劉 江 ，徐 媛

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長期體育鍛煉對女性骨代謝指標PINP、β-CTX和BGP的影響及意義分析

劉 江1，徐 媛2

1.江蘇理工學(xué)院 體育部, 江蘇 常州 213001; 2.蘇州大學(xué) 附屬第三醫(yī)院, 江蘇 常州 213003

目的：體育鍛煉對于最大程度減少骨質(zhì)流失具有重要意義，研究旨在評價長期鍛煉對女性，尤其是絕經(jīng)后女性骨代謝標志物PINP、β-CTX和BGP表達水平的影響及其意義分析。方法：應(yīng)用電化學(xué)發(fā)光免疫分析法（ECLI）測定30例50歲以上的女性長期鍛煉者（I組）、30例50歲以下的女性長期鍛煉者（II組）血清中骨代謝指標PINP、β-CTX和BGP的表達水平，分別與30例50歲以上女性正常對照組（III組）和30例50歲以下女性正常對照組（IV組）進行比較。結(jié)果：數(shù)據(jù)顯示，正常女性在45～50歲之前，骨代謝指標呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，其中，PINP和BGP與年齡呈負相關(guān)變化（＜0.01），而在50歲之后，正常女性骨代謝呈現(xiàn)高通量，血清PINP、β-CTX和BGP表達再度回升，呈顯著性增加（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。女性長期鍛煉者I組、II組血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于相應(yīng)正常對照組（＜0.01），呈顯著性差異。其中，女性長期鍛煉組β-CTX的變化尤為明顯，提示，長期鍛煉對于骨代謝具有積極作用。結(jié)論：絕經(jīng)后女性骨吸收和骨形成均處于高位運行，呈現(xiàn)高轉(zhuǎn)換型骨代謝，揭示絕經(jīng)后婦女骨代謝的異常變化，以及骨質(zhì)流失可能導(dǎo)致的機體骨代謝代償，骨質(zhì)疏松的風(fēng)險加大。而保持長期良好的體育鍛煉能夠有效地幫助女性，特別是絕經(jīng)后女性平衡骨代謝，促進骨生成，抑制骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松。

體育鍛煉；I型前膠原氨基端前肽；I型膠原C端肽；骨鈣素；骨標志物；骨質(zhì)疏松癥

骨質(zhì)疏松癥是以骨密度變低，骨組織顯微結(jié)構(gòu)受損，骨脆性增加為特征的系統(tǒng)性骨疾病[10]。該病可發(fā)生于不同年齡、不同種族、不同性別的人群中，而女性發(fā)生骨質(zhì)疏松的概率遠高于男性，在老年人和絕經(jīng)后婦女中更為高發(fā)。絕經(jīng)后女性骨質(zhì)流失情況尤為嚴重，平均每人每年大約流失1%～2%的骨質(zhì)[3,4]。從國際衛(wèi)生與營養(yǎng)組織調(diào)查數(shù)據(jù)來看，2005-2010年，美國50歲以上婦女骨質(zhì)疏松癥的覆蓋率已達到15.4%[9]，而另一項來自KSA的近期研究顯示，僅2015年1年，年齡在50～79歲的女性34%患有骨質(zhì)疏松[7]。女性隨著年齡的增長和雌激素水平的下降，機體會發(fā)生一系列生理病理性的改變，其中包括骨代謝紊亂導(dǎo)致的骨質(zhì)流失。近年來，國內(nèi)、外文獻相繼報道了各種類型的體育鍛煉對于有效提高肌肉功能、改善骨密度所發(fā)揮的重要作用[2,6,16]。PINP、β-CTX和BGP等骨代謝標志物的聯(lián)合應(yīng)用不僅可以早期預(yù)測骨折風(fēng)險，與骨質(zhì)疏松存在密切的相關(guān)性，同時，可以彌補骨密度檢測（BMD）的不足，早于骨密度變化動態(tài)地監(jiān)控骨代謝的病理生理狀況，判斷骨丟失的速率[5,13,15]。

隨著反映骨代謝水平的實驗診斷近年來的迅速發(fā)展，PINP、β-CTX和BGP等多個能夠早期反映骨代謝變化的生化敏感指標已被應(yīng)用于臨床，預(yù)防骨質(zhì)疏松是女性健康保護中不可小覷的一環(huán)。本研究將通過對60例長期鍛煉女性和60例正常女性參照血清中PINP、β-CTX和BGP骨代謝標志物進行聯(lián)合檢測，進一步探討體育鍛煉與骨代謝之間的相關(guān)性，為女性預(yù)防骨質(zhì)疏松提供可靠、有價值的指導(dǎo)意見。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象及分組

1.1.1 50歲以上長期鍛煉女性（I組）

30例女性受試者均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡50～64歲（平均57.47±4.61歲），經(jīng)探訪，該組女性堅持每日體育鍛煉，平均每天運動時間為2.6±0.6 h，平均運動年限為36.6±5.7年。運動項目主要以太極拳、慢跑和廣場舞為主。受試者包括體育工作者和體育運動愛好者。在運動項目、強度及時間上與50歲前存在差異，身體接觸性項目明顯減少，運動強度也有所降低，但在運動時間上變化不大。

1.1.2 50歲以下長期鍛煉女性（II組）

30例女性受試者均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡21～48歲（平均34.70±7.60歲），經(jīng)探訪，平均每天運動時間為2.5±0.6 h，平均運動年限為20.4±6.0年。受試者包括體育工作者和體育運動愛好者。體育工作者大部分自青少年時期就保持著一定的訓(xùn)練強度與訓(xùn)練時間，體育運動項目以跑步、健美操、游泳及各種球類運動為主。體育運動愛好者在運動項目及運動強度上都和體育工作者有所區(qū)別，體育運動項目以跑步、自行車及舞蹈類為主，運動強度不及體育工作者。

1.1.3 50歲以上女性正常對照組（III組）

30例女性均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡50～64歲（平均56.97±4.26歲），經(jīng)探訪，無每日體育鍛煉習(xí)慣。

1.1.4 50歲以下女性正常對照組(IV組)

30例女性均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡20～47歲（平均34.13±8.19歲），經(jīng)探訪，無每日體育鍛煉習(xí)慣。

1.2 研究方法

1）收集實驗用清晨空腹血標本，離心取血清冷凍保存待檢；2）各組用電化學(xué)發(fā)光免疫分析法（ECLI）同時測定骨鈣素(BGP)、I型膠原C端肽(β-CTX)等骨代謝指標。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2 實驗結(jié)果

2.1 骨代謝指標隨年齡變化趨勢

通過對健康對照組60名女性數(shù)據(jù)分析來看，PINP、β- CTX和BGP隨年齡變化的趨勢大致相同，在45～50歲之前，骨代謝指標呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，50歲以上女性血清PINP，β-CTX和BGP表達水平又再度上升，但上升幅度各有不同（圖1）。其中，IV組的PINP和BGP與年齡呈負相關(guān)變化（＜0.01，表1）。

2.2 女性正常對照組骨代謝指標參數(shù)組間比較

與IV組相比，50歲以上正常女性對照組血清PINP，β-CTX和BGP表達水平顯著提高（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05），其中，III組女性較IV組PINP水平上升37.82%，β-CTX水平上升22.71%，BGP水平上升49.05%（表2）。

2.3 各組間骨代謝生化指標的比較

長期鍛煉女性I組、II組血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常對照組（＜0.01），呈顯著性差異。其中，I組女性較相應(yīng)對照組血清PINP水平下降27.53%，β-CTX水平下降41.15%，BGP水平下降25.96%（表3）。II組女性較相應(yīng)對照組血清PINP水平下降29.76%，β-CTX水平下降44.87%，BGP水平下降18.51%（表4）。

圖1 骨代謝指標隨年齡變化趨勢

Figure 1. Bone Metabolism Index Changes with Age

表1 3種骨代謝指標在女性對照組中與年齡的相關(guān)性分析

注：▼▼表示＜0.01。

表2 女性正常對照組骨代謝指標組間比較

注：III組與IV組間比較，▲▲表示＜0.01，▲表示＜0.05。

表3 50歲以上長期鍛煉組與對照組女性3種骨代謝指標參數(shù)比較

注：I組與III組間比較，**＜0.01。

表4 50歲以下長期鍛煉組與對照組女性3種骨代謝指標參數(shù)比較

注：II組與VI組間比較，## 表示＜0.01。

3 討論

隨著全球老齡化人口的持續(xù)上升，人類平均壽命不斷提高，老齡人骨質(zhì)疏松正逐漸成為一個全球關(guān)注的健康熱點話題之一。為了準確而早期地預(yù)測骨質(zhì)疏松風(fēng)險，一系列反映骨代謝水平的生化標志物應(yīng)運而生，早在2010年，PINP和β-CTX便被國際骨質(zhì)疏松基金會（IOF）推薦為臨床骨代謝的參考指標[7]。PINP在血清中的含量反映了成骨細胞合成骨膠原的能力，升高提示I型膠原合成速率加快，骨轉(zhuǎn)換活躍。β-CTX存在于成熟的骨膠原中，作為細胞外膠原纖維的降解產(chǎn)物，反映了破骨細胞活動及骨吸收代謝的情況。而選擇測定骨鈣素BGP是由于其不僅參與了成骨細胞分化和骨吸收的調(diào)節(jié)，其濃度的改變還直接反映了骨形成的速率[1]。不同于之前很多研究使用BMD測定骨密度判斷骨質(zhì)疏松情況，本研究使用血清PINP、β-CTX和BGP的聯(lián)合檢測，該檢測已普遍應(yīng)用于臨床，有助于更早期的識別高骨轉(zhuǎn)換率從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松高風(fēng)險的人群。

本實驗檢測了骨代謝指標隨年齡的變化趨勢以及不同年齡段間骨代謝指標表達水平的差異。通過對60名健康對照組女性骨代謝指標的分析發(fā)現(xiàn)，PINP、β-CTX和BGP隨年齡變化的趨勢大致相同。在青少年乃至青年時期，身體的生長發(fā)育促使不斷有新的骨細胞外基質(zhì)生成與沉積，從而導(dǎo)致無論是反映骨形成或是骨吸收的代謝標志物都在外周血中保持一個較高的濃度，而在身體日益成熟的過程中緩慢下降[14]，在這段時間中，PINP和BGP與年齡呈明顯的負相關(guān)（＜0.01），β-CTX的濃度也處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是，在女性絕經(jīng)后，受激素水平的影響，一部分女性骨質(zhì)流失情況嚴重，血清中PINP、β-CTX和BGP水平又再度升高，與絕經(jīng)前女性骨代謝指標呈顯著性差異（PINP、BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。這一現(xiàn)象源于機體的代償結(jié)果，成骨細胞和破骨細胞在骨質(zhì)流失后參與了骨重建，骨轉(zhuǎn)換率升高，骨吸收和骨形成全部增強[1,18]。本研究的發(fā)現(xiàn)在揭示女性骨代謝指標隨年齡增長的又一變化規(guī)律的同時，佐證了絕經(jīng)后女性骨質(zhì)流失嚴重這一現(xiàn)象。正是由于絕經(jīng)后女性骨質(zhì)骨量的快速流失導(dǎo)致骨折風(fēng)險驟然上升，一系列預(yù)防骨質(zhì)疏松的舉措被提出并實施，包括均衡膳食、有氧鍛煉、肌肉力量訓(xùn)練、激素替代治療等[11]。早在1992年，Pruitt等[17]便發(fā)現(xiàn)，負重訓(xùn)練能夠有效提高絕經(jīng)后女性BMD水平，雜志也發(fā)表了相關(guān)報道，通過對60 000名絕經(jīng)后女性骨密度的檢測發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常散步或是進行一些休閑運動的女性群體比久坐女性減少了55%的髖部骨折發(fā)生率[12]。有研究表明，持久適度的體育鍛煉有助于肌肉、骨強度的保持。近期的研究也顯示，耐力力量訓(xùn)練、有氧鍛煉均有利于骨密度與肌肉功能的提高[8,16]。因此，進一步研究體育鍛煉對骨代謝指標的影響，有助于更深入地探討體育鍛煉與骨代謝之間的相關(guān)性，為骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防提供更客觀、有價值的建議。

通過對本實驗檢測數(shù)據(jù)進行分析討論，得出長期鍛煉組50歲以上女性I組血清PINP、β-CTX和BGP水平相對于正常對照組分別下降27.53%、41.15%和25.96%（＜0.01）；50歲以下II組血清PINP、β-CTX和BGP水平相對于正常對照組分別下降29.76%、44.87%和18.51%（＜0.01），呈顯著性差異?？梢?，女性長期鍛煉者各個年齡階段血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常對照組，其中，血清中反映骨吸收的主要指標β-CTX水平變化更為明顯，在各個年齡段女性人群中比對照組都下降了40%以上，說明長期適度的體育鍛煉能有效降低女性骨代謝指標PINP、β-CTX和BGP水平，有助于調(diào)整骨轉(zhuǎn)換，降低骨吸收，對骨健康具有積極而深遠的影響。值得注意的是，這些長期鍛煉女性都是從事體育工作及體育愛好者并且在退休后依然熱愛體育鍛煉的人。

4 結(jié)論

長期體育鍛煉女性相對于對照組，其血清PINP、β-CTX和BGP水平均有不同程度降低。絕經(jīng)前女性骨代謝呈緩慢下降，而絕經(jīng)后女性骨吸收和骨形成均處于高位運行，呈現(xiàn)高轉(zhuǎn)換型骨代謝，骨質(zhì)疏松的風(fēng)險加大。長期適度的體育鍛煉有助于調(diào)整骨轉(zhuǎn)換，降低骨吸收，能夠有效幫助女性，特別是絕經(jīng)后女性平衡骨代謝，促進骨生成、抑制骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松。持之以恒的體育鍛煉不但有助于降低骨折風(fēng)險，在女性保持健康體魄，優(yōu)美身形和積極心態(tài)中也扮演著重要的角色。

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The Effects of Long-term Physical Exercises on Bone Metabolic Markers PINP,β-CTX and BGP in Women

LIU Jiang1, XU Yuan2

1.Jiangsu University of Technology,Changzhou 213001,China;2.The Third Affiliated Hospital of Soochow University,Changzhou 213003,China.

Objective: Physical exercise is of great significance in reducing bone loss to the maximum extent. The purpose of this study was to evaluate the effects of long-term physical exercises on the alternations of bone bio-markers in women, especially in postmenopausal women. Methods: Using Electro-Chemiluminescence Immunoassay (ECLI), 60 females with long-term physical exercises were divided into two groups: 30 females older than 50 years old with long-term physical exercises (group I), 30 females younger than 50 years old with long-term physical exercises (group II), and the control group was 60 healthy women divided by ages (group III ≥50 years old. group IV＜50 years old). Serum BGP as well as serum PINP were measured, and other serum markers such as β-CTX were also studied. Results: Women older than 50 years old showed great alternations in bone metabolism (PINP, BGP:＜0.01; β-CTX:＜0.05). However, long-term physical exercises changed it a lot. Significant decrease in the levels of PINP, BGP and β-CTX were observed in women with long-term physical exercises whatever their ages (＜0.01), especially obvious in the changes of β-CTX. Conclusions: Bone metabolisms in postmenopausal females showed higher-turnover with the bone formation and bone absorption are both active, which greatly increase the risk of osteoporosis. Our results suggest a positive correlation between physical exercises and bone metabolism. Thus, keeping on physical exercises may effectively prevent osteoporosis and bone loss, especially in postmenopausal women.

G804.2

Ａ

1002-9826(2018)02-0117-04

10.16470/j.csst.201802016

2017-06-01；

2017-12-11

國家社會科學(xué)基金一般項目(16BTY073);江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究項目(2016SJB890021)。

劉江,男,講師,碩士,主要研究方向為運動與骨代謝, E-mail:liujiang@jsut.edu.cn。