王敬茹 張 偉 韓 冰

劑量與效應：3周基礎體能訓練對冬季項目運動員骨代謝指標的影響

王敬茹1張 偉2韓 冰3

（1.河北省體育科學研究所，河北 石家莊 050011；2.河北科技大學 體育工作部，河北 石家莊 050021；3.河北省體育局水上運動管理中心，河北 石家莊 050011）

【目的】研究3周基礎體能訓練對運動員骨代謝生化指標變化的影響，探討運動劑量與骨代謝生化指標變化效應關系?！痉椒ā恳詤⒓?周基礎體能訓練的冬季項目運動員68人為研究對象，訓練強度以中等強度為主（約占課次安排的80%），高強度及低強度所占課次比例約為20%。按項群理論分為男子體能組（21人）、男子技巧組（17人）、女子體能組（15人）、女子技巧組（15人），訓練營報道次日、訓練營結束當天測試基礎體能指標，將其中的垂直縱跳、深蹲、臥推、30米跑、3000米跑納入分析。訓練營報道次日、訓練營結束當天晨起采空腹安靜狀態(tài)下靜脈血4ml檢測血清中甲狀旁腺激素（PTH）、25-羥基維生素D（25OHD）、骨鈣素（BGP）及降鈣素（CT）的含量?！窘Y果】（1）體能指標：四個組別運動員垂直縱跳值均有提高的趨勢（＞0.05）；深蹲指標男子體能組呈非常顯著性提高（＜0.01），男子技巧組、女子體能組及女子技巧組呈現(xiàn)不同程度的下降；男子體能組的臥推重量呈非常顯著性增長（＜0.01），男子技巧組、女子體能組和女子技巧組臥推重量有提高趨勢（P＞0.05）；男子體能組的30米跑成績稍有下降，男子技巧組成績幾乎無波動，女子體能組和女子技巧組成績稍有提高（＞0.05）；3000米測試中男子體能組、男子技巧組成績有所提高（＞0.05），女子體能組（＞0.05）和女子技巧組（＜0.05）成績稍有下降。（2）骨代謝生化指標：PTH在男女體能組、技巧組四個組別均明顯升高（＜0.01）；男子體能組、男子技巧組、女子體能組的CT有升高趨勢但不具統(tǒng)計學意義（＞0.05），女子技巧組CT明顯下降（＜0.01）；女子運動員25OHD的變化不同于男子組，在男子體能組、技巧組兩個組別都有升高趨勢，僅體能組變化值具有統(tǒng)計學意義（＜0.05），女子技巧組25OHD提高程度較為明顯（＜0.05）；BGP在男子體能組、女子技巧組有非常顯著提升（＜0.01），男子技巧組該指標也有一定程度增長（＜0.05），女子體能組呈下降趨勢（＞0.05）。（3）骨代謝指標與體能指標相關關系：男子組體能指標與各骨代謝生化指標間無相關性（＞0.05），女子組25羥VD的變化與體現(xiàn)上肢力量的臥推呈正相關（＜0.05）、與速度指標30米跑（＜0.01）及耐力指標3000米跑成績負相關（＜0.05）,其余指標無相關（＞0.05）。【結論】（1）3周基礎體能訓練安排對力量素質改造效果明顯。（2）3周短時間中等強度訓練對骨代謝生化標志物可產生影響但不具規(guī)律性，為研究訓練時長、訓練負荷與骨代謝生化指標變化特點及相關關系做補充。（3）3周短時間中等強度訓練對骨代謝生化標志物產生的影響因性別、年齡階段、運動項目類型變化不一，提示應進一步結合性激素完善研究。（4）在運動訓練中監(jiān)控中除了常規(guī)血液學指標監(jiān)測外，還應加入骨代謝生化標志物來了解運動員骨代謝狀況及變化趨勢，對骨量丟失、骨折等的發(fā)生具有前瞻性的現(xiàn)實意義，同時豐富機能狀態(tài)綜合評定指標體系。

體能訓練；骨代謝生化指標；骨形成標志物；骨吸收標志物

運動訓練中，運動系統(tǒng)是基礎體能動作、專項技術動作的直接執(zhí)行者，肌肉、骨骼與關節(jié)是運動中力、杠桿與支點的研究核心，其中起支撐和保護作用的骨骼對于訓練負荷即力學刺激較為敏感，體現(xiàn)為骨代謝指標的變化。有學者認為，體育運動作為一種生理性應激，能促使肢體功能與形態(tài)發(fā)生諸如肌肉的瘦體重增加、骨骼肌圍度增加、體脂減少、骨質堅硬等一系列適應性的變化[1]，對骨密度的影響具有正向促進作用[2]，也有學者認為過量體育運動引起機體的激素環(huán)境改變，雌激素水平下降，影響骨形成從而體現(xiàn)為低骨密度甚至是骨折，對骨骼改造呈負面影響[5]。不同項目的體育運動可以促進骨形成，涵蓋了太極[6]、足球、跑步、健身走、乒乓球[7]等運動方式，其中抗阻運動對骨密度的提高效果明顯已達成共識[8]。概括而言體育運動對骨代謝有影響，骨形成活躍抑或骨分解占主導取決于運動的類型、運動的時長[9]、運動的負荷[10]等，與人群的年齡、性別及個體差異也存在高度關聯(lián)。不可否認，適量的體育運動可以促進骨形成。何謂“適量”值得我們深究。本研究探討了3周集中基礎體能訓練對運動員骨代謝生化指標的影響，以豐富運動—骨代謝之間的劑量與效應實例，為運動員及大眾骨骼健康提供運動方案的理論參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以參加為期3周體能訓練營的冬季項目運動員為研究對象，根據(jù)項群理論劃分為體能組和技能組，其中男子體能組21人，技巧組17人；女子體能組15人，技巧組15人。運動員基本情況見表1。

3周集中基礎體能訓練，使運動員飲食、作息規(guī)律、訓練內容及負荷強度控制上保持了基本一致；骨代謝特點與年齡、性別緊密相關，本研究按性別和組別進行了劃分，以更接近骨代謝生化指標波動實際。

表1 運動員基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 訓練方案

（1）訓練目的：規(guī)范動作模式，糾正錯誤動作，夯實體能基礎，打造能征善戰(zhàn)、作風優(yōu)良的運動隊伍。

（2）訓練安排：周一至周六早6:00-7:00、周三下午15:00-18:00、周日全天軍訓，其余時間上午8:30-11:30、下午14:30-18:00安排訓練，涵蓋力量、速度、靈敏、協(xié)調等內容。訓練共持續(xù)3周，訓練強度以中等強度為主（約占課次安排的80%），高強度及低強度所占課次比例約為20%。

1.2.2測試安排

體能訓練營報到后次日及體能訓練營結束日，共進行兩次基礎體能測試（以國家體育總局40號文件為準），將其中便于量化的垂直縱跳、深蹲、臥推、30米跑、3000米跑五項指標納入分析。

骨代謝生化指標測試安排在體能訓練營報到后次日晨及體能訓練結束日晨起，共兩次。采空腹安靜狀態(tài)下靜脈血4ml送至石家莊市第三醫(yī)院（骨科醫(yī)院）檢驗科檢測血清中甲狀旁腺激素（PTH）、25-羥基維生素D（25OHD）、骨鈣素（BGP）及降鈣素（CT）的含量。

1.2.3數(shù)據(jù)處理

運用SPSS18.0將所測數(shù)據(jù)進行整理分析，結果均以平均數(shù)±標準差表示，同組別男女運動員訓練前后T檢驗，＜0.05為具有顯著性統(tǒng)計學意義，＜0.01為具有非常顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 3周訓練后各組別體能指標結果與分析

表2 體能訓練前后各組別體能指標測試結果

注：訓練前后各組體能指標對比，*＜0.05,**＜0.01

經過3周的集中訓練后，各組運動員的體能指標均有一定程度的改變：從反映爆發(fā)力的垂直縱跳結果看，男女體能組和技巧組均有提高的趨勢（＞0.05），分析與動作模式有所改進、肌肉發(fā)力順序更加合理有關；深蹲指標在不同組別顯示了不同的變化趨勢，只有男子體能組人均增長了8kg，呈非常顯著性提高（＜0.01），男子技巧組、女子體能組及女子技巧組呈現(xiàn)不同程度的下降（＞0.05），可能與測試時發(fā)揮不穩(wěn)定有關；臥推涉及多個關節(jié)的動作，胸肌、肱三頭肌、三角肌等均參與活動，男子體能組的臥推重量呈非常顯著性增長（＜0.01），男子技巧組、女子體能組和女子技巧組臥推重量有提高趨勢（＞0.05）；男子體能組的30米跑成績稍有下降，男子技巧組成績幾乎無波動，女子體能組和女子技巧組成績稍有提高（＞0.05），速度指標變化是速度-協(xié)調、速度-能量和速度-心理的綜合表現(xiàn)，每一方面都影響測試時運動員的即時表現(xiàn)；耐力指標3000米測試體現(xiàn)著力量、柔韌、核心穩(wěn)定、協(xié)調、心肺功能、意志品質等方面，測試中男子體能組、男子技巧組成績有所提高（＞0.05），女子體能組（＞0.05）和女子技巧組（＜0.05）成績稍有下降，可能與測試時的機能狀態(tài)有關?？傮w來說，3周的基礎體能訓練安排對力量素質改造效果明顯。

2.2 3周訓練后各組別骨代謝生化指標結果與分析

表3 體能訓練前后各組別骨代謝指標變化

注：體能訓練前后各指標比較，*＜0.05，**＜0.01

血液中骨代謝生化標志物水平高低反映骨形成和骨吸收的即時狀態(tài)，體現(xiàn)機體骨量和骨密度的動態(tài)變化，在骨轉換過程中發(fā)揮著調節(jié)作用，是骨新陳代謝最直觀的指標。臨床中以PTH在15-75pg/ml、CT在7.7-21.7pg/ml、25OHD在30-100ng/ml、BGP＜18ng/ml為正常范圍參考值，表2顯示，四項血液生化指標中各組PTH均處于正常參考范圍，CT在各組訓練前后幾乎均低于正常范圍，25OHD也波動于正常值邊緣，BGP僅女子體能組指標值在正常范圍。3周基礎體能訓練后，PTH在男女體能組、技巧組四個組別均明顯升高（P＜0.01）；男子體能組、男子技巧組、女子體能組的CT有升高趨勢但不具統(tǒng)計學意義（P＞0.05），CT在女子技巧組卻明顯下降（P＜0.01）；標志物25OHD在男女各組都有升高趨勢，男子體能組、女子技巧組變化值具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；BGP在男子體能組、女子技巧組有非常顯著提升（P＜0.01），男子技巧組該指標也有一定程度增長（P＜0.05），女子體能組呈下降趨勢（P＞0.05）。骨代謝生化指標在訓練前后較大波動集中在PTH和BGP兩項指標上，初步認定為訓練影響敏感指標。

在骨代謝生化標志物的監(jiān)測中，甲狀旁腺激素、降鈣素為機體鈣磷代謝的調控指標。甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）由甲狀旁腺主細胞分泌合成，在維持骨穩(wěn)態(tài)的過程中扮演著雙重調節(jié)的角色，一方面增加成骨細胞數(shù)量及促進骨生長因子釋放，通過其N端的肽鏈介導成骨細胞合成促進骨代謝[11]，另一方面刺激成骨細胞分泌白介素-1和白介素-6等因子活化破骨細胞，促進骨吸收[12]，其生物效應取決于作用劑量、作用時間和給藥方式[13]，對成骨細胞和破骨細胞的分化、成熟、凋亡發(fā)揮著精細調控的作用。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)大劑量PTH的作用下，破骨細胞活性超過成骨細胞，導致骨丟失大于骨形成。間歇性小劑量PTH促進骨形成[14]，同時還可以加強骨力量、骨強度、促進骨折愈合，究其作用機制主要為抑制成骨細胞凋亡[15]、促進前成骨細胞向成骨細胞分化、刺激成骨細胞自分泌或旁分泌調節(jié)骨代謝[16]。有學者指出高水平和低水平血清PTH都與高骨折風險具有相關性[17]，王國祥等[18]實驗發(fā)現(xiàn)進行2周跳躍運動及2周負重跳躍運動大鼠的PTH顯著低于無運動的對照組(0.05，＜0.01)，PTH具有促進成骨細胞活性愈合骨折的作用，反之生理性PTH減少也不利于骨骼健康發(fā)育；白延平等[19]發(fā)現(xiàn)慢性心功能不全患者抗阻運動組治療12周后血清PTH顯著降低，提示適量抗阻運動可以抑制PTH過度分泌，減輕PTH對心臟的毒性作用；姚芳芳[20]的研究與上述研究結果一致，也發(fā)現(xiàn)適量抗阻運動可有效改善骨骼肌失調的血管舒縮功能，減少PTH過度分泌，改善心功能；陳紅[21]的研究發(fā)現(xiàn)絕經后骨質疏松癥患者藥物治療配合太極拳和五禽戲鍛煉一年后，PTH由36.59±12.21pg/ml降低至33.06±12.19pg/ml，提高了患者的骨密度和骨礦含量；趙仁清等[22]發(fā)現(xiàn)血清甲狀旁腺激素在運動中明顯增加可能是運動本身刺激PTH的大量分泌，運動后的血清PTH仍然持續(xù)在高位水平，有利于促進鈣離子的吸收，以彌補運動過程中鈣離子過度消耗；陳玉群[23]發(fā)現(xiàn)運動年限6年的女子武術套路運動員PTH顯著低于對照組（運動心理專業(yè)），說明運動后的低PTH減緩了骨代謝速度，降低了骨吸收。對于“高水平和低水平血清PTH”諸學者并沒有統(tǒng)一的意見，與研究對象、運動方式、運動負荷等息息相關，我們的監(jiān)測結果是高是低還有很大的討論空間。

降鈣素（calcitonin，CT）是由甲狀腺濾泡旁細胞產生和分泌的多肽激素，主要生理作用是通過與靶細胞膜上的降鈣素受體特異性結合抑制破骨細胞的活性與增殖，減少破骨細胞的數(shù)量從而阻止骨吸收，還可增加成骨細胞堿性磷酸酶的活性刺激成骨細胞的增殖和分化。CT與PTH、25OHD共同維持人體內血鈣的穩(wěn)定[24,25]，主要通過抑制小腸對鈣離子的吸收及腎小管對鈣磷的重吸收來實現(xiàn)。我們的測試中，3周基礎體能訓練后CT在各組的變化無顯著規(guī)律可循，但較低的水平影響成骨細胞的活性進而影響骨質是不爭的事實。

維生素D3（膽鈣化醇）和維生素D2（麥角鈣化醇）可在肝細胞微粒體和線粒體中25-羥化酶的作用下，通過羥基化轉化成25-羥基維生素D（25OHD）。25OHD是人體內維生素D的主要儲存形式，其性質穩(wěn)定，不受飲食、生活方式等的直接影響[26]，可促進小腸黏膜細胞合成鈣結合蛋白增加鈣、磷吸收，促進骨基質形成及類骨質礦化，有研究提示人體維生素D含量低于30nmol/l時，需補充維生素D來增加人體骨礦物質密度[27]，這一劑量遠低于陳兆聰教授綜合多數(shù)專家意見提出的“正常人必須保持VD在30ng·mL-1（75nmol·Ｌ-1）以上才能滿足健康的需要”，因為除去其協(xié)同相關激素在骨基質上進行鈣化作用使骨質堅硬外，與心臟病、高血壓、糖尿病、癌癥、免疫系統(tǒng)疾病、傳染病等密切相關[28]。張萌萌等的研究顯示65-79歲（老年病、骨質疏松多發(fā)）年齡段，25OHD測定值明顯降低，并與BMD呈正相關關系（＜0.05）[29]，王毅的研究顯示PTH水平增高的患者更容易患骨量減少或骨質疏松癥，25OHD的水平增高是骨量減少或骨質疏松癥的保護因素，在不同的季節(jié)患者體內的25OHD水平不同，在缺乏日照季節(jié),患者應注意25OHD的適當補充[30]。鄭宗菊的研究表明在PD患者中，維生素D水平與睡眠、焦慮、抑郁、跌倒等非運動癥狀顯著相關[31]。綜合上述觀點，研究對象的25OHD水平還應通過飲食、戶外運動增加日照等方式繼續(xù)提高，以保證成骨細胞的正常增殖分化，促進人體骨礦物質沉積，同時提高機體免疫力。與此同時，按照年齡段或生長發(fā)育時期進一步探尋25OHD與BMD、25OHD與睡眠水平、25OHD與焦慮抑郁等的影響機制及相關關系非常必要。

骨鈣素（Bone Glaprotein，BGP）在血液中的含量受腎臟功能影響，由成熟的成骨細胞、成牙質細胞和增生的軟骨細胞合成[32]，通常被認為是反映骨形成的指標。BGP既參與成骨細胞分化體現(xiàn)成骨細胞的活性，又能反映出骨轉換中骨形成的速率，維持骨的正常礦化速率，體現(xiàn)骨代謝的總體水平，對骨質疏松綜合征、鈣代謝異常等疾病診斷有重要價值。綜合訓練安排，運動員訓練負荷中等，未對腎臟機能產生較大影響，血清骨鈣素在3周基礎體能訓練后有明顯升高表明骨形成速率加快；女子體能組BGP水平均在低位，說明骨礦化速率較慢，不利于骨質沉積影響骨形成的速率，其指標值下降與運動員體能指標浮動相呼應，猜測可能與體內激素水平變化相關。正常人成骨細胞存在雄性激素受體，可增加成骨細胞的募集和分化，同時減少破骨細胞的形成[33]；雌激素與其受體結合后可抑制成骨細胞凋亡促進其增殖來維持正常骨量和骨結構，研究顯示許多高水平耐力運動員的骨密度比正常人低，認為長期大強度的耐力訓練可導致性激素下降，不利于骨無機鹽的沉積，引起骨密度降低[34]。

值得注意的是，女子技巧組四項骨生化指標均呈顯著性變化，是否與年齡處于青春期前期、激素水平波動有關待考證。

2.3 骨代謝指標與體能指標Pearson相關分析

表4 體能指標與骨代謝指標相關性

注： *＜0.05，**＜0.01

本研究試圖從爆發(fā)力、力量、速度、耐力角度探尋訓練手段對甲狀旁腺激素、25羥VD、骨鈣素、降鈣素水平的影響，以驗證上文的假設“甲狀旁腺激素和骨鈣素為訓練影響敏感指標”，但分析結果發(fā)現(xiàn)（見表4），男子組體能指標與各骨代謝生化指標間無相關性（P＞0.05），女子組25羥VD的變化與體現(xiàn)上肢力量的臥推正相關（P＜0.05）、與速度指標30米跑（P＜0.01）及耐力指標3000米跑成績負相關（P＜0.05）,其余指標無相關（P＞0.05），可能和室外的訓練日照有一定關系。假設沒能成立，分析可能的原因是3周短時間的中等強度訓練尚未對骨代謝生化指標變化產生規(guī)律性影響。Xavier等針對運動時間對BMD的影響進行了研究，發(fā)現(xiàn)要想對BMD產生影響，持續(xù)時間不能低于4周[35]。王人衛(wèi)等學者認為可能運動增加骨密度的作用是非常緩慢的，需要長時間的堅持，而且生殖系統(tǒng)對運動強度更為敏感，激素水平的改變從而影響骨密度，但3周高強度訓練（80%-85%VO2max）對大鼠卵巢功能已造成損害,引起機體激素環(huán)境改變，骨密度也下降[36]。可見，在女運動員大強度訓練期的骨骼健康問題應得到重視，尤其是經期的大強度訓練，輔以性激素指標能準確把控訓練強度及其對骨代謝的影響。

3 結論

3.1 3周基礎體能訓練安排對力量素質改造效果明顯。

3.2 3周短時間中等強度訓練對骨代謝生化標志物可產生影響但不具規(guī)律性，為研究訓練時長、訓練負荷與骨代謝生化標志物變化特點及相關關系做補充。

3.3 3周短時間中等強度訓練對骨代謝生化標志物產生的影響因性別、年齡階段、運動項目類型變化不一，提示應進一步結合性激素完善研究。

3.4 在運動訓練監(jiān)控中除了常規(guī)血液學指標監(jiān)測外，還應加入骨代謝生化標志物來了解運動員骨代謝狀況及變化趨勢，對骨量丟失、骨折等的發(fā)生具有前瞻性的現(xiàn)實意義，同時豐富機能狀態(tài)綜合評定指標體系。

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Dose and Effect:Effect of 3-week Basic Physical Training on Bone Metabolism Indexes of Winter Athletes

WANG Jingru, etal.

(Hebei Institute of Sports Science, Shijiazhuang 050011, Hebei, China)

國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項（項目編號：2019YFF0301603，2018YFF0300405）；河北省技術創(chuàng)新引導計劃“科技冬奧”專項《河北省優(yōu)勢冬季項目科學選材和青少年跨項訓練關鍵技術研究》（項目編號：19975705D）。

王敬茹（1982—），碩士，副研究員，研究方向：水上及冰雪項目運動訓練監(jiān)控與機能評定。