Kostní reakce na cvičení a energetické omezení u mladých dospělých

Úvod: Kosterní systém slouží k různým účelům, jako je poskytování strukturální podpory, pohybu, ochrany a další. Aby se tyto funkce udržely, musí být zachována pevnost kostí. Proces nahrazování starší, mikropoškozené kosti novější, zdravější kostí je známý jako kostní remodelace. Kostní remodelace zahrnuje rovnováhu/spojení kostní resorpce a tvorby kosti. Mechanické zatížení je velikost stresu působícího na kost, která stimuluje kostní remodelaci, která určuje kostní minerální hustotu (BMD) a podporuje růst kostí (Olmedillas et al. 2011). Lidský výzkum determinant růstu a síly kostí se tedy zaměřuje na dva společné faktory, cvičení a výživu. Přestože je jízda na kole, převážně aerobní cvičení, pro kardiovaskulární zdatnost výjimečná, je běžně zpochybňováno, zda poskytuje dostatečné mechanické zatížení kostí. Dosavadní literatura týkající se cyklistiky a jejího vlivu na kosti je rozporuplná a omezená. Nedostatečný příjem energie může také ovlivnit BMD prostřednictvím snížení obsahu minerálů v kostech. Je známo, že omezování energie snižuje inzulinu podobný růstový faktor 1 (IGF-1), který hraje důležitou roli při tvorbě kostí 5. Bylo zjištěno, že akutní dietní omezení energie je doprovázeno nerovnováhou kostní remodelace se sníženou tvorbou kosti, která je zvláště nebezpečný při aerobních sportech, které vydávají velké množství energie, jako je cyklistika. Mnoho profesionálních a mistrovských cyklistů je klasifikováno jako osteopeničtí (Medelli et al. 2000). Konkrétně cyklistky vykazovaly významně nižší hodnoty BMD celého těla a nižší pevnost kostí než muži cyklisté (Olmedillas et al. 2011). Kromě toho je známo, že cyklistky trpí nedostatkem energie (nízký příjem kalorií), přičemž průměrný příjem energie je 85 % doporučené diety (RDA). Proto je důležité pochopit, zda je jízda na kole špatnou formou cvičení pro zdraví kostí, nebo zda je omezení energie, samotné nebo v kombinaci s jízdou na kole, skutečným podtrhujícím problémem.

Cíl: Cílem této studie je zjistit, zda krátkodobá energetická restrikce vede u mladých dospělých ke změnám markerů zánětu, oxidačního stresu, kostního obratu v klidu a v reakci na cyklistiku. Konkrétně bude studie zkoumat změny v cirkulujících kostních markerech v klidu a po jednom záchvatu 45minutového spinningu (cyklování) s nízkým dopadem před a po jednom týdnu omezeného příjmu energie.

Metody: Patnáct zdravých mužů a žen ve věku 20-25 let bude pozváno k účasti na této studii, která zahrnuje jednu kontrolní studii a dvě návštěvy cvičebního pokusu naplánované s týdenním odstupem. Ženy budou užívat monofázickou perorální antikoncepci. Během kontrolní studie budou účastnice informovány o účelu a postupech, vyplní dotazník pro screening cvičení a poskytnou 4 klidové vzorky krve. O týden později účastníci provedou první cvičební zkoušku jedné 45minutové rotace. Po první zkoušce budou účastníci držet předem stanovenou energeticky deficitní dietu (25 % jejich obvyklé stravy) po dobu jednoho týdne, na konci kterého provedou druhou zkoušku podle stejného cyklistického protokolu. Mezi první a poslední návštěvou dostanou účastníci Fitbit, aby mohli sledovat svou aktivitu (kroky, srdeční tep, účast na fyzické aktivitě) a výživové návyky v deníku jídla. Aby byla strava konzistentní a standardizovaná, budou účastníci také požádáni, aby zaznamenali svůj obvyklý příjem potravy během kontrolního týdne pomocí aplikace „Eat This Much“, která poskytne celkový plán porcí a 25% omezení kalorií pro intervenční týden. . Intervenční dieta tedy bude zrcadlit kontrolní dietu, pokud jde o druhy konzumovaných potravin, rozdíl je ve zkonzumovaném množství. Neexistují žádná omezení ohledně vody, ale nápoje budou omezeny podle celkového plánu příjmu kalorií. V obou studiích bude krev odebírána v klidu (tj. před zkouškou, nalačno) a 3krát po zkoušce (5 min. , 1h a 24h). Krev bude odstředěna a sérum odděleno, rozděleno na alikvoty a poté skladováno při -80 °C až do analýzy 8. Sérum bude analyzováno na biochemické markery kostního obratu (např. osteokalcin, alkalická fosfatáza specifická pro kosti [BAP]; osteoprotegerin [OPG]) a kostní resorpce (C-telopeptidy kolagenu typu I [CTX]; receptorový aktivátor ligandu nukleárního faktoru κB [RANKL], sklerostin) k posouzení vlivu energetické restrikce na kost v klidu a v reakci na zátěž. Budou také hodnoceny markery metabolického a oxidačního stresu, zánětlivé cytokiny, adipokiny, růstové faktory a hormony, aby se prozkoumaly potenciální zprostředkující účinky.

Dopad: Tato inovativní práce má potenciál učinit významný pokrok v pochopení dopadu omezení energie a cyklování na zdraví kostí. Poznatky z této práce budou přeložitelné k pochopení růstu a vývoje tkání při cvičení a podvýživě.