长期进行 10000m跑对男大学生骨骼代谢的影响

刘传勤,董官清,金哲浩

(1.中国地质大学体育部,北京 100083;2.北京科技大学体育部,北京 100083;3.韩国岭南大学)

长期进行 10000m跑对男大学生骨骼代谢的影响

刘传勤1,董官清2,金哲浩3

(1.中国地质大学体育部,北京 100083;2.北京科技大学体育部,北京 100083;3.韩国岭南大学)

目的:探讨长期进行 10 000m跑对我国男大学生骨骼代谢带来的影响。研究对象:男性大学生 15人。方法:男性大学生长期进行 10 000m跑 (6个月,每周 1次),监测并对比实验前后与骨骼代谢相关的生理生化指标变化。结果:在身体特征中,训练前后的体重、体脂率、体脂量、腹部脂率、肌肉量上有着显著性差异;骨骼代谢标记变化中,降血钙素、甲状旁腺激素、碱性磷酸酶比训练前有细微的变化但没有显著性差异,而骨钙素显著性减少,脱氧吡啶啉显著性增加;磷在血液和尿液中显著性减少,但是钙没有减少,也没有显著性差异。结论:长期进行适宜运动强度的10 000m跑对我国男大学生骨骼代谢有着积极的锻炼意义。

10 000m跑;男性大学生;骨骼代谢;骨骼代谢

长期参加体育运动可以提升并维持人体的机能,例如可以遏制如骨质疏松症等成人病的发症。因此,随着人们的健康意识的逐步提高,越来越多的人选择了参加体育活动。而在研究长期体育运动对于人体积极影响方面,骨骼代谢方面的研究也越来越成为研究的焦点。虽然骨骼的代谢主要是重复吸收和形成的过程,但是人类的骨骼量会随着成长而增加,到 30岁左右达到最大骨骼量,此后随着年龄的增加逐渐减少,尤其是女性在绝经后会急剧减少。从成长期到 30～34岁一直维持着骨骼的形成和吸收的动态平衡,经过持续交替进行的骨骼再生期达到骨骼量的最大值并实现骨骼的坚固化,大概在 35岁之后每年以 1%的速度减少,绝经之后减少速度升高每年约以 7%速度出现骨骼消失的现象。研究表明,强化肌肉力量的运动和加强瞬间爆发力的运动,可以增加骨骼形成量并增加骨量。这是由于给骨骼适当的力学负荷,促使造骨细胞克服基质的形成。骨骼处于静止或是固定的状态会使得骨骼的钙含量降低。佛罗斯特 (Frost)研究报告指出,低运动负荷不会影响骨骼的代谢,超过一定数值时可以促进骨骼的形成,负荷继续增加并超过了某个相关数值时会引发骨骼的疲劳性障碍。

关于骨骼代谢的研究,运动负荷能活化骨骼代谢使骨骼代谢标记呈现高的数值,对此弗兰克 (Franck)研究报告指出,对年轻人进行一周 2～3次的负荷训练时,在施加负荷后4个星期内骨钙素显著瞬间性降低,并且在 8个星期内恢复到原来的数值。目前长跑日益成为了人们生活的一个重要运动项目,但在国内学术期刊中却很少能查阅到体重负荷较大的长跑项目对骨骼密度带来影响的研究文献。针对这些问题,本研究探讨长跑运动对骨骼代谢的影响,选择高强度的耐力运动万米长跑项目,在实验研究中将整个过程分为训练前后时段,对骨骼代谢变化进行分析。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选择 10 000m跑项目作为实验测试指标,对有意愿参加本次长跑项目的男性大学生 15人作为研究对象。所有被试者均为没有参加长跑大赛的经历,身体健康,了解本研究的研究意图没有疾病或药物服用的经历。被试者们的身体特征见表 1。

表1 被试者的身体特征(n=15)

1.2 研究方法

1.2.1 身体特征检查 在研究对象的身体特征中测定了他们体重以及身体成分。为减少测定上的误差至始至终都由一个人进行测定。身体组成的分析使用了阻抗测定器测定出瘦体重 (LBM)、瘦体重率 (LBM%)、体脂量 (Fat)、体脂率(fat%)。

1.2.2 训练程序 本研究中的训练项目选择了 10 000m跑项目训练程序 (见表 2)。

表2 10 000m跑训练程序(n=15)

运动次数为每周 1次,运动时间包括准备运动,主要运动以及整理运动共设为 1小时,运动时间定为 6个月。根据静息时的心率和年龄求出最大心率 (220-年龄),利用卡尔沃宁的目标心率 [THR=(HRm ax-HR rest)×运动强度 +HR rest]公式将运动强度设为 70%HRm ax(这里的 HRm ax指的是最大心率,HR rest指的是静息时的心率)。运动中的运动强度使用了心率测定器观察心率的变化。运动程序为作为 5m in准备运动的拉伸运动,主要运动为 40～50m in,整理运动 5m in。至于跑步的速度,让被试者们自行维持一定的水平,并且全部被试者在 40到 50m in之内完成万米长跑。

1.2.3 血液以及尿液检查 采血和采尿是在所有被试者进行 12h以上的运动之后,禁止服用药物、禁止进食状态下进行,训练前和训练 6个月后采取同样的方法进行采样。血清和尿液迅速冻存于 -80℃。血液的检查项目有血清中的钙(Ca-s)、磷 (P-s)、甲状旁腺激素 (i-PTH)、骨钙素 (OC)、降血钙素 (CT)以及碱性磷酸酶 (ALP)。尿素中为钙 (Cau)、磷 (P-u)、脱氧吡啶啉 (D-pyr)。

取尿是在早上起床第一次小便后约 2h后的 8点到 10点内进行取尿液 30cc,避光保存于 -20℃后进行检测。血液采样是在前腕静脉用一次性注射器采血 10cc,离心后取血清保存于 -20℃后进行检测。

1.3 资料处理

采用 SPSS 11.0统计软件包和O ffice 2003办公软件中的Excel对所得的数据进行统计处理,并对所得数据进行数理分析。求出所有变量的平均值和标准偏差,对测定结果进行了训练开始前以及训练 6个月的配对 t检验。差异检定的显著水平设为 P＜0.05。

2 研究结果

本研究中被测试者在身体上没有异常,并且没有参加长跑经历的健康男子大学生为对象,在他们进行了 6个月的万米距离长跑运动的前后。

由表 3所示,降血钙素训练后比训练前有所增加,但是并没有显著性差异。作为钙调节激素的甲状旁腺激素训练后比训练前有所减少但没有显著性差异。骨钙素训练后比训练前有了显著性减少。脱氧吡啶啉在训练后比训练前有了显著性升高。碱性磷酸酶在训练后比训练前虽然有所减少但并没有显著性差异。由表 4所示,钙的变化中,血钙和尿钙训练前后有若干减少但是都没有显著性差异。磷的变化中,血磷和尿磷在训练后比训练前有了显著性的减少。17-羟类固醇在训练后比训练前虽有增加但没有显著性差异。

表3 6个月的 10 000m跑训练前、后的骨骼代谢标记的变化(n=15)

表4 6个月的 10 000m跑训练前后骨骼代谢标记的变化(n=15)

本研究以大学生为对象探究长期进行 10 000m跑对骨骼代谢产生的影响。当人体处于静止状态,骨骼的钙含量会随时间流失而逐渐减少,从 X光照片可看出骨骼的钙的透过性增加。而当运动负荷比较低的时候,骨骼代谢没有太大的变化,只有当运动的负荷强度超过了一定程度时会促进骨骼的形成,若继续增加负荷超过某个相关数值时骨骼会产生疲劳性障碍。

3 结果与分析

本研究进行的 6个月期间,每周 1次每次进行 1h的长跑运动,持续时间以一般水平速度为 10 000m跑 50m in较慢,这种运动强度属于较浅或是普通的负荷。而且频率一周一次,频率较少。在被试者完成这项运动程序的期间观察骨骼代谢相关指标的变化,作为骨骼形成标记的骨钙素在运动前后的比较中,比运动前有明显减少但是并没有显著性差异。与此同时,作为骨骼吸收标记的脱氧吡啶啉没有显著性差异,但是比运动前和运动后有升高的倾向。弗兰克(Franck)等认为在运动的适应阶段甲状旁腺激素 (PTH)分泌量增加,所以骨钙素的产生有所降低。但是在本研究中所得到的结果是:在此期间并没有观察到甲状旁腺激素显著性的变化,而骨钙素却减少,这个结果与甲状旁腺激素分泌增加骨钙素会减少的先行研究结果相一致。同时,在本研究的测定结果中,成年男性低强度、低频率的长跑负荷会抑制骨骼代谢循环,并且在这个变化中甲状旁腺激素并不是影响骨骼代谢的一个最主要因素。而甲状旁腺激素分泌增加导致骨钙素的减少,却是与机体的降血钙素分泌亢进有关,即运动会使降血钙素的分泌量增加,由于降血钙素的作用就是破骨细胞数量增加,而骨骼吸收低下,这也就使得整个骨骼代谢循环被抑制,骨骼形成进程被延迟。

综合来看骨骼形成标记的骨钙素和骨骼吸收标记的脱氧吡啶啉的变动,高强度的长跑后骨骼的形成会一时停滞,然后骨骼形成与骨骼吸收一同亢进。这与本研究中骨钙素在运动后比运动前减少的结果相一致。人体的骨骼是一种一生都会持续再生的代谢组织,这种骨骼代谢过程会发生在骨骼细胞中。造骨细胞来源于骨骼结缔组织内的间质细胞,合成并分泌基质成分并和细胞外液和骨骼表面之间的无机物移动相关。造骨细胞被基质包围变成骨细胞,其蛋白合成能力显著降低。破骨细胞负责骨骼的吸收溶解基质成分游离钙和磷。这时在骨骼消失和骨骼生成游离存在的骨骼基质成分中一些项目在血液或尿液中检测可用于生物化学指标,所以在本研究中也是用了碱性磷酸酶、骨钙素、脱氧吡啶啉等生物化学指标。碱性磷酸酶是骨骼形成的生物化学指标,在造骨细胞和肝脏中产生。碱性磷酸酶随着年龄、性别、绝经状态等在血清中的浓度会发生变化,在成年成长期其浓度会升高,此后男性高于女性但是在绝经后女性会升高。本研究中对 20岁男性在 6个月的 10 000m跑训练后会降低。在 6个月的运动训练之后的减少现象是长跑运动的一个适应期,过度的体力消耗或是高强度运动负荷导致血液中钙和磷的总量减少。

4 结论

大学生进行长期 10 000m跑这种适宜负荷的规律性运动会使骨骼代谢活化并促进骨骼形成,有益于骨骼的健康。10 000m跑训练给骨骼代谢影响表现为:1)在身体特征中,训练前后的体重、体脂肪率、体脂肪量、腹部脂肪率、肌肉量上有着显著性差异。2)骨骼代谢标记变化中,降血钙素、甲状旁腺激素、碱性磷酸酶比训练前有着细微的变化却没有显著性差异,而骨钙素显著性减少,脱氧吡啶啉显著性增加。3)磷在血液中和尿液中显著性减少,但是钙减少没有显著性差异。

[1]马 涛,李世昌.上、下坡跑台运动对去卵巢小鼠骨密度及骨组织形态计量学指标的影响[J].体育科学,2011,31(1):48-56.

[2]李世昌,马 涛.不同运动方式对生长期大鼠骨密度和组织形态计量学指标的影响[J].体育科学,2008,28(1):54-59.

[3]何淑敏,陈 明.血清 IGF-I、雌激素在调节过度疲劳大鼠骨量及骨密度变化中的作用[J].北京体育大学学报,2007,33(3):348-350.

[4]温孝恒.骨密度的测定方法[J].中国骨质疏松杂志,1998(1):69-72.

[5]高 丽、许豪文.运动与峰值骨量综述 [J].体育学刊,2004(4):46-48.

[6]梁文会.同人群骨密度与体重和肌肉功能相关性分析[J].现代预防医学,2004,31(2):194-195.

[7]林坚平,宋世锋.骨转换指标和骨密度预测骨折危险性的可行性[J].中国组织工程研究与临床康复,2010,14(2):317-381.

[8]Franck,H.,Banker,F.&Gurk,S.The effect of physical activity on bone turnover in young adults[J].Exp.Clin.Endocrinol,1991,98:42-46.

[9]FrostH.M.(1987).Bone“mass”and the“mechanostat”:Ap roposal[J].Anat.Rec.219:1-9.

[10]Matsumoto,T.,Nakagawa,S.,Nishida,S.et al.Bone Density and Bone Metabolic Markers in active Collegiate Athletes:Findings in Long-distance Runners,Judoists,and Swimmers[J].Int.J.Sports Med,1997,18:408-412.

[11]Azhim,A.,Ak ioka,K.,A kutagawa,M.,et al.Effect of aging and exercise training on the common carotid blood velocities in healthy men[J].Conference proceedings IEEE Engineering in Medicine and Biology Society,2007,29:989-993.

[12]Azhim,A.,Akutagawa,M.,Yoshizaki,K.,et al.Wirelessblood velocity spectrameasurement system[J].Engineering in Medicine and Biology Society,2008,30:1427-1430.

Impact of Ongoing 10 000m Run s on Male University Stuents’Bone Metabolism

L IU Chuanq in1,DONG Guanqing2,JIN Zhehao3
(1.Sports Department of China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Sports Department of Beijing University of Science&Techno logy,Beijing 100083,China;3.Sou th Korea Yeungnam University)

Objective:This study aim ed to investigate the impact of bone metabolism of m ale students during the long-term 10,000meters running.Object:15m ale college students were involved.Method:Them ale college students run 10,000meters once aw eek for6months,and the physiology and biochemistry index has been monitored th rough this experiment.Results:There are significant differences on the weigh t,body fat percentage,body fat content,abdominal fat percentage,and muscle mass in physical characteristics be fore and after training;there are slight changes of Calciton in,PTH and A KP in the m ark of skeleton metabolism,but BGP has significantly decreased,and DPD has increased dramatically.Phosphorus has been decreased significantly in blood and urine,but calcium has no t decreased significantly.Conclusion:Overall,the longterm appropriate exercise in tensity for the 10,000meter race has apositive meaning for bone metabolism of male students.

10 000-meter run;m ale college students;bone metabolism;bone metabolism

G804.22

A

1004-0560(2011)02-0075-03

2011-01-03;

2011-03-15

刘传勤 (1963-),男,副教授,学士,主要研究方向为田径、攀岩、高等体育教学。

责任编辑:乔艳春

◂体育教育训练学