體育鍛煉對(duì)青春期女性和圍絕經(jīng)期女性BMD 的影響

張偉強(qiáng) ，舒 冰，張 浩，沙南南，張 巖，王 晶，李晨光，趙永見(jiàn)，王擁軍

（1）上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院，上海 200032；2）上海中醫(yī)藥大學(xué)脊柱病研究所，上海 200032；3）上海中醫(yī)藥大學(xué)教育部筋骨理論與治法重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032；4）上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203）

原發(fā)性骨質(zhì)疏松（Primary osteoporosis）是老年常見(jiàn)疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)50 歲以上的老年人中30%罹患原發(fā)性骨質(zhì)疏松，而在女性中這一比例可達(dá)到40%[1]。體育鍛煉（Physical activity）有利于骨形成，包括促進(jìn)腰椎、髖關(guān)節(jié)、橈骨遠(yuǎn)端骨密度（bone mineral density，BMD）的形成[2]。而高強(qiáng)度的體育鍛煉有利于增加肌肉/脂肪比，從而降低體重指數(shù)（body mass index，BMI）水平，促進(jìn)骨質(zhì)沉積[3]。對(duì)于女性來(lái)說(shuō)青春期和圍絕經(jīng)期是影響B(tài)MD 形成最重要的2 個(gè)階段，研究發(fā)現(xiàn)成年女性大約35%的腰椎BMD、和超過(guò)27%的股骨頸BMD是在青春期這一階段形成的[4]，同時(shí)整個(gè)人體骨量的85%～90%在青春期末期業(yè)已形成[5]。而在此之后，人體骨量（BMD）逐漸降低，Carolina Medina-Gomez 等[6]在排除基因、生活質(zhì)量等基線因素影響的基礎(chǔ)上探究年齡與全身BMD 變化的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)人體總的BMD 水平每隔15 a 即會(huì)在原水平上降低10%。而在圍絕經(jīng)期后女性骨量丟失的速度則呈現(xiàn)幾何級(jí)增長(zhǎng)[7]。按照骨形成與骨吸收標(biāo)準(zhǔn)劃分，可以將青春期定義為骨形成＞骨吸收時(shí)期，而圍絕經(jīng)期定義為骨吸收＞骨形成時(shí)期[8]。在各個(gè)時(shí)間段體育鍛煉對(duì)于BMD 的影響可能存在差異，因此有必要對(duì)體育鍛煉對(duì)青春期女性和圍絕經(jīng)期女性BMD 影響的機(jī)制進(jìn)行探究，分析其差異性，闡述體育鍛煉預(yù)防骨質(zhì)疏松的理論依據(jù)。

1 體育鍛煉對(duì)青春期女性BMD 的影響

1.1 女性青春期的定義

Tanner 等[9]認(rèn)為女性青春期一般從11 歲開(kāi)始，18 歲結(jié)束，月經(jīng)來(lái)潮是青春期最顯著的標(biāo)志；而其中又根據(jù)第2 性征的特點(diǎn)將女性青春前期和青春期具體分為5 期，BMD 增加主要發(fā)生在青春期后期，包括III、IV、V 期，各期以乳房、恥骨陰毛變化為分期參考。女性III、IV、V 青春期的BMD 形成各有特點(diǎn)。

1.2 體育鍛煉對(duì)青春期女性BMD 的影響

青春期女性會(huì)經(jīng)歷較大的生理結(jié)構(gòu)變化，包括身高增加、盆腔增寬、聲帶發(fā)育完全等，其中以大腦中樞及生殖系統(tǒng)的變化最為明顯[10]。MeganMHerting 等[11]認(rèn)為女性青春期腦容量持續(xù)增加、大腦白質(zhì)增加更加明顯，中樞神經(jīng)軸突直徑增加、持續(xù)髓化，白質(zhì)與認(rèn)知、情感、行為及運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。與男性相比女性中樞改變的年齡更早、同時(shí)在核磁擴(kuò)散張量（DTI）成像上以彌散張量（FA）較低，且以中期（III、IV 期）青春期改變最為明顯為特點(diǎn)[12]。白質(zhì)改變是青春期中樞改變的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，大腦白質(zhì)可以通過(guò)垂體性腺軸調(diào)控性腺、生殖器官等生殖系統(tǒng)發(fā)育，目前看來(lái)該期體育鍛煉主要通過(guò)影響性激素的分泌影響女性BMD 的生成。

雌激素（Estrogen）認(rèn)為是促進(jìn)成骨、抑制破骨的保護(hù)性因素，青春期女性雌激素主要來(lái)源于卵巢，通過(guò)血液循環(huán)到達(dá)子宮、血管、骨、心臟和腦等部位發(fā)揮調(diào)節(jié)或營(yíng)養(yǎng)作用[13]。雌激素可通過(guò)RANKL/RANK/OPG 途徑作用于破骨細(xì)胞，從而影響骨代謝，而雌激素缺乏可使細(xì)胞因子如INF-α，IL-1α 等破骨細(xì)胞的前體表達(dá)上調(diào)，增加骨微環(huán)境中RANKL 活性，最終增加破骨細(xì)胞活性[14]。Mei-LingYeh 等[15]將17 項(xiàng)隨機(jī)雙盲試驗(yàn)進(jìn)行Meta分析，發(fā)現(xiàn)女性血液循環(huán)中雌激素水平與機(jī)體骨密度（BMD）呈現(xiàn)正相關(guān)。而補(bǔ)充外源性雌激素則可以顯著降低女性骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生[16]。

孕激素（Progestin）與女性青春期BMD 的相關(guān)性尚不明確，認(rèn)為可能與孕激素調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞線粒體活性，抑制成骨細(xì)胞凋亡有關(guān)[17]。也有學(xué)者認(rèn)為孕激素作為雄激素（雄激素為雌激素的前體物質(zhì)）的前體物質(zhì)，可以通過(guò)抑制骨吸收發(fā)揮促進(jìn)成骨的作用[18]。與孕激素相比雌激素是促進(jìn)青春期女性BMD 增加的主要激素，某些研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)捏w育活動(dòng)可以調(diào)節(jié)性激素分泌，促進(jìn)雌激素釋放，提早月經(jīng)初潮的時(shí)間[19]。

除外刺激相關(guān)性激素分泌外，運(yùn)動(dòng)，尤其是關(guān)節(jié)面碰撞的高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，例如跑、跳等運(yùn)動(dòng)，有利于青春期骨骺面骨的形成，具體機(jī)制可能包括體育鍛煉通過(guò)增加肌肉強(qiáng)度，增強(qiáng)與其附著的的骨骼的機(jī)械應(yīng)力，較強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力刺激有利于增加骨皮質(zhì)厚度和密度[20]；同時(shí)青春期女性骨中的有機(jī)質(zhì)/礦物質(zhì)比例較高，通過(guò)運(yùn)動(dòng)則可以促進(jìn)骨基質(zhì)中滋養(yǎng)血管的形成，為骨形成提供豐富的成骨物質(zhì)[21]。青春期女性骨骺軟骨細(xì)胞增生活躍，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)小鼠軟骨母細(xì)胞的分化[22]，而Ribeiro Marta 等[23]則證實(shí)在部分軟骨母細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為成骨母細(xì)胞參與骨形成這一傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

因此對(duì)于青春期女性來(lái)說(shuō)體育鍛煉促進(jìn)BMD形成的機(jī)制主要在于：（1）促進(jìn)成骨的雌激素、孕激素等性激素的分泌；（2）增加骨骼肌的強(qiáng)度，通過(guò)機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)骨骼強(qiáng)度增加；（3）誘導(dǎo)骨骼滋養(yǎng)血管形成，為成骨提供豐富底物；（4）運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)促進(jìn)軟骨母細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞等方面。

2 體育鍛煉對(duì)圍絕經(jīng)期女性BMD 的影響

2.1 女性圍絕經(jīng)期的定義

圍絕經(jīng)期也叫絕經(jīng)期，多發(fā)生在女性45～55歲，具體包括絕經(jīng)前期、絕經(jīng)期和絕經(jīng)后期3 個(gè)階段[24]；絕經(jīng)即女性月經(jīng)逐漸斷絕，表現(xiàn)為月經(jīng)由規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)律，例如周期延長(zhǎng)、短縮，淋漓不止、月經(jīng)量增多或減少，這是一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過(guò)程，可以持續(xù)2～3 a，甚至10 余a[25]。據(jù)統(tǒng)計(jì)約20%～30%的BMD 在該期丟失[26]。

2.2 體育鍛煉對(duì)圍絕經(jīng)期女性BMD 的影響

圍絕經(jīng)期女性性激素水平劇烈變化，據(jù)Rannevik G 等[27]的研究在圍絕經(jīng)期末次月經(jīng)周期中，女性卵泡刺激素（follicule stimulating hormone，F(xiàn)SH）可在平均水平上增加68%以上，而雌二醇、雌激素等分別下降60%和32%。雌激素下降被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松的危險(xiǎn)因素[28]，Varga Csaba 等[29]的研究發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)雌激素缺乏小鼠的運(yùn)動(dòng)，會(huì)誘導(dǎo)血脂水平升高和增加嗜中性粒細(xì)胞髓過(guò)氧化物酶（myeloperoxidase enzyme，MPO）的釋放；血脂升高可以通過(guò)增加骨髓中脂肪組織沉積誘導(dǎo)骨髓干細(xì)胞向成脂祖細(xì)胞分化，在降低成骨細(xì)胞分化的同時(shí)，骨組織中脂肪組織比例增加，降低BMD[30]。過(guò)量MPO 催化次氯酸、3-氯化酪氨酸等過(guò)氧化物的釋放，誘發(fā)炎癥反應(yīng)[31]。另外圍絕經(jīng)期婦女在急性劇烈運(yùn)動(dòng)后外周血白介素-8（IL-8），腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎癥因子明顯增加[32]。而長(zhǎng)期炎癥反應(yīng)人群BMD 水平顯著低于正常人群[33]。

圍絕經(jīng)期女性骨質(zhì)丟失明顯，有機(jī)質(zhì)/無(wú)機(jī)質(zhì)比例降低，脆性增加。Hsu W B 等[34]在體育活動(dòng)對(duì)OVX 小鼠BMD 影響的研究中證實(shí)10 m/min，60 min/d，持續(xù)8 周的體育活動(dòng)可以通過(guò)直接或間接影響OVX 小鼠成骨細(xì)胞分化促進(jìn)BMD 提高。而Varga Peter 等[35]認(rèn)為對(duì)于骨質(zhì)疏松患者，長(zhǎng)期劇烈體育活動(dòng)可能降低骨質(zhì)BMD 水平，增加疲勞骨折的發(fā)生率；而Piasecki J 等[36]通過(guò)對(duì)絕經(jīng)后婦女BMD 與鍛煉類型相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，與沖刺型短跑鍛煉人士相比，慢跑者的BMD 平均水平要低10%～14%。更多的研究認(rèn)為增加絕經(jīng)期女性體育活動(dòng)的目的在于降低BMI 水平[37]，或提升絕經(jīng)期婦女平衡感和反應(yīng)能力，降低骨折發(fā)生率[38]，而非直接提高BMD 水平。

因此對(duì)于絕經(jīng)期婦女來(lái)說(shuō)，體育鍛煉的目的可能更多的在于降低BMI 水平、增加肌肉力量和提高應(yīng)變能力以預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生，而非直接促進(jìn)BMD 的增加和治療骨質(zhì)疏松。

3 小結(jié)

綜上所述，對(duì)于青春期女性和圍絕經(jīng)期女性來(lái)說(shuō)體育鍛煉對(duì)BMD 的影響各不同，女性在青春期體育鍛煉可以通過(guò)刺激性激素釋放、骨質(zhì)沉積、軟骨發(fā)育等顯著增加BMD 水平；而體育鍛煉對(duì)絕經(jīng)期女性的影響可能更多的在于降低BMI 水平，增加肌肉力量和提高應(yīng)變能力以降低骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生。