活跃年轻人的骑行持续时间和骨标记

介绍：

运动已被证明对骨骼健康有积极的好处。 有据可查的是，在正常体重的男性和女性中，剧烈的负重、高负荷和骨骼动态应变会调动骨骼形成的标志物。 还研究了骑自行车等低强度高强度运动的急性发作对骨形成和吸收的影响，显示出整体合成代谢作用（Mezil 等人，2015 年）。 一项研究调查了一次两小时的中等强度循环急性发作，结果显示与骨代谢相关的甲状旁腺激素增加，尽管这些短暂的激素变化对骨骼的影响仍然未知（Barry & Kohrt，2007）。 少量研究调查了中等强度连续循环（最大摄氧量的 70%）急性发作对骨代谢的影响。 与这些急性对照研究相反，至少有两项研究报告说，经常参加非负重运动（例如骑自行车）的运动员在腰椎和臀部区域的骨质减少率较高（Rector 等人，2008 年；Sherk 等人）等人，2013 年）。 另一项研究调查了 17 岁以上和 17 岁以下青少年男性骑自行车者的骨骼状况，并与健康年龄匹配的对照组进行了比较。 骑自行车的人腿部、骨盆和全髋骨密度较低。 在 17 岁以上的骑自行车者中，全身、骨盆、股骨髋关节和腿部的 BMD 降低了 8.9% 到 24.5%，这表明在青春期骑自行车可能会对骨骼健康和一个人在这个关键时期达到峰值骨量的能力产生负面影响（ Olmedillas 等人，2011 年）。 然而，一项对 5 名男性精英赛车手进行为期 6 天的公路自行车阶段比赛的小型研究表明，在满足能量需求的同时，骨形成标志物增加，骨吸收标志物减少（Hinton 等人，2010 年）。 因此，上面提供的证据似乎是矛盾的。 一方面，一次剧烈的高强度骑行对骨骼有成骨作用，而长期研究或观察数据（考虑到观察 BMD 变化所需的时间）似乎表明，公路骑行也可以对骨骼产生影响。骨分解代谢对骨骼的影响 (Olmedillas et al. 2012)。 这一矛盾引发了一些有趣的问题，即更大负荷的自行车运动、能量摄入的影响，以及较长时间的自行车运动对骨骼健康的影响。

似乎有一些与公路自行车运动相关的条件，而不是自行车本身的机制所特有的条件，随着时间的推移，这些条件可能会使运动员倾向于低 BMD。 这些条件仍不清楚。 导致骑自行车者 BMD 较低的可能因素包括能量可用性低及其相关的荷尔蒙和营养影响、碳水化合物可用性、由于长时间进行非重量自行车而导致的负重负荷遗漏、体重减轻以及钙过多通过汗水和尿液流失。 最近的研究还提供了证据，证明摄入碳水化合物对于减弱标志物骨吸收和支持运动期间骨骼健康的重要性（Heikura 等人，2019 年）。 有趣的是，体操运动员，也经常在低能量可用条件下训练的运动员，似乎从他们的高强度运动中获得了保护作用，这种作用超越了通常与卡路里不足相关的骨吸收。 这项运动中的高机械力具有很大的成骨作用，维持 BMD，这与在骑自行车的人身上观察到的不同 (Robinson et al. 1995)。 这就提出了一个问题，是否是骑自行车的非承重性质、骑自行车的某些条件或骑自行车本身的机械方面固有的某些东西，似乎对骨骼有负面影响？

迄今为止，研究人员已经研究了急性高强度循环对骨形成和吸收标志物的影响，以及中等强度循环及其对骨骼的影响。 在满足能源需求和存在能源不足的地方进行了实地研究。 关于中等强度循环持续时间对骨骼的影响，在能量充足状态下，在受控环境中，研究存在差距。 通过系统方法填补这一空白将有助于更好地了解持续时间是否以及如何影响代谢骨反应。

有多种方法可以测量骨骼对急性机械负荷的反应。 由于 BMD 的变化不是立竿见影的，只会在较长时间内发生，因此该测量值不适用于研究一次剧烈运动后骨代谢的变化。 剧烈运动后，通常会测量循环骨转换标志物。 这些标记物是骨形成或吸收的产物。 有多种骨转换标志物，但一些更常用的是前胶原 I 完整 N 端 (PINP) 和 I 型胶原 (CTX) 的 C 端交联端肽，它们被国际骨质疏松症基金会 (IOF) 认可) 和分别是成骨细胞或破骨细胞活化的产物。 最近，通过测量糖蛋白硬化蛋白（一种 Wnt 通路抑制剂，导致骨形成减少）来研究骨代谢。 Wnt/β-连环蛋白信号传导过程影响 OPG（骨保护素）的动员。 OPG 与核因子 kappa-β 配体 (RANKL) 的受体激活剂结合，阻止 RANKL 与 RANK（一种破骨细胞表面受体）结合，充当诱饵受体。 与 RANK 结合的 RANKL 否则会增加骨吸收。 因此，Wnt-B-catenin 和 OPG/RANKL 这两条途径之间的关系可以帮助我们更好地理解骨吸收和形成的过程。

目的：本研究旨在研究在充满能量和碳水化合物的三种不同持续时间（30、60 和 120 分钟）的中等强度自行车试验中，骨代谢标志物（CTX、PINP）和骨因子（硬化蛋白、OPG 和 RANKL）的差异状态。 研究人员旨在回答的问题是，当运动员处于能量充足状态时，是否存在一个时间阈值，当运动员处于能量充足状态时，来自骨骼适度应变的持续刺激无法在骨骼中引起额外的代谢反应，甚至变成骨分解代谢。 还将检查对运动的其他生化反应，包括炎症标志物、葡萄糖、合成代谢/激素标志物和氧化应激。

方法：

15 名 20-30 岁的活跃男性参与者（样本量根据 Mezil 等人 2015 年计算）将分 5 次到达实验室。 访问将包括人体测量和 VO2max 测试。 参加者将在访问前填写 24 小时食品召回表。 参与者将根据访问 1 的测试，以各自最大摄氧量的 60-70%，在自行车测力计上完成一项控制和三项连续自行车试验（访问 2、3、4 和 5）。 锻炼课程的顺序将是随机的。

参与者将在访问 2 至 5 的前一天遵循均衡饮食，这将基于参与者访问前 24 小时的食物日志。 将对参与者的食物日志进行调整，以满足 65% CHO、25% PRO 和 15% 脂肪的常量营养素组成，以确保他们在第 2 至 5 次访问之前以能量充足的状态到达实验室。参与者还将在到达实验室之前的 24 小时内获得水合作用指南，并且将被要求在所有访问实验室之前的 24 小时内不要进行任何剧烈活动。

对于第 2 至 5 次访问，参与者将空腹到达实验室进行静息抽血，然后享用标准早餐。 早餐后 30 分钟，将进行早餐后抽血，然后进行当天的相应方案（对照、30、60 或 120 分钟循环）。 将如下所述采集额外的血样。 为了在自行车试验期间保持水合作用，将向参与者提供 500 毫升（用于 30 分钟试验）至 1 升（用于 60 和 120 分钟试验）的水，以供他们随意饮用。 这些访问的价值在于查看在对照和三种不同的循环持续时间方案之间骨代谢是否随时间发生变化。

血样：在控制期间，将采集 7 份血样：一份在到达实验室时，一份在餐后但在 2 小时控制会议开始之前，五份在控制会议期间的 30 分钟、60分钟、120 分钟、150 分钟和 180 分钟。 在每次自行车试验期间，将收集每位参与者的总共五 (5) 份血样：一份在到达实验室时，一份在餐后但在骑自行车之前，以及 3 个在骑自行车后 5 分钟、30 分钟和 60 分钟完成循环后。

将使用经认证的护理人员执行的导管 (IV) 抽取血样。 导管插入术将在受试者到达实验室时进行，建议在 IV 放置前后的基线生命体征，最好让受试者在评估和 IV 放置期间处于卧位。 IV 位置优先放置在左前臂或右前臂（如果没有其他部位可见，则放在后手），每次访问最多尝试 2 次 IV。 IV 插入将根据安全标准使用无菌程序完成。 IV 插管通过 tegaderm、低过敏性胶带和柔顺的鱼网式弹性织物固定，以提供额外的保护，防止受试者在大量出汗和移动时移位。 插管将用盐水锁和延长件锁定，以便在抽血期间进入（时间表见下文）。 每次抽血都应使用一个初始真空采血管作为废物抽取，因为 IV 锁中有盐水，第二个容器是纯静脉样本。 一旦取样完成，生理盐水在稍高的压力下重新引入生理盐水锁以保持插管通畅以用于下一次抽取。 整个过程中使用的无菌方法。

使用血清管和血浆管，所有血液样本将包含 5-10 毫升血液。 将在每个样本中检查骨转换标志物、合成代谢/激素标志物、炎症标志物和氧化应激。 为了控制昼夜节律，将在每天上午 9:00 至下午 1:00 之间的同一时间进行锻炼和相关血液样本。

人体测量：身高将使用测距仪评估，精确到 0.1 厘米，不穿鞋。 体重 (kg)、相对体脂 (%) 和去脂质量 (kg) 将使用 Bod Pod（空气置换体积描记法）测量。 所有参与者都将在测试前坐在房间里熟悉 Bod Pod，看看他们是否有幽闭恐惧症。 参与者将可以选择一名同性别的调查员来进行人体测量。