Клинические аспекты взаимосвязи двигательной активности, гормонального баланса и перестройки костной ткани

Многие рассматривают двигательную активность как неотъемлемую часть полноценной здоровой жизни. Общее положительное воздействие ее, несомненно, перевешивает связанный с ней риск, и поэтому любые рекомендации, направленные yа поддержание скелетной системы в норме, должны включать ежедневные занятия физическими упражнениями. К сожалению, о том, как программы занятий физическими упражнениями влияют на риск переломов костей у пожилых мужчин и женщин, пока ничего не известно. Вместе с тем можно предположить, что двигательная активность позволяет повысить функциональные показатели мышечной системы и возможность увеличить мышечную массу. Это само по себе может оказаться достаточным, чтобы снизить вероятность падений пожилых людей и, таким образом, опосредованно уменьшить риск переломов. Оптимальная адаптивная реакция при физической нагрузке скелетной системы наблюдается при адекватном уровне половых стероидов, хотя на лиц с недостаточной функцией половых желез двигательная активность, вероятнее всего, также будет оказывать положительное влияние.

Риск негативных последствий, связанный с участием в продолжительных программах двигательной активности, относительно невелик и связан главным образом с проблемами воздействия физической нагрузки на те участки скелета, которые не способны адаптироваться к стрессу, а также с выходом за теоретические границы, когда увеличение мышечной активности приводит к тому, что энергетический баланс организма становится отрицательным. Последняя проблема особенно остро стоит в вооруженных силах, поскольку частота стрессовых переломов у новобранцев составляет от 10 до 20 % (Bcnnell et al., 11996a, 1996b). Во многих случаях эти кортикальные переломы не связаны с изменениями минеральной плотности костной ткани, а, скорее, являются результатом недостаточной тренированности и подготовленности. Кроме того, среди женщин-новобранцев частота стрессовых переломов таза и большеберцовой кости значительно выше, чем среди мужчин-новобранцев. Это может быть следствием нагрузки участков скелетной системы, в частности периоста, не приспособленных выдерживать периодически повторяющиеся нагрузки. Такие переломы дорого обходятся вооруженным силам для поддержания боеготовности, а также с точки зрения финансовых затрат, связанных с лечением и уходом за пострадавшими. Факторы, которые позволяли бы прогнозировать стрессовые переломы у новобранцев в армии или у спортсменов высокого класса, пока не выявлены, однако, очевидно, что они не имеют отношения к плотности костной ткани или величине прикладываемой силы (Bcnnell et al., 1996а, 1996b). Качественные критерии оценки состояния костной ткани, определяемые с помощью современных методов получения структурных изображений, могут предоставить определенные данные, которые в будущем позволят выявлять подверженных травмам индивидуумов. Кроме того, поскольку склонность к стрессовым переломам, очевидно, является наследуемым признаком, генетические исследования также могут выявить лиц с повышенным риском получения травм еще до начала выполнения тренировочной программы.

Значительно менее ясны клинические последствия негативного воздействия физических упражнений на энергетический баланс, особенно у юных спортсменок. На некоторых лиц с женской спортивной триадой могут оказать положительное воздействие оральные контрацептивы, однако восстановление массы тела остается наилучшим прогностическим показателем восстановления нормальной периодичности менструального цикла и нормализации состояния скелетной системы. Были начаты новые исследования с дигидроэпиандростероном — слабым андрогеном, вырабатываемым надпочечниками, направленные на выяснение степени пригодности данного вещества и его эффективности по сравнению с эстрогеном в предотвращении резорбции костной ткани и стимуляции образования костей (Gordon et al., 2002). Рассматривается также возможность проведения испытания других, более современных анаболических препаратов.

Как отмечалось выше, старение организма сопровождается существенной утратой костной ткани, усилением процесса ее резорбции и увеличением риска переломов. Определение оптимального порога физических нагрузок на скелетную систему и соответствующих изменений энергетического баланса в будущем должно стать обязательным условием при разработке программ двигательной активности, направленных на улучшение состояния костной ткани. Вместе с тем необходимо серьезное продвижение вперед, которое позволит окончательно разобраться в тонкой взаимосвязи между локальными и системными гормонами, а также с перестройкой скелета, особенно в связи с разработкой программ двигательной активности и расширения возможностей их применения.

Литература

· Adams, G.R. & Haddad, F. (1996) The relationships among IGF-!, DNA content, and protein accumulation during skeletal muscle hypertrophy. Journal of Applied Physiology 81(6), 2509-2516.

· Ahlborg, H.G., Johnell, O., Turner, C.H., Rannevik, G. & Karlsson, M.K. (2003) Bone loss and bone size after menopause. New England Journal of Medicine 349(4), 327-334.

· American College of Sports Medicine Position Stand (1998) Exercise and physical activity for older adults. Medicine and Science in Sports and Exercise 30(6), 992-1008.

· Bass, S.L. (2000) The prepubertal years, a uniquely opportune stage of growth when the skeleton Is most responsive to exercise? Sports Medicine (Auckland, New Zealand) 30(2), 73-78.

· Bassey, E.J., Roth well, M.C., Littlewood, JJ. & Pye, D.W. (1998) Pre- and postmenopausal women have different bone mineral density responses to the same high-impact exercise. Journal of Bone and Mineral Research 13(12), 1805-1813.

· Веашег, W.G., Donahue, L.R. & Rosen, C.J. (2000) Insulin-like growth factor I and bone: from mouse to man. Growth Hormone & IGF Research 10 (suppl. B), S103-S105.

· Beck, T.J., Looker, A.C., Ruff, C.B., Sievanen, H. & Wahner, H.W. (2000) Structural trends in the aging femoral neck and proximal shaft: analysis of the Third National Health and Nutrition Examination Survey dual-energy X-ray absorptiometry data. Journal of Bone and Mineral Research 15(12), 2297-2304.

· Bennell, K.L., Malcolm, S.A., Thomas, S.A. etal. (1996a) Risk factors for stress fractures in track and field athletes. A 12-month prospective study. American Journal of Sports Medicine 24(6), 810-818.

· Bennell, K.L., Malcolm, S.A., Thomas, S.A., Wark, J.D. & Brukner, P.D. (1996b) The incidence and distribution of stress fractures in competitive track and field athletes. A 12-month prospective study. American Journal of Sports Medicine 24(2), 211-217.

· Bex, F., Green, P., Marzolf, J. et al (2003) The human LRP5 G171V mutation in mice alters the skeleton response to limb unloading but not to ovariectomy. Journal of Bone and Mineral Research 18 (suppl. 2), S463.

· Bikle, D.D., Sakata, Т., Leary, C. et al. (2002) Insulin-like growth factor I Is required for the anabolic actions of parathyroid hormone on mouse bone. Journal of Bone and Mineral Research 17(9), 1570-1578.

· Blum, М., Harris, S.S., Must, A. et al. (2003) Leptin, body composition and bone mineral density in premenopausal women. Calcified Tissue International 73(1), 27-32.

· Boonen, S., Rosen, C, Bouillon, R. et al. (2002) Musculoskeletal effects of the recombinant human IGF-I/IGF binding protein-3 complex in osteoporotic patients with proximal femoral fracture: a double-blind, placebo-controlled pilot study. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 87(4), 1593-1599.

· Bouxsein, M.L. & Marcus, R. (1994) Overview of exercise and bone mass. Rheumatic Diseases Clinics of North America 20(3), 787-802.

· Boyden, L.M., Mao, J., Belsky, J. et al. (2002) High bone density due to a mutation in LDL-receptor- related protein 5. New England Journal of Medicine 346(20), 1513-1521.

· Chappard, D., Minaire, P., Privat, C. et al. (1995) Effects of tilu-dronate on bone loss in paraplegic patients. Journal of Bone and Mineral Research 10(1), 112-118.

· Chow, J.W., Fox, S., J agger, C.J. & Chambers, T.J. (1998) Role for parathyroid hormone in mechanical responsiveness of rat bone. American Journal of Physiology 274(1 Pt. 1), E146-E154.

· Chrousos, G.P. & Gold, P.W. (1992) The concepts of stress and stress system disorders. Overview of physical and behavioral homeostasis. JAMA 267(9), 1244-1252.

· Cock, T.A. & Auwerx, J. (2003) Leptin: cutting the fat off the bone. Lancet 362(9395), 1572-1574.

· Cooper, C.S., Taaffe, D.R., Guido, D. et al. (1998) Relationship of chronic endurance exercise to the somatotropic and sex hormone status of older men. European Journal of Endocrinology 138(5), 517-523.

· Cummings, S.R., Karpf, D.B., Harris, F. et al. (2002) Improvement in spine bone density and reduction in risk of vertebral fractures during treatment with antiresorptive drugs. American Journal of Medicine 112(4), 281-289.

· Darmaun, D., Matthews, D.E. & Bier, D.M. (1988) Physiological hypercortisolemia increases proteolysis, glutamine, and alanine production. American Journal of Physiology 255(3 Pt. 1), E366-E373.

· DiPietro, L. & Stachenfeld, N.S. (1997) The female athlete triad. Medicine and Science in Sports and Exercise 29(12), 1669-1671.

· Drinkwater, B.L., Nilson, K., Chesnut, C.H., 3rd et al. (1984) Bone mineral content of amenorrheic and eumenorrheic athletes. New England Journal of Medicine 311(5), 277-281.

· Duan, Y., Seeman, E. & Turner, C.H. (2001) The biomechanical basis of vertebral body fragility in men and women. Journal of Bone and Mineral Research 16(12), 2276-2283.

· Dueck, C.A., Matt, K.S., Manore, M.M. & Skinner, J.S. (1996) Treatment of athletic amenorrhea with a diet and training intervention program. International Journal of Sport Nutrition 6(1), 24-40.

· Elefteriou, F., Takeda, S., Liu, X., Armstrong, D. & Karsenty, G. (2003) Monosodium glutamate-sensitive hypothalamic neurons contribute to the control of bone mass. Endocrinology 144(9), 3842-3847.

· Forwood, M.R. (1996) Inducible cyclo-oxygenase (COX-2) mediates the induction of bone formation by mechanical loading in vivo. Journal of Bone and Mineral Research 11(11), 1688-1693.

· Forwood, M.R., Li, L., Kelly, W.L. & Bennett, M.B. (2001) Growth hormone is permissive for skeletal adaptation to mechanical loading. Journal of Bone and Mineral Research 16(12), 2284-2290.

· Fuchs, R.K., Bauer, J.J. & Snow, CM. (2001) Jumping improves hip and lumbar spine bone mass in prepubescent children: a randomized controlled trial. Journal of Bone and Mineral Research 16(1), 148-156.

· Gong, Y., Slee, R.B., Fukai, N. et al. (2001) LDL receptor-related protein 5 (LRP5) affects bone accrual and eye development. Cell 107(4), 513-523.

· Gordon, CM., Grace, E., Emans, SJ. et al. (2002) Effects of oral dehydroepiandrosterone on bone density in young women with anorexia nervosa: a randomized trial. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 87(11), 4935-4941.

· Grimston, S.K. (1993) An application of mechanostat theory to research design: a theoretical model. Medicine and Science in Sports and Exercise 25(11), 1293-1297.

· Grimston, S.K., Willows, N.D. & Hanley, D.A. (1993) Mechanical loading regime and its relationship to bone mineral density in children. Medicine and Science in Sports and Exercise 25(11), 1203—1210. *Grinspoon, S., Miller, K., Herzog, D., ClemmOns, D. & Klibanski, A. (2003) Effects of recombinant human insulin-like growth factor (IGF)-I and estrogen administration on IGF-I, IGF binding protein (IGFBP)-2, and IGFBP-3 in anorexia nervosa: a randomized-con-trolied study. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 88(3), 1142-1149.

· Heaney, R.P., McCarron, D.A., Dawson-Hughes, B. et al. (1999) Dietary changes favorably affect bone remodeling in older adults. Journal of American Dietetic Association 99(10), 1228-1233.

· Jones, B.H., Harris, J.M., Vinh, T.N. & Rubin, С (1989) Exercise-induced stress fractures and stress reactions of bone: epidemiology, etiology, and classification. Exercise and Sport Sciences Review 17, 379-422.

· Kanders, B., Dempster, D.W. & Lindsay, R. (1988) Interaction of calcium nutrition and physical activity on bone mass in young women. Journal of Bone and Mineral Research 3(2), 145-149.

· Kannus, P., Haapasalo, H., Sankelo, M. et al. (1995) Effect of starting age of physical activity on bone mass in the dominant arm of tennis and squash players. Annals of Internal Medicine 123(1), 27-31.

· Kato, М., Patel, M.S., Levasseur, R. et al. (2002) Cbfal-independent decrease in osteoblast proliferation, osteopenia, and persistent embryonic eye vascularization in mice deficient in Lrp5, a Wnt coreceptor. Journal of Cell Biology 157(2), 303-314.

· Ketelslegers, J.M., Maiter, D., Maes, М., Underwood, L.E. & Thissen, J.P. (1995) Nutritional regulation of insulin-like growth factor-I. Metabolism 44(10 Suppl 4), 50-57.

· Klein-Nulend, J., Burger, E.H., Semeins, CM., Raisz, L.G. & Pilbeam, C.C. (1997) Pulsating fluid flow stimulates prostaglandin release and inducible prostaglandin G/H synthase mRNA expression in primary mouse bone cells. Journal of Bone and Mineral Research 12(1), 45-51.

· Klibanski, A., Biller, B.M., Schoenfeld, D.A., Herzog, D.B. & Saxe, V.C (1995) The effects of estrogen administration on trabecular bone loss in young women with anorexia nervosa. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 80(3), 898-904.

· Kohrt, W.M., Ehsani, A.A. & Birge, S.J., Jr. (1997) Effects of exercise involving predominantly either joint-reaction or ground-reaction forces on bone mineral density in older women. Journal of Bone and Mineral Research 12(8), 1253-1261.

· Kohrt, W.M., Ehsani, A.A. & Birge, S.J., Jr. (1998) HRT preserves increases in bone mineral density and reductions in body fat after a supervised exercise program. Journal of Applied Physiology 84(5), 1506-1512.

· Lacey, D.L., Timms, E., Tan, H.L. et al. (1998) Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell 93(2), 165-176.

· Laketic-Ljubojevic, I., Suva, L.J., Maathuis, F.J., Sanders, D. & Skerry, T.M. (1999) Functional characterization of N-methyl-d-aspartic acid-gated channels in bone cells. Bone 25(6), 631-637. Lean, J.M., Mackay, A.G., Chow, J.W. & Chambers, TJ. (1996) Osteocytic expression of mRNA for c-fos and IGF-I: an immediate early gene response to an osteogenic stimulus. American Journal of Physiology 270(6 Pt. 1), E937-E945.

· Little, R.D., Carulli, J.P., Del Mastro, R.G. et al. (2002) A mutation in the LDL receptor-related protein 5 gene results in the autosomal dominant high-bone-mass trait. American Journal of Human Genetics 70(1), 11-19.

· Loucks, A.B. & Callister, R. (1993) Induction and prevention of low-T3 syndrome in exercising women. American Journal of Physiology 264 (5 Pt. 2), R924-R930.

· Loucks, A.B., Laughlin, G.A., Mortola, J.F. et al. (1992) Hypothalamic-pituitary-thyroidal function in eumenorrheic and amenorrheic athletes. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 75(2), 514-518.

· Marcus, R., Cann, C, Madvig, P. et al. (1985) Menstrual function and bone mass in elite women distance runners. Endocrine and metabolic features. Annals of Internal Medicine 102(2), 158-163.

· Martin, TJ. & Ng, K.W. (1994) Mechanisms by which cells of the osteoblast lineage control osteoclast formation and activity. Journal of Cellular Biochemistry 56(3), 357-366.

· Mason, D.J., Suva, LJ., Genever, P.G. et al. (1997) Mechanically regulated expression of a neural glutamate transporter in bone: a role for excitatory amino acids as osteotropic agents? Bone 20(3), 199-205.

· Morris, F.L., Naughton, G.A., Gibbs, J.L., Carlson, J.S. & Wark, J.D. (1997) Prospective 10-month exercise intervention in premenarcheal girls: positive effects on bone and lean mass. Journal of Bone and Mineral Research 12(9), 1453-1462.

· Musey, V.C., Goldstein, S., Farmer, P.K., Moore, P.B. & Phillips, L.S. (1993) Differential regulation of IGF-1 and IGF-binding protein-1 by dietary composition in humans. American Journal of the Medical Sciences 305(3), 131-138.

· Nakchbandi, LA., Mitnick, M.A., Lang, R. et al. (2002) Circulating levels of interleukin-6 soluble receptor predict rates of bone loss in patients with primary hyperparathyroidism. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 87(11), 4946-4951.

· Neer, R.M., Amaud, CD., Zanchetta, J.R. et al. (2001) Effect of parathyroid hormone (1-34) on fractures and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis. New England Journal of Medicine 344(19), 1434-1441.

· Nelson, D.A., Barondess, D.A., Hendrix, S.L. & Beck, T.J. (2000) Cross-sectional geometry, bone strength, and bone mass in the proximal femur in black and white postmenopausal women. Journal of Bone and Mineral Research 15(10), 1992-1997.

· Neuman, W.F. (1970) Calcium metabolism in space flight. Life Sciences and Space Research 8, 309-315. *Noble, B.S. & Reeve, J. (2000) Osteocyte function, osteocyte death and bone fracture resistance. Molecular and Cellular Endocrinology 159(1-2), 7-13.

· Otis, C.L., Drinkwater, B., Johnson, М., Loucks, A. & Wllmore, J. (1997) American College of Sports Medicine position stand. The female athlete triad. Medicine and Science in Sports and Exercise 29(5), i-ix.

· Pruitt, L.A., Jackson, R.D., Bartels, R.L. & Lehnhard, H.J. (1992) Weight-training effects on bone mineral density in early postmenopausal women. Journal of Bone and Mineral Research 7(2), 179-185.

· Qin, Y.X., Kaplan, Т., Saldanha, A. & Rubin, C. (2003) Fluid pressure gradients, arising from oscillations in intrameduilary pressure, is correlated with the formation of bone and inhibition of intracor-tical porosity. Journal of Biomechanics 36(10), 1427-1437.

· Robey, P.B. & Bianco, P. (1999) Cellular mechanism of age related bone loss. In: Aging Skeleton (Rosen, CJ., Glowacki, J. & Bilezikian, J., eds.). Academic Press, San Diego: 145-157.

· Rosen, CJ. (2003) Restoring aging bones. Scientific American 288(3), 70-77.

· Rosen, CJ. & Donahue, L.R. (1998) Insulin-like growth factors and bone: die osteoporosis connection revisited. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine 219(1). 1-7. Rosen, CJ. & Kessenich, C. (1996) The role of IGF-I in senesence: implications for therapy. Endocrinologists 6, 102-106.

· Rubin, C.T. & Lanyon, L.E. (1984) Regulation of bone formation by applied dynamic loads. Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume 66(3), 397-402. *Rubin, C.T. & Lanyon, L.E. (1985) Regulation of bone mass by mechanical strain magnitude. Calcified Tissue International 37(4), 411-417.

· Rubin, J., Murphy, T.C., Zhu, L. et al. (2003) Mechanical strain differentially regulates eNOS and RANKL expression via ERK1 /2 in primary bone stromal cells. Journal of Bone and Mineral Research 18(suppl.2), S10.

· Sakata, Т., Halloran, B.P., Elalieh, H.Z. et al. (2003) Skeletal unloading induces resistance to insulin-like growth factor I on bone formation. Bone 32(6), 669-680.

· Sato, Y., Kaji, М., Higuchi, F. et al. (2001) Changes in bone and calcium metabolism following hip fracture in elderly patients. Osteoporosis International 12(6), 445-449.

· Schurch, M.A., Rizzoli, R., Slosman, D. et al. (1998) Protein supplements increase serum insulin-like growth factor-I levels and attenuate proximal femur bone loss in patients with recent hip fracture. A randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Annals of Internal Medicine 128( 10), 801 -809.

· Smith, R. & Rutherford, O.M. (1993) Spine and total body bone mineral density and serum testosterone levels in male athletes. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology 67(4), 330-334.

· Specker, B.L. (1996) Evidence for an interaction between calcium intake and physical activity on changes in bone mineral density. Journal of Bone and Mineral Research 11(10), 1539-1544. Srinivasan, S. & Gross, T. (2000) Intermittent rest enhances osteoblastic activation induced by mechanical loading. Transactions of the Orthopedic Research Society 25, 628.

· Takeda, S., Elefteriou, F., Levasseur, R. et al. (2002) Leptin regulates bone formation via the sympathetic nervous system. Cell 111(3), 305-317.

· Thissen, J.P., Ketelslegers, J.M. & Underwood, L.E. (1994) Nutritional regulation of the insulin-like growth factors. Endocrine Reviews 15(1), 80-101.

· Tomten, S.E., Falch, J.A., Birkeland, K.I., Hemmersbach, P. & Hostmark, A.T. (1998) Bone mineral density and menstrual irregularities. A comparative study on cortical and trabecular bone structures in runners with alleged normal eating behavior. International Journal of Sports Medicine 19(2), 92-97.

· Turner, C.H. (1999) Site-specific skeletal effects of exercise: importance of interstitial fluid pressure. Bone 24(3), 161-162.

· Turner, C.H., Takano, Y., О wan, I. & Murrell, G.A. (1996) Nitric oxide inhibitor L-NAME suppresses mechanically induced bone formation in rats. American Journal of Physiology 270(4 Pt.l), E634-E639.

· Turner, C.H., Anne, V. & Pidaparti, R.M. (1997) A uniform strain criterion for trabecular bone adaptation: do continuum-level strain gradients drive adaptation? Journal of Biomechanics 30(6), 555-563. Webster, J.I., Tonelli, L. &

· Sternberg, E.M. (2002) Neuroendocrine regulation of immunity. Annual Review of Immunology 20, 125-163.

· Wheeler, G.D., Wall, S.R., Belcastro, A.N. & Cumming, D.C. (1984) Reduced serum testosterone and prolactin levels in male distance runners. JAMA 252(4), 514-516.

· Williams, N.I., Young, J.C, McArthur, J.W. et al. (1995) Strenuous exercise with caloric restriction: effect on luteinizing hormone secretion. Medicine and Science in Sports and Exercise 27(10), 1390-1398.

· Witzke, K.A. & Snow, CM. (2000) Effects of plyometric jump training on bone mass in adolescent girls. Medicine and Science in Sports and Exercise 32(6), 1051-1057.

Источник: Эндокриная система, спорт и двигательная активность. Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64 Издательство: Олимп. литература, 2008 год.

 

⇐ Предыдущая67686970717273747576Следующая ⇒

Поделиться: