骨量【不同强度跑台运动对老龄雌性大鼠骨量及骨代谢的影响】
（山东大学威海分校，山东 威海 264209） 摘 要： 目的：探讨不同负荷跑台运动对老龄雌性大鼠骨量及骨代谢相关指标的影响。
方法: 将40只12月龄雌性大鼠随机分为四组：对照组、低强度组、中强度组、高强度组每周6次共 训练10周，观察不同强度运动对老龄雌性大鼠全身骨密度，股骨中点皮质骨密度、血清碱性 磷酸酶（AKP）骨钙素(BGP)水平的影响。
结果：低、中强度运动可使老龄雌性大鼠骨密度增 加;三组均可使血清碱性磷酸酶（AKP）、血清骨钙素(BGP)水平升高。
结论：低、中强度的 跑台运动是一种适合于老年女性的健身方式，可以减缓伴随增龄而发生的骨量丢失，起到预 防老年性骨质疏松的作用。
关键词：不同强度；跑台运动；老龄雌性大鼠；骨量；骨代谢 中图分类号：G804.2文献标识码：A文章编号 ：1007—3612(2009)02—0074—03 投稿日期：2008—06—27 作者简介：曹鹏，讲师，研究方向运动训练学与运动医学。
An Experimental Study of the Effect of Treadmill Running Differe nt Loads on Old Female Rats" Bone Mass and Bone Metabolism CAO Peng (Shandong University at Weihai, Weihai 264209, Shandong China) Abstract: Objective: to explore the effect of treadmill running different loadson bone mass and bone metabolism of old female rats. Methods: 40 12�month�oldra ts are randomly divided into 4 groups (n=10 respectively)：control group, low�i n tensity exercise group, moderate�intensive exercise group and high�intensity e xe rcise group. They are trained for six times per week for 10 weeks. We observe th e effect of treadmill running of different loads on whole body bone mass density , bone mass of cortical bone in middle point of femur, serum alkaline phosphatas e (AKP) and osteocalcin (BGP). Results: The contents of bone mass density of low �intensity exercise group, moderate�intensive exercise group are higher signif ic antly than those of control group and high�intensity exercise group. The conten t s of AKP, BGP of low�intensity exercise group, moderate�intensive exercise gro up , high�intensity exercise group are significantly higher than those of controlg roup. Conclusion: Low and medium intensity exercise are suitable exercise stylesfor old women, which alleviate the loss of bone mass with advanced age. It sugg ests that low and medium intensity exercises are favorable to prevent against os teoporosis among old people. Key words: treadmill runningofs; old female mouse; bone mass; bone metab lism 生物骨组织的结构和功能随增龄而衰减，骨代谢异常是生物老年期骨功能障碍的重要 原因，与遗传、年龄、性别和激素水平等机体内在因素有关，也与营养和运动等重要的外部 环境因素密切相关[1，2]。
中老年人尤其是女性，随着年龄增长和更年期的到来， 卵巢功能逐渐衰退和雌激素水平下降，骨量丢失，并发骨质疏松的可能性也随之增加。
目前有关运动对骨代谢影响的研究以对成年动物的实验性研究较多，与成年实验动物相比， 研究运动对老年雌性动物骨代谢的影响，可以更好地探讨其对老年女性骨质疏松症的防治作 用，更具实际意义。
故本实验以老年雌性大鼠为研究对象，观察10周游泳运动大鼠股骨骨量 ，骨代谢等指标的变化，探讨不同强度运动对衰退骨组织骨代谢骨量的影响。
1 材料与方法 1.1 实验对象及分组SD大鼠40只，12月龄，220 g左右，山东大学医学院实验动物中心提供。
分笼喂养、自 由饮食。
适应性饲养1周后进行实验。
随机分为随机分为安静对照组、低强度运动组、中强 度运动组、高强度运动组、各组10只。
1.2 实验方法与训练方法 1.2.1 训练方案运动组大鼠适应性饲养1周后在动物跑台(天津运动医学研究所研制)上开始训练。
低强度、 中等强度、大强度3组起始跑速分别为8 m／min、12 m／min和18 m／min，持续时间均为20m in，跑台倾斜度均为0°。
中等强度和大强度运动组隔日增加跑速3 m／min，3个强度运动组 隔日运动持续时间增加10 min，第二周起3种强度运动组的跑速分别为8 m／min、18 m／min 和28 m／min，持续时间为50 min，跑台倾斜5°，维持各自强度，每周6次，每次50 min持 续10周结束。
1.2.2 样本的采集与处理各组小鼠于运动10周后，全麻下使用使用法国MEDILINK公司OSTEOCORE—1双能X射线多部位骨 密度仪测定全身骨密度(BMD)，然后股动脉取血后拉断颈椎处死。
每只大鼠取7～8 m；血，2h后以3 000 r／min离心20 min，分离血清，置— 20℃ 冰箱冷藏待测。
用常规生化法检测 血清AKP、钙、磷的浓度，放射免疫法检测血清BGP水平。
解剖取出大鼠左侧股骨，使用成都 华科测试新技术开发研究所生产的GMD－5单光子骨密度仪测定股骨中点的皮质骨密度。
1.2.3 各指标的测试各生化指标的测定方法：1) 血清碱性磷酸酶(AKP)活性以及血清钙、磷：使用日本东芝公司 MERCK MEGA型全自动生化分析仪分别采用邻甲酚酞比色法、直接紫外法及对硝基酚终止测定 法测定。
2) 血清骨钙素(BGP)：采用北京中生北控公司生产的放射免疫分析试剂盒测定骨密 度测试 取大鼠左侧股骨剔净其附着软组织。
用浸透生理盐水的纱布包裹．检测时去掉纱布。
将样本置于成都华科测试新技术开发研究所生产的GMD－5单光子骨密度仪上测定，计算机 采用小动物梯级标准分析软件。
并自动记录骨的骨密度(BMD)。
1.2.4 统计方法数据均以表示以平均数士标准差�(X±SD)�表示，用SPSS 10．0统计软件进行统计 分析。
采用组间两独立样本�t�检验及方差分析(One_way ANOVA)进行统计分析，LSD多重检验， �P�[3]，但骨的代谢却持续不休，骨的生成和骨的吸收这两个过程处于平衡状态。
年龄超过40岁后骨的生成保持不变但吸收却增加，数十年后骨组织数量仅及30岁时的一半 量。
导致骨量减少的因素是多方面的。
随年龄的老化，性腺分泌功能减弱，雌雄激素缺乏 或不足，使骨吸收作用增强，骨吸收大于骨形成；随年龄的增加，体力活动减少，钙的摄取 不足、吸收降低，维生素转化下降等，均可使骨钙极易被吸收和移出。
最终表现为骨密度 和硬度降低，使多种有关疾病如骨折的发生率增高。
绝经后女性，由于雌激 素水平的迅速下降，不能抑制破骨细胞活性，使得骨转换加速，骨吸收大于骨形成，骨质流 失，导致骨疏松症的发生[4]。
从国内外关于OP预防的研究表明，运动疗法是防治O P最有效、最基本的方法[5]。
常见的运动方式有步行、慢跑、骑自行车、登山等。
本 研究选取跑台为锻炼内容，通过10周的系统锻炼，观察不同强度运动对老龄雌性大鼠骨密度 及与之相关反映骨代谢的生化指标变化的影响，为老年女性提供更健康有效的强身健体手段 以及研究适合的强度。
3.1 不同强度跑台运动对老龄雌性大鼠骨量的影响在衰老过程中，骨组织的结构和功能随增龄而衰减，骨组织功能衰退是增龄过程中骨形成和 骨吸收渐失平衡的结果。
破骨细胞和成骨细胞数目和功能的因素，都与骨质疏松的发生有关。
骨密度测定可反映单位体积骨量，对确定早期骨质疏松最敏感这种衰老的突出表现就是 骨代谢异常引发的老年期的骨质疏松。
近年来许多研究报道了运动可以减缓绝经妇女骨量的 丢失，Kohrt[6]对于66岁的人体研究显示，1 a的低强度运动可以改善腰椎、盆骨 和股骨骨密度。
Barengolts[7]等通过用9月龄雌性大鼠进行3种负荷的运动实验证 实运动对 松质骨起着有益作用。
本研究结果显示:低强度运动和中等强度运动可以减缓老龄雌性大鼠骨丢失作用，表现为 低强度运动组和中等强度运动组与安静对照组比较全身骨密度和股骨中点的皮质骨密度明显 增高差异均具有显著性意义。
这与多数研究结果相似。
目前 的 大部分研 究显示适宜强度 的运动有利于骨量增加，而大强度运动对骨量产生副作用。
Ito[8]报道了中等强度 (16 m/min)的12周跑台运动(30 min/d和60 min/d)对于23周龄的雌性成熟大鼠骨量的影响。
结果显示中等强度的适量时间(30 min)的运动可以减少成熟大鼠由于去卵巢导致的松质骨的 骨丢失、增加皮质骨骨量。
低、中等强度跑台运动改善全身和股骨中点皮质骨密度的机理推测可能体育运动负荷直接或 间接地作用于骨，使骨产生适应性改变，应变有一个阀值范围，当应变低于其下限时，骨量 将丢失；应变超过上限时，骨量将增加；应变在上下限之间时，骨量将稳定在一定的水平。
在应力作用下，骨骼胶原基质发生形变，产生压电效应，改变骨细胞的生物物理环境，影 响其增生和分化，这种骨能够适应活动期间的机械应力的规律称Wolf定律。
有研究认为，低 中度强度运动促进性激素睾酮与雌性二醇的分泌，促进骨蛋白合成和骨盐沉积；使维生素D 含量增加，促进钙的吸收；其机制在于运动增加了骨皮质血流量，使血钙向骨内输送和破骨 细胞向成骨细胞转变增加，使骨内血液保持中性，防止骨溶解，成细胞活性升高，促进骨形 成，促进了骨形成；使肌肉发达，增强肌力，增大肌肉对骨骼的牵拉力；根据wolf定律，运 动对骨内微电位产生影响，运动负荷增加时产生负性微电位，易结合阳性钙离子，促进骨形 成等[9]。
而高强度跑台运动不能改善老龄雌性大鼠骨量的原因，推断可能是动物运动负荷及运动持续时间趟过一定限度后对骨骼有副作用。
从力学载荷对于骨骼的作用来看，Frost提出 ，随着应变增加骨的生长增加，当达闭值后如果负荷继续增加，则骨生长反而减少[10 ]。
另 外，研究认为[11]，这是大量的高强度运动影响下丘脑一垂体一性腺轴，抑制卵巢 产生和释 放雌、孕激素所致致成骨细胞和破骨细胞活性平衡失调，使骨吸收大于骨形成，从而引起骨 量丢失。
尽管许多研究显示高强度运动产生了副作用，但是而对于大强度运动究竟什么条件下产生副 作用还不十分清楚，到底何种强度就是导致副作用的强度?高强度运动究竟通过何种机理在 影响着骨量及其力学性能，目前还无确切的认识，这些都需要进一步的研究。
3.2 不同强度跑台运动对老龄雌性大鼠骨代谢的影响骨矿化的过程是一种由液相向固相转化的过程，即细胞外液中的钙离子磷酸根离子聚集成固 相的磷酸钙盐结晶。
骨的矿化均由细胞控制，首先是成骨细胞合成胶原细胞，钙磷的浓度、 细胞膜的变化、影响局部的PH 值也影响离子的活动。
众多的研究表明[12—14]运动可使骨量增加减少骨丢失，因为体力负荷的机械应力 可 促进骨细胞的增殖加强其活性使骨的矿化过程加强。
这样血中钙磷离子就以钙盐的形式沉积 在骨中从而使血中的钙磷离子的浓度下降，此外，运动增加了骨皮质血流量，使血钙向骨内 输送和破骨细胞向成骨细胞转变增加，也可以降低血钙。
我们的研究发现血钙磷有下降的趋 势，但无统计学差异，推断可能是运动时间不够长，不足以产生持续的作用。
在几种骨代谢的生化指标中用的评价骨形成和骨转换的指标之一。
当成骨活动增强时，碱性磷酸酶活性升高，反之则减低。
由于在肝脏、骨骼、脾脏、肾脏和胎盘等多种组织均存 在同工酶，故它对骨组织而言缺乏特异性和敏感性。
本研究发现运动三组碱性磷酸酶浓度较 安静组增高，但是由于它对骨组织而言缺乏特异性和敏感性，不能单纯说运动改变了骨代谢 若进一步检测特异性骨源性碱性磷酸酶对了解成骨细胞功能状态有更重要的意义。
骨钙素亦称骨钙蛋白，占非胶原蛋白的15％～20％ ，在维持骨的正常矿化速率、抑制异常 的羟磷灰石结晶、抑制软骨的矿化速率中起作用[15]。
由于只有成骨细胞合成骨钙 素，故血液中骨钙素浓度变化与成骨细胞的活性相关，是反映成骨细胞活性的一个重要标志物； AKP由成骨细胞生成和分泌，其活性高度可以反映成骨细胞的活性。
三组的跑台运动可使血 清BGP和AKP水平升高，说明其可增强成骨细胞功能，促进成骨，减缓伴随增龄所致的骨质疏 松。
关于运动对血BGP的影响， 由于运动方式和负荷的不同，报道亦不一,中年女性在长期力量 训练后(18个月)血骨钙素水平从5个月后一直保持高水平(�P�[16]，同样男性经长期力量训 练后(4个 月)也可从第1个月至结束显著增加骨钙素水平(�P�[17]而也有报导:正常 老 年男性进行大强度功率自行车训练后血清骨钙素较训练前显著减少(�P�[18]。
有文献报道，骨代谢指标的变化先于骨密度[19]，我们的研究结果也证实了这一结 果。
高 强度组的骨密度没有发生变化，但是，AKP和血BGP已经出现变化并且这一变化持续到研究结束。
而骨密度还无明显变化，骨钙素和AKP反映成骨细胞和破骨细胞的活性，是反映骨形成 和骨吸收的敏感指标，而骨密度则在相对长的时间保持恒定，反映骨代谢的形态结果，这对 骨质疏松患者在运动疗法治疗过程中选择复查指标及检查时机有一定的指导作用。
4 小 结 1) 低中强度的跑台运动可使老龄雌性大鼠的全身骨密度，股骨中点皮质骨密度增加，减缓 其伴随增龄而发生的骨丢失。
2) 三种强度的跑台运动都可以使血清碱性磷酸酶、血清骨钙素水平升高。
可延缓骨质疏松 的发生和发展。
跑台运动能够增加骨的骨矿含量和有机质的含量，改善骨密度，但其他应力较小的运动也能 达到这一目的对于两种不同应力方式的运动对骨生物力学特性改变的机制的差异，有待于进 一步探讨。
近年来国外应用运动治疗骨质疏松症，特别是对老龄女性患者的治疗日趋普遍； 但是对老年女性进行运动治疗的利弊尚待临床进一步的、长期、大样本、安慰剂对照的前瞻 性研究，以寻找循证医学的可靠证据。
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