Odpowiedź kości na ćwiczenia i ograniczenie energii u młodych dorosłych

Wprowadzenie: Układ szkieletowy służy różnym celom, takim jak zapewnianie wsparcia strukturalnego, poruszanie się, ochrona i nie tylko. Aby utrzymać te funkcje, należy utrzymać wytrzymałość kości. Proces zastępowania starszej, mikrouszkodzonej kości nowszą, zdrowszą kością jest znany jako przebudowa kości. Przebudowa kości obejmuje równowagę/sprzężenie resorpcji kości i tworzenia kości. Obciążenie mechaniczne to wielkość obciążenia kości, która stymuluje przebudowę kości, która określa gęstość mineralną kości (BMD) i sprzyja wzrostowi kości (Olmedillas i in. 2011). Tak więc badania ludzi nad determinantami wzrostu i siły kości koncentrują się na dwóch wspólnych czynnikach, ćwiczeniach i odżywianiu. Chociaż jazda na rowerze, głównie ćwiczenia aerobowe, ma wyjątkowy wpływ na wydolność sercowo-naczyniową, często kwestionuje się, czy zapewnia odpowiednie mechaniczne obciążenie kości. Dotychczasowa literatura dotycząca jazdy na rowerze i jej wpływu na kości jest sprzeczna i ograniczona. Nieodpowiednie spożycie energii może również wpływać na BMD poprzez zmniejszenie zawartości minerałów w kościach. Wiadomo, że ograniczenie energii zmniejsza insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (IGF-1), który odgrywa ważną rolę w tworzeniu kości 5. Stwierdzono, że ostremu ograniczeniu energii w diecie towarzyszy brak równowagi przebudowy kości ze zmniejszonym tworzeniem kości, co jest szczególnie niebezpieczne w sportach aerobowych, które zużywają duże ilości energii, takich jak jazda na rowerze. Wielu zawodowych kolarzy i mistrzów kolarstwa jest klasyfikowanych jako cierpiących na osteopenię (Medelli et al. 2000). W szczególności cyklistki wykazały znacznie niższe wartości BMD całego ciała i niższą wytrzymałość kości niż rowerzyści płci męskiej (Olmedillas i in. 2011). Ponadto wiadomo, że rowerzystki mają niedobór energii (niskie spożycie kalorii), a średnie spożycie energii wynosi 85% zalecanej dawki żywieniowej (RDA). Dlatego ważne jest, aby zrozumieć, czy jazda na rowerze jest kiepską formą ćwiczeń dla zdrowia kości, czy też ograniczenie energii, samo lub w połączeniu z jazdą na rowerze, jest naprawdę podkreślającą kwestią.

Cel: Celem tego badania jest zbadanie, czy krótkotrwałe ograniczenie energii prowadzi do zmian w markerach stanu zapalnego, stresu oksydacyjnego, obrotu kostnego w spoczynku iw odpowiedzi na jazdę na rowerze u młodych dorosłych. W szczególności badanie zbada zmiany w krążących markerach kostnych w spoczynku i po jednym ataku 45-minutowego wirowania o niskim wpływie (jazda na rowerze) zarówno przed, jak i po tygodniu ograniczonego spożycia energii.

Metody: Piętnastu zdrowych mężczyzn i kobiet w wieku 20-25 lat zostanie zaproszonych do udziału w tym badaniu, które obejmuje jedną próbę kontrolną i dwie próby wysiłkowe zaplanowane w odstępie jednego tygodnia. Kobiety będą stosować jednofazowe doustne środki antykoncepcyjne. Podczas badania kontrolnego uczestniczki zostaną poinformowane o celu i procedurach, wypełnią kwestionariusz przesiewowy dotyczący wysiłku fizycznego i pobiorą 4 spoczynkowe próbki krwi. Tydzień później uczestnicy wykonają pierwszą próbę wysiłkową obejmującą jedną 45-minutową sesję wirowania. Po pierwszej próbie uczestnicy przejdą na wcześniej ustaloną dietę z niedoborem energii (25% ich zwykłej diety) przez tydzień, na koniec którego wykonają drugą próbę zgodnie z tym samym protokołem jazdy na rowerze. Pomiędzy pierwszą a ostatnią wizytą uczestnicy otrzymają urządzenie Fitbit do monitorowania ich aktywności (kroki, tętno, udział w aktywności fizycznej) oraz nawyków żywieniowych w dzienniku żywności. Aby dieta była spójna i ustandaryzowana, uczestnicy zostaną również poproszeni o zapisanie swojego zwykłego spożycia pokarmu podczas tygodnia kontrolnego za pomocą aplikacji „Eat This Much”, która zapewni ogólny plan porcji i ograniczenie kalorii do 25% na tydzień interwencyjny . Zatem dieta interwencyjna będzie odzwierciedlać dietę kontrolną pod względem rodzaju spożywanej żywności, z różnicą w ilości spożywanej żywności. Nie będzie żadnych ograniczeń dotyczących wody, ale napoje będą ograniczone zgodnie z ogólnym planem spożycia kalorii. W obu badaniach krew zostanie pobrana w spoczynku (tj. przed badaniem, na czczo) i 3 razy po badaniu (5 min. , 1h i 24h). Krew zostanie odwirowana, a surowica oddzielona, ​​podzielona na porcje, a następnie przechowywana w temperaturze -80 °C do analizy 8. Surowica zostanie przeanalizowana pod kątem biochemicznych markerów obrotu kostnego (np. osteokalcyna, specyficzna dla kości fosfataza alkaliczna [BAP]; osteoprotegeryny [OPG]) i resorpcji kości (C-telopeptydy kolagenu typu I [CTX]; aktywator receptora liganda czynnika jądrowego κB [RANKL], sklerostyna) w celu oceny wpływu restrykcji energetycznej na kości w spoczynku i w odpowiedzi na wysiłek. Ocenione zostaną również markery stresu metabolicznego i oksydacyjnego, cytokiny zapalne, adipokiny, czynniki wzrostu i hormony w celu zbadania potencjalnych efektów pośredniczących.

Wpływ: Ta innowacyjna praca może potencjalnie przyczynić się do znacznego postępu w zrozumieniu wpływu ograniczeń energetycznych i jazdy na rowerze na zdrowie kości. Odkrycia z tej pracy będą przekładać się na zrozumienie wzrostu i rozwoju tkanek w odpowiedzi na ćwiczenia i niedożywienie.