老年性骨质疏松与运动干预

董 亮,张 军,常 波

(1长春大学体育教研部,吉林长春 130022;2.辽宁石油化工大学体育学院,辽宁抚顺 113001;3.沈阳体育学院运动人体科学系,辽宁沈阳 110102)

老年性骨质疏松与运动干预

董 亮1,张 军2,常 波3

(1长春大学体育教研部,吉林长春 130022;2.辽宁石油化工大学体育学院,辽宁抚顺 113001;3.沈阳体育学院运动人体科学系,辽宁沈阳 110102)

我国已进入老龄国家,老年人及骨质疏松症普遍存在,作为社会弱势群体,老年人身体健康问题既是社会问题,也是一个公共健康问题。通过查阅有关国内外文献,结合老年人发生骨质疏松的特点,进一步探讨了运动对骨代谢的影响和生物学机制及老年人骨质疏松症的运动干预,并对该领域今后的发展趋势提出了进一步展望,为全面健身计划的进一步开展及实施提供了理论依据和健身指导。

老年人;骨质疏松症;运动;生物学;机制;干预

1 我国老年人及骨质疏松调查状况

随着科学技术的进步、经济的快速发展,我国已进入老龄社会。老年人及骨质疏松症普遍存在,作为社会弱势群体,老年人身体健康问题既是社会问题,也是一个公共健康问题。严重的社会人口老龄化,既给社会带来沉重负担,也给老年人自身带来烦恼与困扰。

目前我国 60岁以上的老年人口已经达到 1.53亿,占总人口的 11%。到本世纪中叶,中国老年人口将超过 4亿,占总人口的 1/4左右。大力提高世界各国人口素质,增强国民体质,特别是老年人体质,以积极的态度采取对策,加强对老年人体质的研究,成为 21世纪世界各国共同研究的课题。

在步入人口老龄化社会的国家,老年性疾病,尤其是老年人骨质疏松症,已成为社会的突出问题。骨质疏松是一种与衰老紧密相关的病理现象,是老年人的隐形杀手,因而在老年人中普遍存在,发病率随年龄增加而上升。随年龄增长,骨丢失及骨折发生率明显增加,女性由于峰骨量较低及绝经后的雌激素水平降低,发病率是男性的 3倍。加之女性平均寿命较长,其骨量降低的时间也较长。当骨密度下降35%以下则为骨质疏松。骨质疏松症是以低骨量及骨组织微结构退变为特征的全身性骨骼疾病,伴有骨脆性增加、易于发生骨折。我国目前已有 8800万骨质疏松症患者,总患病率为 12.4%,其中骨折发生率为 27.5%～32.6%。随着老龄化社会的到来,该病发病率呈逐年上升之势,2005年以后骨质疏松症患者已超过 1亿。更为可怕的是,人们对骨质疏松的危害还没有引起足够重视,长期处于失防状态。值得一提的是,骨质疏松与其他疾病的不同之处,在于它的发生和发展是在无声无息中进行的。

目前,治疗骨质疏松有 3种主要方法:①药物疗法:在药物疗法中,雌激素替代疗法为最常用,但雌激素具有副作用。②营养疗法 (主要是补充足够的钙、磷等营养元素):补充饮食中的钙含量对增加骨矿密度是很有效果的,但钙是一个阈值营养因子,即个体的骨质水平决定了钙的需求量,而不是摄入钙量决定骨矿含量的多少。因此,如果摄入钙量高于需钙阈值,再补钙也不会有明显的效果。③运动疗法:运动被广泛地证明具有骨性效应,即维护和提高骨矿密度。

2 老年人骨质疏松的界定

骨质疏松和骨量降低是一种隐匿进展的流行性骨病,是目前全世界共同关注的一个健康问题。骨质疏松主要表现为骨密度减少、骨骼疼痛、身体畸形、容易发生骨折且难以愈合甚至导致死亡。随着世界人口老龄化,骨质疏松发病率越来越高,不仅使人类生活质量明显降低,同时给社会经济造成了巨大的负担,因此世界各国都在大力支持骨质疏松的防治研究。

目前治疗骨质疏松尚无十分有效的药物,已有的药物大都存在不同程度的副作用。与此同时,运动预防疾病的经济、方便、无毒副作用的特点引起了人们研究的浓厚兴趣。目前国际上已普遍接受哥本哈根 (1990)及香港 (1993)两次国际会议上提出的骨质疏松症定义。骨质疏松症 (Osteoporosis,OP)是以低骨量及骨组织微结构退变为特征的各全身性骨骼疾病,伴有骨脆性增加、易于发生骨折。骨质疏松是一种与衰老紧密相关的病理现象,因而在老年人中普遍存在,发病率随年龄增加而上升。随年龄增长,骨丢失及骨折发生率明显增加。女性由于峰骨量较低及绝经后的雌激素水平降低,发病率是男性的 3倍;加之女性平均寿命较长,其骨量降低的时间也较长。正常状态下,人体的骨形成和骨吸收同时进行,骨质的充实从幼年开始,20岁以前沉积速度最快,20～30岁骨骼最硬,其骨量也最高。从 35岁开始,骨量将以每年 1%的速度流失,骨密度下降 35%以下则为骨质疏松。

3 老年人骨质疏松的特点、产生的原因和影响因素

3.1 老年人骨质疏松的特点

骨质疏松早期并无明显的临床症状,由于患者没有任何不适感,骨质疏松常被称为“静悄悄的疾病”。如果发展到中晚期,则出现疼痛、身体畸形、骨折等症状。如能在早期及时发现此病,并且加以预防,则可避免疼痛、身体畸形和骨折症状的出现。

老年人骨质疏松症的临床表现除腰背疼痛、身长缩短、驼背及骨折外,尚包括呼吸功能下降。这主要是由于胸、腰椎压缩性骨折,脊椎后弯,胸廓畸形,可使肺活量和最大换气量减少。另外,多数老年人有不同程度肺气肿,也可使患者呼吸功能下降。

3.2 老年人骨质疏松产生的原因

一般认为老年性骨质疏松症发生的细胞学基础是由于破骨细胞的吸收增加,另一方面是由于成骨细胞功能的衰减。而老年人引起上述变化从而导致骨量减少的原因及机制却十分复杂,近年来研究认为与下列因素有关:①老年人性激素分泌减少 (包括雌激素及雄激素的减少),性激素对骨代谢具有重要的作用,性激素减少可使老年人骨吸收增加,成骨作用减弱,从而导致骨量减少;②随着年龄的增长,钙调节激素的分泌失调致使骨代谢紊乱。人体有三种钙调节激素,即降钙素 (CT)、甲状旁腺激素 (PTH)及 1,25(1,25(OH)2D3;③老年人由于牙齿脱落及消化功能降低,胃纳差,进食少,多有营养缺乏,致使蛋白质、钙、磷、维生素及微量元素摄入不足;④随着年龄的增长,户外运动减少也是老年人易患骨质疏松症的重要原因。

3.3 老年人骨质疏松的影响因素

影响老年人骨质疏松影响因素较多,包括以下各因素:性别;绝经;过早绝经;月经史;种族 /民族;家族病史;骨结构和体重;疾病;药物疗法;生活方式。

4 运动对骨代谢的影响

运动对机体来说是一种复杂的刺激,不仅体现在运动方式多样性,运动强度、运动频度的多变性,也体现在对机体的物质代谢、能量消耗、激素水平、血液循环等方面影响的复杂性上。根据目前的研究,运动对骨代谢的影响主要包括以下几方面:

运动的应力效应:运动可以直接或间接通过地面反作用力和肌肉收缩力对骨产生机械应力刺激,运动对骨骼产生的应力导致骨组织的特异性变形,使骨产生功能适应性变化。使骨细胞、成骨细胞均受到刺激。施加于体外成骨细胞的这些机械应力可导致 DNA合成的增加,继而 DNA的表达产物胶原蛋白的合成也增加,提高了骨质的水平,引起骨骼结构、功能良性的改变,如骨物理性能提高、骨干变粗、骨密质增厚、骨质退行性变化推迟和减轻等。此时,骨的形成率大于不运动时的骨形成率,因此,运动使骨质和骨矿密度增加。在绝经后的妇女和老年人中,运动在一定程度上弥补了骨质的大量丢失,从而起到了维持骨质水平的作用。

运动的肌力效应:运动在增强肌肉力量的同时,也增加了骨质的水平。在骨质疏松发病机制中,非机械因素 (钙、维生素 D、激素等)并非是最主要的,而在神经系统调控下的肌肉质量 (包括肌块质量和肌力)是决定骨强度 (包括骨量和骨结构)的重要因素。有研究发现,体内肌力对应骨量是一个大致不变的比例关系,妇女中与年龄相关的骨丢失往往会伴随着相应的肌力下降。因此,运动在保持肌力的同时,也保持住了相应的骨量。

运动的激素效应:运动可使某些与骨代谢有关的激素或激素样物质发生积极性变化。目前研究较多的是性激素、甲状旁腺素、甲状腺素、皮质类固醇、降钙素、骨钙素、1,25—(OH)2D3等。适量运动可提高性激素 (雌激素及睾酮)的水平,通过调节内分泌而作用于骨,内分泌在维持骨骼正常代谢方面起着十分重要的作用,主要是可以促进骨的蛋白质合成,使骨基质总量增加,基质增加又有利于钙化。尤其是睾酮和雌二醇,可促进骨骼的生长发育,使骨皮质增厚,促进钙的保留和沉积,使长骨骨髓和骨干融合速度加快。研究表明,适量运动可促进睾酮和雌激素的分泌。因此长期适量运动可促进骨的代谢,使骨密质增加。另外,运动也可以影响骨代谢局部调节因子,从而影响骨的再建过程。局部细胞的自分泌效应 (autocrine effect)和旁分泌效应 (paracrine effect)对前成骨细胞的增殖、分化及成骨细胞和破骨细胞的活动有直接或间接的生理调控作用。

运动的补钙效应:运动可以促进血液循环,改善患者精神状态和食欲,促进胃肠道蠕动,提高消化功能,增加饮食中各种营养物质如蛋白质、钙、磷及维生素 D等的吸收率,运动可提高需钙阈值,促进钙的吸收。Ca2+是骨骼系统的重要营养素,人体内 99%以上的钙存在于骨骼。研究表明,缺钙是导致骨质疏松的主要原因之一。运动在增加骨质的同时,也增加对 Ca2+的需求量,提高了需钙阈值。此外,运动对钙的吸收率提高可以明显改善骨矿物质的含量。反之,由于长期不运动如卧床或肢体固定,使骨质对 Ca2+的需求量减少,此时即使大量补钙,也不会产生明显效果。大量的Ca2+从尿中排出,从而降低了骨密度。另外进行室外活动,可接受充足的阳光,使维生素 D增加,从而促进 Ca2+的吸收。有的学者认为经过适当运动使骨皮质的血流值增加,改善骨组织的血液供给,从而促进了钙的吸收。

5 运动对骨代谢影响的生物学机制

目前,运动精确调节骨代谢的机制尚不完全明了,见图1,有待更多的证据来证实。但多数学者认为,运动或机械负荷对骨产生的应力导致骨组织发生应变,引起骨间质 (包含骨细胞、成骨细胞、骨内膜细胞)内液流动增加,产生流动电压。整联蛋白——一种糖蛋白,可以把骨细胞、成骨细胞、骨内膜细胞与骨胶原基质连接起来。这些整联蛋白一方面可以跨过细胞膜,到达细胞间质;另一方面也可以与细胞内的肌动蛋白骨架相连。这些细胞内的肌动蛋白骨架可连向细胞核。整联蛋白——细胞骨架复合体可以调控与细胞代谢有关的旁分泌因子的合成,这些因子一旦释放,可以促进骨前体细胞的分裂,成骨细胞的生成以及新的骨基质的合成。当液体流经骨细胞、成骨细胞、骨内膜细胞时,整联蛋白受到液体流动所带来的剪切应力作用,然后将信号传递给细胞内与其相连的肌动蛋白骨架,引起肌动蛋白骨架结构改变,这种变构,可以使细胞的离子通道开放,引起 Ca2+内流增加或Ca2+从钙的储存库——内质网的释放增加。Ca2+是前列腺素合成酶的调节剂,而前列腺素的释放,可促进成骨细胞的增殖和分化,引起骨生成增加。当细胞膜受到剪切应力作用时,引起 Ca2+释放增加,肌动蛋白的结构改变。变构了的肌动蛋白与肌球蛋白相互作用,细胞内张力增加,从而将细胞外的信号 (经由内液流动作用于整联蛋白)传入了细胞核,调控前列腺素合成限速酶基因的转录和表达。前列腺素合成的增加,可调节骨生成增加。除前列腺素外,运动还可促进骨合成 NO、IGF等有关因子,进而促进成骨细胞的增殖和分化,使骨生成增加。

图 1 运动对骨细胞影响的机制,摘自 Philip D.Chilibeck.(2004)

6 老年人原发性骨质疏松的运动干预

由于身体机能下降,年老体弱多病,许多老年人缺乏对自身机能状况、生理特点和运动特点的了解、缺乏科学健身知识,为什么练,练什么,怎么练不清楚,运动就可能变成危险的诱发因素。如何普及科学健身知识,增强健身效果,降低健身危险是目前急需解决的问题。老年人普遍易出现骨质疏松现象,由于骨质疏松所致骨折多发生在腰椎、四肢长骨近端和远端等处,而运动时肌肉对骨骼产生的牵张力对骨强度的影响很大,因此,应针对性地选择骨折易发部位 (四肢及腰背部)的专项肌力锻炼。所有,老年人健身活动还应充分考虑运动影响骨代谢的特点。

一些学者提出肌肉引起最大的骨负荷和应力,肌肉力量控制着骨强度和骨量。坚持运动、加强骨骼和肌肉的锻炼是生理的、有效的重要防治骨质疏松的手段。

坚持长期的运动及维持一定的体重体育运动负荷直接作用于骨和间接地通过肌肉收缩作用于骨,使骨产生应变,应变有一个阈值范围。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,骨量将稳定在一定水平。保持骨密度不下降的前提就是坚持运动,运动锻炼是防止骨质疏松发展,提高骨密度的重要方法。

运动是防治或延缓骨质疏松的有效措施之一,为了防治骨质疏松症的发生,不同的人群 (儿少、中年和老年)应选择不同的运动项目、运动强度、运动时间和运动频度。即采用运动处方的形式进行科学健身活动。所谓运动处方就是对从事体育锻炼者或病人,根据医学检查资料 (包括运动试验及体力测验),按其健康、体力以及心血管功能状况,结合生活环境条件和运动爱好等个体特点,用处方的形式规定适当的运动种类、时间、频率,并指出运动中的注意事项,以便有计划地经常性锻炼、达到健身或治病的目的。

对于老年人(特别是骨量下降或骨质疏松的老年人),运动可以减少骨量丢失、降低骨危险性、减缓疼痛、改善身体姿态、提高身体活动能力等。

6.1 运动能力的评价

运动疗法具有很强的科学与技术性。为了减少因盲目训练而导致的并发症,拟定骨质疏松的运动处方时,首先要判定骨质疏松的程度,测定骨密度和是否有运动障碍及障碍程度。其次,由于骨质疏松大多是高龄者,所以评价不仅要测量骨密度,拍摄脊柱、胸部 X线片,而且要对四肢关节,特别是髋关节、膝关节、心肺功能等进行全面检查。条件允许的还可做动态心电图和呼吸功能检查,运动之前须做必要的运动负荷试验,如平板试验、台阶试验、功率自行车试验。在身体检查和运动能力测试基础上并且根据老年人的全身情况,制定出通过训练可能达到的标准和合理的方案,即设计合理的运动负荷 (运动处方)。

6.2 运动强度

根据检查和测试结果严格控制运动强度,根据既往的研究文献,如果没有其他疾病,大多数研究者把有氧运动强度设置为本人最高心率 (最大心率 =220-年龄)的 60%～90%,相当于 50%～80%的最大氧耗量。但是对于这个运动强度能否预防骨质疏松症目前尚需要进一步证实。

6.3 运动形式

不同的运动方式、运动强度对骨密度的影响不同。目前多数学者认为抗阻性运动、负重性运动、耐力性运动能较有效地提高骨密度。在骨质疏松症运动疗法中最适宜的体育锻炼是大量肌群的规律运动。运动时可通过全身的肌肉活动和对骨骼产生的挤压,刺激骨的形成。可以改善机体生物力学和全身情况,对于增加老年人,尤其是绝经后妇女的骨形成是有效的,是防治老年性下肢及脊柱骨质疏松症,减低骨折率的一项简便、可行的运动方式。主要方法有四类。第一类:有氧运动 ①步行或急走训练;②游泳;③跑步。第二类:肌力训练 (提高效率):①握力训练;②伸展或等长运动;③负重性运动。第三类:日常静力性体位训练。第四类:体操或传统功法,如广播体操、太极拳、易筋经、八段锦、五禽戏等。

6.4 运动时间和运动频度

运动时间没有统一标准,但对一般有氧运动来说,运动强度大,时间短一些;运动强度小,时间则可稍长一些。大多数研究者把运动时间设置在 30～60m in左右。一般以能够耐受、不出现疲劳、运动前后的脉搏变化不超过 30次为宜。

锻炼频率主要根据受训者的主观感觉而定,以次日不感疲劳为度。一般采用每周 3～5d为宜,锻炼次数太少则效果不佳而次数太多则会产生疲劳。锻炼的阶段性问题,许多学者认为坚持的时间越长越好;长期坚持有计划有规律的运动,建立良好的生活习惯,不但可提高身体素质,而且对延缓骨质丢失确实有一定作用。

7 老年人原发性骨质疏松的运动干预注意事项和研究展望

7.1 注意事项

老年人经常参加全身有规律性运动有利于防治骨质疏松症的发生,但是并非所有的运动都有益于身体健康,体育运动也是一把双刃剑,只有科学的健身运动才能更好地提高老年人的健康水平,延缓衰老,扩大社会交往,丰富文化娱乐生活、提高生命质量,减轻社会和家庭的负担,创造更多的社会价值,为创建和谐社会做贡献。在健身运动中应尽可能避免和减少运动危险因素的发生,对于老年性骨质疏松患者更应注意以下一些问题:①在老年性骨质疏松运动干预时应在考虑老年人生理特点和老年人骨代谢的基础上,因人而异,区别对待,通过采用运动处方的形式进行科学锻炼,要循序渐进。运动形式、运动强度、运动时间好频度要适宜,运动负荷过大和过小均不利于老年人身体健康和防治老年性骨质疏松症。②在制定运动处方是也应注意了解老年人患有疾病、用药和饮食情况,病情程度,关注病情、用药与锻炼方案是否可能有相互影响,避免加重原来的病情。③要根据不同自己的年龄、健康状况、体力和运动习惯等掌握活动量,不要超过自身的承受能力,以防发生意外。开始运动由缓慢入快。循序渐进,做力量练习,发力要缓慢,不要过猛过急,运动时不要憋气掌握好身体重心,防止失重跌倒。④对于健身者运动疗法的禁忌证要绝对禁忌,如患有:严重心力衰竭;严重心律失常,近期急性心肌梗死,传染病等。

7.2 研究展望

今后,运动与骨质疏松的研究将体现在以下几个方面:体育运动作为一种基本的防治骨质疏松的手段,仍需系统、深入的研究。如不同的人群选择何种运动 (运动形式、运动量、运动强度)能够对骨骼产生良性刺激,还有待于进一步细致研究;目前,药物、营养和运动疗法是防治骨质疏松的三种基本手段,三种手段如何结合才能达到最佳的治疗效果也有待于进一步研究;当前,对运动和骨质疏松的研究更多地集中在如何选择最佳的运动提高骨矿含量,但研究表明骨矿含量提高并不等同于骨应力性能提高,关键是如何通过运动防治骨质疏松性骨折的发生;目前影像学检测方法可以准确反映骨矿含量 (bonemineral content,BMC)和骨密度 (bone mineral density,BMD),但对骨组织微细结构和力学性能的测试仍有一定的局限性;目前有关骨质疏松运动疗法在比较不同运动的效果时,横向研究较多,纵向研究较少,这种研究很难将运动对骨质的影响和其他因素的影响区分开来。因此,适当严格控制的纵向研究非常有必要;在运动对骨质疏松的防治效果评估中,不仅要考虑到对骨骼的影响,同时还应该考虑对肌肉、关节以及其他组织器官功能的全面影响。目前相关的研究在分析运动对骨质疏松的作用时,通常只局限在对骨代谢和骨矿含量、骨密度的研究中,而忽略了对个体的整体研究。

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Aging Population Senile Osteoporosis and Movemet In tervention

DONG L iang1,ZHANG Jun2,CHANG B o3
(1.Dept.of P.E.,University,Changchun 130022,Jilin,China;2.Physical Education College,Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology,Fushun 113001,Liaoning,China;3.Dept.of Hum an Sports Science,Shenyang Sport University,Shenyang 110102,Liaoning,China)

Ourcoun try has go t in aging nation.The aged and senile osteoporosis are ubiquity.A s a social disadvantaged group,the body health problem of the aging is not only asocial problem,but also a public health one.Th rough referring to literature of our nation and ab road,and combining with the aging osteoporotic characteristics,the authors further investigate the effect of exercise on bone metabolism and biology mechanism,as well as movement intervention on old people osteoporosis.A t the same time,it further look into the coming development tendency in the domain,in order to provide theory base and body building instruction for overall body building scheme development and practice.

the aged;osteoporosis;movement;biology;mechanism;in tervention

G804.55

A

1004-0560(2010)02-0088-04

2009-11-25;

2010-03-06

董 亮 (1976-),男,讲师,主要研究方向为体育教学与训练。

责任编辑:郭长寿

◂体育人文社会学