Особенности цикла костного ремоделирования в условиях профессиональной спортивной деятельности (обзор литературы)

Введение. Процессы адаптации к профессиональной спортивной деятельности затрагивают различные системы и подсистемы организма спортсмена, оказывая влияние на состояние костной ткани, что может отражаться в показателях ремоделирования кости.

Цель работы — анализ современных научных публикаций, посвященных особенностям цикла костного ремоделирования в процессе профессиональной спортивной деятельности.

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. Для спортивной субпопуляции относительно общей популяции в целом характерны более высокие значения показателей ремоделирования кости, которые изменяются под воздействием физической нагрузки. Динамика маркеров костного ремоделирования в процессе профессиональной спортивной деятельности различна с учетом интенсивности и длительности физической нагрузки, переносимости спортсменом тренировочного воздействия и может носить отсроченный характер — от нескольких часов до месяцев после тренировочного процесса. Изменения маркеров остеосинтеза соотносятся с уровнем тренированности спортсмена. Отмечена различная чувствительность цикла ремоделирования кости к изменению режима тренировки: маркеры остеосинтеза показали бо′льшую чувствительность по сравнению с резорбцией, активацию которой вызывают более интенсивные физические нагрузки. Обеспеченность кислородом во время тренировочной нагрузки влияет на изменение показателей костного ремоделирования. Высокие тренировочные нагрузки в большей мере активируют резорбцию и замедляют синтез кости, что может оказывать отрицательное влияние на ее массу и выступать фактором риска развития патологии костной системы. У спортсменов остеокальцин задействован в углеводном и жировом обмене. Маркеры цикла костного ремоделирования соотносятся с показателями композитного состава массы тела спортсмена.

Заключение. Для профессиональных спортсменов характерна бо′льшая, чем в общей популяции, скорость костного ремоделирования. Показатели ремоделирования кости у спортсменов изменяются под действием физической нагрузки. Они отражают длительность, интенсивность последней и переносимость тренировочного воздействия с доминированием процессов резорбции над синтезом на фоне высокоинтенсивных нагрузок при участии костного ремоделирования в энергетическом метаболизме. Таким образом, маркеры костного ремоделирования могут быть информативны для мониторинга функциональной подготовленности спортсмена.

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

2. Мартиросова Т. А., Арнст Н. В., Трифоненкова Т. А. Системный анализ причин спортивного травматизма и путей его профилактики. Человек. Спорт. Медицина. 2024; 24 (1): 174–181. https://doi.org/10.14529/hsm240121

3. Banfi G., Lombardi G., Colombini A., Lippi G. Bone metabolism markers in sports medicine. Sports Med. 2010; 40 (8): 697–714. https://doi.org/10.2165/11533090-000000000-00000

4. Elloumi M., Ben Ounis O., Courteix D. et al. Long-term rugby practice enhances bone mass and metabolism in relation with physical fitness and playing position. J. Bone Miner. Metab. 2009; 27 (6): 713–720. https://doi.org/10.1007/s00774-009-0086-2

5. Maïmoun L., Coste O., Puech A. M. et al. No negative impact of reduced leptin secretion on bone metabolism in male decathletes. Europ. J. Appl. Physiol. 2008; 102 (3): 343–351. https://doi.org/10.1007/s00421-007-0592-7

6. Sansoni V., Vernillo G., Perego S. et al. Bone turnover response is linked to both acute and established metabolic changes in ultra-marathon runners. Endocrine. 2016; 56 (1): 196–204. https://doi.org/10.1007/s12020-016-1012-8

7. Белая Ж. Е., Белова К. Ю., Бирюкова Е. В. и др. Федеральные клинические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике остеопороза. Остеопороз и остеопатии. 2021; 24 (2): 4–47. https://doi.org/10.14341/osteo12930

8. Lombardi G., Colombini A., Freschi M. et al. Seasonal variation of bone turnover markers in top-level female skiers. Europ. J. Appl. Physiol. 2011; 111 (3): 433–440. https://doi.org/10.1007/s00421-010-1664-7

9. Jürimäe J., Purge P., Jürimäe T., Von Duvillard S. P. Bone metabolism in elite male rowers: adaptation to volume-extended training. Europ. J. Appl. Physiol. 2006; 97 (1): 127–132. https://doi.org/10.1007/s00421-006-0158-0

10. Оганов В. С., Виноградова О. Л., Бакулин А. В. и др. Анализ ассоциации костной массы у спортсменов с биохимическими и молекулярно-генетическими маркерами ремоделирования костной ткани. Физиология человека. 2008; 34 (2): 56–65.

11. Оганов В. С., Виноградова О. Л., Дудов Н. С. и др. О возможной связи развития остеопении с биохимическими и генетическими маркёрами костного метаболизма у спортсменов после интенсивной физической нагрузки. Часть I. Остеопороз и остеопатии. 2008; 11 (1): 2–5.

12. 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; 19 (4): 43–49. https://doi.org/10.14529/hsm190406

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

14. Civil R., Dolan E., Swinton P. A. et al. P1NP and β-CTX-1 responses to a prolonged, continuous running bout in young healthy adult males: A systematic review with individual participant data meta-analysis. Sports Med. Open. 2023; 9 (1): 85. https://doi.org/10.1186/s40798-023-00628-x

15. Maimoun L., Galy O., Manetta J. et al. 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

16. Shibata Y., Ohsawa I., Watanabe T. et al. Effects of physical training on bone mineral density and bone metabolism. J. Physiol. Anthropol. Appl. Human Sci. 2003; 22 (4): 203–208. https://doi.org/10.2114/jpa.22.203

17. Gaudio A., Rapisarda R., Xourafa A. et al. 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

18. Mieszkowski J., Kochanowicz A., Piskorska E. et al. Serum levels of bone formation and resorption markers in relation to vitamin D status in professional gymnastics and physically active men during upper and lower body high-intensity exercise. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2021; 18 (1): 29. https://doi.org/10.1186/s12970-021-00430-8

19. Wang X., Wang Y., Yang X. et al. Effects of blood flow restriction training on bone metabolism: A systematic review and meta-analysis. Front. Physiol. 2023; 14: 1212927. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1212927

20. Oosthuyse T., Badenhorst M., Avidon I. Bone resorption is suppressed immediately after the third and fourth days of multiday cycling but persistently increased following overnight recovery. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2014; 39 (1): 64–73. https://doi.org/10.1139/apnm-2013-0105

21. Barry D. W., Hansen K. C., Van Pelt R. E. et al. Acute calcium ingestion attenuates exercise-induced disruption of calcium homeostasis. Med. Sci. Sports Exerc. 2011; 43 (4): 617–623. https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e3181f79fa8

22. Lundy B., McKay A. K. A., Fensham N. C. et al. The impact of acute calcium intake on bone turnover markers during a training day in elite male rowers. Med. Sci. Sports Exerc. 2023; 55 (1): 55–65. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000003022

23. Jastrzębska J., Skalska M., Radzimiński Ł. et al. Changes of 25 (OH)D concentration, bone resorption markers and physical performance as an effect of sun exposure, supplementation of vitamin D and lockdown among young soccer players during a one-year training season. Nutrients. 2022; 14 (3): 521. https://doi.org/10.3390/nu14030521

24. Никитина К. И., Сафонов Л. В., Абрамова Т. Ф. и др. Особенности костного метаболизма у спортсменов велоспорта. Соврем. пробл. науки и образования. 2022; 6: 141. https://doi.org/10.17513/spno.32268

25. 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

26. Stojanović E., Jakovljević V., Scanlan A. T. et al. Vitamin D3 supplementation reduces serum markers of bone resorption and muscle damage in female basketball players with vitamin D inadequacy. Europ. J. Sport Sci. 2022; 22 (10): 1532– 1542. https://doi.org/10.1080/17461391.2021.1953153

27. Lombardi G., Lanteri P., Graziani R. et al. Bone and energy metabolism parameters in professional cyclists during the Giro d′Italia 3-weeks stage race. PLoS One. 2012; 7 (7): e42077. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0042077

28. Nebigh A., Abed M. E., Borji R. et al. Bone turnover markers and lean mass in pubescent boys: comparison between elite soccer players and controls. Pediat. Exerc. Sci. 2017; 29 (4): 513–519. https://doi.org/10.1123/pes.2017-0090

29. Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М., Кочеткова Н. И. Лабильные компоненты массы тела — критерии общей физической подготовленности и контроля текущей и долговременной адаптации к тренировочным нагрузкам: Методические рекомендации. М.: Скайпринт; 2013.

30. Mera P., Laue K., Ferron M. et al. Osteocalcin signaling in myofibers is necessary and sufficient for optimum adaptation to exercise. Cell Metab. 2016; 23 (6): 1078–1092. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.05.004

31. Wang H., Zheng X., Zhang Y. et al. The endocrine role of bone: novel functions of bone-derived cytokines. Biochem. Pharmacol. 2021; 183: 114308. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.114308

32. Ducy P. The role of osteocalcin in the endocrine cross-talk between bone remodelling and energy metabolism. Diabetologia. 2011; 54 (6): 1291–1297. https://doi.org/10.1007/s00125-011-2155-z

33. Гребенникова Т. А., Белая Ж. Е., Цориев Т. Т. и др. Эндокринная функция костной ткани. Остеопороз и остеопатии. 2015; 18 (1): 28–37. https://doi.org/10.14341/osteo2015128-37

34. Панкратова Ю. В., Пигарова Е. А., Дзеранова Л. К. Витамин К-зависимые белки: остеокальцин, матриксный Glaбелок и их внекостные эффекты. Ожирение и метаболизм. 2013; (2): 11–18.

35. Аметов А. С., Камынина Л. Л., Литвиненко В. М. Гипоадипонектинемия — маркер глюкозо- и липотоксичности у пациентов с сахарным диабетом типа 2 и висцеральным ожирением. Эндокринология: Новости. Мнения. Обучение. 2018; 7 (2): 35–45. https://doi.org/10.24411/2304-9529-2018-12003

36. Prouteau S., Benhamou L., Courteix D. Relationships between serum leptin and bone markers during stable weight, weight reduction and weight regain in male and female judoists. Europ. J. Endocr. 2006; 154 (3): 389–395. https://doi.org/10.1530/eje.1.02103

37. Соловьев В. Б., Соловьева О. В., Столяров А. А., Скуднов В. М. Влияние физической работы на уровень регуляторных пептидов и активность ферментов их обмена в сыворотке крови спортсменов различных квалификационных групп. Actualscience. 2015; 2 (2): 6–16.

38. Tsukahara Y., Torii S., Yamasawa F. et al. 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

39. 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/10.20837/42009081125

40. Areta J. L., Taylor H. L., 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

41. Иорданская Ф. А., Бучина Е. В., Кочеткова Н. И. и др. Комплексный медико-биологический контроль в пляжном волейболе: Научно-методическое пособие. М.: Спорт; 2018.

42. Creighton D. L., Morgan A. L., Boardley D., Brolinson P. G. 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. Kottaras S., Stoikos J., McKinlay B. J. et al. Bone turnover markers and osteokines in adolescent female athletes of highand low-impact sports compared with nonathletic controls. Pediat. Exerc. Sci. 2023; 35 (1): 41–47. https://doi.org/10.1123/pes.2022-0025

44. Кучин Р. В., Нененко Н. Д., Стогов М. В. и др. Маркеры костного ремоделирования у юношей при занятиях спортом в условиях Среднего Приобья. Теория и практика физической культуры. 2020; 11: 38–39.

45. Hilkens L., Van Schijndel N., Weijer V. C. R. et al. Jumping exercise combined with collagen supplementation preserves bone mineral density in elite cyclists. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2024; 34 (1): 38–47. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2023-0080