體育鍛煉對青春期女性和圍絕經期女性BMD 的影響

張偉強 ，舒 冰，張 浩，沙南南，張 巖，王 晶，李晨光，趙永見，王擁軍

（1）上海中醫藥大學附屬龍華醫院，上海 200032；2）上海中醫藥大學脊柱病研究所，上海 200032；3）上海中醫藥大學教育部筋骨理論與治法重點實驗室，上海 200032；4）上海中醫藥大學，上海 201203）

原發性骨質疏松（Primary osteoporosis）是老年常見疾病，據統計50 歲以上的老年人中30%罹患原發性骨質疏松，而在女性中這一比例可達到40%[1]。體育鍛煉（Physical activity）有利于骨形成，包括促進腰椎、髖關節、橈骨遠端骨密度（bone mineral density，BMD）的形成[2]。而高強度的體育鍛煉有利于增加肌肉/脂肪比，從而降低體重指數（body mass index，BMI）水平，促進骨質沉積[3]。對于女性來說青春期和圍絕經期是影響BMD 形成最重要的2 個階段，研究發現成年女性大約35%的腰椎BMD、和超過27%的股骨頸BMD是在青春期這一階段形成的[4]，同時整個人體骨量的85%～90%在青春期末期業已形成[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、生活質量等基線因素影響的基礎上探究年齡與全身BMD 變化的相關性，發現人體總的BMD 水平每隔15 a 即會在原水平上降低10%。而在圍絕經期后女性骨量丟失的速度則呈現幾何級增長[7]。按照骨形成與骨吸收標準劃分，可以將青春期定義為骨形成＞骨吸收時期，而圍絕經期定義為骨吸收＞骨形成時期[8]。在各個時間段體育鍛煉對于BMD 的影響可能存在差異，因此有必要對體育鍛煉對青春期女性和圍絕經期女性BMD 影響的機制進行探究，分析其差異性，闡述體育鍛煉預防骨質疏松的理論依據。

1 體育鍛煉對青春期女性BMD 的影響

1.1 女性青春期的定義

Tanner 等[9]認為女性青春期一般從11 歲開始，18 歲結束，月經來潮是青春期最顯著的標志；而其中又根據第2 性征的特點將女性青春前期和青春期具體分為5 期，BMD 增加主要發生在青春期后期，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。

1.2 體育鍛煉對青春期女性BMD 的影響

青春期女性會經歷較大的生理結構變化，包括身高增加、盆腔增寬、聲帶發育完全等，其中以大腦中樞及生殖系統的變化最為明顯[10]。MeganMHerting 等[11]認為女性青春期腦容量持續增加、大腦白質增加更加明顯，中樞神經軸突直徑增加、持續髓化，白質與認知、情感、行為及運動密切相關。與男性相比女性中樞改變的年齡更早、同時在核磁擴散張量（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[12]。白質改變是青春期中樞改變的基礎性環節，大腦白質可以通過垂體性腺軸調控性腺、生殖器官等生殖系統發育，目前看來該期體育鍛煉主要通過影響性激素的分泌影響女性BMD 的生成。

雌激素（Estrogen）認為是促進成骨、抑制破骨的保護性因素，青春期女性雌激素主要來源于卵巢，通過血液循環到達子宮、血管、骨、心臟和腦等部位發揮調節或營養作用[13]。雌激素可通過RANKL/RANK/OPG 途徑作用于破骨細胞，從而影響骨代謝，而雌激素缺乏可使細胞因子如INF-α，IL-1α 等破骨細胞的前體表達上調，增加骨微環境中RANKL 活性，最終增加破骨細胞活性[14]。Mei-LingYeh 等[15]將17 項隨機雙盲試驗進行Meta分析，發現女性血液循環中雌激素水平與機體骨密度（BMD）呈現正相關。而補充外源性雌激素則可以顯著降低女性骨質疏松性骨折的發生[16]。

孕激素（Progestin）與女性青春期BMD 的相關性尚不明確，認為可能與孕激素調節成骨細胞線粒體活性，抑制成骨細胞凋亡有關[17]。也有學者認為孕激素作為雄激素（雄激素為雌激素的前體物質）的前體物質，可以通過抑制骨吸收發揮促進成骨的作用[18]。與孕激素相比雌激素是促進青春期女性BMD 增加的主要激素，某些研究發現適當的體育活動可以調節性激素分泌，促進雌激素釋放，提早月經初潮的時間[19]。

除外刺激相關性激素分泌外，運動，尤其是關節面碰撞的高強度的運動，例如跑、跳等運動，有利于青春期骨骺面骨的形成，具體機制可能包括體育鍛煉通過增加肌肉強度，增強與其附著的的骨骼的機械應力，較強的機械應力刺激有利于增加骨皮質厚度和密度[20]；同時青春期女性骨中的有機質/礦物質比例較高，通過運動則可以促進骨基質中滋養血管的形成，為骨形成提供豐富的成骨物質[21]。青春期女性骨骺軟骨細胞增生活躍，動物實驗認為運動可以促進小鼠軟骨母細胞的分化[22]，而Ribeiro Marta 等[23]則證實在部分軟骨母細胞可以轉化為成骨母細胞參與骨形成這一傳統認識。

因此對于青春期女性來說體育鍛煉促進BMD形成的機制主要在于：（1）促進成骨的雌激素、孕激素等性激素的分泌；（2）增加骨骼肌的強度，通過機械應力誘導骨骼強度增加；（3）誘導骨骼滋養血管形成，為成骨提供豐富底物；（4）運動可能通過促進軟骨母細胞分化為成骨細胞等方面。

2 體育鍛煉對圍絕經期女性BMD 的影響

2.1 女性圍絕經期的定義

圍絕經期也叫絕經期，多發生在女性45～55歲，具體包括絕經前期、絕經期和絕經后期3 個階段[24]；絕經即女性月經逐漸斷絕，表現為月經由規律轉變為不規律，例如周期延長、短縮，淋漓不止、月經量增多或減少，這是一個較為漫長的過程，可以持續2～3 a，甚至10 余a[25]。據統計約20%～30%的BMD 在該期丟失[26]。

2.2 體育鍛煉對圍絕經期女性BMD 的影響

圍絕經期女性性激素水平劇烈變化，據Rannevik G 等[27]的研究在圍絕經期末次月經周期中，女性卵泡刺激素（follicule stimulating hormone，FSH）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%。雌激素下降被認為是骨質疏松的危險因素[28]，Varga Csaba 等[29]的研究發現加強雌激素缺乏小鼠的運動，會誘導血脂水平升高和增加嗜中性粒細胞髓過氧化物酶（myeloperoxidase enzyme，MPO）的釋放；血脂升高可以通過增加骨髓中脂肪組織沉積誘導骨髓干細胞向成脂祖細胞分化，在降低成骨細胞分化的同時，骨組織中脂肪組織比例增加，降低BMD[30]。過量MPO 催化次氯酸、3-氯化酪氨酸等過氧化物的釋放，誘發炎癥反應[31]。另外圍絕經期婦女在急性劇烈運動后外周血白介素-8（IL-8），腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎癥因子明顯增加[32]。而長期炎癥反應人群BMD 水平顯著低于正常人群[33]。

圍絕經期女性骨質丟失明顯，有機質/無機質比例降低，脆性增加。Hsu W B 等[34]在體育活動對OVX 小鼠BMD 影響的研究中證實10 m/min，60 min/d，持續8 周的體育活動可以通過直接或間接影響OVX 小鼠成骨細胞分化促進BMD 提高。而Varga Peter 等[35]認為對于骨質疏松患者，長期劇烈體育活動可能降低骨質BMD 水平，增加疲勞骨折的發生率；而Piasecki J 等[36]通過對絕經后婦女BMD 與鍛煉類型相關性分析發現，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%。更多的研究認為增加絕經期女性體育活動的目的在于降低BMI 水平[37]，或提升絕經期婦女平衡感和反應能力，降低骨折發生率[38]，而非直接提高BMD 水平。

因此對于絕經期婦女來說，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變能力以預防骨質疏松的發生，而非直接促進BMD 的增加和治療骨質疏松。

3 小結

綜上所述，對于青春期女性和圍絕經期女性來說體育鍛煉對BMD 的影響各不同，女性在青春期體育鍛煉可以通過刺激性激素釋放、骨質沉積、軟骨發育等顯著增加BMD 水平；而體育鍛煉對絕經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變能力以降低骨質疏松性骨折的發生。