《Frontiers in Endocrinology》：The effects of combined endurance training of different intensities and resistance training on bone mineral density, microstructure and mechanical properties of rats
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本研究探讨了不同强度耐力训练（低强度LR、中强度MR、高强度间歇HR）联合抗阻训练（R）对青春期雄性大鼠骨骼健康的影响。结果表明，与单纯抗阻训练（R）和对照组（C）相比，组合训练（尤其是MR组）能更显著提升骨密度（BMD）、改善骨微结构（如骨体积分数BV/TV、骨小梁数量Tb.N）并增强骨生物力学性能（最大载荷、骨折应力）。中强度耐力联合抗阻训练（MR）为促进青春期骨矿物质积累和骨骼强度提供了最优运动方案。
引言
青春期是骨矿物质积累的关键时期，约50%的峰值骨量在此阶段形成，至青春期结束时可达90%。流行病学研究证实，儿童期和青春期骨密度的增加可降低未来骨折风险。因此，在生命早期（尤其是青春期）通过干预手段最大化骨量积累，对于预防老年骨质疏松症至关重要。运动已被证明对骨骼机械性能具有益影响，其中抗阻训练和耐力训练均可促进青少年骨骼发育。然而，关于耐力与抗阻组合训练中耐力强度选择的最佳方案仍存在争议。本研究旨在探索不同强度耐力训练联合抗阻训练对青春期雄性大鼠骨密度、骨微结构、骨力学性能及骨代谢的影响，为青少年骨骼健康优化提供理论依据。
方法
实验动物与分组
研究选用30只6周龄雄性Sprague-Dawley大鼠，随机分为5组（每组n=6）：对照组（C）、抗阻训练组（R）、低强度耐力+抗阻组（LR）、中强度耐力+抗阻组（MR）、高强度间歇+抗阻组（HR）。所有大鼠在适应性喂养1周后开始为期8周的干预实验。
训练方案
抗阻训练采用爬梯模型，每周一、三、五进行，负荷基于每2周测试一次的最大负重能力（MWC）调整，训练强度为30%-70% MWC，重复8次。耐力训练采用跑步机进行，每周二、四、六实施不同强度方案：LR组以40%-50% VO2max持续跑60分钟；MR组热身5分钟（40%-50% VO2max），正式跑50分钟（65%-70% VO2max），整理活动5分钟；HR组热身5分钟（50%-60% VO2max），进行13轮高强度间歇跑（85%-95% VO2max，2分钟/轮，间以50%-60% VO2max恢复跑2分钟），最后整理活动5分钟。最大摄氧量（VO2max）每2周测试一次以调整训练负荷。
指标检测
干预结束后，评估以下指标：
- 1.
骨密度（BMD）：采用双能X线吸收测定法（DEXA）检测右股骨密度。
- 2.
骨微结构：通过微计算机断层扫描（Micro-CT）分析右股骨远端干骺端区域，参数包括骨体积分数（BV/TV）、骨小梁密度（BMD）、骨小梁数量（Tb.N）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁分离度（Tb.Sp）、结构模型指数（SMI）及连接密度（Conn.D）。
- 3.
骨生物力学：利用万能材料试验机进行三点弯曲试验，测定最大载荷、骨折应力及最大应变。
- 4.
骨代谢标志物：采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清骨钙素（OC，骨形成标志物）和β-胶原降解产物（β-CTX，骨吸收标志物）。
统计分析
数据以均值±标准差描述，采用单因素方差分析（ANOVA）或Kruskal-Wallis H检验进行组间比较，事后检验使用Bonferroni法，显著性水平设定为p < 0.05。
结果
体重与体脂百分比
干预期间，各组大鼠体重均呈稳态增长趋势，但从第2周起，对照组（C）体重高于各运动组。8周干预后，C组平均体重最高，但组间无统计学差异（p > 0.05）。然而，各运动组的体脂百分比均显著低于C组（p = 0.002），表明组合训练能有效降低体脂。
骨密度
DEXA结果显示，LR、MR、HR组的右股骨骨密度均显著高于C组和R组（p < 0.001）。R组与C组间无显著差异。在组合训练组中，MR组骨密度均值最高（MR > LR > HR），但组间无统计学差异。
骨微结构
Micro-CT三维重建显示，MR组的骨小梁密度（p = 0.006）和骨体积分数（BV/TV, p = 0.003）显著高于C组。骨小梁分离度（Tb.Sp）在MR组显著低于C组（p = 0.003）。骨小梁数量（Tb.N）在LR组和MR组均显著高于C组（p < 0.05），且MR组还显著高于R组（p = 0.021）。骨小梁厚度（Tb.Th）、结构模型指数（SMI）和连接密度（Conn.D）在各运动组虽有改善趋势，但无统计学意义。
骨生物力学性能
三点弯曲试验表明，LR、MR、HR组的最大载荷（p ≤ 0.001）和骨折应力（p ≤ 0.001）均显著高于C组。MR组的均值最高，但组合训练组间无显著差异。最大应变在各组间无统计学差异。
骨代谢标志物
血清骨钙素（OC）浓度在MR组最高（MR > HR > LR），β-CTX浓度在MR组最低（MR < HR < LR），但均未达到统计学显著性（p > 0.05）。
讨论
本研究系统评估了不同强度耐力联合抗阻训练对青春期雄性大鼠骨骼的多维度影响。结果提示，组合训练在提升骨密度、优化骨微结构和增强骨力学性能方面优于单纯抗阻训练。其中，中强度耐力联合抗阻训练（MR）展现出最一致的改善效果。
在体重控制方面，组合训练有效降低了体脂百分比，与人类研究中该训练模式改善体成分的结果一致。骨密度结果明确显示组合训练的优势，印证了耐力与抗阻训练的协同效应。
骨微结构分析揭示了强度依赖性的响应。MR组在骨体积分数、骨小梁数量和分离度等关键参数上表现最佳，可能归因于其施加的机械负荷恰好处于激活骨形成、促进适应性重建的“生理学窗口”。过低强度（LR）的刺激可能不足，而过高强度（HR）则可能因过度训练产生氧化应激或微损伤，抵消合成代谢效应。
骨生物力学结果进一步证实了组合训练对骨骼强度的提升作用，所有组合训练组均显著提高了骨的抗骨折能力。尽管骨代谢血清标志物未显示显著组间差异，但MR组呈现最高的OC和最低的β-CTX趋势，暗示其可能更有利于骨形成与骨吸收的正向平衡。
综上所述，中强度耐力联合抗阻训练通过提供适宜的机械负荷，有效促进了青春期骨骼的质与量同步提升，是优化骨骼健康的优选策略。骨骼对负荷的响应呈倒U型曲线，MR方案可能精准地位于曲线顶端的最佳刺激区间。
局限性
本研究存在若干局限：样本量较小可能影响某些变量（如血清标志物）的统计效力；仅纳入青春期雄性大鼠，限制了结果向雌性及其他年龄段的推广；未设置单纯耐力训练组，难以完全解析耐力训练的独立贡献；缺乏骨组织形态计量学和皮质骨微结构分析；未检测骨细胞特异性标志物（如硬化蛋白Sclerostin）以深入探讨分子机制。未来研究需在这些方面进行拓展和深化。
结论
青春期进行运动干预可有效改善骨密度。与单纯抗阻训练相比，耐力与抗阻组合训练在改善骨骼健康结局方面显示出更优的整体趋势。其中，中强度耐力训练联合抗阻训练在提升骨密度、优化骨微结构和增强骨力学性能方面表现出最一致的改善模式，提示该强度范围可能是青春期骨骼适应性重建的更有利负荷强度。
