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Das Knochenwachstum ist während der Adoleszenz am ausgeprägtesten.Diese Studie zielte darauf ab, die Auswirkungen des Körperbaus und der Kraft von Jugendlichen auf Marker für die Knochenmineraldichte und den Knochenstoffwechsel aufzuklären, um das Knochenwachstum während der Adoleszenz zu verbessern und zukünftige Osteoporose zu verhindern.Von 2009 bis 2015 nahmen 277 Jugendliche (125 Jungen und 152 Mädchen) im Alter von 10/11 und 14/15 Jahren an der Befragung teil.Zu den Messungen gehören Fitness-/Body-Mass-Index (z. B. Muskelverhältnis usw.), Griffstärke, Knochenmineraldichte (Osteosonometrie-Index, OSI) und Marker des Knochenstoffwechsels (alkalische Phosphatase vom Knochentyp und vernetztes Typ-I-Kollagen-N). .-terminales Peptid).Bei Mädchen im Alter von 10/11 Jahren wurde eine positive Korrelation zwischen Körpergröße/Griffstärke und OSI gefunden.Bei Jungen im Alter von 14/15 Jahren waren alle Körpergrößen-/Griffkraftfaktoren positiv mit OSI assoziiert.Veränderungen der Körpermuskelanteile waren bei beiden Geschlechtern positiv mit Veränderungen des OSI korreliert.Größe, Körpermuskelverhältnis und Griffkraft im Alter von 10/11 Jahren waren bei beiden Geschlechtern signifikant mit OSI (positiv) und Knochenstoffwechselmarkern (negativ) im Alter von 14/15 Jahren assoziiert.Ein angemessener Körperbau nach dem 10. bis 11. Lebensjahr bei Jungen und bis zum 10. bis 11. Lebensjahr bei Mädchen kann zur Erhöhung der maximalen Knochenmasse beitragen.
Die gesunde Lebenserwartung wurde 2001 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als die durchschnittliche Zeitdauer vorgeschlagen, die eine Person in ihrem täglichen Leben einen gesunden Lebensstil führen kann.In Japan wird die Lücke zwischen gesunder Lebenserwartung und durchschnittlicher Lebenserwartung voraussichtlich mehr als 10 Jahre betragen2.So wurde die „Nationale Bewegung für Gesundheitsförderung im 21. Jahrhundert (Gesundes Japan 21)“ gegründet, um die Lebenserwartung für ein gesundes Leben zu erhöhen3,4.Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die Pflegezeit der Menschen hinauszuzögern.Bewegungssyndrom, Schwäche und Osteoporose5 sind die Hauptgründe für die Inanspruchnahme medizinischer Versorgung in Japan.Darüber hinaus ist die Kontrolle des metabolischen Syndroms, der kindlichen Adipositas, der Gebrechlichkeit und des motorischen Syndroms eine Maßnahme zur Vermeidung von Pflegebedürftigkeit6.
Wie wir alle wissen, ist regelmäßige moderate Bewegung für eine gute Gesundheit unerlässlich.Um Sport treiben zu können, muss das motorische System, das aus Knochen, Gelenken und Muskeln besteht, gesund sein.Infolgedessen definierte die Japan Orthopaedic Association im Jahr 2007 das „Bewegungssyndrom“ als „Immobilität aufgrund von Erkrankungen des Bewegungsapparats und [bei denen] ein hohes Risiko besteht, in der Zukunft Langzeitpflege zu benötigen“7, und präventive Maßnahmen wurden untersucht seit damals.dann.Dem Weißbuch von 2021 zufolge bleiben jedoch Alterung, Knochenbrüche und Muskel-Skelett-Erkrankungen8 die häufigsten Ursachen für Pflegebedarf in Japan und machen ein Viertel des gesamten Pflegebedarfs aus.
Insbesondere wird berichtet, dass in Japan 7,9 % der Männer und 22,9 % der Frauen über 40 von frakturverursachender Osteoporose betroffen sind9,10.Früherkennung und Behandlung scheinen der wichtigste Weg zur Vorbeugung von Osteoporose zu sein.Die Beurteilung der Knochenmineraldichte (BMD) ist entscheidend für die Früherkennung und Behandlung.Dual-Energy-Röntgenabsorption (DXA) wurde traditionell als Indikator für die Knochenbewertung in verschiedenen radiologischen Modalitäten verwendet.Es wurde jedoch berichtet, dass Frakturen auch bei hoher BMD auftreten, und im Jahr 2000 empfahl eine Konsenssitzung der National Institutes of Health (NIH)11 die Zunahme der Knochenmasse als Maß für die Knochenbewertung.Die Beurteilung der Knochenqualität bleibt jedoch eine Herausforderung.
Eine Methode zur Beurteilung der BMD ist Ultraschall (quantitativer Ultraschall, QUS)12,13,14,15.Studien haben auch gezeigt, dass QUS- und DXA-Ergebnisse korrelieren16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27.QUS ist jedoch nicht invasiv, nicht radioaktiv und kann zum Screening von schwangeren Frauen und Kindern verwendet werden.Außerdem hat es gegenüber DXA einen klaren Vorteil, nämlich dass es entfernbar ist.
Knochen werden von Osteoklasten aufgenommen und von Osteoblasten gebildet.Die Knochendichte bleibt erhalten, wenn der Knochenstoffwechsel normal ist und ein Gleichgewicht zwischen Knochenabbau und Knochenaufbau besteht.
Umgekehrt führt ein anormaler Knochenstoffwechsel zu einer verringerten BMD.Daher werden zur Früherkennung von Osteoporose Marker des Knochenstoffwechsels verwendet, die unabhängige Indikatoren sind, die mit BMD assoziiert sind, einschließlich Markern der Knochenbildung und Knochenresorption, um den Knochenstoffwechsel in Japan zu beurteilen.Die Fracture Intervention Trial (FIT) mit einem Endpunkt zur Frakturprävention zeigte, dass BMD eher ein Marker für die Knochenbildung als für die Knochenresorption ist16,28.In dieser Studie wurden auch Marker des Knochenstoffwechsels gemessen, um die Dynamik des Knochenstoffwechsels objektiv zu untersuchen.Dazu gehören Marker der Knochenbildung (alkalische Phosphatase vom Knochentyp, BAP) und Marker der Knochenresorption (vernetztes N-terminales Typ-I-Kollagenpeptid, NTX).
Die Adoleszenz ist das Alter der maximalen Wachstumsrate (PHVA), wenn das Knochenwachstum schnell ist und die Knochendichte vor etwa 20 Jahren ihren Höhepunkt erreicht (Peak Bone Mass, PBM).
Eine Möglichkeit, Osteoporose vorzubeugen, besteht darin, die PBM zu erhöhen.Da jedoch die Details des Knochenstoffwechsels bei Jugendlichen unbekannt sind, können keine spezifischen Interventionen zur Erhöhung der BMD vorgeschlagen werden.
Daher zielte diese Studie darauf ab, die Wirkung der Körperzusammensetzung und körperlichen Kraft auf die Knochenmineraldichte und Skelettmarker während der Adoleszenz aufzuklären, wenn das Knochenwachstum am aktivsten ist.
Dies ist ein vierjähriges Kohortenstudium von der fünften Klasse der Grundschule bis zur dritten Klasse der Junior High School.
Zu den Teilnehmern gehörten jugendliche Jungen und Mädchen, die in der fünften Klasse der Grundschule und der dritten Klasse der Junior High School an der primären und sekundären Gesundheitsumfrage des Iwaki-Gesundheitsförderungsprojekts teilnahmen.
Es wurden vier Grund- und Mittelschulen ausgewählt, die sich im Bezirk Iwaki der Stadt Hirosaki im Norden Japans befinden.Die Befragung wurde im Herbst durchgeführt.
Von 2009 bis 2011 wurden einwilligende Schüler der 5. Klasse (10/11 Jahre alt) und ihre Eltern befragt und gemessen.Von den 395 Probanden nahmen 361 Personen an der Umfrage teil, das sind 91,4 %.
Von 2013 bis 2015 wurden einwilligende Drittklässler (14/15-Jährige) und ihre Eltern befragt und gemessen.Von den 415 Probanden nahmen 380 Personen an der Umfrage teil, das sind 84,3 %.
Zu den 323 Teilnehmern gehörten Personen mit einer Vorgeschichte von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Dyslipidämie oder Bluthochdruck, Personen, die Medikamente einnahmen, Personen mit einer Vorgeschichte von Frakturen, Personen mit einer Vorgeschichte von Kalkaneusfrakturen und Personen mit fehlenden Werten in Analyseelementen.Ausgeschlossen.Insgesamt wurden 277 Jugendliche (125 Jungen und 152 Mädchen) in die Analyse eingeschlossen.
Die Befragungskomponenten umfassten Fragebögen, Knochendichtemessungen, Blutuntersuchungen (Marker des Knochenstoffwechsels) und Fitnessmessungen.Die Umfrage wurde während 1 Tag Grundschule und 1-2 Tagen Sekundarschule durchgeführt.Die Untersuchung dauerte 5 Tage.
Vorab wurde ein Fragebogen zum Selbstausfüllen zur Verfügung gestellt.Die Teilnehmer wurden gebeten, Fragebögen mit ihren Eltern oder Erziehungsberechtigten auszufüllen, und die Fragebögen wurden am Tag der Messung eingesammelt.Vier Experten für öffentliche Gesundheit überprüften die Antworten und konsultierten die Kinder oder ihre Eltern, falls sie Fragen hatten.Zu den Fragebogenelementen gehörten Alter, Geschlecht, Krankengeschichte, aktuelle Krankengeschichte und Medikationsstatus.
Im Rahmen der körperlichen Untersuchung am Tag der Studie wurden Körpergröße und Körperzusammensetzung gemessen.
Die Messungen der Körperzusammensetzung umfassten das Körpergewicht, den Prozentsatz an Körperfett (% Fett) und den Prozentsatz an Körpermasse (% Muskel).Die Messungen wurden unter Verwendung eines Körperzusammensetzungsanalysators basierend auf der Bioimpedanzmethode (TBF-110; Tanita Corporation, Tokio) durchgeführt.Das Gerät verwendet mehrere Frequenzen 5 kHz, 50 kHz, 250 kHz und 500 kHz und wurde in vielen Studien mit Erwachsenen verwendet29,30,31.Das Gerät wurde entwickelt, um Teilnehmer zu messen, die mindestens 110 cm groß und 6 Jahre oder älter sind.
BMD ist die Hauptkomponente der Knochenstärke.Die BMD-Beurteilung wurde von ECUS unter Verwendung eines Knochenultraschallgeräts (AOS-100NW; Aloka Co., Ltd., Tokio, Japan) durchgeführt.Messstelle war das Fersenbein, das mit dem Osteo Sono-Assessment Index (OSI) bewertet wurde.Dieses Gerät misst die Schallgeschwindigkeit (SOS) und den Transmissionsindex (TI), die dann zur Berechnung des OSI verwendet werden.SOS wird verwendet, um Verkalkung und Knochenmineraldichte zu messen34,35 und TI wird verwendet, um die Dämpfung von Breitband-Ultraschall zu messen, ein Index für die Beurteilung der Knochenqualität12,15.Der OSI wird nach folgender Formel berechnet:
Dadurch werden die Eigenschaften von SOS und TI widergespiegelt.Daher wird OSI als einer der Werte des globalen Indikators bei der Beurteilung des akustischen Knochens betrachtet.
Zur Beurteilung der Muskelkraft haben wir die Griffkraft verwendet, von der angenommen wird, dass sie die Muskelkraft des ganzen Körpers widerspiegelt37,38.Wir folgen der Methodik des „Neuen körperlichen Fitnesstests“39 des Sportbüros des Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie.
Smedley Greifdynamometer (TKK 5401; Takei Scientific Instruments Co., Ltd., Niigata, Japan).Es wird verwendet, um die Griffstärke zu messen und die Griffweite so einzustellen, dass das proximale Interphalangealgelenk des Ringfingers um 90° gebeugt ist.Bei der Messung ist die Position der Gliedmaßen stehend mit ausgestreckten Beinen, der Pfeil der Handlehre zeigt nach außen, die Schultern sind leicht zur Seite verschoben und berühren den Körper nicht.Die Teilnehmer wurden dann gebeten, das Dynamometer beim Ausatmen mit voller Kraft zu greifen.Während der Messung wurden die Teilnehmer gebeten, den Griff des Dynamometers ruhig zu halten und dabei die Grundhaltung beizubehalten.Jede Hand wird zweimal gemessen, und die linke und die rechte Hand werden abwechselnd gemessen, um den besten Wert zu erhalten.
Am frühen Morgen wurde den Kindern der Mittelstufe der dritten Klasse auf nüchternen Magen Blut entnommen, und der Bluttest wurde an LSI Medience Co., Ltd. enzymatischer Immunochemilumineszenz-Assay)-Verfahren.für den Resorptionsmarker (NTX).
Mittels gepaarter t-Tests wurden die in der fünften Klasse der Grundschule und der dritten Klasse der Junior High School erhaltenen Messungen verglichen.
Um potenzielle Störfaktoren zu untersuchen, wurden Korrelationen zwischen OSI für jede Klasse und Körpergröße, Körperfettanteil, Muskelanteil und Griffstärke unter Verwendung von partiellen Korrelationskoeffizienten validiert.Für Gymnasiasten der dritten Klasse wurden Korrelationen zwischen OSI, BAP und NTX unter Verwendung von partiellen Korrelationskoeffizienten bestätigt.
Um die Auswirkungen von Veränderungen des Körperbaus und der Kraft von der fünften Klasse der Grundschule bis zur dritten Klasse der Junior High School auf den OSI zu untersuchen, wurden Veränderungen des Körperfettanteils, der Muskelmasse und der Griffstärke im Zusammenhang mit Veränderungen des OSI untersucht.Verwenden Sie die multiple Regressionsanalyse.In dieser Analyse wurde die Veränderung des OSI als Zielvariable und die Veränderung jedes Elements als erklärende Variable verwendet.
Mittels logistischer Regressionsanalyse wurden Odds Ratios mit 95 % Konfidenzintervallen berechnet, um die Beziehung zwischen Fitnessparametern in der fünften Klasse der Grundschule und dem Knochenstoffwechsel (OSI, BAP und NTX) in der dritten Klasse der High School abzuschätzen.
Körpergröße, Körperfettanteil, Muskelanteil und Griffstärke wurden als Indikatoren für Fitness/Fitness für Grundschüler der fünften Klasse verwendet, die jeweils verwendet wurden, um die Schüler in Gruppen mit niedrigem, mittlerem und hohem Tertil zu kategorisieren.
SPSS 16.0J-Software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) wurde für die statistische Analyse verwendet und p-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant betrachtet.
Der Zweck der Studie, das Recht, jederzeit von der Studie zurückzutreten, und die Praktiken des Datenmanagements (einschließlich Datenschutz und Datenanonymisierung) wurden allen Teilnehmern ausführlich erklärt, und eine schriftliche Zustimmung wurde von den Teilnehmern selbst oder von ihren Eltern eingeholt ./ Wächter.
Das Iwaki Health Promotion Project Primary and Secondary School Health Study wurde vom Institutional Review Board der Hirosaki University Graduate School of Medicine genehmigt (Genehmigungsnummer 2009-048, 2010-084, 2011-111, 2013-339, 2014-060 und 2015).-075).
Diese Studie wurde beim University Hospitals Medical Information Network (UMIN-CTR, https://www.umin.ac.jp; Prüfungsname: Iwaki Health Promotion Project medical exam; und UMIN-Prüfungs-ID: UMIN000040459) registriert.
Bei Jungen stiegen alle Indikatoren mit Ausnahme von % Fett signifikant an, und bei Mädchen stiegen alle Indikatoren signifikant an.Auch im dritten Jahr der Realschule waren die Werte des Knochenstoffwechselindex bei Jungen deutlich höher als bei Mädchen, was darauf hindeutet, dass der Knochenstoffwechsel bei Jungen in dieser Zeit aktiver war als bei Mädchen.
Bei Mädchen der fünften Klasse wurde eine positive Korrelation zwischen Körpergröße/Griffstärke und OSI gefunden.Bei Jungen wurde dieser Trend jedoch nicht beobachtet.
Bei Jungen der dritten Klasse korrelierten alle Körpergrößen-/Griffkraftfaktoren positiv mit OSI und negativ mit NTX und /BAP.Im Gegensatz dazu war dieser Trend bei Mädchen weniger ausgeprägt.
Es gab signifikante Trends in den Chancen für einen höheren OSI bei Schülern der dritten und fünften Klasse in den Gruppen Spitzengröße, Fettanteil, Muskelanteil und Griffstärke.
Darüber hinaus neigten höhere Körpergröße, Körperfettanteil, Muskelanteil und Griffstärke bei Männern und Frauen der fünften Klasse dazu, das Chancenverhältnis für BAP- und NTX-Werte in der neunten Klasse signifikant zu senken.
Die Neubildung und Resorption von Knochen erfolgt während des gesamten Lebens.Diese Knochenstoffwechselaktivitäten werden durch verschiedene Hormone40,41,42,43,44,45,46 und Zytokine reguliert.Es gibt zwei Höhepunkte des Knochenwachstums: das primäre Wachstum vor dem 5. Lebensjahr und das sekundäre Wachstum während der Adoleszenz.In der sekundären Wachstumsphase ist das Wachstum der langen Knochenachse abgeschlossen, die Epiphysenlinie schließt sich, der trabekuläre Knochen wird dicht und die BMD verbessert sich.Die Teilnehmer dieser Studie befanden sich in einer Phase der Entwicklung sekundärer Geschlechtsmerkmale, in der die Sekretion von Sexualhormonen aktiv war und Faktoren, die den Knochenstoffwechsel beeinflussten, miteinander verflochten waren.Rauchenzauner et al.[47] berichteten, dass der Knochenstoffwechsel im Jugendalter mit Alter und Geschlecht sehr unterschiedlich ist und dass sowohl BAP als auch die tartratresistente Phosphatase, ein Marker für Knochenresorption, nach dem 15. Lebensjahr abnehmen.Es wurden jedoch keine Studien durchgeführt, um diese Faktoren bei japanischen Jugendlichen zu untersuchen.Es gibt auch sehr begrenzte Berichte über Trends bei DXA-bezogenen Markern und Faktoren des Knochenstoffwechsels bei japanischen Jugendlichen.Ein Grund dafür ist die Zurückhaltung von Eltern und Betreuern, invasive Tests an ihren Kindern wie Blutabnahme und Bestrahlung ohne Diagnose oder Behandlung zuzulassen.
Bei Mädchen der fünften Klasse wurde eine positive Korrelation zwischen Körpergröße/Griffstärke und OSI gefunden.Bei Jungen wurde dieser Trend jedoch nicht beobachtet.Dies deutet darauf hin, dass die Entwicklung der Körpergröße während der frühen Pubertät den OSI bei Mädchen beeinflusst.
Alle Körperform-/Griffkraftfaktoren waren bei Jungen der dritten Klasse positiv mit OSI assoziiert.Im Gegensatz dazu war dieser Trend bei Mädchen weniger ausgeprägt, wo nur Veränderungen des Muskelanteils und der Griffstärke positiv mit OSI assoziiert waren.Änderungen der Körpermuskelanteile waren positiv mit Änderungen des OSI zwischen den Geschlechtern korreliert.Diese Ergebnisse legen nahe, dass bei Jungen eine Zunahme der Körpergröße/Muskelkraft von Grad 5 auf 3 den OSI beeinflusst.
Körpergröße, Körper-Muskel-Verhältnis und Greifkraft in der fünften Klasse der Grundschule korrelierten signifikant positiv mit dem OSI-Index und signifikant negativ mit Messungen des Knochenstoffwechsels in der dritten Klasse der High School.Diese Daten deuten darauf hin, dass die Entwicklung der Körpergröße (Größe und Körper-zu-Körper-Verhältnis) und der Griffstärke in der frühen Adoleszenz den OSI und den Knochenstoffwechsel beeinflusst.
Das zweite Alter der maximalen Wachstumsrate (PHVA) wurde in Japan bei 13 Jahren für Jungen und 11 Jahren für Mädchen beobachtet, mit schnellerem Wachstum bei Jungen49.Im Alter von 17 Jahren bei Jungen und 15 Jahren bei Mädchen beginnt sich die Epiphysenfuge zu schließen und die BMD steigt zur BMD hin an.Vor diesem Hintergrund und den Ergebnissen dieser Studie stellen wir die Hypothese auf, dass eine Erhöhung der Körpergröße, Muskelmasse und Muskelkraft bei Mädchen bis zur fünften Klasse für die Erhöhung der BMD wichtig ist.
Frühere Studien an heranwachsenden Kindern und Jugendlichen haben gezeigt, dass Marker für Knochenresorption und Knochenbildung schließlich zunehmen50.Dies kann einen aktiven Knochenstoffwechsel widerspiegeln.
Die Beziehung zwischen Knochenstoffwechsel und BMD war Gegenstand vieler Studien an Erwachsenen51,52.Obwohl einige Berichte53, 54, 55, 56 leicht unterschiedliche Trends bei Männern zeigen, kann eine Überprüfung früherer Ergebnisse wie folgt zusammengefasst werden: „Marker des Knochenstoffwechsels nehmen während des Wachstums zu, nehmen dann ab und bleiben bis zum Alter von 40 Jahren, dem Alter, unverändert. ”.
In Japan liegen die BAP-Referenzwerte bei 3,7–20,9 µg/L für gesunde Männer und 2,9–14,5 µg/L für gesunde prämenopausale Frauen.Referenzwerte für NTX sind 9,5-17,7 nmol BCE/L für gesunde Männer und 7,5-16,5 nmol BCE/L für gesunde prämenopausale Frauen.Im Vergleich zu diesen Referenzwerten in unserer Studie verbesserten sich beide Indikatoren in Drittklässlern der Sekundarstufe I, was bei Jungen stärker ausgeprägt war.Dies weist auf die Aktivität des Knochenstoffwechsels bei Drittklässlern, insbesondere Jungen, hin.Der Grund für den Geschlechtsunterschied kann darin liegen, dass sich die Jungen der 3. Klasse noch in der Wachstumsphase befinden und die Epiphysenfuge noch nicht geschlossen ist, während bei Mädchen in dieser Zeit die Epiphysenfuge näher am Schließen ist.Das heißt, Jungen in der dritten Klasse entwickeln sich noch und haben ein aktives Skelettwachstum, während Mädchen am Ende der Skelettwachstumsperiode sind und das Stadium der Skelettreife erreichen.Die in dieser Studie erhaltenen Trends der Knochenstoffwechselmarker entsprachen dem Alter der maximalen Wachstumsrate in der japanischen Bevölkerung.
Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse dieser Studie, dass Grundschüler der fünften Klasse mit einem starken Körperbau und körperlicher Kraft ein jüngeres Alter auf dem Höhepunkt des Knochenstoffwechsels hatten.
Eine Einschränkung dieser Studie besteht jedoch darin, dass der Effekt der Menstruation nicht berücksichtigt wurde.Da der Knochenstoffwechsel durch Sexualhormone beeinflusst wird, müssen zukünftige Studien den Einfluss der Menstruation untersuchen.