运动员低骨密度的影响因素及治疗的研究进展

邹荣琪，Michael Fredericson

骨密度(Bone Mineral Density，BMD)是预测骨折的独立的、关系密切的因素[1]。BMD降低增加了骨折的危险，每下降1个标准差，骨折的风险增加1.5～3.0倍[2]。因此，为了当前和未来运动员的骨健康，探讨运动员BMD降低的原因及治疗显得尤为重要。

1 运动影响BMD的机制

适度的运动有益于骨健康，改善运动员的BMD，直接效果是其特定点的机械负荷可明显增强成骨细胞的刺激影响骨增殖；间接效果是作用于丘脑-垂体-卵巢轴和下丘脑-垂体-性腺轴功能，影响性激素的分泌[3]。雌激素可通过以下途径起作用[4]：①影响骨代谢的局部调节因子，从而影响骨代谢。②降低骨骼对甲状旁腺素的敏感性，当雌激素不足时甲状旁腺素加快骨吸收。③增加降钙素的合成。④增强肾脏1a羟化酶的作用，提高体内维生素D水平，促进肠钙吸收，降低肾排钙量。⑤雌激素直接通过骨细胞上的雌激素受体起作用。

2 影响BMD的其它因素

2.1 能量的可用性 能量可用性直接影响参与新陈代谢的激素，间接地影响雌激素水平和月经功能，从而影响BMD。运动员运动中能量消耗过多，或者热量摄入不足，或者两种情况兼而有之，称为低能量的可用性(Low Energy Availability，LEA)。 LEA有一定阈值，它能改变促黄体生成激素，减少骨沉积标志物，增加骨吸收标志物，结果可能会降低BMD和破坏骨微结构[5]。当运动员可动用能量低于每天30kcal/kg去脂体重时，就会出现上述不良影响[6]。Barrack等[7]研究发现，饮食失调对青少年长跑运动员全身BMD和骨质都会产生负面影响，即使是月经正常的运动员饮食失调也会引起低BMD。

2.2 月经状态 女性运动员月经状态与BMD密切相关。月经初潮早的女性BMD显著高于月经初潮晚的，月经初潮晚，发生低BMD的几率是正常人的2倍[8]。闭经运动员发生低BMD的几率是正常运动员的2～3倍，发生应力性骨折是正常女性运动员的2～4倍[9]。Kathryn等[10]采用双能X线吸收测量法和高分辨率的外周定量计算机断层扫描技术研究骨结构的变化，发现闭经运动员胫骨总BMD、皮质面积百分比和皮质厚度均明显降低，骨小梁密度尽管有下降趋势，但与其它两组相比无显著性差异。

2.3 运动类型 运动负荷和运动方式是影响BMD的重要因素[11]。从事高负荷运动人群的BMD高于从事低、中等负荷运动人群，但过度负荷运动也可能会降低BMD[12]。低负荷运动对BMD影响不明显，为了改善BMD，建议进行中等负荷运动[12]。研究发现高冲击项目运动员BMD明显高于低冲击项目，更高于非冲击项目[13]。Magkos等[14]研究长距离和短距离的跑步、游泳运动员与对照组的BMD，发现跑步运动员下肢BMD均高于对照组；游泳运动员下肢和全身BMD均明显低于对照组；同一项目短距离运动员BMD均高于长距离运动员。一些研究还发现负重项目能增加女性运动员的BMD，而非负重项目对女性运动员BMD无影响或有负面影响，但负重项目并不能完全代偿雌激素水平降低时对BMD的负面影响[15]。

2.4 激素水平 ①胰岛素样生长因子-1(Insulin Like Growth Factor-1，IGF-1)对BMD的影响。Gruodyte等[16]运用双能X线吸收测量法测量全身、股骨颈和腰椎BMD，静脉血标本测定IGF-1、胰岛素样生长因子结合蛋白-3(Insulin Like Growth Factor Binding Protein-3，IGFBP-3)和雌激素，研究青春期女子艺术体操运动员BMD与激素的关系，发现股骨颈和腰椎BMD与IGF-1、IGF-1/IGFBP-3摩尔比及雌激素显著相关。Khosla等[17]进一步研究发现IGF-1水平与骨小梁厚度呈正相关，与骨小梁数量呈负相关。Snow等[18]研究13名女子跑步运动员、10名女子体操运动员和10名非运动员腰椎和髋关节的BMD与 IGF-1、IGFBP-3之间的关系发现，体操运动员腰椎和髋关节的BMD、血清中IGF-1、IGF-1/IGFBP-3在3组中最高，其次是跑步组，且2组之间有显著性差异。此外，Grinspoon等[19]发现患有神经性厌食症的90%以上女性BMD下降，其显著特点是体内IGF-1浓度偏低。通过上述研究可得出IGF-1在调节骨代谢和改善BMD中扮演重要角色。②瘦素(Leptin，LP)：瘦素近年发现，人体骨组织成骨细胞上存在LP受体，是LP作用的靶器官，与BMD密切相关。但LP对骨代谢的作用复杂，迄今尚未达成共识。Thomas[20]研究认为LP作用于局部的骨细胞有促进骨形成、间接抑制骨吸收的作用。而Ducy[21]则认为LP通过中枢神经系统抑制骨形成。综上所述，LP对骨代谢的机制：一方面LP直接作用于骨髓基质细胞，刺激其向成骨细胞分化和骨基质的矿化；另一方面，LP通过中枢神经和(或)交感神经系统抑制骨形成，从而影响BMD。一些研究发现LP与BMD正相关并降低了骨吸收，另一些研究则发现LP与BMD和骨质形成负相关，或与BMD和骨质丢失无关[22]。总之，LP对骨的整体影响还有待进一步研究。③性激素：低睾酮(Testosterone，T)可增加骨质疏松和骨折的风险。游离睾酮(Free Testosterone，FT)与女性BMD成正相关[23]。且游离睾酮对不同部位骨骼的BMD的影响不同，对椎体的影响大于髋关节，当男性体内E2浓度降低到14 ng/l时，BMD显著降低[24]。睾酮一方面可通过刺激成骨细胞增殖和发育来提高BMD；另一方面还可在 5α还原酶作用下代谢为双氢睾酮，进而代谢为雌二醇(Estradiol，E2)，或在芳香化酶作用下直接转变为雌激素，并与其受体结合间接发挥作用。运动员过度训练会抑制下丘脑-垂体-性腺轴功能，影响睾酮分泌；激素缺乏打破了破骨细胞的骨吸收和成骨细胞的骨形成之间的平衡，加速了骨量丢失和增加了骨折的风险。Corina等[25]研究女性体内E2、雌激素与BMD之间的关系发现，当E2浓度小于35μg/ml时，BMD开始降低。但总睾酮对BMD的影响一直存在争议。

3 低BMD治疗

3.1 调节能量 许多研究表明增加热量摄入可改善人体BMD。Dennis等[26]研究热量摄入与BMD之间的关系，发现长期西餐进食比长期热量限制摄入人群腰椎和髋关节的BMD均明显提高。运动员获得能量正平衡可通过三种途径：增加食物热量摄入、减少训练量或两者兼而有之。运动员恢复月经正常状态需要的能源供应量至少每天30kcal/kg去脂体重。研究发现当热量摄入小于每天30kcal/kg去脂体重时，大多数妇女促黄体激素分泌被打乱，影响月经状态。值得注意的是因每个人能量平衡具有个体差异，这个值可能并不适用于所有的女性；此外，通过调节能量恢复月经状态而改善BMD，这种变化不是立即的，也不能完全消除闭经对骨健康的负面影响[27]。

3.2 补充激素 口服避孕药(Oral Contraceptive,OCP)含有雌激素和孕激素，副作用小，已被广泛用于青少年闭经和低BMD[28]。但也有研究发现对BMD并无显著作用[29]。此外，OCP对闭经的三联征运动员也可能有掩蔽效应。在能量可用性没有出现任何变动情况下，OCP会给女性运动员一种虚假的安全感，这可能有助于运动员有时间来改变她们的训练和饮食习惯，确保月经周期恢复和BMD的改善[28]。由于OCP的不确定性，近来发现使用雌激素替代治疗能更有效地改善BMD[30]。口服雌激素可抑制骨重要的营养素IGF-1的分泌，而经皮吸收能维持或增加IGF-1的浓度。绝经期妇女经皮吸收的雌激素替代治疗改善了BMD并降低了骨折的危险[31]。此研究目前主要集中在绝经后妇女，而不是闭经的女运动员，因此，雌激素替代治疗闭经的三联征运动员的效果还有待进一步研究。有人还利用注射LP治疗11名功能性下丘脑闭经的患者，经36周治疗后多数患者月经恢复正常，BMD明显增加[32]。但该研究样本量小，治疗持续时间短，因此对BMD的长期影响尚不能定论。

3.3 补充维生素D 人们普遍认为优化维生素D和Ca的摄入量有助于骨健康。许多研究发现维生素D受体基因多态性与青少年女性BMD之间的关系密切，低维生素D状态可引起BMD降低[33]。Kendrin等[34]发现对参加大于1h/d的高冲击性项目运动员补充维生素D预防应力性骨折效果显著。通常建议青少年每天摄入1300mg钙(Ca)和600国际单位维生素D。女军人和女运动员每天摄入1500毫克Ca和600 国际单位维生素D[35]。但有些专家认为使用800～1000 国际单位维生素D更有利于降低应力性骨折的风险[36]。根据血清25-羟维生素D水平补充维生素D的若干建议已被提出，普通人群血清25-羟维生素D通常维持在75nmol/L，最佳值在90～100 nmol/L之间，但对运动员的最佳参考值范围尚存在争议。

3.4 振动练习 动态负荷对成骨细胞、骨细胞及破骨细胞的骨重塑、活性及分化起着十分重要的作用 。全身振动练习(Whole Body Vibration Training，WBVT)可增强肌肉力量、增加骨量、优化峰值骨和提高BMD，其效果受WBVT的最大峰值加速度、频率、持续时间和时间间隔等影响[37]。此外，WBVT因年龄和身体状态差异也会产生不同效果[38]。但雌激素缺乏的绝经后妇女WBVT结合抗阻力练习，发现除了力量增加之外，BMD并没明显改善[39]。尽管多数研究已表明WBVT能提高BMD、促进骨健康，但其最佳振幅、频率和持续时间等仍未明确，尚需要进一步探讨。

4 小结

能量的可用性、月经状态、运动类型和激素水平是影响运动员BMD变化的重要因素。因此，治疗运动员低BMD措施是：日常密切关注运动员能量的可用性、月经周期变化和激素水平；并根据具体情况通过调节能量、补充激素、补充维生素D和振动练习来改善BMD，但补充激素和振动练习对运动员BMD的影响还需进一步的研究。

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