Nyheter

Takk for at du besøker Nature.com.Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte.For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer).I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
Benvekst er mest uttalt i ungdomsårene.Denne studien hadde som mål å belyse effekten av ungdommens kroppsbygging og styrke på benmineraltetthetsmarkører og benmetabolisme for å bidra til å forbedre beinveksten i ungdomsårene og forhindre fremtidig osteoporose.Fra 2009 til 2015 deltok 277 ungdommer (125 gutter og 152 jenter) i alderen 10/11 og 14/15 i undersøkelsen.Målinger inkluderer kondisjons-/kroppsmasseindeks (f.eks. muskelforhold osv.), grepsstyrke, beinmineraltetthet (osteosonometry index, OSI) og markører for benmetabolisme (alkalisk fosfatase av bentype og type I kollagen kryssbundet N) .-terminalt peptid).En positiv korrelasjon mellom kroppsstørrelse/grepstyrke og OSI ble funnet hos jenter i alderen 10/11 år.Hos gutter i alderen 14/15 år var alle kroppsstørrelse/grepstyrkefaktorer positivt assosiert med OSI.Endringer i kroppsmuskelproporsjoner var positivt korrelert med endringer i OSI hos begge kjønn.Høyde, kroppsmuskelforhold og grepsstyrke ved 10/11 års alder hos begge kjønn var signifikant assosiert med OSI (positive) og benmetabolismemarkører (negative) ved 14/15 års alder.Tilstrekkelig kroppsbygning etter 10-11 års alder hos gutter og opp til 10-11 år hos jenter kan være effektive for å øke topp beinmasse.
Forventet sunn levealder ble foreslått av Verdens helseorganisasjon (WHO) i 2001 som den gjennomsnittlige tiden en person kan leve en sunn livsstil på egen hånd i dagliglivet.I Japan forventes gapet mellom sunn levealder og gjennomsnittlig levealder å overstige 10 år2.Dermed ble "National Movement for Health Promotion in the 21st Century (Healthy Japan 21)" opprettet for å øke forventet levealder3,4.For å oppnå dette er det nødvendig å utsette folks tid til omsorg.Bevegelsessyndrom, svakhet og osteoporose5 er hovedårsakene til å søke medisinsk behandling i Japan.I tillegg er kontroll av metabolsk syndrom, overvekt hos barn, skrøpelighet og motorisk syndrom et tiltak for å forebygge behov for omsorg6.
Som vi alle vet, er regelmessig moderat trening avgjørende for god helse.For å drive med sport må det motoriske systemet, som består av bein, ledd og muskler, være sunt.Som et resultat definerte Japan Orthopedic Association "Motion Syndrome" i 2007 som "immobilitet på grunn av muskel- og skjelettlidelser og [hvor] det er høy risiko for å kreve langtidspleie i fremtiden"7, og forebyggende tiltak har blitt studert siden da.deretter.Men ifølge hvitboken fra 2021 er aldring, brudd og muskel- og skjelettlidelser8 fortsatt de vanligste årsakene til omsorgsbehov i Japan, og står for en fjerdedel av alle omsorgsbehov.
Spesielt er det rapportert at osteoporose som forårsaker brudd påvirker 7,9 % av mennene og 22,9 % av kvinnene over 40 i Japan9,10.Tidlig oppdagelse og behandling ser ut til å være den viktigste måten å forebygge osteoporose på.Vurdering av beinmineraltetthet (BMD) er avgjørende for tidlig oppdagelse og behandling.Dobbeltenergi røntgenabsorpsjon (DXA) har tradisjonelt blitt brukt som en indikator for beinevaluering i ulike radiologiske modaliteter.Imidlertid er det rapportert at brudd oppstår selv med høy BMD, og ​​i 2000 anbefalte et konsensusmøte ved National Institutes of Health (NIH)11 benmasseøkning som et mål på beinvurdering.Imidlertid er det fortsatt utfordrende å vurdere beinkvaliteten.
En måte å vurdere BMD på er ved ultralyd (kvantitativ ultralyd, QUS)12,13,14,15.Studier har også vist at QUS- og DXA-resultater er korrelerte16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27.QUS er imidlertid ikke-invasiv, ikke-radioaktiv, og kan brukes til å screene gravide kvinner og barn.I tillegg har den en klar fordel fremfor DXA, nemlig at den er avtakbar.
Ben tas opp av osteoklaster og dannes av osteoblaster.Bentetthet opprettholdes hvis benmetabolismen er normal og det er balanse mellom benresorpsjon og bendannelse.
Omvendt resulterer unormal benmetabolisme i redusert BMD.Derfor, for tidlig påvisning av osteoporose, brukes markører for benmetabolisme, som er uavhengige indikatorer assosiert med BMD, inkludert markører for bendannelse og benresorpsjon, for å vurdere benmetabolismen i Japan.Fracture Intervention Trial (FIT) med et bruddforebyggende endepunkt viste at BMD er en markør for bendannelse snarere enn benresorpsjon16,28.I denne studien ble markører for benmetabolisme også målt for objektivt å studere dynamikken til beinmetabolisme.Disse inkluderer markører for bendannelse (alkalisk fosfatase av bentype, BAP) og markører for benresorpsjon (tverrbundet N-terminalt type I kollagenpeptid, NTX).
Ungdomsalderen er alderen for peak growth rate (PHVA), når beinveksten er rask og bentettheten topper (peak bone mass, PBM) for rundt 20 år siden.
En måte å forebygge osteoporose på er å øke PBM.Siden detaljene om benmetabolisme hos ungdom er ukjente, kan ingen spesifikke intervensjoner foreslås for å øke BMD.
Derfor hadde denne studien som mål å belyse effekten av kroppssammensetning og fysisk styrke på beinmineraltetthet og skjelettmarkører i ungdomsårene, når beinveksten er mest aktiv.
Dette er et fireårig kohortstudie fra femte trinn på barneskolen til tredje trinn på ungdomsskolen.
Deltakerne inkluderte ungdomsgutter og -jenter som deltok i Iwaki Health Promotion Project Primary and Secondary Health Survey i femte klasse på grunnskolen og tredje klasse på ungdomsskolen.
Fire barneskoler og ungdomsskoler ble valgt ut, som ligger i Iwaki-distriktet i Hirosaki City i Nord-Japan.Undersøkelsen ble gjennomført i høst.
Fra 2009 til 2011 ble samtykkende elever i 5. klasse (10/11 år) og deres foreldre intervjuet og målt.Av de 395 forsøkspersonene deltok 361 personer i undersøkelsen, som er 91,4 %.
Fra 2013 til 2015 ble samtykkende tredjeårs ungdomsskoleelever (14/15-åringer) og deres foreldre intervjuet og målt.Av de 415 forsøkspersonene deltok 380 personer i undersøkelsen, som er 84,3 %.
De 323 deltakerne inkluderte individer med en historie med hjerte- og karsykdommer, diabetes, dyslipidemi eller hypertensjon, individer som tok medisiner, individer med en historie med brudd, individer med en historie med calcaneusfrakturer og individer med manglende verdier i analyseelementer.Ekskludert.Totalt ble 277 ungdommer (125 gutter og 152 jenter) inkludert i analysen.
Undersøkelseskomponentene inkluderte spørreskjemaer, bentetthetsmålinger, blodprøver (markører for benmetabolisme) og kondisjonsmålinger.Undersøkelsen ble gjennomført i løpet av 1 dag på grunnskolen og 1-2 dager på ungdomsskolen.Etterforskningen varte i 5 dager.
Et spørreskjema ble levert på forhånd for selvutfylling.Deltakerne ble bedt om å fylle ut spørreskjemaer med sine foreldre eller foresatte, og spørreskjemaene ble samlet inn på måledagen.Fire folkehelseeksperter gjennomgikk svarene og rådførte seg med barna eller deres foreldre hvis de hadde spørsmål.Spørreskjemaelementer inkluderte alder, kjønn, sykehistorie, nåværende sykehistorie og medisinstatus.
Som en del av den fysiske vurderingen på studiedagen ble det tatt målinger av høyde og kroppssammensetning.
Kroppssammensetningsmålinger inkluderte kroppsvekt, prosentandel kroppsfett (% fett) og prosentandel av kroppsmasse (% muskel).Målinger ble tatt ved bruk av en kroppssammensetningsanalysator basert på bioimpedansmetoden (TBF-110; Tanita Corporation, Tokyo).Enheten bruker flere frekvenser 5 kHz, 50 kHz, 250 kHz og 500 kHz og har blitt brukt i mange voksne studier29,30,31.Enheten er designet for å måle deltakere som er minst 110 cm høye og 6 år eller eldre.
BMD er hovedkomponenten i beinstyrken.BMD-vurdering ble utført av ECUS ved bruk av en benultralydenhet (AOS-100NW; Aloka Co., Ltd., Tokyo, Japan).Målestedet var calcaneus, som ble vurdert ved hjelp av Osteo Sono-Assessment Index (OSI).Denne enheten måler lydhastigheten (SOS) og overføringsindeksen (TI), som deretter brukes til å beregne OSI.SOS brukes til å måle forkalkning og beinmineraltetthet34,35 og TI brukes til å måle dempningen av bredbåndsultralyd, en indeks for vurdering av benkvalitet12,15.OSI beregnes ved å bruke følgende formel:
Dette gjenspeiler egenskapene til SOS og TI.Derfor anses OSI som en av verdiene til den globale indikatoren i vurderingen av akustisk bein.
For å vurdere muskelstyrke brukte vi grepsstyrke, som antas å reflektere muskelstyrke i hele kroppen37,38.Vi følger metodikken til "New Physical Fitness Test"39 til Sports Bureau i departementet for utdanning, kultur, sport, vitenskap og teknologi.
Smedley gripende dynamometer (TKK 5401; Takei Scientific Instruments Co., Ltd., Niigata, Japan).Den brukes til å måle grepsstyrken og justere grepsbredden slik at det proksimale interfalangeale leddet til ringfingeren bøyes 90°.Ved måling står posisjonen til lemmen med utstrakte ben, pilen på håndmåleren holdes vendt utover, skuldrene er litt forskjøvet til sidene, og berører ikke kroppen.Deltakerne ble deretter bedt om å gripe dynamometeret med full kraft mens de pustet ut.Under målingen ble deltakerne bedt om å holde håndtaket på dynamometeret i ro og samtidig opprettholde den grunnleggende holdningen.Hver hånd måles to ganger, og venstre og høyre hånd måles vekselvis for å få best mulig verdi.
Tidlig morgen på tom mage ble det samlet inn blod fra ungdomsskolebarn i tredje klasse, og blodprøven ble sendt til LSI Medience Co., Ltd. Selskapet målte også beindannelse (BAP) og beinmasse ved å bruke CLEIA ( enzymatisk immunokjemiluminescerende analyse) metode.for resorpsjonsmarkøren (NTX).
Mål oppnådd i femte klasse i grunnskolen og tredje klasse på ungdomsskolen ble sammenlignet ved bruk av parvise t-tester.
For å utforske potensielle forvirrende faktorer, ble korrelasjoner mellom OSI for hver klasse og høyde, kroppsfettprosent, muskelprosent og grepsstyrke validert ved å bruke partielle korrelasjonskoeffisienter.For videregående elever i tredje klasse ble korrelasjoner mellom OSI, BAP og NTX bekreftet ved bruk av partielle korrelasjonskoeffisienter.
For å undersøke effekten av endringer i kroppsbygning og styrke fra klasse fem på barneskolen til klasse tre på ungdomsskolen på OSI, ble endringer i kroppsfettprosent, muskelmasse og grepsstyrke assosiert med endringer i OSI undersøkt.Bruk multippel regresjonsanalyse.I denne analysen ble endringen i OSI brukt som målvariabel og endringen i hvert element ble brukt som forklaringsvariabel.
Logistisk regresjonsanalyse ble brukt for å beregne oddsratioer med 95 % konfidensintervaller for å estimere sammenhengen mellom kondisjonsparametere i femte klasse på grunnskolen og benmetabolisme (OSI, BAP og NTX) i tredje klasse på videregående.
Høyde, kroppsfettprosent, muskelprosent og grepsstyrke ble brukt som indikatorer på kondisjon/kondisjon for elever i grunnskolen i femte klasse, som hver ble brukt til å kategorisere elever i grupper med lav, middels og høy tertil.
SPSS 16.0J-programvare (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) ble brukt til statistisk analyse og p-verdier <0,05 ble ansett som statistisk signifikante.
Formålet med studien, retten til å trekke seg fra studien når som helst, og databehandlingspraksis (inkludert datavern og dataanonymisering) ble forklart i detalj til alle deltakerne, og skriftlig samtykke ble innhentet fra deltakerne selv eller fra deres foreldre ./ voktere.
Iwaki Health Promotion Project Primary and Secondary School Health Study ble godkjent av Hirosaki University Graduate School of Medicine Institutional Review Board (godkjenningsnummer 2009-048, 2010-084, 2011-111, 2013-339, 2014-060 og 2015).-075).
Denne studien ble registrert hos University Hospitals Medical Information Network (UMIN-CTR, https://www.umin.ac.jp; eksamensnavn: Iwaki Health Promotion Project medisinsk eksamen; og UMIN-eksamen-ID: UMIN000040459).
Hos gutter økte alle indikatorer signifikant, bortsett fra % fett, og hos jenter økte alle indikatorer betydelig.I tredje året på ungdomsskolen var verdiene av benmetabolismeindeksen hos gutter også signifikant høyere enn hos jenter, noe som indikerte at beinmetabolismen hos gutter i denne perioden var mer aktiv enn hos jenter.
For jenter i femte klasse ble det funnet en positiv sammenheng mellom kroppsstørrelse/grepstyrke og OSI.Denne trenden ble imidlertid ikke observert hos gutter.
Hos gutter i tredje klasse var alle kroppsstørrelse/grepstyrkefaktorer positivt korrelert med OSI og negativt korrelert med NTX og /BAP.I motsetning til dette var denne trenden mindre uttalt hos jenter.
Det var signifikante trender i oddsen for høyere OSI hos elever i tredje og femte klasse i gruppene topphøyde, fettprosent, muskelprosent og grepsstyrke.
I tillegg hadde høyere høyde, kroppsfettprosent, muskelprosent og grepsstyrke hos menn og kvinner i femte klasse en tendens til å redusere oddsratioen for BAP- og NTX-score i niende klasse betydelig.
Re-dannelse og resorpsjon av bein skjer gjennom hele livet.Disse benmetabolske aktivitetene reguleres av forskjellige hormoner40,41,42,43,44,45,46 og cytokiner.Det er to topper i beinvekst: primær vekst før 5 år og sekundær vekst i ungdomsårene.I den sekundære vekstfasen fullføres veksten av beinets lange akse, epifyselinjen lukkes, trabekulærbenet blir tett og BMD forbedres.Deltakerne i denne studien var i en periode med utvikling av sekundære seksuelle egenskaper, da utskillelsen av kjønnshormoner var aktiv og faktorer som påvirker beinmetabolismen var sammenvevd.Rauchenzauner et al.[47] rapporterte at benmetabolismen i ungdomsårene er svært varierende med alder og kjønn, og at både BAP og tartratresistent fosfatase, en markør for benresorpsjon, avtar etter 15 års alder.Det er imidlertid ikke utført studier for å undersøke disse faktorene hos japanske ungdommer.Det er også svært begrensede rapporter om trender i DXA-relaterte markører og faktorer for benmetabolisme hos japanske ungdommer.En årsak til dette er foreldres og omsorgspersoners motvilje mot å tillate invasive tester på barna sine, for eksempel blodinnsamling og stråling, uten diagnose eller behandling.
For jenter i femte klasse ble det funnet en positiv sammenheng mellom kroppsstørrelse/grepstyrke og OSI.Denne trenden ble imidlertid ikke observert hos gutter.Dette antyder at utviklingen av kroppsstørrelse under tidlig pubertet påvirker OSI hos jenter.
Alle kroppsform/grepstyrkefaktorer var positivt assosiert med OSI hos gutter i tredje klasse.I motsetning til dette var denne trenden mindre uttalt hos jenter, der kun endringer i muskelprosent og grepstyrke var positivt assosiert med OSI.Endringer i kroppsmuskelproporsjoner var positivt korrelert med endringer i OSI mellom kjønn.Disse resultatene tyder på at hos gutter påvirker en økning i kroppsstørrelse/muskelstyrke fra grad 5 til 3 OSI.
Høyde, kroppsmuskelforhold og grepsstyrke i femte klasse på grunnskolen var signifikant positivt korrelert med OSI-indeksen og signifikant negativt korrelert med mål på benmetabolisme i tredje klasse på videregående.Disse dataene tyder på at utviklingen av kroppsstørrelse (høyde og kropp-til-kropp-forhold) og grepstyrke i tidlig ungdomsår påvirker OSI og benmetabolisme.
Den andre alderen for toppvekst (PHVA) på japansk ble observert ved 13 år for gutter og 11 år for jenter, med raskere vekst hos gutter49.I en alder av 17 år hos gutter og 15 år hos jenter begynner epifyselinjen å lukke seg, og BMD øker mot BMD.Gitt denne bakgrunnen og resultatene av denne studien, antar vi at økt høyde, muskelmasse og muskelstyrke hos jenter opp til grad fem er viktig for å øke BMD.
Tidligere studier av barn og ungdom i vekst har vist at markører for benresorpsjon og bendannelse etter hvert øker50.Dette kan reflektere aktiv benmetabolisme.
Forholdet mellom benmetabolisme og BMD har vært gjenstand for mange studier hos voksne51,52.Selv om noen rapporter53, 54, 55, 56 viser litt forskjellige trender hos menn, kan en gjennomgang av tidligere funn oppsummeres som følger: «Markører for benmetabolisme øker under veksten, avtar og forblir uendret til fylte 40 år, høy alder. ”.
I Japan er BAP-referanseverdiene 3,7–20,9 µg/L for friske menn og 2,9–14,5 µg/L for friske premenopausale kvinner.Referanseverdier for NTX er 9,5-17,7 nmol BCE/L for friske menn og 7,5-16,5 nmol BCE/L for friske premenopausale kvinner.Sammenlignet med disse referanseverdiene i vår studie, ble begge indikatorene forbedret hos tredjeklassinger på ungdomsskolen, noe som var mer uttalt hos gutter.Dette indikerer aktiviteten til beinmetabolisme hos tredjeklassinger, spesielt gutter.Årsaken til kjønnsforskjellen kan være at guttene i 3. klasse fortsatt er i vekstfasen og epifyslinjen ennå ikke er stengt, mens hos jenter i denne perioden er epifyslinjen nærmere lukking.Det vil si at gutter i tredje klasse fortsatt utvikler seg og har aktiv skjelettvekst, mens jenter er på slutten av skjelettvekstperioden og når skjelettmodenhetsstadiet.Trender i benmetabolismemarkører oppnådd i denne studien tilsvarte alderen for maksimal veksthastighet i den japanske befolkningen.
I tillegg viste resultatene fra denne studien at elever i femte klasse grunnskole med sterk kroppsbygning og fysisk styrke hadde en yngre alder på toppen av beinmetabolismen.
En begrensning ved denne studien er imidlertid at effekten av menstruasjon ikke ble tatt i betraktning.Fordi benmetabolismen påvirkes av kjønnshormoner, må fremtidige studier undersøke effekten av menstruasjon.