Żywność dla zdrowiaBiuletyn dla lekarzy · numer 13
← Strona główna serwisuArchiwum biuletynu




Znaczenie aktywności fizycznej dla prawidłowego rozwoju układu kostnego

dr Urszula Zdanowicz
ortopeda, traumatolog sportowy
Carolina Medical Center

Rozwój układu kostnego
 Zaczątki kości zaczynają tworzyć się już w czasie życia płodowego. Już w 4.-6. tygodniu życia zarodka powstają ogniska chrząstkowe, a od 7. tygodnia chrząstka zostaje stopniowo zastępowana przez kość. W 3. miesiącu życia płodowego w większości kości są już wyraźne punkty kostnienia. Najintensywniejszy wzrost obserwuje się w okresie wczesnodziecięcym. Dziecko w ciągu pierwszych 6 miesięcy życia urośnie średnio o 20 cm, do roku o 15 cm, a w 2. i 3. roku życia średnio ok. 9 - 10cm. Są to nie tylko największe przyrosty w wartościach bezwzględnych, ale również procentowo w stosunku do całkowitej długości ciała.

Wzrost kości i nabywanie wytrzymałości zachodzą w dzieciństwie, ale szczytowa masa kostna zostaje osiągnięta dopiero około 35. roku życia. Masa kostna osiągnięta we wczesnym dzieciństwie jest jednym z najważniejszych czynników warunkujących prawidłowy stan kości przez całe życie.

W wieku rozwojowym, kiedy szkielet rozwija się najintensywniej, kości przyrastają jednocześnie na długość i objętość. Wzrost kości odbywający się na grubość następuje poprzez odkładanie się kolejnych warstw kości od okostnej oraz poprzez przebudowę wewnętrznej struktury kostnej. W efekcie tych procesów zwiększa się również ich gęstość i stopień uwapnienia. Okres dzieciństwa i dojrzewania to także okres rozwoju innego ważnego elementu kośćca - zębów stałych.

Dieta
Biorąc pod uwagę fakt, że 90 proc. masy kostnej powstaje w dwóch pierwszych dekadach życia, niezwykle ważne jest, aby w tym okresie stworzyć organizmowi warunki sprzyjające mineralizacji i wzrostowi szkieletu. Jednym z najważniejszych elementów w tym procesie jest dobrze zbilansowana dieta, bogata w wapń i witaminę D, a także inne pierwiastki i składniki pomocne w budowie kośćca (m.in. fosfor, kolagen, witaminę C).

Najlepszym źródłem wapnia w codziennej diecie są mleko i jego przetwory. Do produktów o wysokiej zawartości wapnia należą: mleko, jogurty i kefiry, ser żółty, warzywa strączkowe. Wbrew obiegowym opiniom biały ser, ze względu na utratę wapnia w trakcie procesów produkcyjnych (wapń przedostaje się do serwatki) nie należy do przetworów mlecznych o największej zawartości wapnia. Istnieje także spora grupa produktów spożywczych wzbogacanych w wapń. Zalicza się do niej niektóre jogurty, serki homogenizowane, soki owocowe, napoje mlecznoowocowe, pieczywo.

Aktywność fizyczna
Kolejnym czynnikiem mającym decydujący wpływ na rozwój układu kostnego jest aktywność fizyczna. Wg Calbeta zwiększoną szczytową masę kostną można osiągnąć poprzez regularną aktywność fizyczną (szczególnie tą związaną ze wstrząsami), zwłaszcza w okresie wzrostu. W swojej 3 letniej obserwacji chłopców pomiędzy 16-19 rokiem życia Gustavsson wykazał, że ćwiczenia związane z obciążeniem, te w których konieczna była gwałtowna zmiana kierunku biegu, przyspieszenia i zatrzymania oraz zwiększone siły reakcji podłoża znacznie zwiększają przyrost kości. Vicente-Rodriguez w swojej pracy wykazał, że chłopcy przed okresem pokwitania uprawiający właśnie takie sporty przez 3 godziny tygodniowo przez 3 lata mają zdecydowanie większą zawartość mineralną kości (BMC – Bone Mineral Content) oraz wyższą gęstość kości (BMD – Bone Mineral Density), w porównaniu do swoich rówieśników o podobnej masie ciała, nie uprawiających sportu. W wielu badaniach na zwierzętach i ludziach wykazywano, że najkorzystniej jest, gdy taka aktywność fizyczna prowadzona jest przez cały okres dojrzewania. Wynika to najprawdopodobniej z tego, że kości w okresie wzrostu są najbardziej podatne na taką mechaniczną stymulację. Ma to ogromne znaczenie dla przyszłości tych dzieci, gdyż nawet niewielkie zwiększenie masy kostnej szyjki kości udowej oznacza wielokrotne zmniejszenie ryzyka jej złamania w starszym wieku. Również czas rozpoczęcia aktywności sportowej ma ogromne znaczenie. Kannus wykazał, na przykładzie sportów rakietowych (np. tenis), że rozpoczęcie aktywności sportowej przed pierwszą miesiączką skutkowało prawie 2,5 razy większym pozytywnym efektem na gęstość kości, niż ta sama aktywność sportowa rozpoczęta dopiero po niej. Do podobnych wniosków dochodzili również inni badacze. Największy wpływ na rozwój kośćca będzie miała aktywność fizyczna rozpoczęta przed okresem pokwitania.

Bardzo ciekawa praca została opublikowana w British Journal of Sports Medicine w 2005 roku przez McKay’a. Zaproponował on niezwykle prosty program ćwiczeń dla dzieci przed okresem pokwitania: „Podskakuj na dzwonek” („Bounce at Bell”). Program polegał na wykonywaniu 3x dziennie 10 obunożnych podskoków (wybicie z obu nóg, kolana razem, lądowanie na dwóch stopach - ok. 3 min./dziennie). Ćwiczenia były nadzorowane przez nauczycieli w szkole (którzy wcześniej mieli 3 spotkania z koordynatorem projektu oraz zostali wyposażeni w ulotki z rysunkami ćwiczeń) i wykonywane
3 razy w ciągu szkolnego dnia: po pierwszym porannym dzwonku, następnie w południe i na koniec po dzwonku na zakończenie lekcji. Nawet tak prosty i tani program ćwiczeń, który zajmuje jedynie parę minut dziennie poskutkował w zwiększeniu masy kostnej części bliższej kości udowej. Choć oczywiście jeszcze większy efekt można osiągną przy dłuższej aktywności fizycznej dziennie, np. 25 min./dzień.



Wpływ aktywności fizycznej na chrząstkę stawową
Dopiero w ostatnich latach pojawiły się doniesienia oceniające wpływ aktywności fizycznej u dzieci na ich chrząstkę stawową. Większość badań ograniczona jest do stawu kolanowego, ale i w ten sposób można wyciągnąć pewne wnioski rozciągające się na całe ciało. Badania wskazują, że zwłaszcza aktywność sportowa o średniej intensywności będzie mieć pozytywny wpływ na grubość chrząstki i jej przyrosty u dzieci uprawiających sport. Mogą być nawet dwukrotnie większe niż u tych, które sportu nie uprawiają.

W badaniach in vitro wykazano, że bodźce mechaniczne nie tylko pobudzają metabolizm, ale i ekspresję genów oraz biosyntezę chondrocytów. Cykliczne, powtarzające obciążenia powodują dwukrotne zwiększenie liczby komórek mezynchemalnych wchodzących do szlaków chongrogenezy. Dodatkowo jest wiele badań udowadniających, że brak aktywności fizycznej będzie miał negatywny wpływ na rozwój chrząstki. Wydaje się, że chrząstka stawowa u człowieka w podobny sposób odpowiada na mechaniczne obciążenia, jak sama kość. Tak, jak zwiększona szczytowa masa kostna zmniejsza ryzyko złamań osteoporotycznych w starszym wieku, tak zwiększona grubość chrząstki osiągnięta dzięki aktywności fizycznej we wczesnym dzieciństwie zmniejszy ryzyko wczesnej osteoartrozy.



W Kanadzie zaproponowano następujące wytyczne dotyczące aktywności fizycznej u dzieci i młodzieży pomiędzy 5 a 17 rokiem życia:

  • stopniowo zwiększać czas aktywności fizycznej do ok. 90 min. dziennie,
  • można sumować aktywność fizyczną w ciągu dnia, o ile jednorazowy wysiłek trwa min. 5-10 min.,
  • w ramach tych 90 min. aktywności fizycznej dziennie – 60 min. powinien stanowić wysiłek o średniej intensywności (np. szybki marsz, jeżdżenie na łyżwach, rowerze), a 30 min. aktywność o wysokiej intensywności (np. bieganie, koszykówka, piłka nożna),
  • w celu osiągnięcia najlepszych efektów uczestniczyć należy w różnych rodzajach aktywności fizycznej – wytrzymałość, gibkość, siła,
  • stopniowo zmniejszać czas bez aktywności fizycznej, taki jak oglądanie telewizji, granie w gry, czy surfowanie po internecie.
W 2008 roku opublikowano zalecenia dotyczące aktywności fizycznej dla Amerykanów oparte na przeglądzie literatury, z uwzględnieniem siły dowodu i typów publikacji. Zgodnie z tym przeglądem uważa się, że dobroczynne efekty zdrowotne zostaną osiągnięte u dzieci i młodzieży uczestniczącej w aktywności fizycznej o średniej i wysokiej intensywności przez min. 60 min. dziennie. Dodatkowo min. 3x w tygodniu powinien to być intensywny wysiłek tlenowy, ćwiczenia z oporem oraz ćwiczenia związane z dodatkowym obciążeniem. Oczywiście, zwiększona aktywność fizyczna to również zwiększone ryzyko urazów i trzeba przedsięwziąć wszelkie środki, aby im zapobiegać i minimalizować ich skutki.

Piśmiennictwo
  1. Alwis G, Linden C, Stenevi-Lundgren S, et al. A one-year exercise intervention program in pre-pubertal girls does not influence hip structure. BMC Musculoskelet Disord. 2008;9:9.
  2. Bass SL, Eser P, Daly R. The effect of exercise and nutrition on the mechanostat. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2005;5:239-254.
  3. Forwood MR. Physical activity and bone development during childhood: insights from animal models. J Appl Physiol. 2008;105:334-341.
  4. Janssen I, Leblanc AG. Systematic review of the health benefits of physical activity and fitness in school-aged children and youth. Int J Behav Nutr Phys Act. 2010;7:40.
  5. Janz, Eichenberger Glimore, Levy, Letuchy. Physical Activity and Femoral Neck Bone Strength during Childhood: The Iowa Bone Development Study. Bone. 2007;41(2):216-222.
  6. Jones, Bennell, Cicuttini. Effect of physical activity on cartilage developement in healthy kids. Br J Sports Med. 2003;37:382-383.
  7. Lambert HL, Eastell R, Karnik K, Russell JM, Barker ME. Calcium supplementation and bone mineral accretion in adolescent girls: an 18-mo randomized controlled trial with 2-y follow-up. Am J Clin Nutr. 2008;87:455-462.
  8. McKay HA, MacLean L, Petit M, et al. “Bounce at the Bell”: a novel program of short bouts of exercise improves proximal femur bone mass in early pubertal children. Br J Sports Med. 2005;39:521-526.
  9. Sardinha LB, Baptista F, Ekelund U. Objectively measured physical activity and bone strength in 9-year-old boys and girls. Pediatrics. 2008;122:e728-e736.
  10. Tobias JH, Steer CD, Mattocks CG, Riddoch C, Ness AR. Habitual levels of physical activity influence bone mass in 11-year-old children from the United Kingdom: findings from a large population-based cohort. J Bone Miner Res. 2007;22:101-109.
  11. Vicente-Rodriguez G, Ara I, Perez-Gomez J, Dorado C, Calbet JA. Muscular development and physical activity as major determinants of femoral bone mass acquisition during growth. Br J Sports Med. 2005;39:611-616.