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不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 中文摘要 运动是改善骨代谢、提高骨密度和预防骨质疏松症的重要手段之一。关于游泳运动 对青少年骨密度影响的研究，存在着不同的结论，这可能是由于运动强度及实验条件的 不同而造成的。本研究的目的是：通过动物实验探讨不同强度的游泳运动对生长期大鼠 骨量积累的作用效果及对骨代谢生化指标的影响，并探讨其可能的作用机理，进一步丰 富体育运动促进骨健康的理论；同时为青少年选择合理的促进骨骼生长、获得较高的基 础骨量、预防骨质疏松症运动处方提供一定实验理论依据。 本文以4 周龄s d 雄性大鼠4 8 只为研究对象，随机分为6 组：正常对照组( n c ) 、 实验对照组( e c ) 、无负重游泳组( z s ) 、负重3 游泳组( t s ) 、负重6 游泳组( s s ) 、 负重9 游泳组( n s ) 。运动组的运动方式为游泳，各组每天均游泳训练6 0 分钟，每周 游泳训练5 天，共训练1 0 周。测定各组大鼠股骨的骨矿物质含量，血清中骨钙素( b g p ) 、 碱性磷酸酶( a l p ) 、抗酒石酸盐酸性磷酸酶( b l a p ) 及性激素( 睾酮t ) 、皮质醇( t ) 水平。 实验研究结果表明：( 1 ) 本实验各组大鼠的体重均随增龄而增长。各游泳运动组在 纵向观察的各个时段体重的增长比对照组慢，并且随着运动强度的增大体重增长越慢( p 0 0 5 ) 。( 3 ) 3 小负重的低强度游泳运动组b m d 、b m c 及血清a l p 、b g p 、t r a p 、t 水平均高于 对照组( a l p 、t ，p 0 0 5 ) ，对促进生长期骨量积累有一定的积极作用。( 4 ) 6 中强 度负重游泳组b m d 、b m c 及血清a l p 、b g p 、t r a p 、t 水平显著高于对照组0 3 m d 、 b m c ，p 0 0 5 ；a l p 、b g p 、t r a p 、t ，p 0 0 5 ) 。( 6 ) 各组游泳运动对骨的纵 向生长没有影响。 本研究结果表明，不同的游泳强度对骨生长发育的影响效果不同，激素的不同变化 可能是影响这些变化的调节因素。适宜强度的负重游泳运动可使生长期大鼠血清性激素 水平显著增加、获得较高的骨矿含量值。 关键词：骨质疏松；骨代谢： 骨密度； 生长期；游泳； 负重 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 a b s t r a e t p h y s i c a la c t i v i t yi so n eo ft h em e a n st h a tc a l li m p r o v et h eb o n ee t a b o l i z e ，i n c r e a s eb o n e d e n s i t ya n dp r e v e n tt h eo s t e n p o r o s i s t h er e s e a r c hw h i c hs w i m m i n ge x e r c i s eh a v ei n f l u e n c e o nb o n ed e n s i t yo fh o b b l e d e b o ye x i s td i f f e r e n tc o n c l u s i o n s t h i sm a yb eb e c a u s eo ft h e d i f f e r e n c eo fi n t e n s i t ya n dt h ee x p e r i m e n t t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st od i s c u s st h ed e g r e e t h a td i f f e r e n t i m m i n ge x e r c i s ea f f e c tt h eb o n em a s sa n db o n eb i o c h e m i c a lm a r k e ro fr a t s t h a tw a si nt h eg r o w t hp e r i o d , t oi n v e s t i g a t ei t sp o s s i b l em c c h a n i s a m s ，t of u r t h e re n r i c ht h e t h e o r yt h a tp h y s i c a la c t i v i t yc a np r o m o t et h eh e a l t h yo fb o n e a tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e r m a yb ea f f o r dc e r t a i ne x p e r i m e n tt h e o r yf o rh o b b l e d e h o yw h oc h o o s em o v i n gp r e s c r i p t i o no f g a i n e d d i n gh i g h e rb a s i sb o n em a s s ，p r e v e n t i n go s t e o p o r o s i s 4 8s p r a g u e - d a w l e yr a t s 4w e e k so fa g e , w e r ea s s i g n e dt o6g r o u p s ：n a t u r a lc o n 订o l g r o u pf n c ) ，e x p e r i m e n t a lc o n t r o l ( e c ) ，4g r o u p so fe x p e r i m e n t a lg r o u p s ( z s ，t s ，s s ，n s ) r e s p e c t i v e l yc a r r i e sl o a db yt h eb o d yw e i g h t0 ，3 ，6 ，9 w e i g h ti nt h es w i m m i n g t r a i n i n g , t h ee x p e r i m e n t a lg r o u ps w i m sf o r6 0m i n u t e s d a y s ，6d a y s w e e k s ，l a s t1 0w e e k s t e s t sb m d ，b m c ，m 卫b g p , 认p ，ta n dc t h er e s u l t s ：( 1 ) t h ew e i g h to f6g r o u p si si n c r e a s i n gm o n gw i t ht h ei n c r e a s eo fa g e t h e i n c r e a s i n go fw e i g h ti ne v e r ys w i m m i n gg r o u p si ss l o w e rt h a nc o n t r a s t i n gg r o u p s ，a n dt h e i n t e n s i t yb i g g e r , t h ei n c r e a s i n go f w e i g h ti ss l o w e r ( 2 ) b m d , b m c ，b g p , t r a po f z sg r o u p i sat i t t l el o w e rt h a nc o n t r a s t i n gg r o u p s ，b u t 锄sa f f e c ti sn o tn o t a b l ef p 0 0 5 ) ( 3 ) t h eb m d ， b m c ，a l p b g p , t r a pa n dt o ft sg r o u pi sh i n g e rt h a nc o n t r a s t i n gg r o u p s 口 o 0 5 ) ( 4 ) t h eb m d ，b m c ，蚍b g p , t r a pa n dto fo fs sg r o u pi sh i n g e rt h a nc o n t r a s t i n gg r o u p s f b m d ，b m c ，p o 0 5 ：a l p ，b g p , t r a p 9t ，p o 0 5 ) ( 6 ) t h e r ei sn oe f f e c to nt h ei n c r e a s i n go ft h el o n go ft h eb o n eb y s w i m m i n g t h er e s u l to f t h i ss t u d ys h o w e dt h a td i f f e r e n ts w i m m i n gi n t e n s i t yh a dd i f f e r e n te f f e c t so n b o n eg r o w t h , t h ed i v e r s i t yo fh o r m o n ew a st h ef a c t o rw h i c hr e g u l a t eb o n eg r o w t h t h e s e r e s u l t ss u g g e s t e dt h a ts u i t a b l ei n t e n s i t ys w i m m i n ge x e r c i s ec o u l di n c r e a s et h el e v e l so fs e r u m h o r m o n eo f t h er a t si ng r o w t h p e r i o da n dg a i n e dh i g h e rb o n em i n e r a lc o n t e n t k e y w o r d s ：o s t e o p o r o s i s ：b o n em e t a b o l i z e ； b o n em i n e r a ld e n s i t y ：t h eg r o w t hp e r i o d ： s w i m m i n ge x e r c i s e ；l o a d e dw i mw e i g h t i i 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 o p o b o c b m d b m c a l p b g p t 脚 t c g c s 缩略词语表 o s t e o p o r o s i s o s t e o b l a s t 0 s t e o c l a s t b o n em i n e r a ld e n s i t y b o n em i n e r a lc o n t c n t a l k a l i n ep h o s t p h a t a s c 骨质疏松 成骨细胞 破骨细胞 骨密度 骨矿含量 碱性磷酸酶 b o n e g l ap r o t e i n ( o s t e o c a l c i n )骨钙素 t a r t r a t e r e s i s t a n t a c i dp h o s p h a t a s e抗酒石酸盐酸性磷酸酶 t e s t o s t e r o n c c o r t i s o l g l u c o c o r t i c o i d s i 睾酮 皮质醇 糖皮质激素 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠 骨代谢的影响，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原 创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过程的研究成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 论文储( ：沈聒 沙7 年彳月p 日 。学位论文原创性确认书 学生墟毖塾所提交的学位论文不同强度的长期游泳运动对生 长期大鼠骨代谢的影响，是在本人的指导下，由其独立进行研究工 作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外。该论文不包 含任何其他个人或集体已经或撰写过的研究成果。 该生论文达到了硕士学位论文水平。 狲吆 不弼强度的长期游泳运动对生长期大鬣骨代谢韵影响 1 前言 近些年来，有关运动防治骨质疏松症作用的研究越来越多，它己成为运动医学和临 床医学的研究热点。骨质疏松症( o s t e o p o r o s i s ) 是由多种原因形成的疾病，这一名词首先 由p o m m e r 在1 8 8 5 年提出，其意为骨质减少的一种疾病。1 9 9 3 年在香港召开的第四届 国际骨质疏松大会对骨质疏松的定义是：骨质疏松症是一种以全身性的骨量减少及骨组 织的微观结构退化为特征，并引起骨的脆性增加，骨的强度降低，在无创伤、轻度和中 度创伤情况下骨折危险度增加的疾病，此时骨矿物质与骨基质等比例减少嘲。 当今骨质疏松症作为一种隐匿性进展的流行性骨病，正严重威胁着人类的健康和生 命质量。在美国1 9 9 5 年的治疗费用为1 3 8 亿美元，预计到2 0 3 0 年将增加至6 0 0 亿美元。 最近，国际骨质疏松基金会( 1 0 f ) 在北京举行2 0 0 5 世界骨质疏松日”系列活动新闻发 布会，与2 0 年前相比，我国骨质疏松症发病率增加了3 倍，该疾病在国内平均发病率 为7 6 9 0 , 4 ，6 0 岁以上老人发病率为5 9 ，其中老年女性发病率为6 1 8 。据介绍，中国 目前约有8 8 0 0 多万原发性骨质疏松症患者，每年医疗费用估计需要1 5 0 亿元人民币， 5 0 岁以上的女性每3 人中就有1 人遭受由骨质疏松引起的骨折痛苦啪。居高不下的发病 率和昂贵的医药费与护理费引起了各国医务工作者和从事生物学科研究人员的关注。在 运动医学领域中，运动对于防治骨质疏松症的特殊作用倍受重视，许多专家、学者在这 方面作了大量的研究，并取得了丰硕的成果。一般认为，成年入骨量的多少主要取决 于两个因素：其一是骨发育过程中所能达到的骨量最大值，即峰值骨量( p e a kb o n em a s s p b i v l ) ；其二是此后骨量维持的时间，伴随年龄增长骨丢失开始的时间，丢失的速度与 程度。骨质疏松症是由多种原因形成的骨代谢疾病，在老年人中通过各种干预措施减 少的骨丢失程度可能不足以降低骨折危险性，但峰值骨量略增加则可使老年骨折率明显 下降，峰值骨量增加3 - 5 可降低骨折危险性2 0 一3 0 9 6 。1 。因此，提高峰值骨量是预防骨 质疏松，减少骨折最有效的方法之一。青春期前后是骨量发育的关键时期，在生长期 尽可能高地获得基础骨量、提高峰值骨量对预防骨质疏松的发生具有重要的作用”。 人的骨量主要是由遗传因素决定的，7 5 0 o - 8 0 取决于基因“”。生长期影响骨量的 因素还有环境和营养等因素，在环境因素中运动对促进骨量形成和骨矿物质增加的作用 引起了人们的重视，通过体育锻炼可增加生长期骨量的观点得到许多学者研究的支持， 已被人们所肯定。研究表明，在骨质疏松预防和治疗方面，适度的体育锻炼具有明显的 效果。大量流行病学证据提出“”，体育锻炼有利于骨量的发育和维持，提高峰值骨量， 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 增加骨的强度和弹性，延迟骨质疏松的进展，预防骨质疏松性骨折。一些研究表明“”， 在生长期增加运动远较成年人获益大。n i l s s o n 等“”报道男运动员股骨远端b m d 高于非 运动员，而非运动员中经常锻炼者骨密度又高于不锻炼者。c o n r o y 等“”的研究表明，优 秀的男性举重运动员腰椎、股骨颈b i v i d 比同年龄对照组高1 3 3 0 。n i c h o l s 等发 现体操运动员的膜椎、股骨颈b m d 高于对照组。国内邓道善等。“对不同项目运动员骨 矿含量的研究也表明运动训练可促进运动员和普通人b m c b w 值提高。此外，研究也 表明嘲，不活动或活动减少可导致骨密度降低，骨吸收增加。人们一般认为不同的运动 形式和不同强度的运动对骨量的影响是不同的，运动对骨密度的影响取决于作用于骨的 负荷形式、运动强度和运动时间等因素。 游泳作为一项广泛的、无创性的体育活动，深受青少年的喜爱，游泳不但使全身受 到锻炼，同时还充分利用了目光、空气、水，在儿童少年中提倡游泳是非常有利于生长 发育的。游泳运动是需要克服水中阻力的自主性运动，这种适度的自主性运动是较好的 有氧运动形式，其中肌肉对骨骼的应力作用有利于克服机体相对失重的不利影响，从而 表现为对骨代谢的积极作用。关于游泳运动对青少年骨密度影响的研究，多数认为游泳 运动不利于骨量的积累。”，但也有相反的结论瞌4 1 ，这可能是由于运动强度及实验条件的 不同而造成的。游泳运动和其它运动一样，对骨发育的作用与游泳强度有关，适宜强度 的游泳运动不仅能促进快速生长期幼龄大鼠骨的生长发育，而且能促进快速生长期后成 年大鼠骨量的积累。为了探讨游泳运动对骨密度和骨代谢的影响，分析其机制，为骨质 疏松症的防治提供更多的理论依据，本文拟通过动物实验探讨游泳运动对骨密度和骨代 谢的影响。 本研究的目的和意义是：通过动物实验探讨游泳运动对生长期大鼠骨量积累的作用 效果及对骨代谢生化指标的影响，并探讨其可能的作用机理，进一步丰富体育运动促进 骨健康的理论；同时为青少年选择合理的促进骨骼生长、获得较高的基础骨量、预防骨 质疏松症运动处方提供一定实验理论依据。 2 实验材料与方法 2 1 实验动物 实验采用4 周龄纯系s p r a g u e d a w l e y 雄性大鼠4 8 只，由河北实验动物中心提供， 合格证编号6 0 3 0 6 9 。采用架式笼养，每笼4 只，动物房的温度维持在1 8 ( 2 2 5 c ，湿 度为5 5 啮- - - 6 5 ，国家标准啮齿类动物饲养，饲料由河北实验动物中心提供，水为自然水， 2 不同强度的长辫游诛运动对生长期大鼠骨代谢的彰响 自由饮食，昼夜节律同自然。 2 2 实验方法与步骤 2 2 1 实验动物分组 动物购进适应饲养3 天后进行称重、标记，随机分为6 组，每组8 只。 表1实验动物分组 注；吾组实验大鼠体重差异均无统计掌显著性t v 0 0 5 h 负重组所负重3 ，6 、9 均为自身体重的百分比- 2 2 2 运动方式 运动组大鼠运动方式为游泳运动，适应性喂养3 天后进行游泳训练。第一周为适应 性训练，游泳强度逐渐增加，一周后达到设计强度游泳训练共1 0 周，每周训练6 天， 每次6 0 分钟。游泳用具为大塑料桶，水温为3 0 左右( 3 0 士2 ) ，水深为3 5 e r a 。每次 运动组大鼠训练时，实验对照组大鼠亦放入温度相同的浅水中，大鼠不游泳。 表2实验动物游泳训练安排 2 2 3 取材 各组大鼠在运动组大鼠最后一次训练2 4 小时后宰杀，宰杀前称量其体重。 实验动物取材时用乙醚麻醉，然后心脏取血。采集血液1 5 m l ，放入离心管中，静 置3 0 分钟后进行离心分离，离心速度为3 0 0 0 转分离心1 5 分锌。然后将血清分装e p 管密封，放入2 0 c 的冰箱内保存，以备生化指标的测试。测试时在室温下解冻，且各 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢韵影响 组样品同批测试。 截取右侧下肢，剥离右侧股骨上附着的软组织，先用电子天平称量股骨的湿重，用 游标卡尺测量右股骨的长度及远侧端的宽度( 额状径) 和厚度( 失状径) 。最后，用浸 透生理盐水的纱布将骨样品包好，放入一2 0 的冰箱内保存，以备骨量的测试。 2 。2 4 实验指标与测定方法 2 2 4 i 实验大鼠体重的监测 大鼠购进后，用天平( 精度为o 0 lg ) 称量其体重，以后每周在游泳训练结束后一 天( 每周日上午8 ：0 0 - 1 0 ；0 0 ) 称量一次，且在实验大鼠宰杀前称量最后一次。 2 2 4 2 生化指标的测定 l 血清碱性磷酸酶的测定：南京建成生物工程研究所提供的碱性磷酸酶测定试剂盒， 仪器为h u m a l y z e r 半自动生化仪。 2 血清抗酒石酸盐酸性磷酸酶的测定：南京建成生物工程研究所提供的抗酒石酸酸性 磷酸酶测定试剂盒，仪器为h u m a l y z e r 半自动生化仪。 3 血清骨钙素的测定；解放军总医院科技开发中心放免所提供的骨钙素测定试剂盒， 仪器为f j - 2 0 2 1y 一放射免疫计数器。 4 血清睾酮的测定：天津九鼎医学生物工程有限公司提供的睾酮测定试剂盒，仪器为 f j - 2 0 2 1y 一放射免疫计数器。 5 血清皮质醇的测定：天津九鼎医学生物工程有限公司提供的皮质醇测定试剂盒，仪 器为f j - 2 0 2 1y 一放射免疫计数器。 2 2 4 3 骨重量、骨形态的测定 右侧股骨剥离软组织后用电子天平( 精度为o 0 0 1g ) 称其湿重，并用游标卡尺( 精 度为0 0 2 r a m ) 测量股骨的长度、远侧端宽度和厚度。 2 ，2 4 4 骨矿含量的测定 采用美国n o r l a n dx r - 3 6 双能量x 线骨密度测量仪，对实验动物右侧股骨进行测试， 用小动物软件进行扫描和分析，测定右侧股骨的骨密度( b m d ) 和骨矿质含量( b m c ) 。 仪器精确度为1 ，测前进行仪器性能校正检测，变异系数c v = 0 5 6 - 0 6 5 。扫描参数 为：分辨率为0 5 0 5 m m ，速度为3 0 m m s 。 2 3 统计学处理 所有实验数据均采用s p s s i1 5 软件进行统计学处理，测定结果均以平均数标准 差( m e a n s d ) 表示，数据成正态分布时，同一指标不同组间进行单因素方差分析和 4 不同强度的长期游泳运动对生长期大鬣骨代谢的影响 差异显著性检验，显著水平为p 0 0 5 ，非常显著水平为p 0 0 1 ，检验有显著性再进行 多重比较。其中方差齐时，采用l s d 法；方差不齐时，采用t a m h a n e st 2 法。数据不 成正态分布时，采用非参数检验中的k i n d e p e n d e n t s a m p l e s 。 3 实验结果 3 1 不同强度游泳运动组间大鼠体重的比较 在实验过程中，各组大鼠的体重都随着时间的推移而增加，没有异常情况发生。对 大鼠体重监测结果显示，与各游泳组相比，从第三周开始对照组和实验对照组大鼠体重 均大于各游泳组体重，并且随着游泳强度的增加、训练周期的延长，这种差异性更加显 著。在第三周时z s 组大鼠体重明显高于三个负重游泳组大鼠的体重，随着时间的延长， 差异性减小。从第八周开始 i s 组大鼠体重显著高于n s 组大鼠重( p 0 0 5 ) 。实验结 束时，n c 组、e c 组显著高于各游泳组( p o 0 5 ) ， z s 与n s 之间、t s 与n s 之间差异性显著( p 0 0 1 ) 。 表3大鼠实验期间每周体重变化表( g ) 表示与n c 组的比较：p 0 0 5 。“p 00 1 $ 表示与z s 组的比较：a p 0 0 5 。a a p 0 0 1 # 表示与e c 组的比较：g l 0 0 5 ，螂p 0 0 1 表示与t s 组的比较：r p 0 0 5 。p o ，0 l 不同强度的长期游泳运动对生长期大鬣骨代谢的影响 3 2 不同强度游泳运动组间血清骨代谢生化指标的比较 3 ，2 1 血清总碱性磷酸酶( 劓p ) 的比较 从表4 中可见：不同强度游泳运动a l p 水平组闯差异具有统计学显著性。s s 组血 清a l p 水平非常显著高于n c 组、e c 组、z s 组和n s 组( p 0 0 5 ) 。 表4 不同强度游泳运动各组血清总碱性磷酸酶( a l p ) 比较 表示与n c 组的比较：p o 0 5 ，p 0 0 1撑表示与e c 组的比较；卯 0 0 5 ，黼 o 0 1 表示与z s 组的比较：p o t 0 5 ，a a p 0 0 l表示与n s 组的比较：p o 0 5 ，p o 0 t 6 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 3 2 2 血清骨钙素( b g p ) 的比较 从表5 中可见：不同强度游泳运动b g p 水平组间差异具有统计学显著性。s s 组血 清b g p 水平显著高于t s 组( p 0 0 5 ) ，非常显著高于n c 组、e c 组、z s 组和n s 组 ( p o 0 5 ) 。 表5不同强度游泳运动各组血清骨钙素( b g p ) 比较 表示与n c 组的比较：p 0 0 5 ，”p 0 0 1 表示与z s 组的比较；a p 0 0 5 a a p 0 仇 表示与n s 组的比较：t r p 0 ，0 5 。州r p 0 0 1 桶e 示与e c 组的比较：却 o 0 5 ，m p o 0 1 表示与聪组的比较：p o ，p 0 0 5 ) 。 7 不同强度的长期游泳运动对生长期大飘骨代谢的影响 表6 不同强度游泳运动各组血清抗酒石酸盐酸性磷酸酶( t r a p ) 比较 表示与n c 组的比较： 0 0 5 ，p 0 叭群表示与e c 组的比较；却 0 0 5 ，卿 o o l 表示与z s 组的比较；a p 0 0 5 a a p 0 0 1 3 2 4 血清睾酮( t ) 的比较 从表7 中可见：不同强度游泳运动血清t 水平组问差异具有统计学显著性。s s 组 血清t 水平显著高于z s 组( p o 0 5 ) ，非常显著高于n c 组、e c 组和n s 组( p o 0 5 ) ；t s 组血清t 水平显著高于n c 组和 e c 组( p 0 0 5 ) ，非常显著高于n s 组( p o 0 5 ) 。 表7不同强度游泳运动各组血清睾酮( t ) 的比较 表示与n c 组的比较 表示与z s 组的比较 p 0 0 5 “p 0 o i a p 0 0 5 a a p 0 0 l # 表示与e c 组的比较 表示与n s 组的比较： 8 却 o 0 5 ，卿 0 o l t r p 0 0 5 ，p o ，o l 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 3 2 5 血清皮质醇( c ) 的比较 从表8 中可见：不同强度游泳运动血清c 水平组问差异具有统计学显著性。n s 组 血清c 水平显著高于z s 组和s s 组( p o 0 5 ) 。 表8不同强度游泳运动各组血清皮质醇( c ) 的比较 组别n c ( n g m 1 ) n c ( 正常对照组) 8 6 8 9 j ：i 0 9 e c ( 实验对照组) 86 8 5 - a ：1 5 4 z s ( 无负重游泳组) 86 5 3 4 - 1 9 6 t s ( 负重3 游泳组)86 7 3 ：t ：1 4 9 s s ( 负重铴游泳组)85 6 5 4 - 1 6 9 n s ( 负重9 游泳组) 88 2 3 4 - 1 0 2 表示与z s 组的比较：a p 0 0 5 ，a a p 0 0 1袭示与s s 组的比较：p 0 0 5 。p o 0 l 3 3 不同强度游泳运动组间骨重、骨形态学的比较 3 3 1 骨重量的比较 9 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 从表9 中可见：不同强度游泳运动右侧股骨湿重组间差异具有统计学显著性。s s 组右侧股骨湿重显著高于n c 组、e c 组和n s 组( p o 0 5 ) ：z s 组右侧股骨湿重显著低于n c 组、e c 组和n s 组( p o 0 5 ) ，非常显著低于s s 组和t s 组( p o 0 1 ) ：其它各组组间差异均无统计学显著 性。 表9 不同强度游泳运动各组股骨重量的比较 + 表示与n c 组的比较；p 0 0 5 ，p 0 0 1 表示与z s 组的比较：a p 0 0 5 a a p 0 0 1 群表示与e c 组的比较；却 o ，0 5 ，蛳 o 0 1 表示与n s 组的比较：p 0 ，0 5 ，p o 0 5 ) 。 不同强度游泳运动右侧股骨宽度、厚度组间差异具有统计学显著性。s s 组右侧股骨宽 度、厚度显著高于n c 组、e c 组( p o 0 5 ) ，非常显著高于z s 组( p o 0 5 ) ；s s 组右侧股骨厚度显著高于n s 组( p 0 0 5 ) ；t s 组右侧股骨宽度显著高于z s 组( p o 0 5 ) 。 l o 瑚m=： 不同强度的长期游泳运动对生长期大鬣骨代谢的影畴 表1 0不同强度游泳运动各组股骨形态的比较 表示与n c 组的比较：p 0 0 5 ，p 0 o l 表示与z s 组的比较；a p 0 0 5 ，a , t p 0 o l 撑表示与e c 组的比较；却 o 0 5 ，群却 o 0 1 表示与n s 组的比较；, u p 0 0 5 ，a a p 0 ，0 1 3 4 不同强度游泳运动组间b m d 、b m c 的比较 从表1 1 中可见：不同强度游泳运动右侧股骨b m d 、b m c 组间差异具有统计学显 著性。s s 组右侧股骨骨密度、骨矿含量都显著高于n c 、e c 两个对照组( p o 0 5 ) ，非 常显著高于z s 组( p 0 0 1 ) ；t s 组右侧股骨骨密度、骨矿含量都显著高于z s 组( p 0 0 5 ) 。 表1 l不同强度游泳运动各组b m d 、b m c 的比较 表示与n c 组的比较： 0 0 5 ，p 0 0 l群表示与e c 组的比较：却 0 0 5 ，槲p 0 0 1 $ 表示与z s 组的比较：a p 对照组。有人 瑚3 对青春期女子进行9 个月的跳跃训练，结果显示长时间的跳跃训练可以增加青春期女 子的峰值骨量。l e h t o n e n - v e r o m a a 等。”认为具有跳跃等爆发力在内的运动方式比单纯的 2 肌钾蚰【；蚰帖 0 o 0 o 0 o o 鸠地h他。魄姑o o o o o o 0 o 0 不同强度的长期游泳运动对生长期大鼠骨代谢的影响 跑步运动更能促进骨密度的增加，尤其是显著增加股骨颈等下肢骨密度。也有人”1 研究 认为跳跃运动可明显促进骨横轴成长。 4 1 不同强度游泳运动对生长期大鼠骨代谢作用的综合分析 游泳运动作为一项广泛性有氧运动，被认为是一种适合老年人预防骨质丢失的健身 运动，已有很多研究。在青春发育期，骨尚未发育成熟，骨快速地进行着以塑建为主的 骨塑建和骨重建过程。这个时期骨的发育速度快、影响因素多，加之以游泳运动相对失 重的特点，国内还没有对游泳运动对青春发育期骨发育的影响作深入地研究，本研究从 骨重、骨形态、骨量、骨代谢生化标志物、激素等方面探讨了不同强度的游泳运动对骨 的综合作用。 游泳运动作为非负重运动的代表有人认为游泳运动不利于骨骼的生长。l i m a 等啪1 对1 2 一1 8 岁高加索地区青少年运动员研究发现，菲负重项目( 游泳、水球) 运动员的整体、 股骨颈骨密度低于对照组。e m s l a n d e r 等研究发现，游泳运动员和非运动员之间没有 显著性差别。有研究表明，少年游泳运动员经过6 个月的中上等级游泳训练后，挠骨 b m d 较训练前有显著性提高( p o ，o o ，而且显著高于对照组毋( o o s ) 。另一些研究表明， 游泳运动同负重运动一样可促进骨的生长发育。有研究发现脚1 ，1 2 周龄的雌性大鼠经 1 2 周负重( 负体重的2 ) 游泳训练后，肱骨和胫骨b m d 、b m c 、骨重量及骨离子含量( c a 、 p 、m g ，z n ) 均较对照组显著增高口( o 0 5 ) 。研究表明，游泳运动和其它运动一样，对 骨发育的作用与游泳强度有关，适宜强度的游泳运动不仅能促进快速生长期幼龄大鼠骨 的生长发育，而且能促进快速生长期后成年大鼠骨量的积累。s n y d e r 等的研究表明， 在运动强度相近的情况下。1 0 周游泳训练( 负重2 体重) 明显促进了雌性大鼠骨的生长 发育，而跑台训练则对骨的生长发育作用很小：游泳组( 7 9 m a 2 m a x ) 的肱骨重量、宽度 和b m c 显著高于跑台组和对照组 o 0 5 ) ，而跑台组( 8 2 v 0 2 m a x ) 的肱骨指标则与对 照组无显著差异。s w i s s a s i v a n 等“”研究了2 0 周游泳运动对肱骨近侧端生长板高度的 影响，发现游泳运动可以显著增加生长板的高度和增殖带中细胞的数量，负重( 1 体重) 游泳还可增加细胞柱的密度 纵观游泳运动对青少年骨密度影响的研究，有着不同的结论，这主要是由于运动强 度的不同而造成的。从以往的研究中可以看到，负重作为增大游泳强度的方法对生长期 骨发育能产生良好的影响。 从本研究的结果来看，不同强度的游泳运动对生长期骨发育的作用效果存在着很大 的差异，这主要是由于游泳强度的不同引起的，中偏低、中等强度的负重游泳运动对骨 不两强度的长期游泳运动对生长期太鼠骨代谢的影响 发育综合影响是比较适宜的刺激。无负重游泳组与对照组相比骨重量、b m d 和b m c 都 略低，其主要原因是骨形成活动( a l p 和b g p 低于对照组) 降低；3 负重游泳组骨重 量、b m d 和b m c 明显高于对照组，虽然未具有统计学意义，但是a l p 、t 含量都显著 高于对照组，t r a p 也高于对照组，显示出骨活动旺盛，骨形成作用加强；6 负重游泳 组各生化指标均显示出提高骨质量的变化，骨重量、b m d 和b m c 都显著高于对照组； 9 负重游泳组由于长期大强度、大负荷运动的影响，b m d 和b m c 与对照组没有明显 差异，体重下降非常显著，影响了生长期大鼠的正常生长发育。 在运动过程中，运动受荷可直接作用于骨上或闻接地通过肌肉收缩作用于骨上，傻 骨产生应变，同时在应力的作用下使骨胶原基质发生变形，产生压电效应，改变了骨细 胞的生物物理环境，从而可以影响骨细胞的增殖、分化以及细胞的活性和功能等。骨的 细胞。特别是成骨细胞和破骨细胞活性的改变，从而影响骨代谢酶的活性，进而反欧出 骨形成与骨吸收活动状况：此外，运动可以使体内激素分泌发生变化，影响骨细胞的活 性，最终影响了骨量的改变。 4 2 游泳运动强度是影响生长筋骨发育的主要因素 从本研究的结果来看，不同的游泳运动强度对生长期骨发育的作用效果存在着很大 的差异；n c 组和e c 组之间骨重、骨形态、b m d 、b m c 没有差别，说明单纯的水刺激 不会影响大鼠骨量的积累。 z s 组较n c 组和e c 组b m d 、b m c 分别降低了4 7 、5 4 和0 6 4 、1 0 6 ，骨 重降低了5 6 、6 3 ，这些结果显示，无负重的游泳运动6 0 m i n 的负荷对生长期大鼠 骨量积累带来了一定的负效应。这可能是游泳时在水中处于相对失重状态，降低了身体 重力对骨作用的应力，影响生长期大鼠的成骨作用，使股骨出现废用性衰退。t s 组较 n c 组和e c 组b m d 、b m c 都有提高，1 2 1 、1 1 4 和5 5 、5 1 。骨重分别增加了 4 ，0 、3 1 ，3 负重、6 0 r a i n 的游泳运动促进了生长期大鼠的骨发育。增加了骨量的 积累，但是这种作用还不是很显著。s s 组与n c 组、e c 组和z s 组相比骨重、b m d 、 b m c 差异性显著0 o 0 5 ) ，游泳时身体负重，克服了水中相对失重的影响，同时随游 泳强度的增加，也增加了肌肉力量，这都增加了股骨的应力效应，刺激了成骨作用。n s 组在骨重、b m d 、b m c 各方面较对照组均无明显差异，从运动强度的角度分析，可能 本实验中9 负重、6 0 m i n 的游泳运动强度过大，但还没达到上限阂值。 本研究中，s s 组大鼠股骨的厚度和宽度显著高于对照组，与无负重游泳组相比有 非常高的显著性；t s 负重游泳组也显著大于无负重游泳组。说明适宜的游泳运动并没 不同强度的长期游j 表运动对生长期大鼠骨代谢的影响 有促进大鼠股骨的纵向生长，而是促进了股骨的宽度和厚度的增加。对比不同负重的游 泳运动的作用效果显示，6 负重中强度的游泳运动更有剥于股骨的发育，推测6 负重 中强度的游泳对生长期大鼠骨形态生长是一种比较适宜的刺激。 游泳这种运动形式，它与非水中运动形式的主要区别是，机体在游泳时受到浮力的 影响丽导致运动个体处于相对失重状态，这种相对失重状态，将削弱重力对骨代谢的有 益影响。一些研究表明，在微重力情况下成骨细胞分化功能降低，这是微重力情况下成 骨细胞数量减少，活性降低，导致低转换型骨丢失的直接原因。这在本研究的结果中也 得至q 验证。但是在游泳时通过负重的形式增加游泳强度就能改善相对失重的状况，并且 增加肌肉力量，增加骨骼应力效应，对骨代谢产生有益的影响，提高骨矿质含量，增加 骨强度。 f r o s t 等认为骨的负荷主要来源于肌肉的主动收缩，飘力决定骨结构和骨量，机 体的体重和运动起部分调节作用。骨强度和骨量的调控机制包括骨塑建和骨再建，骨塑 建过程中，骨塑建和骨再建由施加于骨骼上的负荷引起的应变域来相应启动和关闭。在 生长发育期，肌肉力量增加，骨的负荷亦增加，骨塑建使骨强度和骨量增加。适宜强度 的游泳运动可能是通过全身肌肉、骨骼的强有力的运动，肌细胞群活动，氧化能力和血 流量明显增加，促进了肌肉组织代谢，因而增加了肌量和肌肉收缩力，使骨骼所受的应 力刺激增加，进而促进骨塑建或重建，促进骨形成增加和骨矿物质沉积，促进骨强度增 加和骨量的积累。另一方面，适宜强度的游泳运动可能通过直接增加骨的机械负荷运动， 增加了对成骨细胞活性的刺激，促进了骨形成和骨重建，提高了骨量储备。 4 3 骨代谢生化标志物反映了游泳运动强度对骨代谢的影响 骨代谢能够反映破骨细胞和成骨细胞的活动以及骨基质和骨矿物质的变化。当机体 内外环境发生变化时，骨组织中调节骨形成和骨吸收的生化标志物亦发生相应变化，进 而通过调节骨的塑建和骨的重建过程，使骨量和骨结构发生改变。因此可通过对骨代谢 标志物生化检测来评定体育锻炼效果。 血碱性磷酸酶( a l p ) 有5 0 来源于骨，另一半主要来源于肝脏。在骨骼系统中 a l p 主要有成骨细胞产生，当成骨活跃时，成骨细胞分泌大量的a l p ，一部分在骨钙化 区水解磷脂，释放的磷酸根与钙以沉淀的方式沉积在胶原骨架上，发生骨矿化作用，参 与骨的钙化，另一部分释放入血，使血液中酶的活性增强。当肝功能正常时，血清总 a l p 的交化可在一定程度上反映成骨细胞的活跃状况。t r a p 是一种化学作用同j 5 l l p 类似的酶，只是在酸性环境下发挥作用。血清中t r a p 的变化主要反映骨的代谢情况， 不同强度的长期游泳运动对生长期大鬣骨代谢的影响 尤其是骨的吸收作用。骨性t r a p 由破骨细胞释放，在骨吸收时对骨质的溶解起重要作 用。当骨吸收活跃时，血中t r a p 活性明显升高。 在本研究中，z s 组的a l p 、t r a p 均略低于两个对照组，由于在水中相对失重、 运动负荷太小，骨受到的应力刺激减弱，成骨细胞、破骨细胞的活性降低，骨代谢延缓， 骨塑建减慢。t s 组3 的负重消除了大鼠水中相对失重的影响，a l p 、t r a p 高于对照 组和无负重组，骨细胞活动活跃，6 0 m i n 的低负荷负重游泳促进了股骨的塑建。s s 组的 t r a p 、a l p 显著、非常显著的高于对照组和无负重组，骨形成和骨吸收都非常活跃。 魏泉洁叫指出生长期的大鼠新陈代谢旺盛，破骨活跃，t r a p 活性升高。运动时骨可能 产生一定的微损伤，t r a p 活性升高有利于损伤部位的吸收。本实验结果也说明，在骨 发育过程中骨以塑建为主，但是骨的重建活动也非常活跃。 骨钙素( o s t e o c a l c i n ) 称为骨g l a 蛋自( 8 g p ) ，是骨骼中最丰富的非胶原蛋白之一， 约占非胶原蛋白的1 5 2 0 。在骨组织中由成骨细胞合成，此外肾、胎盘、肺、脾和胰 等器官亦能合成b g p 。b g p 是由成骨细胞合成后，主要沉积在骨组织的间质细胞外， 但也可释放到血液中。血中b g p 与骨内b g p 含量呈密切正相关关系。b g p 不