アクティブな若年成人におけるサイクリング時間と骨マーカー

序章：

運動は骨の健康にプラスの効果をもたらすことが示されています。 急激な体重負荷、高負荷、および骨格への動的負担が、正常体重の男性および女性の骨形成のマーカーを動員することは十分に文書化されています. サイクリングなどの衝撃の少ない高強度運動の急性発作も、骨の形成と吸収への影響について調査されており、全体的な同化効果が示されています (Mezil et al. 2015)。 骨代謝に関連する副甲状腺ホルモンの増加を示した中程度の強度のサイクリングの急性の 2 時間の発作を調査する 1 つの研究が存在しますが、骨に対するこれらの一時的なホルモン変化の影響は不明のままです (Barry & Kohrt, 2007)。 最小限の研究で、骨代謝に対する中程度の強度の連続サイクリング (VO2 max の 70%) の急性発作の影響が調査されています。 これらの急性対照研究とは対照的に、少なくとも 2 つの研究では、定期的にサイクリングなどの非体重負荷スポーツに参加するアスリートは、腰椎と股関節領域の骨減少症の割合が高いことが報告されています (Rector et al. 2008; Sherk et al. 2008; Sherk et al. 2008; Sherk et al. al. 2013)。 別の研究では、17 歳以上および 17 歳未満の思春期の男性サイクリストの骨の状態を、同年齢の健康な対照と比較して調査しました。 サイクリストは、脚、骨盤、股関節全体の BMD が低かった。 17 歳以上のサイクリストでは、体全体、骨盤、股関節、脚の BMD が 8.9% から 24.5% 低下したと報告されており、思春期にサイクリングを行うと、骨の健康と、この重要な時期に骨量がピークに達する能力に悪影響を与える可能性があることが示唆されています ( Olmedillas et al. 2011)。 しかし、6 日間のロード サイクリング ステージ レース中に 5 人の男性エリート レーサーを調査した小規模な研究では、エネルギーの必要量を満たしながら、骨形成のマーカーが増加し、骨吸収のマーカーが減少したことが示されました (Hinton et al. 2010)。 したがって、上記の証拠は矛盾しているように見えます。 一方では、高強度サイクリングの急性発作は骨に骨形成効果をもたらしますが、BMD の変化を確認するのに必要な時間を考慮した長期研究または観察データは、ロードサイクリングにも影響を与える可能性があることを示しているようです。骨に対する骨異化効果 (Olmedillas et al. 2012)。 この矛盾は、より大きな負荷のサイクリング、エネルギー摂取の影響、およびより長いサイクリングの骨の健康への影響について興味深い疑問を提起します.

サイクリング自体の仕組みに特有のものではなく、ロードサイクリングのスポーツに関連する状態があり、アスリートが時間の経過とともに低BMDになりやすくなる可能性があるようです. これらの条件は不明のままです。 サイクリストに見られる BMD の低下に寄与する可能性のある要因には、エネルギーの利用可能性の低下とそれに関連するホルモンおよび栄養への影響、炭水化物の利用可能性、非体重サイクリングの実行に長時間を費やしたことによる体重負荷の省略、減量、および過剰なカルシウムが含まれます。汗や尿による損失。 最近の研究では、運動中の骨吸収のマーカーを減らし、骨の健康をサポートする上で、炭水化物を消費することが重要であるという証拠も示されています (Heikura et al. 2019)。 興味深いことに、エネルギー不足の条件下でトレーニングを行うことが多い体操選手は、衝撃の強いスポーツから保護効果を得るようであり、カロリー不足に通常関連する骨吸収を無効にするという事実があります。 このスポーツにおける高い機械的力は、サイクリストで観察されたものとは異なり、BMD を維持する大きな骨形成効果をもたらします (Robinson et al. 1995)。 これは、サイクリングの非体重負荷の性質、サイクリングを取り巻く特定の条件、またはサイクリング自体の機械的側面に固有の何かが、骨に一見マイナスの影響を与えるのかという疑問を1つ生じさせます。

今日まで、研究者は骨の形成と吸収のマーカーに対する高強度サイクリングの急性発作の影響、および中程度の強度のサイクリングとその骨への影響を調査してきました。 エネルギーの必要性が満たされている場所と、エネルギー不足が存在する場所で、フィールド調査が実施されました。 制御された設定で、エネルギーが十分に満たされた状態で、適度な強度のサイクリングの持続時間が骨に与える影響に関する限り、研究にはギャップがあります。 体系的なアプローチを通じてこのギャップを埋めることは、持続時間が代謝性骨反応に影響を与えるかどうか、またどのように影響するかをよりよく理解するのに役立ちます.

急性の機械的負荷に対する骨の反応を測定するには、さまざまな方法があります。 BMD の変化は即時ではなく、より長い期間にわたってのみ発生するため、この測定値は、1 回の激しい運動後の骨代謝の変化を調査するために使用するのには適していません。 激しい運動の後、循環骨代謝回転マーカーを測定するのが一般的です。 これらのマーカーは、骨の形成または吸収の産物です。 さまざまな骨代謝回転マーカーがありますが、より一般的に使用されるのは、国際骨粗鬆症財団 (IOF ) であり、それぞれ骨芽細胞または破骨細胞の活性化の産物です。 最近では、骨形成の減少につながる Wnt 経路の阻害剤である糖タンパク質スクレロスチンの測定を通じて、骨代謝が調査されています。 Wnt/β-カテニン シグナル伝達プロセスは、OPG (オステオプロテジェリン) の動員に影響を与えます。 OPG は、核因子カッパ β リガンドの受容体活性化因子 (RANKL) に結合し、RANKL が RANK (破骨細胞表面受容体) に結合するのを防ぎ、デコイ受容体として作用します。 RANK への RANKL の結合は、そうでなければ骨吸収を増加させるでしょう。 したがって、Wnt-B-カテニンと OPG/RANKL という 2 つの経路には、骨の吸収と形成のプロセスをよりよく理解するのに役立つ関係があります。

目的: この研究の目的は、エネルギーと炭水化物が十分にある状態で、持続時間 (30、60、および 120 分) が異なる 3 つの中程度の強度のサイクリング試験の間で、骨代謝 (CTX、PINP) およびオステオカイン (スクレロスチン、OPG、および RANKL) のマーカーの違いを調査することです。州。 研究者が答えようとしている問題は、アスリートがエネルギーを十分に備えた状態にあるときに、骨への適度な負担からの継続的な刺激が、骨の追加の代謝反応を誘発しない、または骨異化作用を引き起こす時間の閾値があるかどうかです。 炎症マーカー、グルコース、アナボリック/ホルモンマーカー、酸化ストレスなど、運動に対する追加の生化学的反応も調べられます。

方法:

15 名の 20 ～ 30 歳のアクティブな男性参加者 (サンプル サイズは Mezil et al. 2015 に基づいて計算) が 5 回に分けてラボに到着します。 訪問 1 には、人体測定と VO2max テストが含まれます。 参加者は、訪問前に 24 時間の食品リコールに記入します。 参加者は、訪問 1 からのテストに基づいて、それぞれの VO2 最大値の 60 ～ 70% で、サイクル エルゴメーターで 1 つのコントロールと 3 つの連続サイクリング トライアル (訪問 2、3、4、および 5) を完了します。 運動セッションの順序はランダム化されます。

参加者は、訪問 2 ～ 5 の前日、訪問 1 の 24 時間前の参加者の食事記録に基づいて、バランスの取れた食事をとります。 65% CHO、25% PRO、および 15% 脂肪の多量栄養素組成を満たすために、参加者の食事記録を調整し、訪問 2 ～ 5 の前にエネルギーが十分に充満した状態でラボに到着するようにします。参加者はまた、ラボに到着する 24 時間前に水分補給のガイドラインが与えられ、ラボへのすべての訪問の前の 24 時間は激しい活動を控えるように求められます。

2回目から5回目の訪問では、参加者は安静時の採血のために絶食して研究室に到着し、続いて標準的な朝食をとります。 朝食の 30 分後に、朝食後の採血を行い、その後、その日のそれぞれのプロトコル (対照、30、60、または 120 分のサイクリング) を行います。 以下に記載するように、追加の血液サンプルを採取する。 サイクリング トライアル中の水分補給を維持するために、参加者には 500 ml (30 分のトライアル) から 1 L (60 および 120 分のトライアル) の水が提供され、自由に飲むことができます。 これらの訪問の価値は、コントロールと 3 つの異なるサイクリング期間プロトコルの間で経時的に骨代謝に変化があるかどうかを確認することです。

血液サンプル: コントロール セッション中に、合計 7 つの血液サンプルが採取されます。ラボに到着したときに 1 つ、食後で 2 時間のコントロール セッションが始まる前に 1 つ、コントロール セッション中の 30 分、60 分に 5 つです。分、120分、150分、180分。 各サイクリング トライアル中に、各参加者から合計 5 つの血液サンプルが収集されます。ラボに到着したときに 1 つ、食後サイクリング前に 1 つ、サイクリング後の 5 分、30 分、60 分に 3 つです。サイクリング終了後。

血液サンプルは、認定された救急救命士が行うカテーテル (IV) を使用して採取されます。 カテーテル挿入は、被験者が研究室に到着したときに行われ、IV配置の前後のベースラインのバイタルサインを示唆し、できれば、評価およびIV配置の間、被験者は仰臥位になります。 IV 留置は、左または右の前腕 (他の部位が見えない場合は後手) に優先的に留置され、来院ごとに最大 2 回の IV 試行が行われます。 IV 挿入は、安全基準に従って無菌手順を使用して完了します。 IVカニューレは、テガダーム、低刺激性テープ、および柔軟なフィッシュネットスタイルの伸縮性生地で固定され、激しい発汗や被験者の動きによるずれからの保護を強化します。 カニューレは、採血中にアクセスできるように生理食塩水ロックとエクステンションでロックされます (スケジュールについては以下を参照してください)。 各採血では、IV ロック内の生理食塩水が原因で、1 つの最初のバキュテナーを廃棄物として使用し、2 番目の容器は純粋な静脈サンプルを使用する必要があります。 サンプリングが完了すると、生理食塩水がわずかに高い圧力で生理食塩水ロックに再導入され、次の吸引のためにカニューレの開存性が維持されます。 各手順で使用される無菌法。

すべての血液サンプルには、血清および血漿チューブを使用した 5 ～ 10 ml の血液が含まれます。 骨代謝マーカー、アナボリック/ホルモンマーカー、炎症マーカー、および酸化ストレスが各サンプルで検査されます。 概日リズムを制御するために、運動セッションと関連する血液サンプルは、午前 9 時から午後 1 時までの同じ時間帯に実施されます。

人体測定: 身長は、スタディオメーターを使用して、靴を履かずに 0.1 cm 単位で評価されます。 体重 (kg)、相対体脂肪 (%)、除脂肪量 (kg) は、Bod Pod (空気置換プレチスモグラフィー法) を使用して測定されます。 すべての参加者は、テストの前に部屋に座って、閉所恐怖症かどうかを確認することで、Bod Pod に慣れます。 参加者は、同性の調査員を選択して、人体測定を行います。