不同鍛煉水平對大學生骨密度和體成分的影響及其相關性分析

喬秀芳 潘紅英 王軍利

1.中國礦業大學體育學院，江蘇 徐州 221008 2.華南師范大學體育科學學院，廣東 廣州 510631

隨著人口老齡化速度的加快，骨質疏松癥患者逐年增多，其發病率已躍居世界各種常見疾病的第七位[1]，因骨質疏松導致的骨折及其并發癥嚴重影響老年人的健康，因此關于骨質疏松的預防已成為社會關注的熱點問題。大量研究顯示，運動對骨的適宜刺激可有助于增加骨密度，其峰值一般會出現在青春期后成年早期(20～30歲)[2]，高峰值骨密度對于預防老年骨質疏松有著重要的意義和作用，同時運動對體成分也有明顯的影響，身體不同的組成成分對骨密度有著不同程度的影響。關于骨質多數研究的對象是老年人和絕經期前后的婦女[3,4]，對處于生長發育末期的大學生研究較少，而且不同運動鍛煉水平對人體骨密度的影響也較為少見，本研究測試不同鍛煉水平大學生的骨密度和體成分，并分析其相關性，旨在探索如何通過運動鍛煉盡可能在生長期獲得較高的基礎骨密度，為預防骨質疏松提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究對象

本研究選取中國礦業大學在校本科大學生共120名為研究對象。根據參加運動的頻率、時間和強度將研究對象分為缺乏運動組、普通運動組和大運動量組，每組40名，男女各20名，其中缺乏運動組為每周參加運動少于3次，普通運動組為每周進行運動3～5次，每次運動持續30～60 min中等強度的運動，大運動組為每周5次以上，每次運動持續時間大于60 min，且運動強度較大，普通運動組和大運動量組均已持續運動1年以上，所有研究對象沒有出現過骨折等骨骼疾病，沒有服用過鈣片等補鈣產品，甲狀腺功能正常，沒有糖尿病或其他遺傳性的疾病，無抽煙及飲酒的嗜好。

1.2 檢測指標與方法

骨密度采用韓國Osteosys公司生產的SONOST2000型號骨密度儀進行測試。受試者右腳跟骨在測試前涂上足量的耦合膠，赤腳放入儀器并與測試裝置充分接觸，測試過程中嚴格按操作規范進行。測試所得指標為骨強度指數、Z值和T值，其中Z值表示被測者的骨密度與同性別，同年齡組骨密度均值的差別，T值指被測試者所得的骨密度與健康30歲年輕人骨峰值做比較，以得出標準差，當T值小于-2.5時為骨質疏松。

身體成分測試采用韓國Biospace公司生產的人體成分分析儀Inbody 720，按操作要求進行測試。測試指標選取肌肉量(SLBM, kg)、去脂體重(LBM, kg)、體重(BW, kg)、體脂百分比(PBF, %)，礦物質含量(M,kg)和身體質量指數(BMI kg/m2)。

1.3 統計學處理

所有數據均以“平均數±標準差”來表示，采用SPSS16.0軟件進行統計分析。組間用T檢驗進行差異性分析，骨密度與體成分之間的相關性用Pearson相關分析，P<0.05差異具有統計學意義，P<0.01差異具有顯著統計學意義。

2 結果

2.1 不同鍛煉水平對大學生骨密度的影響

不同鍛煉水平對大學生骨密度的影響，見表1。

表1 不同鍛煉水平大學生的骨密度Table 1 The bone mineral density of college students with different exercise level

注：與缺乏運動組相比，＊P<0.05；與大運動量組相比，△P<0.05

表1結果顯示，與缺乏運動組和大運動量組相比，相同性別的普通運動組大學生骨強度指數和T值都明顯升高(P<0.05)，與缺乏運動組相比，普通運動組的Z值也顯著升高(P<0.05)，大運動量組的女生骨強度指數明顯下降(P<0.05)。

2.2 不同鍛煉水平對大學生身體成分的影響

不同鍛煉水平對大學生身體成分的影響，見表2。

表2結果顯示，與缺乏運動組相比，相同性別的普通運動組LBM、SLBM和M都明顯升高(P<0.05)，PBF降低極為顯著(P<0.01)，大運動量組LBM和SLBM明顯升高(P<0.05)，PBF顯著降低(P<0.05)，普通運動組與大運動量組相比，M明顯升高，PBF明顯降低(P<0.05)。

2.3 不同鍛煉水平大學生身體成分與骨強度指數的關系

不同鍛煉水平大學生身體成分與骨強度指數的關系，見表3。

表2 不同鍛煉水平大學生的身體成分Table 2 The body composition of college students with different exercise level

注：與缺乏運動組相比，＊P<0.05；與大運動量組相比，△P<0.05

表3 不同鍛煉水平大學生身體成分與骨密度的相關系數(r值)Table 3 The correlation index of body composition and bone mineral density of college students with different exercise level

注:指標間相關性檢驗,*P<0.05，**P<0 .01

表3結果顯示，所有組別的BW，LBM/W都與骨密度有明顯的相關性(P<0.05)，SLBM/W和M與骨密度呈高度正相關(P<0.01)，PBF和BMI與骨密度的相關程度差異不具有統計學意義(P>0.05)。

3 討論

3.1 不同鍛煉水平對大學生骨密度的影響

骨密度是反映骨質疏松程度，預測骨折風險的有效指標，骨密度隨著年齡的增長而發生變化，一般在成年早期(20～30歲)達到峰值，峰值骨量在一定程度上將會影響日后骨健康的水平，提高峰值骨可以有效預防骨質疏松。峰值骨量受多種因素影響，其中運動是重要的影響因素。大量研究[5,6]表明適當規律運動，尤其在生長期進行體育鍛煉，通過對骨的適宜刺激，可以提高骨密度峰值。本研究發現，每周運動3～5次，每次運動持續30～60 min中等強度運動的大學生與缺乏運動的大學生相比，即相同性別的普通運動組與缺乏運動組相比，骨強度指數和T值明顯較高，這與多數研究結果相一致，究其原因：①運動產生的機械沖擊力直接作用于骨骼，使其不斷進行重塑，從而使骨密度增大，同時運動通過肌肉收縮產生的間接作用力刺激骨的生長和發生。②運動可以促進前列腺素E2的合成，進而激活腺苷酸環化酶，促進RNA和DNA的合成，促進骨細胞的增殖和分化，使得新骨形成[7]。③運動中血液循環加速，血流量增加，有利于骨組織的生長，有研究證實骨內膜新骨的形成與血流量顯著相關[8]。

有關運動對骨密度影響的研究結果也不盡一致，究其原因可能與運動的強度、頻率、時間等因素相關，當運動量過大，超過一定閾值時，將產生過多的細微損傷，當這些損傷超出了骨修復的能力，就會導致骨密度減小。本研究結果顯示，相同性別的大運動量組與普通運動組相比，骨強度指數都顯著降低，進一步驗證了并非所有運動都能使骨密度增強，大量運動對骨骼的生長具有負面影響，多數研究表明，較低和中等強度的運動能使生長期的動物小梁骨新骨形成明顯增加，但運動負荷和持續時間超過一定閾值，形成的骨量則減少，力學性能也下降。另外運動使機體激素水平發生變化，激素對骨代謝有重要的調節作用，有研究認為長期進行大強度的運動訓練，可導致機體內源性皮質醇生成增多，睪酮生成減少，可能是引起骨密度下降的原因。長期大強度運動導致女運動員性激素水平下降，雌激素水平低下是引起骨密度偏低的主要原因，這可能是本研究中大運動量組與缺乏運動組相比，女大學生骨強度指數明顯下降的原因。

3.2 不同鍛煉水平對大學生身體成分的影響

體成分是人體各組織器官的總成分，由脂肪、肌肉、水分等物質組成，每一種成分在體內發揮其特有的作用，各種組成成分的比例影響著人體的健康，比例異常可能會導致骨質疏松、肥胖、營養不良等疾病或不健康的身體狀況。本研究選取體重(BW)、去脂體重(LBM)、肌肉量(SLBM)、體脂百分比(PBF)、礦物質(M)、身體質量指數(BMI)等體成分指標進行分析，其中BMI是一個參照身高來評價其體重是否合理的簡便易行的指標，用于評價人體營養、體重是否正常，WHO 建議BMI指數的正常范圍在18.5～25之間，BMI值過低反映機體營養不良，過高則說明機體肥胖，嚴重可誘發高血脂等心腦血管疾病。本研究結果顯示所有受試者BMI水平均處于正常范圍內，各組之間沒有明顯差異。但同性別不同組別大學生體成分的其他指標間存在著較大差異，與缺乏運動組相比，不論是男生還是女生，普通運動組和大運動量組的PBF均顯著降低，而LBM和SLBM卻明顯升高，這與多數研究的結果相一致，運動可以有效改善體成分，降低體脂含量，增加瘦體重，張國海[9]在比較體育專業與普通大學生體成分的研究中也發現運動對體成分的組成有明顯的影響作用，能夠改善體成分構成比例，降低體脂含量。運動消耗大量能量，能量的主要來源之一是脂肪，因此運動可以燃燒更多的脂肪，同時運動有利于促進骨骼肌的生長，使得瘦體重增加。本研究發現，相同性別的大運動量組與普通運動組相比，PBF明顯下降，SLBM略有下降但不明顯，可能是因為本研究大運動量組運動時間長，運動強度相對較大，需要的總熱量更多，所以消耗的總脂肪量較多。有的研究則認為，大運動量鍛煉者其瘦體重增加比普通運動鍛煉者多，而兩組消耗的脂肪量無明顯差異，與本研究結果不盡一致，可能與運動項目、運動強度和運動時間等因素不同有關。普通運動組的M明顯高于大運動量組和缺乏運動組，這可能是適度的運動有利于機體對礦物質的攝取和沉淀，大運動量可能導致體內礦物質隨著體液的流失而減少。

3.3 大學生身體成分和骨密度的相關性

骨的構造與其所受壓力或張力的大小有關，作用力愈大骨質愈致密、堅硬，許多研究[10]進一步證明了骨密度與體重或去脂體重有明顯的相關性。顧芳等在研究北京市女大學生骨密度及體成分變化特征時發現，女大學生體重、瘦體重量及脂肪量與全身的骨密度呈中度相關,其中體重及瘦體重量與骨密度的相關性高于脂肪量，Kim等[11]也發現骨密度與體成分中的體重及瘦體重有顯著的相關性，但有關體脂含量對骨密度影響的研究結果不盡一致，Faulkner等[12]等對青少年的研究發現體脂與骨密度之間沒有顯著的相關性。Joanna等[13]的研究也表明,去脂體重量與骨密度的相關性比脂肪量高。Reid等[14]在體成分對骨量影響的研究中得出，體脂含量比去脂體重更重要。Sundeep等[15]研究報道，骨礦含量只與體脂含量有關, 而與去脂體重無關。Salamone等[16]研究發現，對絕經前后的女性，脂肪量和瘦體重量對骨質的影響是不同的，絕經前瘦體重是影響骨量的重要因素，絕經后體脂含量則成為影響骨量的重要因素，究其原因，Frost等[17]認為可能是因絕經后體脂含量的增加使得體重增加，從而彌補了絕經后肌肉力量降低對骨骼牽拉力量的減弱，其次，體脂含量較高的女性，雌激素水平較高，這些激素與骨量的維持有著密切的關系。

本研究結果發現，所有組別的PBF和BMI與骨密度的相關性都不具統計學意義(P>0.05)，這與張國海的研究報道相一致，分析其原因兩者的研究對象均為大學生，BMI處于正常范圍，體脂含量相對較低，對骨密度的影響較小，體脂含量對骨密度的影響可能是因其使體重增加致骨組織的負荷增大，而不是體脂本身，體脂含量與骨密度的相關關系的潛在機制還有待于進一步研究。不論是男生還是女生，所有組別的BW、LBM/W、SLBM/W都與骨密度有明顯的相關性(P<0.05)，其中SLBM/W與骨密度呈高度正相關(P<0.01)。眾多研究表明，體重增加使骨骼承受的壓力負荷增大，從而刺激骨質發生變化以利于更好地適應支撐承重的需求，體脂重和去脂體重作為構成體重的兩部分，其中后者與骨密度明顯相關，肌肉作為去脂體重的一部分，其與體重的比值和骨密度高度相關，分析其原因，去脂體重對骨密度的影響也主要是因為肌肉增加，特別是運動促進骨骼肌增長，肌肉收縮產生的力量增大，作用于骨骼從而使其結構發生相應變化，使骨強度適應運動負荷，所以大學生應通過適當運動鍛煉，增加和改善去脂體重尤其是肌肉量，從而有效促進骨量增加。M表示體內礦物質的含量，本研究結果顯示兩運動組男女生M值與骨密度都高度相關(P<0.01)，骨的無機成分主要是鈣、磷等無機物，所以可以通過體內礦物質含量的多少來間接評價骨質的情況。

4 結論

大學生適量運動有利于骨密度增加，骨質增強，大量運動不利于骨骼的生長，使骨密度下降。運動可以有效改善大學生身體成分，增加去脂體重量，預防肥胖，大學生身體成分中LBM/W、SLBM/W、M與骨密度明顯呈正相關。