整形外科手術後の機械的負荷の減少により、患者は筋萎縮を発症しやすくなります。この廃用性萎縮は、術後の異化状態や神経筋活性化の喪失など、多数の要因の結果です。術後の筋萎縮は克服するのが難しく、痛み、衰弱、可動域（ROM）の減少、怪我のリスクの増加、生活の質の低下を引き起こす可能性があります。理学療法は術後の筋萎縮とその悪影響に対処するのに役立ちますが、筋萎縮は進行性のリハビリテーションにもかかわらず持続することがよくあります。したがって、廃用性筋骨格萎縮症の生化学的メカニズムを理解し、それに対抗する戦略を立てることは、整形外科手術後の臨床転帰を改善するために最優先事項です。​​​​

負荷を軽減することによる筋肉量と機能の低下は、タンパク質の合成と分解の間のバランスが、分解と正味のタンパク質の損失に有利にシフトすることに起因します。これは、運動単位および機械伝達シグナルの低下、ならびに同化栄養感受性経路に対する感受性の低下に起因する可能性があります。
活動と栄養の両方が、哺乳類のラパマイシン標的複合体 1 (mTORC1) シグナル伝達経路を介して同化作用を刺激することが部分的に示されているため、この経路は活動と栄養に基づく治療的介入の重要な標的となっています。
結果として、過去数十年にわたり、栄養介入の助けを借りて不使用に伴う筋肉と機能の喪失と戦うために多大な努力が払われてきました。​​​​​​​​​​

アミノ酸と完全なタンパク質源は、同化作用を刺激するための栄養補助食品として一般的に使用されてきました。ホエイプロテインは、消化管での吸収率が高く、他のタンパク質源 (大豆、牛乳など) と比較してロイシン含有量が高いため、よく使用されます。若い成人の場合、20 ～ 30 g のホエイプロテインを摂取すると、タンパク質合成が促進されることが一般的に観察されています。​​​​
ロイシンは、分枝鎖アミノ酸 (BCAA; イソロイシンおよびバリンとともに) ファミリーの一部として知られる必須アミノ酸 (内因的に生成されるものではなく、食事摂取によって必要とされる) であり、それ自体が mTORC1 シグナル伝達を直接刺激することが観察されています。 その機能はいくつかの重要な細胞内タンパク質の集合に依存するため、タンパク質合成の基質として機能するだけでなく、mTORC1 複合体の集合に直接作用します。この現象は、「ロイシントリガー」効果と呼ばれることがよくあります。実際、ロイシン単独の補給は、タンパク質合成に刺激効果があることが鋭く観察されており、健康な成人を対象とした床上安静/除荷研究において筋肉機能を維持することが観察されています。アルギニンは、細胞内 mTORC1 の局在化と骨格筋における機能に役割を果たしていることが最近観察されたもう 1 つの必須アミノ酸です。間接的なアナボリック刺激の観点から、アルギニンは血管拡張能力を改善し (骨格筋への栄養送達を強化)、インスリン放出を刺激します (mTORC1 シグナル伝達も刺激します) 。​​​​​​

整形外科傷害後のタンパク質とアミノ酸の補給を評価するデータは限られており、我々の知る限り、整形外科手術後のタンパク質補給とその効果を具体的に評価した系統的レビューは存在しない。この情報は、医療提供者が特定の整形外科処置後に適切な栄養補給を推奨するのに役立ち、さらなる研究が必要な領域を特定できる可能性があります。著者らは、整形外科手術後の術後期間における筋萎縮の予防または治療に使用されるタンパク質、アミノ酸、またはペプチドの使用を評価する質の高い研究を特定することを目的としていました。主要アウトカムには、筋萎縮または筋力の機能的または生理学的測定が含まれます。副次的結果には、患者の満足度とスポーツまたは仕事に戻るまでの時間が含まれていました。私たちは、タンパク質の補給が筋萎縮に対抗し、あらゆる種類の手術後の機能的転帰を改善する上で有益な効果をもたらすのではないかという仮説を立てました。
タンパク質の補給は、特定されたあらゆる種類の手術において有益な効果があることが報告されています。主な利点は、筋肉の断面積によって測定される筋萎縮の減少でした。筋萎縮における最も有意な差は、11/14 研究の追跡調査の最終週に観察されました (平均追跡調査は 8 週間)。14 の研究のうち 8 では、機能的尺度の改善も実証されました。等速筋力によって測定される筋機能の増加を含みます。注目すべきことに、ほとんどの参加者は手術後、さまざまな期間にわたって何らかの形式の正式な理学療法を受けていましたが、これはすべての研究で標準化されていたわけではありませんでした。
タンパク質補給コホートと対照を比較した場合、副作用の有意な増加は報告されませんでした。含まれた研究のうち、ベースラインのタンパク質摂取量をより適切に制御するために、参加者に標準化された食事に従わせた研究は 2 件のみ (どちらも股関節骨折に関するもの) でした。各手術コホートの平均 MCMS スコアは次のとおりでした:ACLR 55 (まあまあ)、TKA 55 (まあまあ)、THA 46 (悪い)、股関節骨折 44 (悪い)。

14件のRCTを対象としたこの系統的レビューの結果は、整形外科手術後の術後期間におけるタンパク質補給が筋萎縮と闘うための効果的な介入である可能性を示唆している。具体的には、タンパク質補給が筋肉断面積と等速性筋力に大きな影響を与えることが判明し、これは11/14研究の最終フォローアップ週に最も顕著でした。ここで検討した研究のいくつかでは、機能的尺度の改善とリハビリテーション基準のより迅速な達成も報告されています。注目すべきことに、14 件の研究すべてで異なるタンパク質レジメンが使用されているため、このレビューに基づいて特定の最大効果的なレジメンを推奨することは困難です。したがって、ターゲティングを改善し、栄養介入の恩恵を受ける可能性のある集団に対するガイドラインをさらに開発するには、より優れた標準化方法を備えたさらなるRCTが必要となるでしょう。

さまざまな整形外科処置後のタンパク質補給の有効性を評価することに加えて、このレビューのもう 1 つの重要な目標は、証拠が不足している特定の領域を特定することでした。私たちは、ほとんどの文献が、関節置換手術を受けている患者など、高齢で栄養不足のリスクがより高い患者集団に焦点を当てていることに気づきました。重要なことに、高齢患者では、加齢に伴う同化抵抗性により、栄養補給後の筋タンパク質合成の反応が鈍くなり、それにより栄養に対する同化経路の感受性が若年層に比べて低下することが示されている。したがって、栄養欠乏症または栄養不感受性のリスクのある患者（高齢者、II 型糖尿病患者など）は、タンパク質補給戦略からより多くの利益を得る可能性があります。若年層の患者集団に関しては、ACLR 以外では、膝またはその他の関節の関節鏡手術後のタンパク質補給を評価した RCT はありません。さらに、上肢処置後のタンパク質補給を評価した研究もありません。

ACLRの文献の中でも、いくつかの重要な制限により、この患者集団にタンパク質補給を実施するための標準化されたプロトコールの開発が妨げられており、高品質のRCTに対する実質的な必要性が依然として存在する。まず、サプリメント療法以外での患者のタンパク質摂取量を記録した研究は 1 件のみでした。これは、ACLR コホートにおいて特に重要である。なぜなら、これらの患者は若く、運動競技に参加することが多く、タンパク質やカロリーの必要量や摂取量がより多くなる可能性があるためである。ベースラインのタンパク質摂取量を考慮することで、患者に推奨する「補足」タンパク質の実際の量がより明確になり、個別のプロトコルの開発に役立つ可能性があります。ベースラインで食事からタンパク質を十分に摂取している若い男性では、タンパク質補給が筋肉の適応に最小限の影響を与えることが示されているため、これは非常に重要です。

第二に、使用されるタンパク質サプリメントの種類には大きなばらつきがあり、ACLRコホートで最も顕著でした。スキムミルクと大豆製品の形でタンパク質を評価しましたが、Kim らは、タンパク質を評価しました。37人がサプリメントとしてホエイプロテインを選択しました。タンパク質源は吸収率とアミノ酸の流れに影響を与えるため、これらの要因は重要であり、栄養素の感知とシグナル伝達の違いに大きく寄与する可能性があります。他のコホートでは大多数の研究が必須アミノ酸の補給を評価していたが、ACLR コホートでは Laaboute らのみが評価した。36 社がロイシンを使用して EAA を評価しました。全タンパク質源、ペプチド源（加水分解物）、EAA、および特定のアミノ酸の補給を評価するには、さらなる研究が必要です。吸収率、生物学的利用能、総アミノ酸摂取量、およびカロリー要件に基づいて、特定の患者集団にとってそれぞれに利点がある可能性があるためです。
たとえば、腎機能の低下によりアミノ酸の過剰摂取が有害となる可能性がある場合、全タンパク質源ではなくロイシンなどの重要なアミノ酸を低用量で補給する方が、リスクを軽減しながら筋肉量の減少を軽減するのに有利である可能性があります。

タンパク質補給の客観的な結果変数として筋肉量を定量化しようとした研究の中で、すべての研究は代表的な尺度として大腿断面積を利用しました。これは、測定中の手動誤差と、水分補給状態や体組成などの生理学的交絡因子の両方の影響を受けます。二重エネルギー X 線吸収測定法 (DEXA) などのイメージング技術を使用すると、特定の関心領域の組織の最も近いグラムを報告できるため、筋肉量のより客観的な測定として機能する可能性があります。
最後に、さまざまな整形外科処置後の回復に役割を果たす要因には、より広範な文脈があることに注意することが重要です。このレビューに含まれる各処置を受ける患者集団のさまざまな人口統計、併存疾患、ベースラインの機能状態は、全体的な回復と機能復帰において独自の役割を果たします。さらに、リハビリテーションのプロトコルは手術ごとに大きく異なります。さまざまなリハビリテーション戦略により、各整形外科手術後の機能回復が異なる可能性があるため、これらのリハビリテーションアプローチの状況においてタンパク質補給が果たす役割を決定するにはさらなる研究が必要です。

タンパク質の補給は、ACLR、THA、TKA、および股関節骨折の外科的治療後の術後期間における筋萎縮の軽減に有益な効果があるようです。この反応は、多くの場合、機能的尺度の改善とリハビリテーション基準のより迅速な達成と相関しています。術後の臨床転帰を改善するための標準化された補給レジメンとガイドラインを確立するには、さらなる研究が必要です。

まとめ

整形外科手術後の機械的負荷の減少により、患者は筋萎縮を発症しやすくなります。このレビューの目的は、経口タンパク質補給が術後の筋萎縮を軽減し、および/または整形外科手術後の患者の転帰を改善するのに役立つことを証拠が裏付けるかどうかを評価することでした。システマティックレビューは、システマティックレビューとメタアナリシスの優先報告項目（PRISMA）に従って実施されました。PubMed (MEDLINE)、Embase、Scopus、および Web of Science で、整形外科手術を受ける患者におけるタンパク質またはアミノ酸の補給を評価するランダム化比較試験が検索されました。2 人の調査員が、関連するブール演算を使用して独立して検索を実施しました。主要アウトカムには、筋萎縮または筋力の機能的または生理学的測定が含まれます。患者611人（男性224人、女性387人）を含む14件の研究が分析された。3件の研究ではACL再建（ACLR）後のタンパク質補給、3件では全股関節形成術（THA）後、5件では全膝関節形成術（TKA）後、3件では股関節骨折の外科的治療後のタンパク質補給を評価した。タンパク質の補給は、あらゆる種類の手術において有益な効果を示しました。主な利点は、筋肉断面積で測定したプラセボと比較した筋萎縮の減少でした。複数の著者も、機能的尺度の改善とリハビリテーションベンチマークの迅速な達成を実証しました。
タンパク質の補給は、ACLR、THA、TKA、および股関節骨折の外科的治療後の術後期間における筋萎縮の軽減に有益な効果をもたらします。これらの効果は、多くの場合、機能的尺度の改善とリハビリテーション基準のより迅速な達成と相関しています。