I. Взаимосвязь между физическими упражнениями и эндокринными гормонами
Физические упражнения повышают концентрацию эстрогена у женщин в постменопаузе, тем самым увеличивая содержание кальция в костях. Тестостерон и эстрадиол способствуют синтезу белка в костях и увеличивают общее количество костного матрикса, что приводит к задержке отложений костных солей, утолщению костей и эпифизарному сращению, тем самым способствуя росту и развитию костей. Интерлейкин-1 и интерлейкин-6 стимулируют резорбцию костной ткани, а регулярные тренировки могут снизить уровень этих цитокинов, задерживая активность остеокластов и уменьшая потерю костной ткани.
Известно, что эндогенный простагландин E2 (PGE2) и простагландин I2 (PGI2) способствуют формированию костной ткани, а секреция PGE2 и PGI2 увеличивается при механическом стрессе от физических упражнений. Тренировки с физической нагрузкой повышают уровень тестостерона и эстрогена и способствуют росту костей, утолщению кортикального слоя и увеличению плотности костной ткани. Кавата и др. стимулировали клетки черепа крысы напряжением и наблюдали образование IGF-1 и остеокальцина через 24 часа. Должен существовать какой-то механизм связи между этой механической стимуляцией и повышением экспрессии местных генов и цитокинов.
В тканях существует рецептор механических сигналов, который преобразует механические сигналы в биохимические, и экспрессия этого рецептора может регулироваться половыми гормонами. Чжан Пэйчжэнь и др. обнаружили, что плавание при соответствующей нагрузке замедляет снижение уровня половых гормонов, которое происходит со старением, особенно при более высоких нагрузках. Шао Чжицзе и др. наблюдали за влиянием длительных тренировок плаванием на Е2 у постменопаузальных женщин и обнаружили значительное увеличение в группе плавания (33,030 ± 1,35 пг/мл против 26,065 ± 1,52 пг/мл).
Однако следует признать двойное влияние физических упражнений на изменения половых гормонов. Дрикеватен использовал фотонную абсорбциометрию для изучения уровня неорганических солей в костной ткани поясничного отдела позвоночника и предплечья 28 спортсменок. Было обнаружено значительное влияние недельного объема тренировок (бега) на менструацию. У группы, пробегавшей 24,9 мили в неделю, менструации были нормальными; у группы, пробегавшей 41,8 мили в неделю, наблюдалась аменорея.
Между двумя группами не было значительной разницы в плотности неорганических солей костей предплечья, но наблюдалась значительная разница в плотности неорганических солей в L1-4. Нельсон и др. сравнили BMD 11 испытуемых, страдавших аменореей более 1 года, с BMD 17 женщин-бегунов с нормальными менструациями (средний возраст 25,2 года, 29,2 года; одинаковый рост, вес и процентное соотношение площади поверхности тела). Радиальная плотность неорганических солей у испытуемых в группе аменореи составила 1,099 ± 0,027 г/см2, что значительно ниже, чем 1,196 ± 0,025 г/см2 в группе с нормальной менструацией.
Исследование также показало, что у спортсменок с аменореей концентрация эстрадиола в крови была снижена. В ответ на снижение уровня спортивного эстрогена Ванкус и др. изучили костную массу и метаболический статус 17 женщин-бегунов на длинные дистанции. Все испытуемые были очень тренированными и могли пробежать 10 000 м менее чем за 3 часа. У 11 из них была вторичная аменорея (1-7 лет), а у шести — нормальные менструации. Измерив и проанализировав интенсивность их тренировок, состав тела и уровень эндокринных веществ, было установлено, что аменорейные спортсмены характеризовались молодым возрастом, низкой массой тела, низким уровнем эстрогена, низкой плотностью костей позвоночника и низким потреблением кальция.
Плотность неорганических солей в поясничном отделе позвоночника, измеренная с помощью КТ, составила 182±4,9 мг/мл в группе с нормальной менструацией и только 151±8 мг/мл в группе с аменореей (на 20% ниже). Напротив, в контрольной группе женщин того же возраста, не являющихся спортсменками, этот показатель составил 166±4 мг/мл, что на 10% выше, чем у спортсменок с аменореей. Следует отметить повышенный процент переломов в аменорейной группе, причем у шести спортсменов в анамнезе были множественные переломы большеберцовой кости и усталостные переломы костей.
II. Рациональный выбор способа и времени выполнения упражнений
Физические упражнения как важное средство профилактики остеопоротических переломов имеют свои механические характеристики, во-первых, они являются сайт-специфическими, то есть плотность костной ткани в месте нагрузки на кость значительно увеличивается, а во-вторых, увеличенная костная масса теряется при прекращении упражнений. Например, в подростковом возрасте целью физических упражнений является максимальное увеличение пиковой костной массы для достижения оптимальных запасов костной соли. В пожилом возрасте главная задача — замедлить потерю костных солей.
1. цель физических упражнений в профилактике и лечении остеопороза:
(1) Физические упражнения способствуют формированию костной ткани и предотвращают ее потерю благодаря напряжению и механическому стрессу, возникающему при сокращении мышц на костях.
(2) Упражнения укрепляют мышцы спины и помогают поддерживать позвоночник и предотвращать клиновидные изменения тела позвонка или кифоз.
(3) Упражнения улучшают гибкость и равновесие и предотвращают переломы в результате падений.
(4) Соответствующие регулярные физические упражнения могут уменьшить симптомы боли в спине.
2. Упражнения при остеопорозе:
(1) Аэробные упражнения на выносливость Аэробные упражнения, такие как бег трусцой, бодрая ходьба, езда на велосипеде и подъем по ступенькам, могут непосредственно стимулировать образование костной ткани и тормозить ее рассасывание.
Плиометрические упражнения могут помочь предотвратить возрастное снижение мышечной силы и помочь в профилактике и лечении остеопороза. Плиометрические упражнения включают изотонические упражнения, представленные штангой и гантелями, изометрические упражнения, которые включают в себя силу против сопротивления без движения, и изокинетические упражнения, требующие специального оборудования. Вышеупомянутые формы упражнений повышают местную мышечную выносливость с соответствующим увеличением местного мышечного роста, а также улучшают координацию тела.
Пациентам с остеопорозом рекомендуется комплексная программа упражнений, основанная на легкой нагрузке, что позволит укрепить группы мышц, прикрепленных к костям. Пациенты выполняют действия, которые изменяют положение, что влияет на нагрузку, оказываемую кривизной поверхности кости, которая связана с перестройкой кости, поэтому упражнения увеличивают площадь выпуклой поверхности, стимулируют активность остеобластов и повышают способность кости выдерживать нагрузки. Эти упражнения, конечно же, основаны на потенциальных возможностях человека, их следует начинать с минимальных нагрузок и увеличивать постепенно, чтобы дать пациенту достаточно времени для адаптации.
Прогрессивные упражнения с сопротивлением можно использовать для укрепления здоровья костей и улучшения функций, но только у пациентов с остеопорозом без переломов. Упражнения с прогрессивным сопротивлением оказывают большее влияние на укрепление мышц и повышение плотности костной ткани, чем упражнения на выносливость. Упражнения с сопротивлением для бедра увеличивают плотность костной ткани в большом трохантере, но оказывают меньшее влияние на шейку бедра.
③ Тренировка равновесия и гибкости — важные виды упражнений для профилактики падений, такие как гимнастика, танцы и тай-чи. В литературе сообщается, что выполнение упражнений тайцзи может снизить частоту падений и, в частности, предотвратить переломы бедра. Пациентам с очень низкой плотностью костной ткани и множественными переломами необходимо обеспечить мышечную защиту костей и проводить тренировки для укрепления мышц и улучшения баланса и гибкости, но избегать занятий, связанных со сгибанием позвоночника.
Для пациентов со значительно сниженной плотностью костной ткани, с мышечной слабостью и нарушениями равновесия тренировки с упражнениями могут укрепить координацию и баланс, что приведет к увеличению плотности костной ткани и силы мышц, что может предотвратить падения. Тренировка гибкости поддерживает правильный диапазон движения суставов и может поддерживать нормальную функцию опорно-двигательного аппарата. Существует два типа упражнений на растяжку: динамическая и статическая растяжка. Динамическое растягивание использует инерцию для сгибания и разгибания суставов, и ему должны предшествовать упражнения на статическое растягивание.
Статические упражнения на растяжку умеренной интенсивности могут уменьшить напряжение мышц и нервов, а суставы следует сгибать и разгибать до определенного положения в течение 10-30 секунд, причем степень разгибания не должна вызывать боли. Упражнения на статическую растяжку с меньшей вероятностью могут привести к травме и подходят для людей среднего и пожилого возраста, их можно выполнять три раза в неделю.
3. общие принципы интенсивности и продолжительности физических упражнений при остеопорозе: количественная оценка физических упражнений является ключом к разработке рецепта упражнений при остеопорозе. Программы лечебной физкультуры разрабатываются с учетом индивидуальных различий в способности выполнять физические упражнения, плотности костной ткани и наличия переломов. При выполнении упражнений на аэробную выносливость используются следующие показатели интенсивности упражнений (1) Частота сердечных сокращений: в качестве показателя интенсивности упражнений во время тренировки этот показатель называется целевой частотой сердечных сокращений или целевой частотой сердечных сокращений. Целевая частота сердечных сокращений для физической нагрузки рассчитывается на основе максимальной частоты сердечных сокращений человека, например, умножением максимальной частоты сердечных сокращений на процент для получения целевой частоты сердечных сокращений для физической нагрузки.
(2) Градация интенсивности волевых упражнений по RPE: RPE может использоваться самостоятельно или в сочетании с частотой сердечных сокращений для оценки интенсивности тренировки аэробной выносливости. 12-13 баллов по шкале градации RPE соответствует 60% от максимальной частоты сердечных сокращений, 16 баллов — 90% от максимальной частоты сердечных сокращений. Пациенты с остеопорозом без переломов должны выполнять физические упражнения в диапазоне 12-13. Интенсивность физических упражнений зависит от конкретного человека и степени остеопороза. Для того чтобы кости стали крепкими, необходимо постепенное увеличение интенсивности упражнений. Тренировочная нагрузка должна быть в пределах механического напряжения, которое может выдержать кость. Низкие уровни физической нагрузки поддерживают плотность костной ткани, а высокие уровни физической нагрузки укрепляют костную массу для адаптации к новым условиям.
Минимальное количество упражнений соответствующего типа оказывает стимулирующее воздействие на остеобласты. Продолжительность тренировки: Каждая тренировка должна сопровождаться подготовительными мероприятиями и завершающими упражнениями (10-15 минут), а продолжительность тренировки обычно составляет 20-30 минут. Пациенты с остеопорозом не должны выполнять упражнения с высокой интенсивностью в течение коротких периодов времени и должны выполнять упражнения с низкой интенсивностью в течение более длительных периодов времени.
В первую неделю занятий физические упражнения низкой и умеренной интенсивности следует выполнять в течение 20-30 минут. Через 2-4 недели занятий, когда появится нормальная реакция на физические упражнения и не возникнет осложнений, продолжительность занятий можно постепенно увеличивать с 20 минут. У пациентов с тяжелым остеопорозом также возможны прерывистые физические нагрузки. Частота упражнений обычно составляет 3 раза в неделю.
4. выбор методов упражнений для разных возрастных групп:
(1) Выбор методов упражнений для подростков В подростковом возрасте кости еще не полностью окостенели, и между эпифизом и остовом длинных костей имеется хрящ и эпифизарный хрящ. Интенсивность физических упражнений и их количество должны быть умеренными.
Наблюдая за влиянием физических упражнений на BMD у подростков, He Yuxiang и др. разделили 46 учащихся начальной школы в возрасте 8-9 лет на 3 группы: 13 человек в группе 1, которые ежедневно занимались 1 часом легкой атлетики, как группа с большими физическими нагрузками, и 17 человек в группе 2, которые ежедневно занимались 20 минут легкой атлетикой, как контрольная группа с малыми физическими нагрузками, и 16 человек в группе без физических нагрузок.
Плотность костной ткани шейки левого бедра, большого трохантера, треугольника Уорда и лучевой кости недоминантной руки была измерена в группе атлетов до и после 4 месяцев тренировок в ортостатическом режиме L2-4, и не было выявлено никакой разницы между малой атлетической группой и контрольной группой. Поэтому для повышения BMD, улучшения пиковой костной массы и профилактики остеопороза с помощью физических упражнений, молодые люди должны достичь определенной интенсивности тренировок и достаточного времени занятий, чтобы достичь хороших результатов.
(2) Выбор методов упражнений для молодых людей Молодые люди в основном останавливают процесс окостенения в возрасте 25 лет, их способность к нагрузке на кости значительно повышается, и их общие спортивные способности также очень сильны, в этот период тренировки должны использовать больше силы разрыва и определенное количество абсолютной силы и умеренное количество упражнений на выносливость, с более прямыми упражнениями для стимуляции кости, чтобы произвести более очевидный терапевтический эффект, например, спринт на 50-100 метров, отжимания и приседания с отягощением. Упражнения могут предотвратить и вылечить остеопороз проксимальных и дистальных концов длинных костей конечностей и позвоночника.
(3) Выбор методов физических упражнений для людей среднего и пожилого возраста Физиологические особенности и способность к физической нагрузке у людей среднего и пожилого возраста определяют, что выбор методов физических упражнений должен отличаться от выбора методов для пациентов других возрастных групп. Гу Лиянь и др. провели исследование, в котором сравнивали группу пожилых людей, занимающихся общими физическими упражнениями, и группу пожилых людей, занимающихся аэробными упражнениями (бег на длинные дистанции). Результаты показали, что возрастной остеопороз — это неизбежная тенденция, необратимый процесс изменений, происходящий с возрастом, но в группе аэробных упражнений снижение было ниже, чем в общей группе, что указывает на более положительное влияние аэробных упражнений на поддержание минерального состава живой кости и отсрочку наступления возрастного остеопороза.
Этот результат подтверждает, что гравитация оказывает благотворное влияние на формирование костной ткани, поскольку тренировки по бегу на длинные дистанции усиливают стимулирующее воздействие веса тела на костную ткань. Ян Баожу и др. разделили 145 случаев пенсионеров, 90 мужчин и 55 женщин, в возрасте 50-70 лет, которые были в основном физически здоровы, на группу малой активности, группу средней активности и группу большой активности, в соответствии с накопленным временем участия в работе в месяц.
В группе малой активности — 0,5-1 час в день, в группе средней активности — 2 часа в день, а суммарное время — 1 год; в группе большой активности — 3-4 часа в день, а суммарное время — 2 года. В результате частота встречаемости остеопороза в группах малой и средней активности составила 37,5% (33/88) и 75% (21/28) соответственно, в то время как в группе высокой активности остеопороз не встречался. Этот результат доказывает, что аэробные упражнения эффективны в профилактике и лечении остеопороза у людей среднего и пожилого возраста, а с другой стороны, он доказывает, что люди среднего и пожилого возраста должны увеличить количество упражнений в пределах своих возможностей, чтобы достичь лучших результатов.