Risposta ossea all'esercizio e restrizione energetica nei giovani adulti

Introduzione: il sistema scheletrico serve a una varietà di scopi come fornire supporto strutturale, locomozione, protezione e altro ancora. Per sostenere queste funzioni, la forza ossea deve essere sostenuta. Il processo di sostituzione dell'osso più vecchio e microdanneggiato con un osso più nuovo e più sano è noto come rimodellamento osseo. Il rimodellamento osseo comporta l'equilibrio/accoppiamento del riassorbimento osseo e della formazione ossea. Il carico meccanico è l'entità dello stress posto sull'osso che stimola il rimodellamento osseo, che determina la densità minerale ossea (BMD) e promuove la crescita ossea (Olmedillas et al. 2011). Pertanto, la ricerca umana sui determinanti della crescita e della forza ossea si concentra su due fattori comuni, l'esercizio e l'alimentazione. Sebbene il ciclismo, un esercizio prevalentemente aerobico, sia eccezionale per il fitness cardiovascolare, ci si chiede comunemente se fornisca un adeguato sforzo meccanico sulle ossa. Ad oggi la letteratura relativa al ciclismo e al suo impatto sulle ossa è contraddittoria e limitata. Un apporto energetico inadeguato può anche influenzare la densità minerale ossea attraverso la riduzione del contenuto minerale osseo. È noto che la restrizione energetica riduce il fattore di crescita insulino-simile 1 (IGF-1), che svolge un ruolo importante nella formazione ossea 5. È stato riscontrato che la restrizione energetica alimentare acuta è accompagnata da uno squilibrio del rimodellamento osseo con ridotta formazione ossea, che è particolarmente pericoloso negli sport aerobici che consumano una grande quantità di energia, come il ciclismo. Molti ciclisti professionisti e maestri sono classificati come osteopenici (Medelli et al. 2000). Nello specifico, le cicliste donne hanno mostrato valori significativamente inferiori di densità minerale ossea di tutto il corpo e una resistenza ossea inferiore rispetto ai ciclisti maschi (Olmedillas et al. 2011). Inoltre, è noto che le cicliste sono carenti di energia (basso apporto calorico) con un apporto energetico medio pari all'85% dell'indennità dietetica raccomandata (RDA). Pertanto, è importante capire se il ciclismo è una cattiva forma di esercizio per la salute delle ossa o se la restrizione energetica, da sola o in combinazione con il ciclismo, è il vero problema di fondo.

Obiettivo: L'obiettivo di questo studio è esaminare se la restrizione energetica a breve termine porti a cambiamenti nei marcatori di infiammazione, stress ossidativo, turnover osseo a riposo e in risposta al ciclismo nei giovani adulti. Nello specifico, lo studio esaminerà i cambiamenti nei marcatori ossei circolanti a riposo e dopo un periodo di spinning (ciclismo) di 45 minuti a basso impatto sia prima che dopo una settimana di apporto energetico limitato.

Metodi: Quindici maschi e femmine sani, di età compresa tra 20 e 25 anni, saranno invitati a partecipare a questo studio, che prevede una prova di controllo e due visite di prova fisica programmate a distanza di una settimana. Le donne assumeranno contraccettivi orali monofasici, durante la prova di controllo, i partecipanti saranno informati sullo scopo e sulle procedure, compileranno un questionario di screening dell'esercizio e forniranno 4 campioni di sangue a riposo. Una settimana dopo, i partecipanti eseguiranno la prima prova di esercizio di una sessione di rotazione di 45 minuti. Dopo la prima prova, i partecipanti seguiranno una dieta ipocalorica predeterminata (25% della loro dieta abituale) per una settimana, al termine della quale eseguiranno la seconda prova seguendo lo stesso protocollo ciclistico. Tra la prima e l'ultima visita i partecipanti riceveranno un Fitbit per monitorare la loro attività (passi, frequenza cardiaca, partecipazione all'attività fisica) e le abitudini nutrizionali in un diario alimentare. Per mantenere la dieta coerente e standardizzata, ai partecipanti verrà anche chiesto di registrare la loro assunzione abituale di cibo durante la settimana di controllo utilizzando l'app "Eat This Much", che fornirà un piano di porzioni complessivo e una misura di restrizione calorica del 25% per la settimana di intervento . Pertanto, la dieta di intervento rispecchierà la dieta di controllo in termini di tipi di alimenti consumati, con la differenza nella quantità consumata. Non ci saranno restrizioni per quanto riguarda l'acqua, ma le bevande saranno limitate in base al piano di apporto calorico complessivo. In entrambe le prove, il sangue verrà prelevato a riposo (cioè prima della prova, a digiuno) e 3 volte dopo la prova (5 min , 1h e 24h). Il sangue sarà centrifugato e il siero separato, aliquotato e quindi conservato a -80 °C fino all'analisi 8. Il siero sarà analizzato per marcatori biochimici del ricambio osseo (es. osteocalcina, fosfatasi alcalina specifica per l'osso [BAP]; osteoprotegerina [OPG]) e riassorbimento osseo (C-telopeptidi del collagene di tipo I [CTX]; attivatore del recettore del ligando del fattore nucleare κB [RANKL], sclerostina) per valutare l'impatto della restrizione energetica sull'osso a riposo e in risposta all'esercizio. Saranno inoltre valutati marcatori di stress metabolico e ossidativo, citochine infiammatorie, adipochine, fattori di crescita e ormoni per esaminare i potenziali effetti di mediazione.

Impatto: questo lavoro innovativo ha il potenziale per fare progressi significativi nella comprensione dell'impatto della restrizione energetica e del ciclo sulla salute delle ossa. I risultati di questo lavoro saranno traducibili per comprendere la crescita e lo sviluppo dei tessuti in risposta all'esercizio fisico e alla malnutrizione.