跳躍運(yùn)動(dòng)與骨的研究進(jìn)展

鄒正華 范 雪（.安徽工業(yè)大學(xué) 安徽 馬鞍山 4300；.北京體育大學(xué) 北京 00084）

跳躍運(yùn)動(dòng)與骨的研究進(jìn)展

鄒正華1范 雪2（1.安徽工業(yè)大學(xué) 安徽 馬鞍山 243002；2.北京體育大學(xué) 北京 100084）

跳躍運(yùn)動(dòng)是人從幼兒期就具備的一項(xiàng)基本運(yùn)動(dòng)技能。跳躍運(yùn)動(dòng)首先從生物力學(xué)角度改變骨的受力，進(jìn)而引起生理、生化的改變，本文從這兩個(gè)方面綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于跳躍運(yùn)動(dòng)與骨關(guān)系的研究成果，比較了不同形式以及強(qiáng)度的跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨的影響，探析當(dāng)前研究的不足以及今后的研究方向。

跳躍運(yùn)動(dòng) 骨 生理生化改變

1、前言

跳躍運(yùn)動(dòng)從幼兒期開(kāi)始，就是人的一項(xiàng)基本運(yùn)動(dòng)能力，包括單足跳、縱跳、跳遠(yuǎn)以及原地跳。傳統(tǒng)意義上的跳躍運(yùn)動(dòng)是指兩腳用力離開(kāi)原地向上或向前跳，下肢給地面一個(gè)作用力，地面給人一個(gè)反作用，使人騰空離地。地面反作用力作用于人體，必然增加下肢關(guān)節(jié)的負(fù)荷，根據(jù)Wolff定律，骨功能的每一互變，都有與數(shù)學(xué)法則一致的確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)的變化。通過(guò)跳躍增加地面反作用力，刺激骨的健康發(fā)育。跳躍運(yùn)動(dòng)究竟式通過(guò)怎樣的方式來(lái)改變骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)、骨量以及骨強(qiáng)度，尚未有定論。本文參閱了跳躍與骨相關(guān)的論文，從生理生化和生物力學(xué)角度分別來(lái)綜述跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨影響的研究進(jìn)展。

2、跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨影響的生理生化分析

外界刺激改變骨的代謝發(fā)生，引起骨一系列指標(biāo)的改變，包括骨形態(tài)學(xué)、骨量、骨密度以及代謝中的生化指標(biāo)等。

2.1、跳躍運(yùn)動(dòng)與骨形態(tài)學(xué)以及骨量

運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷為骨組織的形成提供了一種生理學(xué)刺激，運(yùn)動(dòng)通過(guò)刺激骨形成、抑制骨吸收促進(jìn)大鼠脛骨骨量的積累，使骨的形態(tài)發(fā)生了改變。Umemura等(1995)研究大鼠跳躍運(yùn)動(dòng)和跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠下肢骨的影響，大鼠每天跳躍100次、每次跳躍高度40cm，每周5天，共八周，發(fā)現(xiàn)跳躍運(yùn)動(dòng)和跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)均可以增加大鼠股骨和脛骨的長(zhǎng)度以及股骨的圍度，跳躍組脛骨的圍度最高，首先提出跳躍運(yùn)動(dòng)是增加骨量的比較有效訓(xùn)練模式，優(yōu)于跑步訓(xùn)練。高強(qiáng)度的跳躍運(yùn)動(dòng)以膜內(nèi)成骨的形式增加大鼠脛骨皮質(zhì)面積，進(jìn)而促進(jìn)骨發(fā)育，高強(qiáng)度的跳躍運(yùn)動(dòng)可以安全地對(duì)抗廢用和衰老帶來(lái)的骨量減少和骨骼脆性增加。但是Umemura等（2002）比較2周、3周以及4周跳躍運(yùn)動(dòng)后大鼠股骨變化的差異，得出兩周之后骨無(wú)顯著性變化，三周跳躍運(yùn)動(dòng)以后，骨膜的周長(zhǎng)增加3%，皮質(zhì)面積增加6%，骨密度增加11%，總骨量增加12%，到了第四周卻沒(méi)有顯著性差異。F．K．Ooi等(2009)研究保持雌性大鼠骨量增加的最小跳躍運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，得出大鼠進(jìn)行八周跳躍運(yùn)動(dòng)，每周5天，每天跳躍36、31、25、21次可以分別保證脛骨骨強(qiáng)度、骨量、骨膜周長(zhǎng)以及皮層區(qū)面積的增加。從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，跳躍運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地面反作用力，給脛骨帶來(lái)一定的負(fù)荷，增加了成骨細(xì)胞的重建能力，從而增加皮質(zhì)面積，使骨的直徑增大、長(zhǎng)度加長(zhǎng)。

跳躍運(yùn)動(dòng)不但增加骨量，而且這種骨量的增加可以保持。S．A等（2002）研究高強(qiáng)度訓(xùn)練之后骨量的保持，發(fā)現(xiàn)持續(xù)9個(gè)月跳躍訓(xùn)練青春期女孩腰椎骨量增加，這種增加可以保存至訓(xùn)練之后一年。Gunter（2008）做了四年的縱向研究評(píng)估青春期及青春期前兒童的跳躍對(duì)于骨骼發(fā)育的影響，7個(gè)月跳躍干預(yù)后，受試者的腰椎、髖骨、股骨頸以及全身的骨量分別比對(duì)照組高7．9%，8．4%，7．7%和7．3%，呈顯著性差異。三年后，兩組相比較仍有顯著性差異，該研究提示青春期前短期的高強(qiáng)度沖擊訓(xùn)練為正常生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)良性效果。如果這種干預(yù)效果保持到成年期峰值骨量的出現(xiàn)，將有助于預(yù)防骨骼風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。Farr等（2011）研究結(jié)果表明兩年的高強(qiáng)度跳躍干預(yù)不能增加女孩骨量。以上的研究可以看出必須用科學(xué)的劑量化實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的類型、量、持續(xù)時(shí)間來(lái)規(guī)定生長(zhǎng)期所需要的運(yùn)動(dòng)劑量來(lái)保證骨適應(yīng)性增長(zhǎng)。

2.2、跳躍運(yùn)動(dòng)與骨密度

經(jīng)常運(yùn)動(dòng)特別是抗阻練習(xí)和沖擊性運(yùn)動(dòng)非常有助于骨量和骨密度的提高。高沖擊性運(yùn)動(dòng)（跳）和足球運(yùn)動(dòng)都能夠使股骨頸骨膜增厚。Shibata在2003對(duì)28名絕經(jīng)前女性進(jìn)行一年的研究，比較了長(zhǎng)期行走以及走跳訓(xùn)練對(duì)骨密度的影響，結(jié)果得到體重降低沒(méi)有看到骨密度的降低，一年后骨堿性磷酸酶增高明顯，跳高與行走組增高比步行組明顯。一年的步行訓(xùn)練有利于改善骨的結(jié)構(gòu)，跳躍運(yùn)動(dòng)更有效地保持骨密度。Honda（2003）研究高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)骨質(zhì)疏松大鼠骨強(qiáng)度影響，提出跳躍運(yùn)動(dòng)有助于骨質(zhì)疏松大鼠下肢的骨量和強(qiáng)度、骨密度以及骨形態(tài)學(xué)指標(biāo)的增長(zhǎng)。Jürim等在2008年提出了兒童跳躍的高度與骨密度沒(méi)有相關(guān)性，腿部瘦體重與脛骨的高度可以預(yù)測(cè)青春期兒童腿部的骨密度。林敏(2012)提出短期的跳躍運(yùn)動(dòng)即可顯著促進(jìn)青少年女性骨形成作用的增強(qiáng)而對(duì)骨吸收作用無(wú)顯著影響，有利于青少年骨量的積累和骨密度的提高。而較高的應(yīng)力刺激、適當(dāng)?shù)奶S頻率和跳躍次數(shù)是影響跳躍運(yùn)動(dòng)促進(jìn)骨形成作用的重要因素。

2.3、跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨代謝的影響

鄭慶云（2007）做了縱跳對(duì)生長(zhǎng)期大鼠骨密度、骨代謝生化指標(biāo)及股骨BMP-2的影響的研究得出，為縱跳比游泳能有效促進(jìn)骨形成，可以在較小的強(qiáng)度作用下對(duì)骨代謝產(chǎn)生較大的影響。ERICKSON等2012年報(bào)道8周跳躍訓(xùn)練之后，7名男性的成骨細(xì)胞指數(shù)與對(duì)照組不同，骨特有堿性磷酸酶水平顯著高于對(duì)照組。Kishimoto在2012年研究短期跳躍訓(xùn)練對(duì)女大學(xué)生骨代謝的影響，發(fā)現(xiàn)每次跳躍10下，每周5天，持續(xù)兩周，降低了骨吸收的標(biāo)志物含量。張皓娣在2012年提出大強(qiáng)度跑跳運(yùn)動(dòng)抑制骨生長(zhǎng)板的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)板對(duì)大強(qiáng)度的跑跳刺激反應(yīng)有時(shí)間效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前期(一至四周)訓(xùn)練組生長(zhǎng)板的高度和II型膠原、X型膠原蛋白的表達(dá)與對(duì)照組相比均受到抑制，四周以后這種抑制作用降低，并表現(xiàn)出促進(jìn)生長(zhǎng)板生長(zhǎng)和膠原蛋白表達(dá)的趨勢(shì)。王丹（2013）的研究結(jié)果為大負(fù)荷的跳躍運(yùn)動(dòng)不但不會(huì)達(dá)到健骨的作用，反而還會(huì)影響骨的正常代謝，破壞骨吸收與骨形成動(dòng)態(tài)平衡，骨組織被過(guò)度吸收，造成骨的微損傷甚至骨折。王靜（2014）最新的研究結(jié)果得出隨著跳躍運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的積累，大鼠跟骨末端部位結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，發(fā)生病理性改變，其原因主要是應(yīng)力刺激使末端部位產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，而導(dǎo)致末端病發(fā)生。

普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)可以提高骨量，改善骨結(jié)構(gòu)，刺激骨代謝并增強(qiáng)骨的力學(xué)性能。尤典是沖擊性大或者足抗阻力運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)于生長(zhǎng)期未完全骨化骨的作用更加顯著。運(yùn)動(dòng)作為一種力學(xué)負(fù)荷刺激對(duì)生長(zhǎng)板的影響是顯而易見(jiàn)的。跑跳運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在多種項(xiàng)目的體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之中，是運(yùn)動(dòng)員提高身體素質(zhì)和比賽成績(jī)重要訓(xùn)練項(xiàng)目之一。在跑跳運(yùn)動(dòng)發(fā)生的瞬間，作用于關(guān)節(jié)軟骨表面的應(yīng)力負(fù)荷在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到了應(yīng)力峰值。

3、跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨影響的生物力學(xué)分析

Takuya等(2000)研究抗阻訓(xùn)練對(duì)生長(zhǎng)期大鼠的骨量、強(qiáng)度以及逆轉(zhuǎn)的影響得出，跳躍運(yùn)動(dòng)通過(guò)增加膜內(nèi)成骨刺激骨的形成與加速皮質(zhì)的漂移，進(jìn)而增加腰椎和股骨的重量與強(qiáng)度。Vainionp等(2007)研究沖擊運(yùn)動(dòng)及其強(qiáng)度對(duì)脛骨和股骨幾何形狀的影響，研究結(jié)果顯示，每周三次高強(qiáng)度對(duì)于中部股骨的圍度來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)組比對(duì)照組高0．2%，運(yùn)動(dòng)組與不運(yùn)動(dòng)組相比骨強(qiáng)度增加2．5%。Weeks等(2008)提出了八個(gè)月有規(guī)律的跳躍改善青春前期兒童骨強(qiáng)度指數(shù)，受試者進(jìn)行每周2次10分鐘跳躍運(yùn)動(dòng)，持續(xù)8個(gè)月對(duì)于骨量的增加有性別差異，男孩增加全身的骨量，減少脂肪量，然而改善女孩髖骨和脊柱的骨量。Anliker等(2011)研究與兒童和成人骨量相關(guān)系的最大地面反作用，得出骨的強(qiáng)度受肌肉的最大肌力控制，計(jì)算最大肌力可以估算骨的強(qiáng)度。

4、研究不足與趨勢(shì)

綜上所述，跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨的生物力學(xué)環(huán)境發(fā)生改變，引起內(nèi)部的代謝發(fā)生改變，從而導(dǎo)致了骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。跳躍運(yùn)動(dòng)直接或間接通過(guò)地面反作用力和肌肉收縮力產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力刺激，跳躍運(yùn)動(dòng)可以使某些與骨代謝有關(guān)的激素或激素樣物質(zhì)發(fā)生變化；運(yùn)動(dòng)能夠也可以影響局部骨代謝調(diào)節(jié)因子，從而影響骨的重建過(guò)程，使骨質(zhì)總量增加或維持；運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)血液循環(huán)，改善食欲，促進(jìn)消化吸收，增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尤其是鈣的吸收，使骨產(chǎn)生功能適應(yīng)性變化。但是不同年齡階段采取不同的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)頻率和運(yùn)動(dòng)時(shí)間等可以對(duì)骨產(chǎn)生不同的刺激，這方面的研究很少，因此跳躍運(yùn)動(dòng)如何合理安排一定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以及運(yùn)動(dòng)頻度，應(yīng)用于體育教學(xué)中，對(duì)幼兒骨量、骨密度、骨生物力學(xué)性能的改善，這方面的研究是今后體育科學(xué)工作研究的重要課題之一。

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