短期跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)普通大學(xué)女生骨代謝的影響

林 敏

（杭州電子科技大學(xué) 體育與藝術(shù)部，浙江 杭州310018）

0 前 言

機(jī)械負(fù)荷或運(yùn)動(dòng)的成骨效應(yīng)已被多項(xiàng)人體［1］及動(dòng)物［2］實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。而跳躍運(yùn)動(dòng)一直被認(rèn)為具有較高成骨效應(yīng)因其具有較高的應(yīng)力刺激強(qiáng)度，在跳躍運(yùn)動(dòng)中下肢骨受到來(lái)自地面應(yīng)力刺激要顯著大于跑步和爬樓梯等運(yùn)動(dòng)方式［3］。已有多項(xiàng)研究表明，跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)青春期前后［4］青少年骨密度的增加尤為明顯。Kato等人的研究表明，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的低重復(fù)率、高沖擊性的跳躍運(yùn)動(dòng)，大學(xué)女生的股骨頸骨密度增加2.6%［5］。Burshell等人的研究也表明，絕經(jīng)前女性在經(jīng)過(guò)5個(gè)月的跳躍練習(xí)后，其股骨頸骨密度顯著增加［6］。而對(duì)于絕經(jīng)期女性的研究結(jié)果也顯示，跳躍運(yùn)動(dòng)能夠明顯的減緩絕經(jīng)期女性骨質(zhì)流失的速度［7］。有關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究也得出同樣的結(jié)論，長(zhǎng)期的跳躍訓(xùn)練可顯著促進(jìn)其骨形成作用而抑制其骨吸收作用［8］。

然而，以上多項(xiàng)研究均是對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的跳躍運(yùn)動(dòng)干預(yù)后骨密度或骨代謝指標(biāo)的研究，而對(duì)于短期的跳躍運(yùn)動(dòng)干預(yù)或長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)的初始階段骨代謝變化情況的研究則未見(jiàn)報(bào)道。與以往的研究不同，本研究在于揭示短期（7天）的跳躍練習(xí)對(duì)于骨代謝的影響，在跳躍運(yùn)動(dòng)方式上，與以往的跳繩、雙腳連續(xù)縱跳、單腳交替跳以及跳遠(yuǎn)等多次重復(fù)練習(xí)的方式不同，本研究采取了一種使下肢所受應(yīng)力刺激較高的跳躍方式，而且在練習(xí)時(shí)，每次跳躍之間的時(shí)間間隔較長(zhǎng)（30s），每次練習(xí)的跳躍次數(shù)也較少（10次/天），旨在揭示較高的應(yīng)力刺激、適當(dāng)?shù)奶S頻率和跳躍次數(shù)等因素在影響骨代謝中的作用。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象與分組

在自愿參與的前提下，招募非體育專(zhuān)業(yè)大學(xué)女生（19～22歲）32名，對(duì)受試者的招募條件為:沒(méi)有骨代謝方面的疾?。ㄈ绻琴|(zhì)疏松等），月經(jīng)正常，無(wú)飲食失調(diào)狀況，無(wú)吸煙習(xí)慣，在最近6個(gè)月內(nèi)未出現(xiàn)過(guò)運(yùn)動(dòng)損傷，如有體育鍛煉習(xí)慣，每周體育鍛煉次數(shù)不超過(guò)3次。將受試者隨即分為跳躍組和對(duì)照組，每組16人。要求受試者填寫(xiě)一般健康調(diào)查問(wèn)卷和骨特異性體力活動(dòng)評(píng)估量表［9］。一般健康調(diào)查問(wèn)卷用以調(diào)查受試者是否符合本實(shí)驗(yàn)對(duì)受試者的要求，而骨特異性體力活動(dòng)統(tǒng)計(jì)量表則根據(jù)受試者過(guò)去的運(yùn)動(dòng)情況計(jì)算受試者的骨特異性體力活動(dòng)得分（bone－specific physical activity quotient，BPAQ）。

1.2 訓(xùn)練方案

跳躍組受試者每天進(jìn)行10次的縱跳練習(xí)，每次縱跳練習(xí)之間的時(shí)間間隔為30s，連續(xù)訓(xùn)練7天。每次跳躍練習(xí)的具體方案為:受試者從30cm高的木箱垂直跳下至Kistler測(cè)力板（瑞士Kistler儀器公司）上并迅速以最大能力向上縱跳，隨后下落至Kistler測(cè)力板上。在每次縱跳練習(xí)的過(guò)程中，受試者均有2次下落在Kistler測(cè)力板上，測(cè)力板分別記錄受試者第一次和第二次下落至測(cè)力板瞬間垂直地面的反作用力（vertical ground reaction force，VGRF），分別記為VGRF 1st和VGRF 2nd。受試者雙腳每次接觸測(cè)力板時(shí)，測(cè)力板的反作用力VGRF反應(yīng)了受試者下落時(shí)對(duì)測(cè)力板的沖撞力和受試者縱跳的力量。對(duì)照組受試者在此期間只進(jìn)行正常的日?；顒?dòng)，不進(jìn)行跳躍訓(xùn)練。

1.3 測(cè)試方法

于實(shí)驗(yàn)前測(cè)量所有受試者的身高和體重；分別于實(shí)驗(yàn)前和最后一次縱跳訓(xùn)練48h后清晨對(duì)受試者肘部取靜脈血7ml，在4℃條件下，16 000轉(zhuǎn)/分離心20min，收集上層血清，于－80℃保存，酶免法測(cè)試血清骨形成指標(biāo)OC和BAP以及骨吸收指標(biāo)TRAP5b和CTX。測(cè)試OC、BAP、TRAP5b和CTX的ELISA試劑盒均購(gòu)自美國(guó)QUIDEL公司，操作系統(tǒng)為美國(guó)IDS公司生產(chǎn)的免疫診斷操作系統(tǒng)，完全按照試劑盒使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作，OC濃度測(cè)試的平均批內(nèi)、批間變異系數(shù)分別為4.2%～9%和4%～9.6%，BAP濃度測(cè)試的平均批內(nèi)、批間變異系數(shù)分別為3.6%5.8%和5.3%～8.6%，TRAP5b濃度測(cè)試的平均批內(nèi)、批間變異系數(shù)分別為2.6%和3.2%，CTX濃度測(cè)試的平均批內(nèi)、批間變異系數(shù)分別為1%～7%和3%～8%。

1.4 統(tǒng)計(jì)處理

所有數(shù)據(jù)結(jié)果均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.0，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前后比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05代表具有顯著性差異，P＜0.01代表具有非常顯著性差異。

2 結(jié) 果

2.1 受試者的一般指標(biāo)

根據(jù)受試者在實(shí)驗(yàn)前填寫(xiě)的一般健康調(diào)查問(wèn)卷和骨特異性體力活動(dòng)評(píng)估量表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，受試者的一般情況如表1所示，各數(shù)據(jù)在跳躍組和對(duì)照組之間均沒(méi)有顯著性差異。

表1 受試者的一般指標(biāo)

2.2 受試者骨代謝指標(biāo)的變化

從表2可以看出:與實(shí)驗(yàn)前相比，跳躍組實(shí)驗(yàn)后的骨形成指標(biāo)OC和BAP均顯著升高（P＜0.01），而骨吸收指標(biāo)TRAP5b和CTX的變化則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；而對(duì)照組的骨代謝指標(biāo)，無(wú)論是骨形成指標(biāo)還是骨吸收指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)前后均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

表2 受試者骨代謝指標(biāo)的變化

2.3 跳躍組受試者跳躍練習(xí)時(shí)測(cè)力板的反作用力VGRF

本研究將跳躍組受試者每次跳躍練習(xí)時(shí)的VGRF的平均值除以受試者自身體重（body weight，BW）的值作為評(píng)價(jià)受試者在跳躍過(guò)程中下肢承受測(cè)力板反作用力的指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，在受試者每次跳躍練習(xí)中，其VGRF 1st和VGRF 2nd分別為3.82±0.26BW 和3.47±0.32BW，所受測(cè)力板的反作用力均超過(guò)了受試者自身體重的3倍。

2.4 跳躍組受試者骨代謝指標(biāo)的變化與體重、VGRF和BPAQ的相關(guān)性

首先，用受試者各骨代謝指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)減去實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)，所得差值為各骨代謝指標(biāo)的變化值，分別記為△OC、△BAP、△TRAP5b和△CTX。對(duì)受試者骨代謝指標(biāo)的變化值與體重、VGRF和BPAQ進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)均近似正態(tài)分布，分別對(duì)骨代謝指標(biāo)的變化值與體重、VGRF和BPAQ進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示:受試者的骨形成指標(biāo)OC的變化值與VGRF 1st和VGRF 2nd均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r＝0.831和r＝0.638；而且受試者的骨形成指標(biāo)BAP的變化值也與VGRF 1st和VGRF 2nd均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r＝0.736和r＝0.562；而受試者骨形成指標(biāo)OC和BAP的變化值與體重和BPAQ之間則沒(méi)有顯著的相關(guān)性；受試者骨吸收指標(biāo)的變化值與體重、VGRF 1st、VGRF 2nd和BPAQ之間均沒(méi)有顯著的相關(guān)性。

表3 受試者骨代謝指標(biāo)的變化值與體重、VGRF和BPAQ之間的偏相關(guān)系數(shù)

3 分析與討論

3.1 短期跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)大學(xué)女生骨代謝指標(biāo)的影響

在本研究中，7天的跳躍練習(xí)使受試者骨形成指標(biāo)OC和BAP均顯著升高，而對(duì)受試者骨吸收指標(biāo)TRAP5b和CTX則沒(méi)有顯著影響。這說(shuō)明，7天的跳躍練習(xí)顯著提高了受試者的骨形成作用而對(duì)骨吸收作用無(wú)顯著影響，有利于促進(jìn)受試者骨質(zhì)積累和骨密度的提高。

在有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)骨代謝影響的諸多研究中，比較一致的觀點(diǎn)是，相對(duì)于運(yùn)動(dòng)時(shí)間而言，應(yīng)力刺激強(qiáng)度被認(rèn)為是影響骨代謝更重要的指標(biāo)［10］。本研究采取了使受試者先從一定高度的箱子上跳下（drop jumps），然后立即向上盡力縱跳的跳躍練習(xí)方式，McKay等人［11］認(rèn)為這種跳躍練習(xí)比其他跳躍方式具有更高的垂直地面的反作用力（VGRF）。Fuchs等人認(rèn)為，在跳躍練習(xí)中，3倍體重的VGRF能較好地刺激青少年成骨作用的增強(qiáng)［12］，而在本研究中，在跳躍練習(xí)時(shí)，由于我們對(duì)受試者強(qiáng)調(diào)用其最大能力起跳，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在跳躍練習(xí)時(shí)，VGRF 1st和VGRF 2nd分別為體重的3.82倍和3.47倍，所以本研究采取的跳躍練習(xí)能較好地刺激受試者成骨作用的增強(qiáng)。在跳躍練習(xí)對(duì)于骨代謝作用的影響因素中，除了應(yīng)力刺激的強(qiáng)度之外，另外兩個(gè)重要的因素是每次跳躍練習(xí)的次數(shù)和每次跳躍動(dòng)作之間的時(shí)間間隔（即跳躍頻率）［10］。研究表明［8，10］，每天10次的最大力量跳躍練習(xí)即可以顯著刺激骨形成作用的增加，而與此相比，將每天的跳躍練習(xí)次數(shù)增加至40次，其對(duì)骨組織的作用效果卻幾乎和每天10次的跳躍練習(xí)一樣，這說(shuō)明隨著跳躍次數(shù)的增加，骨組織的機(jī)械敏感性則很快下降，過(guò)多的跳躍次數(shù)并不能增加骨組織代謝狀態(tài)的更多改變。而骨組織對(duì)機(jī)械敏感性的下降可在適當(dāng)?shù)男菹r(shí)間內(nèi)得以恢復(fù)，Robling等人的報(bào)道，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，單次負(fù)荷刺激之間的時(shí)間間隔能夠增強(qiáng)骨代謝的成骨效應(yīng)［13］，而Umemura的實(shí)驗(yàn)也表明，在每次跳躍練習(xí)之間30s的時(shí)間間隔比3s的時(shí)間間隔更能有效地刺激骨形［14］。基于以上動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論，本研究采取了每次跳躍練習(xí)之間的時(shí)間間隔為30s，結(jié)果顯示，這種練習(xí)方式能夠較好地促進(jìn)受試者骨形成指標(biāo)的增加。

有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)骨組織影響的研究，人們多數(shù)采用核磁共振（MRI）、定量CT（pQCT）和雙能X射線骨密度儀（DEXA）的方法檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨量的影響［2］，然而運(yùn)用這些方法測(cè)量需要運(yùn)動(dòng)干預(yù)的時(shí)間較長(zhǎng)才能見(jiàn)到效果，而無(wú)法檢測(cè)運(yùn)動(dòng)干預(yù)早期階段骨代謝的變化。而利用血清骨代謝指標(biāo)的變化既可以檢測(cè)短期運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)于骨代謝的影響，也可以檢測(cè)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)的早期階段骨代謝的變化［15］。而且血清骨代謝指標(biāo)反映的是全身骨代謝的情況，而不是某一特定部位骨代謝的變換情況［16］。由于本研究的目的在于揭示短期的運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨代謝的影響效果，而骨密度和骨結(jié)構(gòu)的變化又需要較長(zhǎng)時(shí)間的干預(yù)才能見(jiàn)到效果，所以不適合采用核磁共振（MRI）、定量CT（pQCT）和雙能X射線骨密度儀（DEXA）等方法對(duì)骨密度和骨結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，而采用血清骨代謝指標(biāo)則能較好地反應(yīng)短期跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨代謝狀況的改變。已有大量研究測(cè)試了耐力訓(xùn)練（如走、跑、有氧操和爬樓梯等運(yùn)動(dòng)方式）對(duì)男性和女性血清骨代謝指標(biāo)的影響［17］，Eliakim等人的研究發(fā)現(xiàn)，耐力運(yùn)動(dòng)可使男性青少年骨形成指標(biāo)升高并使骨吸收指標(biāo)降低［18］。Adami等人的研究發(fā)現(xiàn)，4周的耐力訓(xùn)練使絕經(jīng)前女性骨形成指標(biāo)增加而骨吸收指標(biāo)無(wú)變化［17］。Evans等人的研究顯示，男性和女性新兵在入伍8周后骨形成指標(biāo)和骨吸收指標(biāo)均顯著增加，而當(dāng)訓(xùn)練至16周時(shí)，骨形成指標(biāo)保持和8周時(shí)水平不變，而骨吸收指標(biāo)卻回落至基礎(chǔ)水平［19］。另外，12周的抗阻訓(xùn)練可顯著增加受試者的骨形成指標(biāo)［20］，而8周的跳躍訓(xùn)練使骨形成指標(biāo)顯著增加而骨吸收指標(biāo)無(wú)顯著變化［21］。綜合以上多項(xiàng)研究結(jié)果，運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨代謝的影響比較確定的結(jié)論是運(yùn)動(dòng)可以顯著增加骨形成的作用［17，18］。而關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)骨吸收作用的研究結(jié)果卻不太一致，大部分研究結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)可以抑制骨吸收作用或?qū)俏兆饔脽o(wú)明顯效果［17，18］，只有少數(shù)研究結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)骨吸收作用［19］。其原因可能和運(yùn)動(dòng)干預(yù)的時(shí)間和強(qiáng)度有關(guān)。值得注意的是，以上研究結(jié)論均是在相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)干預(yù)下骨代謝的變化，而對(duì)于短時(shí)間運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)于骨代謝的影響還未見(jiàn)報(bào)道，本研究通過(guò)7天的跳躍運(yùn)動(dòng)干預(yù)，旨在揭示短期的低頻率、高沖擊力的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)于骨代謝的影響，本研究的結(jié)果顯示，短期的跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)骨代謝能夠產(chǎn)生積極的影響，促進(jìn)青少年骨形成作用的提高，有利于提高青少年的骨密度。

3.2 骨代謝指標(biāo)的變化與體重、VGRF和BPAQ的相關(guān)性分析

根據(jù)以往關(guān)于體重、體育鍛煉以及在運(yùn)動(dòng)中骨組織所受應(yīng)力與骨代謝關(guān)系的文獻(xiàn)資料［22，23］，我們推測(cè)本研究跳躍組受試者骨代謝指標(biāo)的變化可能與受試者的體重、VGRF和BPAQ等因素有關(guān)。因此，在本研究中，對(duì)跳躍組受試者骨代謝指標(biāo)的變化值與受試者體重、VGRF和BPAQ進(jìn)行了相關(guān)性分析。從相關(guān)分析的結(jié)果可知，受試者的骨形成指標(biāo)OC和BAP的變化值與VGRF 1st和VGRF 2nd均顯著性相關(guān)，而OC和BAP的變化值與體重和BPAQ之間則沒(méi)有顯著的相關(guān)性；受試者骨吸收指標(biāo)的變化值與體重、VGRF 1st、VGRF 2nd和BPAQ之間均沒(méi)有顯著的相關(guān)性。這說(shuō)明在跳躍練習(xí)中，受試者下肢所受測(cè)力板的反作用力對(duì)受試者的骨形成作用具有顯著的促進(jìn)作用，而對(duì)骨吸收作用則沒(méi)有相應(yīng)的效應(yīng)。研究表明［24］，應(yīng)力是促進(jìn)骨組織代謝變化的重要因素，骨組織是能夠其自身的應(yīng)力環(huán)境改變其代謝和結(jié)構(gòu)的組織。經(jīng)常從事體育運(yùn)動(dòng)的人由于其骨組織受到來(lái)自地面的應(yīng)力顯著大于正常人，故其骨密度比正常人顯著提高［25］，而由于某些疾病長(zhǎng)期臥床休息的病人，在臥床靜養(yǎng)期間，由于其骨組織所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常人，所以其骨密度顯示出明顯的下降［26］。

至于體重對(duì)骨代謝的影響，多數(shù)研究認(rèn)為［27］，由于體重是影響骨組織日常應(yīng)力的重要因素之一，在運(yùn)動(dòng)中或日?；顒?dòng)中，體重較大者在行走或進(jìn)行日?；顒?dòng)時(shí)，其骨組織所受地面的反作用力也相應(yīng)較大，故體重較大者往往具有較高的骨密度。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明［28］，大鼠的骨密度與體重尤其是瘦體重存在較高的正相關(guān)。而在本研究中，受試者骨代謝指標(biāo)的變化值與其自身的體重并不具有相關(guān)性，這說(shuō)明雖然體重是影響骨密度的重要因素之一，但對(duì)于短期的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，體重并不是影響骨代謝發(fā)生變化的主要因素，體重對(duì)骨代謝的影響作用可能也只能通過(guò)運(yùn)動(dòng)時(shí)骨組織所受應(yīng)力的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外，在本研究中，受試者骨代謝指標(biāo)的變化與其BPAQ并不具有相關(guān)性，這說(shuō)明短期跳躍練習(xí)對(duì)骨代謝的影響并不受其以往的運(yùn)動(dòng)情況所影響。Weeks等人的研究表明［9］，受試者骨特異性體力活動(dòng)得分（BPAQ）與受試者自身的骨密度具有顯著的相關(guān)性。這說(shuō)明，受試者過(guò)去的運(yùn)動(dòng)情況只能影響受試者以往的骨密度，而在短期跳躍運(yùn)動(dòng)對(duì)于骨代謝影響的過(guò)程中并不是一個(gè)主要影響因素。

4 結(jié) 論

4.1 跳躍運(yùn)動(dòng)可顯著促進(jìn)青少年的骨形成作用，是一種較好地增加骨密度的運(yùn)動(dòng)方式。

4.2 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。

4.3 通過(guò)對(duì)血清骨代謝指標(biāo)的測(cè)試，能夠較好地反應(yīng)短期運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)骨代謝的影響或長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)的早期階段骨代謝的變化情況。

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