcopenia and immobilisation: sarcopenia → neuromuscular impairment → falls and fractures → immobilisation → sarcopenia. Another loop is the “nutritional” vicious loop between sarcopenia and malnutrition: sarcopenia → immobilisation → decline of nutrition skills (“empty refrigerator”) → malnutrition → impaired protein synthesis → sarcopenia. There is also a third “metabolic” vicious loop between sarcopenia and the decline of the protein reserve of the body: sarcopenia → decline of the protein reserve of the body → diminished capacity to meet the extra demand of protein synthesis associated with disease and injury → sarcopenia. Frailty, a term not precisely defined, results from these different “vicious loops” including sarcopenia, neuromuscular impairment, falls and fractures, immobilisation, malnutrition, impaired protein synthesis, and decreased protein reserve of the body.

Implications for training: main possibilities for training and prevention (of sarcopenia and frailty) are: a) continuous neuromuscular training (including training of balance) b) mobilisation c) prevention of falls d) training of nutrition skills and improvement of nutrition e) improvement of the impaired protein synthesis (with hormones etc.), and f) avoidance of dangerous drugs (drugs which cause neuromusculair impairment).

Zusammenfassung.

Sarkopenie, der Verlust an Muskelmasse und Muskelstärke, ist ein mit dem Alter kontinuierlich zunehmender Prozess. Physiologische alternsabhängige Veränderungen (die Abnahme des Wachstumshormones (GH), von IGF-1, die Meno- und die Andropause) führen zu einer Verminderung der Proteinsynthese, zu einer Abnahme der Muskelmasse und -kraft sowie der Knochendichte. Eine schwerwiegende Konsequenz der Sarkopenie im Alter ist der Verlust an Muskelkraft, der seinerseits eine Einschränkung der Mobilität, eine Verschlechterung des neuromuskulären Status und Gleichgewichts- und Gangstörungen verursacht. Alle diese durch die Sarkopenie bedingten Einschränkungen sind wichtige Ursachen für die größere Häufigkeit von Stürzen und Frakturen bei älteren Patienten. Sowohl Stürze als auch Frakturen führen zu einer Krankenhauseinweisung und zu einer Immobilisation, welche ihrerseits wieder die Sarkopenie verstärkt.

Sobald die physiologische alternsabhängige Abnahme der Proteinsynthese einmal begonnen hat, sind bei gebrechlichen älteren Patienten miteinander verbundene „Circuli vitiosi“ zu beobachten, die eine typische Struktur in der Geriatrie darstellen. So gibt es einen Circulus vitiosus zwischen Sarkopenie und Immobilisierung: Sarkopenie → Verschlechterung des neuromuskulären Status → Stürze und Frakturen → Immobilisierung → Sarkopenie. Ein anderer Circulus vitiosus ist der zwischen Sarkopenie und Malnutrition: Sarkopenie → Immobilisierung → Abnahme der Fähigkeit, selbst für eine ausreichende Ernährung zu sorgen („empty refrigerator“) → Malnutrition → Verminderung der Proteinsynthese → Sarkopenie. Es gibt noch einen dritten „metabolischen“ Circulus vitiosus zwischen Sarkopenie und der Abnahme der Proteinreserve des Körpers: Sarkopenie → Abnahme der Proteinreserve des Körpers → eine verminderte Kapazität, die durch Krankheit und Verletzungen gesteigerten Anforderungen an die Proteinsynthese zu kompensieren → Sarkopenie.

Gebrechlichkeit (frailty), ein Begriff, der nicht exakt definiert ist, resultiert aus diesen verschiedenen Circuli vitiosi, welche Sarkopenie, Verschlechterung des neuromuskulären Status, Stürze und Frakturen, Immobilisierung, Malnutrition, Verminderung der Proteinsynthese und eine verminderte Proteinreserve einschließen.

Implikationen für das Training und die Prävention: Sarkopenie und Gebrechlichkeit im Alter lassen sich verhindern oder in ihrem Fortschreiten zumindestens verlangsamen durch a) kontinuierliches neuromuskuläres Training einschließlich Training des Gleichgewichts b) Mobilisierung c) durch die Verhinderung von Stürzen d) durch eine Verbesserung der Ernährung e) durch eine Steigerung der verminderten Proteinsynthese (durch anabole Hormone etc.) und f) durch die Vermeidung von gefährlichen Medikamenten, insbesondere von Medikamenten, die eine Muskelschwäche und eine Einschränkung der Koordination verursachen.