长期体育锻炼对女性骨代谢指标PINP、β-CTX和BGP的影响及意义分析

刘 江 ，徐 媛



长期体育锻炼对女性骨代谢指标PINP、β-CTX和BGP的影响及意义分析

刘 江1，徐 媛2

1.江苏理工学院 体育部, 江苏 常州 213001; 2.苏州大学 附属第三医院, 江苏 常州 213003

目的：体育锻炼对于最大程度减少骨质流失具有重要意义，研究旨在评价长期锻炼对女性，尤其是绝经后女性骨代谢标志物PINP、β-CTX和BGP表达水平的影响及其意义分析。方法：应用电化学发光免疫分析法（ECLI）测定30例50岁以上的女性长期锻炼者（I组）、30例50岁以下的女性长期锻炼者（II组）血清中骨代谢指标PINP、β-CTX和BGP的表达水平，分别与30例50岁以上女性正常对照组（III组）和30例50岁以下女性正常对照组（IV组）进行比较。结果：数据显示，正常女性在45～50岁之前，骨代谢指标呈现缓慢下降趋势，其中，PINP和BGP与年龄呈负相关变化（＜0.01），而在50岁之后，正常女性骨代谢呈现高通量，血清PINP、β-CTX和BGP表达再度回升，呈显著性增加（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。女性长期锻炼者I组、II组血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于相应正常对照组（＜0.01），呈显著性差异。其中，女性长期锻炼组β-CTX的变化尤为明显，提示，长期锻炼对于骨代谢具有积极作用。结论：绝经后女性骨吸收和骨形成均处于高位运行，呈现高转换型骨代谢，揭示绝经后妇女骨代谢的异常变化，以及骨质流失可能导致的机体骨代谢代偿，骨质疏松的风险加大。而保持长期良好的体育锻炼能够有效地帮助女性，特别是绝经后女性平衡骨代谢，促进骨生成，抑制骨吸收，预防骨质疏松。

体育锻炼；I型前胶原氨基端前肽；I型胶原C端肽；骨钙素；骨标志物；骨质疏松症

骨质疏松症是以骨密度变低，骨组织显微结构受损，骨脆性增加为特征的系统性骨疾病[10]。该病可发生于不同年龄、不同种族、不同性别的人群中，而女性发生骨质疏松的概率远高于男性，在老年人和绝经后妇女中更为高发。绝经后女性骨质流失情况尤为严重，平均每人每年大约流失1%～2%的骨质[3,4]。从国际卫生与营养组织调查数据来看，2005-2010年，美国50岁以上妇女骨质疏松症的覆盖率已达到15.4%[9]，而另一项来自KSA的近期研究显示，仅2015年1年，年龄在50～79岁的女性34%患有骨质疏松[7]。女性随着年龄的增长和雌激素水平的下降，机体会发生一系列生理病理性的改变，其中包括骨代谢紊乱导致的骨质流失。近年来，国内、外文献相继报道了各种类型的体育锻炼对于有效提高肌肉功能、改善骨密度所发挥的重要作用[2,6,16]。PINP、β-CTX和BGP等骨代谢标志物的联合应用不仅可以早期预测骨折风险，与骨质疏松存在密切的相关性，同时，可以弥补骨密度检测（BMD）的不足，早于骨密度变化动态地监控骨代谢的病理生理状况，判断骨丢失的速率[5,13,15]。

随着反映骨代谢水平的实验诊断近年来的迅速发展，PINP、β-CTX和BGP等多个能够早期反映骨代谢变化的生化敏感指标已被应用于临床，预防骨质疏松是女性健康保护中不可小觑的一环。本研究将通过对60例长期锻炼女性和60例正常女性参照血清中PINP、β-CTX和BGP骨代谢标志物进行联合检测，进一步探讨体育锻炼与骨代谢之间的相关性，为女性预防骨质疏松提供可靠、有价值的指导意见。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象及分组

1.1.1 50岁以上长期锻炼女性（I组）

30例女性受试者均为苏州大学附属第三医院健康体检者，年龄50～64岁（平均57.47±4.61岁），经探访，该组女性坚持每日体育锻炼，平均每天运动时间为2.6±0.6 h，平均运动年限为36.6±5.7年。运动项目主要以太极拳、慢跑和广场舞为主。受试者包括体育工作者和体育运动爱好者。在运动项目、强度及时间上与50岁前存在差异，身体接触性项目明显减少，运动强度也有所降低，但在运动时间上变化不大。

1.1.2 50岁以下长期锻炼女性（II组）

30例女性受试者均为苏州大学附属第三医院健康体检者，年龄21～48岁（平均34.70±7.60岁），经探访，平均每天运动时间为2.5±0.6 h，平均运动年限为20.4±6.0年。受试者包括体育工作者和体育运动爱好者。体育工作者大部分自青少年时期就保持着一定的训练强度与训练时间，体育运动项目以跑步、健美操、游泳及各种球类运动为主。体育运动爱好者在运动项目及运动强度上都和体育工作者有所区别，体育运动项目以跑步、自行车及舞蹈类为主，运动强度不及体育工作者。

1.1.3 50岁以上女性正常对照组（III组）

30例女性均为苏州大学附属第三医院健康体检者，年龄50～64岁（平均56.97±4.26岁），经探访，无每日体育锻炼习惯。

1.1.4 50岁以下女性正常对照组(IV组)

30例女性均为苏州大学附属第三医院健康体检者，年龄20～47岁（平均34.13±8.19岁），经探访，无每日体育锻炼习惯。

1.2 研究方法

1）收集实验用清晨空腹血标本，离心取血清冷冻保存待检；2）各组用电化学发光免疫分析法（ECLI）同时测定骨钙素(BGP)、I型胶原C端肽(β-CTX)等骨代谢指标。

1.3 数据统计

2 实验结果

2.1 骨代谢指标随年龄变化趋势

通过对健康对照组60名女性数据分析来看，PINP、β- CTX和BGP随年龄变化的趋势大致相同，在45～50岁之前，骨代谢指标呈现缓慢下降趋势，50岁以上女性血清PINP，β-CTX和BGP表达水平又再度上升，但上升幅度各有不同（图1）。其中，IV组的PINP和BGP与年龄呈负相关变化（＜0.01，表1）。

2.2 女性正常对照组骨代谢指标参数组间比较

与IV组相比，50岁以上正常女性对照组血清PINP，β-CTX和BGP表达水平显著提高（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05），其中，III组女性较IV组PINP水平上升37.82%，β-CTX水平上升22.71%，BGP水平上升49.05%（表2）。

2.3 各组间骨代谢生化指标的比较

长期锻炼女性I组、II组血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常对照组（＜0.01），呈显著性差异。其中，I组女性较相应对照组血清PINP水平下降27.53%，β-CTX水平下降41.15%，BGP水平下降25.96%（表3）。II组女性较相应对照组血清PINP水平下降29.76%，β-CTX水平下降44.87%，BGP水平下降18.51%（表4）。

图1 骨代谢指标随年龄变化趋势

Figure 1. Bone Metabolism Index Changes with Age

表1 3种骨代谢指标在女性对照组中与年龄的相关性分析

注：▼▼表示＜0.01。

表2 女性正常对照组骨代谢指标组间比较

注：III组与IV组间比较，▲▲表示＜0.01，▲表示＜0.05。

表3 50岁以上长期锻炼组与对照组女性3种骨代谢指标参数比较

注：I组与III组间比较，**＜0.01。

表4 50岁以下长期锻炼组与对照组女性3种骨代谢指标参数比较

注：II组与VI组间比较，## 表示＜0.01。

3 讨论

随着全球老龄化人口的持续上升，人类平均寿命不断提高，老龄人骨质疏松正逐渐成为一个全球关注的健康热点话题之一。为了准确而早期地预测骨质疏松风险，一系列反映骨代谢水平的生化标志物应运而生，早在2010年，PINP和β-CTX便被国际骨质疏松基金会（IOF）推荐为临床骨代谢的参考指标[7]。PINP在血清中的含量反映了成骨细胞合成骨胶原的能力，升高提示I型胶原合成速率加快，骨转换活跃。β-CTX存在于成熟的骨胶原中，作为细胞外胶原纤维的降解产物，反映了破骨细胞活动及骨吸收代谢的情况。而选择测定骨钙素BGP是由于其不仅参与了成骨细胞分化和骨吸收的调节，其浓度的改变还直接反映了骨形成的速率[1]。不同于之前很多研究使用BMD测定骨密度判断骨质疏松情况，本研究使用血清PINP、β-CTX和BGP的联合检测，该检测已普遍应用于临床，有助于更早期的识别高骨转换率从而导致骨质疏松高风险的人群。

本实验检测了骨代谢指标随年龄的变化趋势以及不同年龄段间骨代谢指标表达水平的差异。通过对60名健康对照组女性骨代谢指标的分析发现，PINP、β-CTX和BGP随年龄变化的趋势大致相同。在青少年乃至青年时期，身体的生长发育促使不断有新的骨细胞外基质生成与沉积，从而导致无论是反映骨形成或是骨吸收的代谢标志物都在外周血中保持一个较高的浓度，而在身体日益成熟的过程中缓慢下降[14]，在这段时间中，PINP和BGP与年龄呈明显的负相关（＜0.01），β-CTX的浓度也处于稳定状态。但是，在女性绝经后，受激素水平的影响，一部分女性骨质流失情况严重，血清中PINP、β-CTX和BGP水平又再度升高，与绝经前女性骨代谢指标呈显著性差异（PINP、BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。这一现象源于机体的代偿结果，成骨细胞和破骨细胞在骨质流失后参与了骨重建，骨转换率升高，骨吸收和骨形成全部增强[1,18]。本研究的发现在揭示女性骨代谢指标随年龄增长的又一变化规律的同时，佐证了绝经后女性骨质流失严重这一现象。正是由于绝经后女性骨质骨量的快速流失导致骨折风险骤然上升，一系列预防骨质疏松的举措被提出并实施，包括均衡膳食、有氧锻炼、肌肉力量训练、激素替代治疗等[11]。早在1992年，Pruitt等[17]便发现，负重训练能够有效提高绝经后女性BMD水平，杂志也发表了相关报道，通过对60 000名绝经后女性骨密度的检测发现，经常散步或是进行一些休闲运动的女性群体比久坐女性减少了55%的髋部骨折发生率[12]。有研究表明，持久适度的体育锻炼有助于肌肉、骨强度的保持。近期的研究也显示，耐力力量训练、有氧锻炼均有利于骨密度与肌肉功能的提高[8,16]。因此，进一步研究体育锻炼对骨代谢指标的影响，有助于更深入地探讨体育锻炼与骨代谢之间的相关性，为骨质疏松症的预防提供更客观、有价值的建议。

通过对本实验检测数据进行分析讨论，得出长期锻炼组50岁以上女性I组血清PINP、β-CTX和BGP水平相对于正常对照组分别下降27.53%、41.15%和25.96%（＜0.01）；50岁以下II组血清PINP、β-CTX和BGP水平相对于正常对照组分别下降29.76%、44.87%和18.51%（＜0.01），呈显著性差异。可见，女性长期锻炼者各个年龄阶段血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常对照组，其中，血清中反映骨吸收的主要指标β-CTX水平变化更为明显，在各个年龄段女性人群中比对照组都下降了40%以上，说明长期适度的体育锻炼能有效降低女性骨代谢指标PINP、β-CTX和BGP水平，有助于调整骨转换，降低骨吸收，对骨健康具有积极而深远的影响。值得注意的是，这些长期锻炼女性都是从事体育工作及体育爱好者并且在退休后依然热爱体育锻炼的人。

4 结论

长期体育锻炼女性相对于对照组，其血清PINP、β-CTX和BGP水平均有不同程度降低。绝经前女性骨代谢呈缓慢下降，而绝经后女性骨吸收和骨形成均处于高位运行，呈现高转换型骨代谢，骨质疏松的风险加大。长期适度的体育锻炼有助于调整骨转换，降低骨吸收，能够有效帮助女性，特别是绝经后女性平衡骨代谢，促进骨生成、抑制骨吸收，预防骨质疏松。持之以恒的体育锻炼不但有助于降低骨折风险，在女性保持健康体魄，优美身形和积极心态中也扮演着重要的角色。

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The Effects of Long-term Physical Exercises on Bone Metabolic Markers PINP,β-CTX and BGP in Women

LIU Jiang1, XU Yuan2

1.Jiangsu University of Technology,Changzhou 213001,China;2.The Third Affiliated Hospital of Soochow University,Changzhou 213003,China.

Objective: Physical exercise is of great significance in reducing bone loss to the maximum extent. The purpose of this study was to evaluate the effects of long-term physical exercises on the alternations of bone bio-markers in women, especially in postmenopausal women. Methods: Using Electro-Chemiluminescence Immunoassay (ECLI), 60 females with long-term physical exercises were divided into two groups: 30 females older than 50 years old with long-term physical exercises (group I), 30 females younger than 50 years old with long-term physical exercises (group II), and the control group was 60 healthy women divided by ages (group III ≥50 years old. group IV＜50 years old). Serum BGP as well as serum PINP were measured, and other serum markers such as β-CTX were also studied. Results: Women older than 50 years old showed great alternations in bone metabolism (PINP, BGP:＜0.01; β-CTX:＜0.05). However, long-term physical exercises changed it a lot. Significant decrease in the levels of PINP, BGP and β-CTX were observed in women with long-term physical exercises whatever their ages (＜0.01), especially obvious in the changes of β-CTX. Conclusions: Bone metabolisms in postmenopausal females showed higher-turnover with the bone formation and bone absorption are both active, which greatly increase the risk of osteoporosis. Our results suggest a positive correlation between physical exercises and bone metabolism. Thus, keeping on physical exercises may effectively prevent osteoporosis and bone loss, especially in postmenopausal women.

G804.2

Ａ

1002-9826(2018)02-0117-04

10.16470/j.csst.201802016

2017-06-01；

2017-12-11

国家社会科学基金一般项目(16BTY073);江苏省高校哲学社会科学研究项目(2016SJB890021)。

刘江,男,讲师,硕士,主要研究方向为运动与骨代谢, E-mail:liujiang@jsut.edu.cn。