Влияние профессиональной спортивной деятельности на минеральную плотность кости (обзор литературы)

Введение. Положительное действие физической активности на состояние кости доказано многими исследователями. Профессиональная спортивная деятельность является моделью постоянного воздействия физической нагрузки на организм, выступая мощнейшим механизмом активации и мобилизации функциональных резервов спортсмена. Это на фоне прогрессивного увеличения объема, интенсивности и длительности воздействия проявляется увеличением случаев травматизма и стрессовых переломов, одной из ведущих причин которых является снижение минеральной плотности кости (МПК) вплоть до развития остеопороза.

Цель исследования — анализ современных научных публикаций, посвященных влиянию профессиональной спортивной деятельности на состояние МПК.

Материалы и методы. Обзор сделан на основе публикаций баз данных PubMed, Google Scholar, Cyberleninka, eLIBRARY. Предпочтение отдавали статьям, опубликованным в реферируемых источниках за последние 10 лет.

Результаты. Специфика основного соревновательного упражнения определяет асимметрию в распределении МПК у спортсменов, кроме того, уровень МПК выше в ведущей конечности по сравнению с противоположной. Повышение квалификации, стажа и возраста спортсмена показывает положительное влияние на показатели МПК, за исключением определённых специализаций. Отмечено различное влияние видов спорта на состояние МПК с высоким остеогенным эффектом ударной и весовой нагрузки по сравнению с общей популяцией. Спортсмены единоборств, силовых и игровых видов спорта отличаются более высоким уровнем МПК по сравнению с представителями велоспорта, плавания, гребли, триатлона и бега на длинные дистанции, характеризующихся ограничением гравитационной нагрузки или большим объемом тренировочного воздействия низкой интенсивности. Сниженные показатели МПК отмечены у спортсменов спортивных специализаций с весовыми категориями, эстетических и циклических видов спорта, где актуальна проблема относительного дефицита энергии, что отражается негативно на костном метаболизме.

Заключение. У спортсменов объем и интенсивность тренировочных нагрузок, стереотип выполнения основного соревновательного упражнения, суточный баланс поступления энергии оказывают прямое влияние на формирование МПК с выделением групп риска по патологии опорно-двигательного аппарата в спорте высших достижений.

1. Свешников А. А., Смотрова Л. А., Обанина Н. Ф. Роль физической культуры в профилактике остеопороза. Гений ортопедии. 2003; 3: 151–158 .

2. Bolam K. A., Skinner T. L., Jenkins D. G., Galvão D. A., Taaffe D. R. The Osteogenic Effect of Impact-Loading and Resistance Exercise on Bone Mineral Density in Middle-Aged and Older Men: A Pilot Study. Gerontology. 2015; 62 (1): 22–32. https://doi.org/10.1159/000435837.

3. Лесняк О. М., Баранова И. А., Белая Ж. Е. Остеопороз: Рук. для врачей. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2016; 464 с.

4. Иорданская Ф. А., Цепкова Н. К. Костный и минеральный обмен в системе мониторинга функциональной подготовленности высококвалифицированных спортсменов. М.: Спорт; 2022; 152 с.

5. Кулиненков О. С., Лапшин И. А. Биохимия в практике спорта. М.: Спорт; 2018; 184 с.

6. Никитина К. И., Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М. Минеральная плотность костной ткани и показатели костного ремоделирования у спортсменов высокой квалификации на этапах годичного цикла подготовки. Человек. Спорт. Медицина. 2019; 4 (19): 43–49. https://doi.org/10.14529/hsm190406

7. Никитина К. И., Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М., Овчаренко Л. Н. Динамика показателей минеральной плотности костной ткани и гормонального профиля у спортсменов велоспорта на этапах годичного цикла подготовки. Вестн. спорт. науки. 2019; 5: 46–51.

8. Miyamoto T. Oguma Y., Sato Y., Kobayashi T., Ito E., Tani M., Miyamoto K., Nishiwaki Y., Ishida H., Otani T., Matsumoto H., Matsumoto M., Nakamura M. Elevated Creatine Kinase and Lactic Acid Dehydrogenase and Decreased Osteocalcin and Uncarboxylated Osteocalcin are Associated with Bone Stress Injuries in Young Female Athletes. Sci. Rep. 2018; 8 (1): 18019. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36982-0

9. Иорданская Ф. А., Цепкова Н. К. Метаболизм костной ткани у высококвалифицированных спортсменов на предсоревновательном этапе подготовки. Вестн. спорт. науки. 2016; 6: 35–40.

10. Захарченко И. В. Адаптация костной ткани спортсменок высокой квалификации к физическим нагрузкам: Дис. канд. наук по физическому воспитанию и спорту: 24.00.01. Киев, 2011; 160 c.

11. Тарасов А. В., Беличенко О. И., Смоленский А. В. Травмы и заболевания опорно-двигательного аппарата у спортсменов (обзор литературы). Терапевт. 2019; 5: 4–14.

12. Макаров Г. А. Спортивная медицина. М.: Сов. спорт, 2003; 480 с.

13. de la Puente Yagüe M., Luis Collado Yurrita, Maria J Ciudad Cabañas, Marioa A Cuadrado Cenzual. Role of Vitamin D in Athletes and Their Performance: Current Concepts and New Trends. Nutrients. 2020; 12 (2): 579–591. https://doi.org/10.3390/nu12020579

14. Wilson D. J. Osteoporosis and sport. Europ. J. Radiol. 2019; 110: 169–174. https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2018.11.010

15. MacKnight J. M. Osteopenia and Osteoporosis in Female Athletes. Clin. Sports Med. 2017; 36 (4): 687–702. https://doi.org/10.1016/j.csm.2017.05.006

16. Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М., Кочеткова Н. И., Студеникина Н. В., Никитина К. И. Остеопороз и физическая активность: Науч.-метод. пособие. М.: ООО «Скайпринт»; 2013; 112 с.

17. Sale C., Elliott-Sale K. J. Nutrition and Athlete Bone Health. Sports Med. 2019; 49 (Suppl. 2): 139–151. https://doi.org/10.1007/s40279-019-01161-2

18. Huddlestone A. L., Roсkwell D., Kulund D. N., Harrison R. B. Bone mass in lifetime tennis athlety. J. Amer. Med. Ass. 1980; 244 (10): 1107–1109. https://doi.org/10.1001/jama.1980.03310100025022

19. Черницына Н. В., Нененко Н. Д., Кучин Р. В. Оценка минеральной плотности косной ткани скелета спортсменов различных специализаций методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Педагог.-психол. и медико-биол. пробл. физ. культуры и спорта. 2014; 4 (33): 133–139.

20. Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М., Комиссарова Е. Н. Показатели минеральной плотности костной ткани лиц мужского пола 13–35 лет в условиях напряженной мышечной деятельности. Морфол. ведомости. 2021; 29 (4): 59–64. https://doi.org/10.20340/mv-mn.2021.29(4).647

21. Burt L. A., Groves E. M., Quipp K., Boyd S. K. Bone density, microarchitecture and strength in elite figure skaters is discipline dependent. J. Sci. Med. Sport. 2022; 25v(2): v173–177. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2021.09.001

22. Студеникина Н. Н. Изменение минеральной плотности пяточной кости спортсменов под влиянием спортивной деятельности: Дис. канд. биол. наук, 14.00.51. М.; 2005; 139 с.

23. Черницына Н. В., Нененко Н. Д., Домрачева С. В., Давлетзянов А. Е. Минеральная плотность костной ткани у спортсменов различных специализаций. Вестн. Югорского гос. университета. 2007; 6: 95–97.

24. Martínez-Rodríguez A., Sánchez-Sánchez J., Vicente-Martínez M., Martínez-Olcina M., Miralles-Amorós L., Sánchez-Sáez J. A. Anthropometric Dimensions and Bone Quality in International Male Beach Handball Players: Junior vs. Senior Comparison. Nutrients. 2021; 13 (6): 1817. https://doi.org/10.3390/nu13061817

25. Tsukahara Y., Torii S., Yamasawa F., Iwamoto J., Otsuka T., Goto H., Kusakabe T, Matsumoto H, Akama T. Bone Metabolism, Bone Mineral Content, and Density in Elite Late Teen Female Sprinters. Int. J. Sports Med. 2021; 42 (13): 1228–1233. https://doi.org/10.1055/a-1432-2587

26. Maimoun L., Galy O., Manetta J., Coste O., Peruchon E., Micallef J. P.; Mariano-Goulart D., Couret I., Sultan C., Rossi M. Competitive season of triathlon does not alter bone metabolism and bone mineral status in male triathletes. Int. J. Sports Med. 2004; 25 (3): 230–234. https://doi.org/10.1055/s-2003-45257

27. Оганов В. С., Виноградова О. Л., Дудов Н. С., Баранов В. С., Миненков А. С., Бакулин А. В., Новиков В. Е., Кабицкая О. Е., Москаленко М. В., Глотов А. С., Глотов О. С., Попов Д. В. Анализ ассоциации костной массы у спортсменов с биохимическими и молекулярно-генетическими маркерами ремоделирования костной ткани. Физиология человека. 2008; 34 (2): 56–65.

28. Оганов В. С., Виноградова О. Л., Дудов Н. С., Баранов В. С., Миненков А. С., Бакулин А. В., Новиков В. Е., Кабицкая О. Е., Москаленко М. В., Глотов А. С., Глотов О. С., Попов Д. В. О возможной связи развития остеопении с биохимическими и генетическими маркерами костного метаболизма у спортсменов после интенсивной физической нагрузки. Часть I. Остеопороз и остеопатии. 2008; 11 (1): 2–5.

29. Nebigh A., Abed M., Borji R., Sahli S., Sellami S., Tabka Z., Rebai H. Bone Turnover Markers and Lean Mass in Pubescent Boys: Comparison Between Elite Soccer Players and Controls. Pediat. Sci. 2017; 29 (4): 513–519. https://doi.org/10.1123/pes.2017-0090

30. Burt L. A., Greene D. A., Naughton G. A. Bone Health of Young Male Gymnasts: A Systematic Review. Pediat. Exerc. Sci. 2017; 29 (4): 456–464. https://doi.org/10.1123/pes.2017-0046

31. Gaudio A., Rapisarda R., Xourafa A., Zanoli L., Manfrè V., Catalano A., Signorelli S. S., Castellino P. Effects of competitive physical activity on serum irisin levels and bone turnover markers. J. Endocr. Invest. 2021; 44 (10): 2235–2241. https://doi.org/10.1007/s40618-021-01529-0

32. Melin A.K, Heikura I. A., Tenforde A., Mountjoy M. Bone Health of Young Male Gymnasts: A Systematic Review. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2019; 29 (2): 152–164. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2018-0201

33. Banfi G., Lombardi G., Colombini A., Lippi G. Bone metabolism markers in sports medicine. Sports Med. 2010; 8: 697– 714. https://doi.org/10.2165/11533090-000000000-00000

34. Ishikawa T., Sakuraba K. Biochemical markers of bone turnover. New aspect. Bone metabolism movement in various sports and physical activities. Clin. Calcium. 2009; 19 (8): 1125–1131. https://doi.org/CliCa090811251131

35. Mojock C. D., Ormsbee M., Kim J. S., Arjmandi B. H., Louw G. A., Contreras R. J., Panton L. B. Comparisons of Bone Mineral Density Between Recreational and Trained Male Road Cyclists. Clin. J. Sport. Med. 2016; 26 (2): 152–156. https://doi.org/10.1097/JSM.0000000000000186

36. Hinrichs T., Chae E. H., Lehmann R., Allolio B., Platen P. Bone Mineral Density in Athletes of Different Disciplines: a Cross-Sectional Study. Open Sports Sci. J. 2010; 3: 129–133. https://doi.org/10.2174/1875399X01003010129

37. Gheitasi M., Imeri B., Khaledi A., Mozafaripour E. The Effect of Professional Sports Participation on Bone Content and Density in Elite Female Athletes. Asian J. Sports Med. 2022; 13 (2): e119683. https://doi.org/10.5812/asjsm-119683

38. Jonvik K. L., Torstveit M. K., Sundgot-Borgen J., Mathisen T. F. Do we need to change the guideline values for determining low bone mineral density in athletes? J. appl. Physiol. 2022; 132 (5): 1320–1322. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00851.2021

39. Rector R., Rogers R., Ruebel M., Hinton P. Participation in road cycling vs running is associated with lower bone mineral density in men. Metabolism. 2008; 57 (2): 226–232. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2007.09.005

40. Vlachopoulos D., Barker A., Ubago-Guisado E., Ortega F., Krustrup P., Metcalf B., Castro Pinero J., Ruiz J., Knapp K., Williams C., Moreno L., Gracia-Marco L. The effect of 12-month participation in osteogenic and non-osteogenic sports on bone development in adolescent male athletes. The PRO-BONE study. J. Sci. Med. Sport. 2018; 21 (4): 404–409. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2017.08.018

41. Klomsten A., Clarsen B., Garthe I., Mørland M., Stensrud T. Bone health in elite Norwegian endurance cyclists and runners: a cross-sectional study. Brit. med. J. Open Sport Exerc. Med. 2018; 7; 4 (1): e000449. https://doi.org/10.1136/bmjsem-2018-000449

42. Creighton D., Morgan A., Boardley D., Brolinson P. Weight-bearing exercise and markers of bone turnover in female athletes. J. appl. Physiol. 2001; 90 (2): 565–570. https://doi.org/10.1152/jappl.2001.90.2.565

43. Gómez-Bruton A., Gónzalez-Agüero A., Gómez-Cabello A., Casajús J. A., Vicente-Rodríguez G. Is bone tissue really affected by swimming? A systematic review. PLoS One. 2013; 8 (8): e70119. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0070119

44. Chen Z., Sherk V., Sharma-Ghimire P., Bemben M., Bemben D. Site-Specific Bone Differences and Energy Status in Male Competitive Runners and Road Cyclists. J. clin. Densitom. 2022; 25 (2): 150–159. https://doi.org/10.1016/j.jocd.2021.11.002

45. Bemben D. A., Buchanan T. D., Bemben M. G., Knehans A. W. Influence of type of mechanical loading, menstrual status, and training season on bone density in young women athletes. J. Strength Cond. Res. 2004; 18 (2): 220–226. https://doi.org/10.1519/R-12652.1

46. Теняева Е. А., Турова Е. А., Головач А. В., Бадтиева В. А., Артикулова И. Н. Исследование факторов риска остеопоротических переломов у ветеранов спорта. Человек. Спорт. Медицина. 2021; 21 (1): 177–182. https://doi.org/10.14529/hsm210122

47. Lozano-Berges G., Matute-Llorente Á., González-Agüero A., Gómez-Bruton A., Gómez-Cabello A., Vicente-Rodríguez G., Casajús J. A. Soccer helps build strong bones during growth: a systematic review and meta-analysis. Europ. J. Pediat. 2018; 177 (3): 295–310. https://doi.org/10.1007/s00431-017-3060-3

48. Bellver M., Drobnic F., Jovell E., Ferrer-Roca V., Abalos X., Del Rio L., Trilla A. Jumping rope and whole-body vibration program effects on bone values in Olympic artistic swimmers. J. Bone Miner. Metab. 2021; 39 (5): 858–867. https://doi.org/10.1007/s00774-021-01224-3

49. Shibata Y., Ohsawa I., Watanabe T., Miura T., Sato Y. Effects of physical training on bone mineral density and bone metabolism. J. physiol. Anthropol. appl. Hum. Sci. 2003; 22 (4): 203–208. PMID: 12939536

50. Van den Berghe P., Breine B., Haeck E., De Clercq D. One hundred marathons in 100 days: Unique biomechanical signature and the evolution of force characteristics and bone density. J. Sport Hlth Sci. 2022; 11 (3): 347–357. https://doi.org/10.1016/j.jshs.2021.03.009

51. Nattiv A., Loucks A., Manore M., Sanborn C., Sundgot-Borgen J., Warren M. American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. The female athlete triad. Med. Sci. Sports Exerc. 2007; 39 (10): 1867–1882. https://doi.org/10.1249/mss.0b013e318149f111

52. Yenilmez M. I., Palamutoglu M. I. Critical thoughts and insights on the female athlete triad precedents existing challenges and prospects. J. Manag. Inform. Decis. Sci. 2020; 23 (4): 324–331.

53. Sanborn C. F., Martin B. J., Wagner W. W. Jr. Is athletic amenorrhea specific to runners? Amer. J. Obstet. and Gynec. 1982; 143 (8): 859–861. https://doi.org/10.1016/0002-9378(82)90463-x

54. De Souza M. J., Ricker E. A., Mallinson R. J., Allaway H. C.M, Koltun K. J., Strock N. C.A., Gibbs J. C., Kuruppumullage Don P., Williams N. I. Bone mineral density in response to increased energy intake in exercising women with oligomenorrhea/ amenorrhea: the REFUEL randomized controlled trial. Amer. J. clin. Nutr. 2022; 115 (6): 1457–1472. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqac044

55. Jonvik K. L., Torstveit M. K., Sundgot-Borgen J. K., Mathisen T. F. Last Word on Viewpoint: Do we need to change the guideline values for determining low bone mineral density in athletes? J. appl. Physiol. 2022; 132 (5): 1325–1326. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00227.2022

56. Holtzman B., Popp K., Tenforde A., Parziale A., Taylor K., Ackerman K. Low energy availability surrogates associated with lower bone mineral density and bone stress injury site. PMR. 2022; 14 (5): 587–596. https://doi.org/10.1002/pmrj.12821

57. Areta J., Taylor H., Koehler K. Low energy availability: history, definition and evidence of its endocrine, metabolic and physiological effects in prospective studies in females and males. Europ. J. appl. Physiol. 2021; 121 (1): 1–21. https://doi.org/10.1007/s00421-020-04516-0

58. Mountjoy M., Sundgot-Borgen J., Burke L., Ackerman K., Blauwet C., Constantini N., Lebrun C., Lundy B., Melin A., Meyer N. et al. IOC consensus statement on relative energy deficiency in sport (RED-S): 2018 update. Brit. J. Sports Med. 2018; 52: 687–697. https://doi.org/10.1136/bjsports-2018-099193

59. Kerksick C., Wilborn C., Roberts M., Smith-Ryan A., Kleiner S., Jäger R., Collins R., Cooke M., Davis J., Galvan E., Greenwood M., Lowery L., Wildman R., Antonio J., Kreider R. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2018; 15: 38. https://doi.org/10.1186/s12970-018-0242-y