ścieżka RANKL/RANK/OPG: Mechanizm zaangażowany w indukowaną wysiłkową przebudowę Kości

Streszczenie

Kości jako żywy narząd składają się w około 70% z minerałów i 30% składników organicznych. Około 200 milionów ludzi cierpi na osteopenię i osteoporozę na całym świecie. Istnieje wiele sposobów ochrony kości przed endogennymi i egzogennymi czynnikami ryzyka. Planowana aktywność fizyczna jest kolejnym użytecznym sposobem ochrony zdrowia kości. Zbadano, że ułożone ćwiczenia skutecznie regulują metabolizm kości. Do tej pory wiele systemów odkryło, jak ćwiczenia mogą pomóc kości zdrowia. Wcześniejsze badania donosiły o różnych mechanizmach wpływu ćwiczeń na zdrowie kości poprzez modulację przebudowy kości. Jednak regulacja ścieżki RANKL / RANK / OPG w ćwiczeniach i wydolności fizycznej jako jednego z najważniejszych systemów przebudowy nie jest uważana za wyczerpującą w poprzednich dowodach. Dlatego celem niniejszego przeglądu jest wyjaśnienie wpływu ćwiczeń na modelowanie i przebudowę kości, ze szczególnym uwzględnieniem jej roli w regulacji ścieżki RANKL / RANK / OPG.

1. Wprowadzenie

Kości jako żywy narząd składają się w około 70% z minerałów i 30% z materiału organicznego. Kryształy wapnia i fosforu, hydroksyapatyt i niektóre jony, takie jak sód, fluor i magnez, są składnikami części mineralnej. Część organiczna zawiera głównie błonnik kolagenowy, a w mniejszej ilości glikoproteiny i proteoglikany . Szkielet ma kilka ról w organizmie, takich jak ochrona narządów wewnętrznych, rama ciała i bezpieczne przechowywanie niektórych ważnych minerałów, takich jak wapń. W przeciwieństwie do tego, co się wydaje, kości są żywą tkanką, która jest cały czas w ruchu . Około 200 milionów ludzi cierpi na osteopenię i osteoporozę na całym świecie; około 1 na 3 kobiety i 1 na 5 mężczyzn w wieku powyżej 50 lat ma pewne formy nieprawidłowości kości . Na podstawie starzenia się populacji szacuje się, że częstość występowania chorób kości wzrośnie w najbliższej przyszłości. W Stanach Zjednoczonych szacuje się, że do 2050 roku zaburzenia kostne wzrosłyby 2,4 razy u kobiet i 3,1 razy u mężczyzn .

Kości mają różne typy komórek, w tym osteoklasty, osteoblasty, osteocyty i komórki okładzinowe kości . Osteoblasty pochodzą z hematopoetycznych komórek macierzystych (hscs, linia makrofagów hematopoetycznych komórek macierzystych), a osteoklasty pochodzą z mezenchymalnych komórek macierzystych (MSCs) przez niektóre etapy, takie jak osteoprogenitors i preosteoblasts . Zasadniczo modelowanie i przebudowa kości obejmują funkcję osteoklastów w usuwaniu powierzchni kości i funkcję osteoblastów w wytrącaniu w nich nowej matrycy . Proces ten jest odpowiedzialny za ochronę funkcji szkieletu i przywracanie złamań. Każdy rodzaj defektu w koordynacji obrotu kostnego prowadziłby do chorób kości, takich jak choroba Pageta, dysplazja włóknista, choroba zwyrodnieniowa stawów, osteoporoza i złamania kruchości .

osteoklasty są głównymi komórkami odpowiedzialnymi za resorpcję kości. Są one umieszczone na powierzchni kości i tworzą okopy ze względu na swoją funkcję. Aktywowane osteoklasty uwalniają enzymy proteolityczne, które niszczą tkanki łączne w kościach. Wydzielają również niektóre kwasy, które rozwiązują mineralną część kości . Na różnych etapach różnicowania osteoblastów, poziom niektórych biomarkerów, które są znane jako markery osteogenne, zmienia się znacząco. Wśród tych markerów można wymienić osteokalcynę (OCL), Runx2, fosfatazę alkaliczną i osterix (Osx). Z drugiej strony, w celu modulowania różnicowania między monocytami a osteoklastami, osteoblasty uwalniałyby osteoprotegerynę (OPG) i aktywator receptora ligandu NF-kB (RANKL), a także czynnik stymulujący kolonie makrofagów (m-SCF). RANKL / RANK, Wnt / b-catenin i Jagged1/Notch1 są 3 ważnymi szlakami modulowanymi przez osteoblasty, które wpływają na gęstość masy kostnej poprzez regulację funkcji osteoblastów i osteoklastów . W szlaku RANKL/RANK/OPG RANKL wiąże się z RANKL jako jego receptorem i ostatecznie prowadzi do dojrzewania prekursorów osteoklastów. Osteoprotegeryna jest znana jako receptor wabika dla RANKL, który zapobiega wiązaniu RANKL-RANK i następującym reakcjom .

istnieje kilka czynników ryzyka dla zdrowia kości , takich jak starzenie się, niedobór estrogenu , zapalenie, choroby metaboliczne , niewłaściwa dieta , dysfunkcja nerek , skutki uboczne niektórych leków, takich jak glikokortykosteroidy i stres oksydacyjny . Istnieją różne sposoby ochrony szkieletu przed chorobami i resorpcją lub przynajmniej opóźnienia wystąpienia takich zaburzeń. Na przykład aktywność fizyczna, zdrowe diety i interwencja medyczna mogą pomóc w zapobieganiu związanej z wiekiem utracie kości lub osteoporozie . Kilka leków, takich jak inhibitory resorpcji kości i stymulatory tworzenia kości są w ofercie leczenia pomenopauzalnego . Należą do nich bisfosfoniany (np. alendronian), ranelinian strontu, denosumab (inhibitor RANKL) i PTH . Ograniczeniem tego rodzaju leczenia jest ryzyko powikłań, takich jak gorączka lub ból mięśni . Posiadanie właściwego schematu, który jest gęsty na składniki odżywcze, jest jedną z głównych strategii oszczędzania i zwiększania masy kostnej. Witamina D, wapń, fosfor, magnez, cynk i miedź to przykłady niezbędnych składników odżywczych dla zdrowia szkieletu .

planowana aktywność fizyczna to kolejny przydatny plan dla utrzymania optymalnego zdrowia kości. Zasugerowano, że zaplanowane ćwiczenia skutecznie regulują metabolizm kości . Niektóre badania donoszą, że ćwiczenia fizyczne mogą opóźnić początek osteoporozy poprzez poprawę szczytowej masy kostnej w okresie dojrzewania . Dokładny mechanizm, dzięki któremu ćwiczenia poprawiają zdrowie kości, nie jest jeszcze jasny. Zaakceptowano jednak, że zwiększenie masy mięśniowej i naprężeń mechanicznych w kościach powoduje zwiększenie aktywności osteoblastów . Wcześniejsze badania donosiły o różnych mechanizmach pokrywających wpływ ćwiczeń na zdrowie kości poprzez modulację przebudowy kości. Jednak regulacja ścieżki RANKL/RANK / OPG jako jednego z najważniejszych systemów przebudowy nie jest uważana za wyczerpującą w poprzednich raportach. Dlatego celem niniejszego przeglądu było wyjaśnienie wpływu ćwiczeń na modelowanie i przebudowę kości, ze szczególnym uwzględnieniem roli szlaku RANKL / RANK / OPG.

2. Ścieżka RANK/RANKL/OPG

system RANKL/RANK/OPG jest znany ze swojej roli w dojrzewaniu osteoklastów, modelowaniu kości i przebudowie kości. Aktywator receptora NF-kB (RANK), aktywator receptora ligandu NF-kB (RANKL) i osteoprotegeryna (OPG) są głównymi składnikami tego systemu sygnalizacji. Co ciekawe, udział w hemostazie kości nie jest jedynym efektem szlaku RANKL/RANK/OPG .

RANKL (znany również jako OPGL, ODF i TRANCE), jako białko homotrimeryczne, jest produkowany przez osteoblasty i niektóre inne komórki, takie jak aktywowane komórki T. Wydzielany Typ RANKL jest wynikiem podziału proteolitycznego lub alternatywnego splicingu na błonie . Metaloproteazy matrycowe (MMP3 lub 7) i ADAM (domena dezintegryny i metaloproteazy) są odpowiedzialne za proteolityczne rozszczepienie RANKL . RANKL, który jest wydzielaniem preosteoblastów, osteoblastów, osteocytów i komórek okołoostealnych, powoduje aktywację RANK, która ulega ekspresji przez osteoklasty i ich prekursory . RANKL ma zadania stymulowania różnicowania preosteoklastów , przylegania osteoklastów do tkanki kostnej i ich następczej aktywacji oraz ich utrzymania . Preosteoklasty łączą się ze sobą i tworzą wielojądrzastą komórkę, na którą wpływa RANKL.

RANKL może być również wytwarzany przez inne narządy, takie jak grasica, węzły chłonne, płuca i gruczoły sutkowe, a także śledzionę i szpik kostny . RANKL może być uwalniany z komórek nabłonkowych w zrazach gruczołów sutkowych w czasie ciąży. Na podstawie badań na zwierzętach RANKL pomaga w rozroście tych komórek nabłonkowych, które są niezbędne do laktacji i produkcji mleka .

RANK jest również homotrimerycznym receptorem przezbłonowym z rodziny TNF. Jego pierwotna ekspresja jest ograniczona do OPC, komórek dendrytycznych i dojrzałych osteoklastów . RANK nie wykazuje wrodzonej aktywności aktywującej kinazy białkowej, jak inne receptory z rodziny TNF. Wszystkie trafienia 2, 5 i 6 wiążą się z rangą, ale tylko trafienie 6 jest wymagane do zdrowia kości . Poza komórkami kostnymi, RANK jest wyrażany przez niektóre komórki rakowe, takie jak rak piersi czy rak prostaty, a także wyrażany w gruczole sutkowym . Jedną z ról RANK, na którą zwrócono uwagę, jest jego rola w proliferacji komórek nowotworowych; to sprawia, że RANK jest interesujący w przyszłej terapii nowotworów .

oprócz osteoblastów istnieje wiele komórek, które mogą wyrażać osteoprotegeriny, takie jak serce, wątroba, śledziona i nerki. Ostatnie badania sugerują, że komórki B odpowiadają za 64% ekspresji OPG szpiku kostnego . Jako Nadrodzina TNF, OPG odgrywa rolę przeciw osteoklastogenezy wiążąc się z RANKL . OPG bierze udział jako receptor wabika dla RANKL i hamuje wiązanie RANKL-RANK przez niego. W rzeczywistości, kilka czynników, które wywołują RANKL wpływ regulacji OPG. Ostatnie badania wykazały, że zwiększenie stężenia OPG w osoczu u kobiet po menopauzie prowadzi do wzmocnienia masy kostnej . Ponadto w eksperymencie przeprowadzonym przy użyciu myszy stwierdzono, że OPG chroni duże naczynia przed zwapnieniem . Ponadto, OPG został zasugerowany jako inhibitor miażdżycowych zwapnienia płytki nazębnej.

3. Szlak RANKL/RANK/OPG i metabolizm kości

przed odkryciem szlaku sygnałowego RANKL/RANK / OPG w 1990 roku zasugerowano, że niektóre czynniki wyrażone przez osteoblasty są odpowiedzialne za aktywację osteoklastów. Ale było nieoczekiwane, że leki te należą do nadrodziny TNF i mogą mieć więcej funkcji niż obrót kostny w organizmie . Oczywiście zadaniem osteoblastów jest Rekrutacja osteoklastów do miejsc resorpcji kości. Ponadto osteoblasty mogą regulować resorpcję kości poprzez wydzielanie OPG i RANKL. W rzeczywistości RANKL osadzony z osteoklastów wiąże się z jego receptorem (RANK) na powierzchni OCPs i zwiększa różnicowanie osteoklastów i dojrzałych osteoklastów. OPG może wiązać się z RANKL i hamować różnicowanie osteoklastów, co oznacza zwiększenie stosunku OPG do RANKL, zapobiegając osteoklastogenezie . Podobnie jak w przypadku innych receptorów z rodziny TNF, RANK nie wykazuje żadnej wrodzonej aktywności kinazy białkowej w celu regulacji szlaku sygnałowego. TRAF 6 jest jedynym niezbędnym TRAF, spośród wszystkich traf, które wiążą się z rangą do regulacji OCP i osteoklastów. Na poparcie tego twierdzenia w kilku badaniach stwierdzono, że niedobór TRAF 6 powoduje rozwój osteoporozy .

prawdopodobnie decydującym wyznacznikiem resorpcji kości jest stosunek RANKL / OPG. Przez większość czasu, zarówno RANKL upregulation i OPG downregulation prowadzić do utraty masy kostnej . Istnieje kilka czynników endogennych, które wpływają na kontrolę systemu RANKL / RANK / OPG, w tym niektóre cytokiny (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-4, IL-11 i IL-17), hormony (witamina D, estrogen i glikokortykosteroidy) i mezenchymalne czynniki transkrypcyjne . OPG jest regulowany nie tylko przez cytokiny, hormony i czynniki wzrostu, ale także przez Wnt/b-catenin . Do konwersji prekursorów osteoklastów do dojrzałych osteoklastów potrzebny jest c-Fos, który jest aktywowanym czynnikiem transkrypcyjnym RANKL . sRANKL jest rozpuszczalną postacią RANKL, która pojawia się w osoczu. Eliminacja RANKL i RANK w badaniach na zwierzętach wykazuje duży wpływ na hamowanie utraty masy kostnej i osteoporozy . Z obserwacji klinicznych wynika, że zwiększenie stężenia OPG w osoczu prowadzi do zwiększenia gęstości masy kostnej u kobiet po menopauzie .

w tak wielu zaburzeniach szkieletowych i nieskeletalnych można zaobserwować zmiany w białkach RANKL i OPG oraz ich mRNA . Enhancement in ROS (reactive oxygen species) production through the function of NADPH oxidase enzymes controls osteoclastogenesis via Regulation RANKL expression . Ponadto, prozapalne cytokiny, które zwiększają się w stanach zapalnych, prowadzą do nadekspresji RANKL przez komórki T, które korelują z niższą gęstością masy kostnej (BMD). W niektórych stanach patologicznych, takich jak osteoporoza po menopauzie lub reumatoidalne zapalenie stawów, które wpłynęły na poziom hormonów i cytokin, resorpcja kości znacznie się zwiększyłaby. Tego typu choroby zwiększają przebudowę kości głównie poprzez zwiększenie ekspresji RANKL I m-CSF .

młodzieńcza choroba Pageta jest diagnozowana poprzez osteopenię, złamania, szybką przebudowę kości i rozwój deformacji kości. W dwóch przypadkach choroby Pageta odnotowano zmniejszenie wartości OPG . Idiopatyczna hiperfosfatazja jest również autosomalnym lekiem osteopatycznym, a zmiany poziomu OPG odgrywają istotną rolę w tej chorobie. W związku z tym w niektórych badaniach klinicznych obserwowano inaktywację OPG . Szlak sygnałowy RANK jest zaangażowany w giant cell tumor of bone (GCTB), który jest rzadkim i bolesnym rakiem. Kaskada ta prowadzi do nadmiernej resorpcji kości i przerzutów u tych pacjentów . W reumatoidalnym zapaleniu stawów stan zapalny powoduje nadekspresję w RANKLU, a następnie osłabienie kości .

3.1. Ćwiczenia i zdrowie kości

ćwiczenia lub planowana aktywność fizyczna mają przyczynić się do utrzymania optymalnego zdrowia i zdrowej masy ciała . Ćwiczenia mogą wskazywać na „efekt odmładzający” i ewentualnie zapobiegać związanym z wiekiem zaburzeniom szkieletowym i resorpcji kości . Ćwiczenie ma kilka zalet w ochronie zdrowia ciała, w szczególności modelowania i przebudowy kości . Zdolność kości do regulacji z siłą mechaniczną i naprężeniem zaobserwowano pod koniec XIX wieku .

obciążenie mechaniczne jest jednym z najważniejszych czynników zwiększenia gęstości masy kostnej. Teoria Mechanostatu, o której po raz pierwszy wspomniał Frost, wyraża, że kości mają swój własny wrodzony system biologiczny, który indukuje tworzenie kości w odpowiedzi na siły mechaniczne. System ten obejmuje komórki kostne, główne osteocyty, które są pod wpływem naprężeń mechanicznych, przenosząc je do osteoklastów i osteoblastów, co skutkuje regulacją homeostazy szkieletu . Przyjęto, że siły mechaniczne pomagają promować masę i wytrzymałość kości. Co ciekawe, szkielet może rozróżniać między siłą wewnętrzną a naprężeniem . Na osteoblasty, osteoklasty i inne komórki kostne mają wpływ różne czynniki endogenu i egzogenu, takie jak cytokiny. Prozapalne i przeciwzapalne cytokiny odgrywają główną rolę w modelowaniu i przebudowie szkieletu . Badania wykazały, że zaburzenia stawów, takie jak zapalenie stawów, mogą powodować asymetrię cytokin pro – i przeciwzapalnych, co prowadzi do utraty kości . Ćwiczenia mogą zwiększać działanie cytokin przeciwzapalnych i powodować poprawę działania cytokin przeciwzapalnych . Ponadto obciążenie mechaniczne jako ćwiczenie reguluje syntezę kolagenu podczas tworzenia kości . Napięcie mięśni jest przenoszone na kości i prowadzi do prowokowania proliferacji osteoblastów . Natomiast Jezioro ćwiczeń, nieważkości lub obłożnie zmniejszałoby aktywność osteoblastów i zwiększało funkcję osteoklastów .

ćwiczenie jest podzielone na 6 klas: statyczne ćwiczenia obciążające, takie jak jedna noga stojąca, ćwiczenia obciążające, takie jak bieganie lub taniec, ćwiczenia obciążające, takie jak Tai Chi, ćwiczenia obciążające, takie jak Tai Chi, ćwiczenia obciążające, takie jak pływanie, ćwiczenia kombinacyjne . Badania wykazały, że regularna aktywność fizyczna o długim czasie trwania i umiarkowanym nasileniu zmniejszałaby resorpcję kości i zwiększała masę kostną zarówno u osób zdrowych, jak i patologicznych . Zdrowie kości poprawiłoby się dzięki ćwiczeniom obciążającym i pomaga gęstość kości we wzroście, promując zdrowie kości w starzeniu . W 12-miesięcznym badaniu klinicznym nieaktywne kobiety po menopauzie, którym podawano duże dawki wysiłku fizycznego, miały większą gęstość masy kostnej w porównaniu z kobietami, którym podawano umiarkowane dawki wysiłku fizycznego. Efekt ten utrzymywał się przez prawie rok po zakończeniu badań . Intensywne ćwiczenia obciążające mogą propagować poziomy P1NP, BAP, OPG, fosforanów i PTH .

ćwiczenie przynosi cykl reakcji w linii podwzgórze-przysadka-nadnercze lub podwzgórze-przysadka-gonada. Reakcje te stymulują ekspresję niektórych hormonów, które pomagają różnicować MSC do osteoblastów, w tym hormonu wzrostu, PTH, PGE2 i hormonów tarczycy . Sklerostyna, która odgrywa ważną rolę w tworzeniu kości, jest białkiem ulegającym ekspresji przez osteocyty. W rzeczywistości sklerostyna wspiera masę kostną, zakazując Szlaku Wnt / B-catenin. Wnt jest szlakiem sygnałowym, który namnaża osteoprogenitor i minimalizuje dojrzałą apoptozę osteoblastów. Wysiłek fizyczny i wynikające z niego obciążenie mechaniczne prowadzą do zmniejszenia syntezy sklerostyny kostnej. Następnie zwiększa się osteoblastyczne tworzenie kości, a zmniejsza się osteoklastyczna utrata kości . Istnieją pewne silne dowody, które wykazały, że aktywność fizyczna zmniejsza poziom mRNA markerów resorpcji kości, takich jak TRAP, katepsyna-K i receptory kalcytoniny . Co więcej, udział w ćwiczeniach może zwiększyć niektóre markery osteogenne, takie jak OCL, Runx2, Osx, BAP, BMP2 i kolagen typu 1 w osteoblastach . Wykazano, że BAP i OCL, które są markerami tworzenia kości, są regulowane w górę, a TRAP (kwaśna fosfataza oporna na winian), która jest markerem resorpcji kości, jest regulowana w ciągu 8-tygodniowego planu ćwiczeń u kobiet .

wykazano, że ćwiczenia promują zdrowie kości poprzez regulację ścieżki RANKL/RANK/OPG .

3.2. Korzystny wpływ ćwiczeń na zdrowie kości według regulacji RANKL/RANK / OPG

Rysunek 1 przedstawia szczegóły pozytywnej roli ćwiczeń w przebudowie kości. Osteoblasty i osteoklasty są odpowiedzialne odpowiednio za tworzenie kości i resorpcję kości. Tak więc wpływ ćwiczeń na te 2 typy komórek pomoże zrozumieć związek między ćwiczeniami, modelowaniem kości i przebudową kości . Ćwiczenie jest odpowiedzialne za supresję w osteoklastogenezie i przebudowie kości, która jest pośredniczona przez szlak OPG/RANKL uwalniany przez osteoblasty, osteocyty i MSCs .

ryc. 1

interakcja aktywności fizycznej i Szlaku BIOMOLEKULARNEGO RANKL/RANK/OPG. OPG: osteoprotegeryna; RANK: aktywator receptora czynnika jądrowego kB; RANKL: aktywator receptora ligandu NF-kB.

istnieje wiele badań na zwierzętach badających wpływ przewlekłych ćwiczeń na szlak. W badaniu przeprowadzonym na szczurach z CKD, ekspresja RANKL i osteokalcyny wzrosła po wysiłku na bieżni wytrzymałościowej . W innym badaniu wykazano wpływ wysiłku fizycznego na osteoporozę indukowaną glikokortykosteroidami, który badano na szczurach. Wyniki tego badania potwierdziły, że wywołana przez RANKL i RANKL utrata masy kostnej będzie hamowana przez wibracje i trening na bieżni . Zasugerowano, że ćwiczenia na bieżni i stymulacja wibracyjna prowadzą do zmniejszenia ekspresji RANKL i zwiększenia ekspresji OPG u szczurów z osteoporozą indukowaną glikokortykosteroidami . OPG i RANKL zostały znacząco zwiększone w odpowiedzi na 5-minutową aktywność fizyczną. W tym badaniu, które przeprowadzono na indukowanych prednizolonem komórkach osteoporozy szczurów, jako przykłady treningu fizycznego wykorzystano bieżnię i platformę wibracyjną. Wyniki grupy leczonej bieżnią i treningiem stymulacji wibracyjnej wskazywały na późniejszy spadek RANKL i wzrost poziomu OPG . Niektóre ograniczone badania na zwierzętach wykazały korzystny wpływ ostrego wysiłku fizycznego na szlak. W doświadczeniu z zastosowaniem osteoblastów MC3T3-E1 u myszy trenujących zaobserwowano zmniejszenie poziomu RANKL i zwiększenie poziomu OPG . W przewlekłym badaniu wysiłkowym przeprowadzonym na szczurach wykazano zwiększenie współczynnika OPG/RANKL z powodu zmniejszenia ekspresji RANKL . Z drugiej strony, badanie in vitro wykazało, że mechaniczne obciążenie może prowadzić do obfitości poziomów OPG i zmniejszenia poziomów m-CSF bez zmian w poziomach RANKL u ludzkich osteoblastów . Rubin i in. zasugerowano, że obciążenie mechaniczne może powodować zmniejszenie RANKL, co skutkuje silną ochroną utraty kości i proliferacji osteoklastów .

w kilku wcześniejszych badaniach odnotowano wpływ ostrych ćwiczeń na szlak RANKL / RANK / OPG. Scott et al. odnotowano, że ostre ćwiczenia wytrzymałościowe powodują wzrost poziomu BAP i OPG u zdrowych mężczyzn . Intensywne ostre ćwiczenia natychmiast poprawiłyby OPG i RANKL. Ponadto badanie to wykazało, że 5-minutowe ćwiczenia zwiększają IL-1A, IL-1B, IL-6 i TNF-a, a 1-godzinne ćwiczenia przywróciły je do podstawowych poziomów . Wyniki innego badania sugerowały, że bieganie wytrzymałościowe spowodowało zmniejszenie stężenia sRANKL i zwiększenie stężenia OPG. Intensywność tych wyników zależy od odległości i czasu trwania ścieżki . Po okresie sprawności z 80% VO2max i 40% VO2max, stężenie OPG w surowicy wzrosło tuż przy intensywnych ćwiczeniach u starszych kobiet . Na podstawie badania klinicznego wykonanego przez Mezil et al., ćwiczenia o niskim wpływie o wysokiej intensywności zwiększyłyby poziom OPG, RANKL i ALP u mężczyzn studentów uniwersyteckich . Autorzy zauważyli, że przy braku odpowiedniego wysiłku, efekty ścieżki RANKL/RANK/OPG byłyby minimalne . Ostre ćwiczenia treningowe z intensywnością VO2max 60% lub 80% nie mogły zmienić poziomu RANKL i OPG w surowicy, ani ekspresji mRNA RANKL / RANK / OPG u kobiet w college ’ u .

oprócz ostrych ćwiczeń, przewlekłe ćwiczenia wywierają podobny wpływ na szlak RANKL/RANK/OPG. W badaniu długotrwałe i intensywne przewlekłe ćwiczenia fizyczne powodują zwiększenie ekspresji OPG u kobiet po menopauzie w porównaniu z siedzącym trybem życia. Artykuł poinformował, że po 10-tygodniowym planie chodzenia o wysokim wpływie, znacznie zmniejszył poziom RANKL bez znaczących zmian w poziomie OPG u mężczyzn w średnim wieku . Niektóre wyniki sugerują, że poziomy RANKL i OPG i ich wyrażenia niekoniecznie zmieniają się w wyniku ćwiczeń. Na przykład, 32-tygodniowe ćwiczenie oporności, któremu towarzyszyły ćwiczenia obciążeniowe, nie miało wpływu na poziomy RANKL i OPG oraz ich stosunek . Podobnie, u starszych kobiet, po 8 miesiącach wysiłku opornościowego lub wysiłku aerobowego, nie obserwowano istotnych zmian w poziomach RANKL i OPG . Po 12 tygodniach ćwiczeń połączonych, Kim i wsp. nie stwierdzono istotnych zmian w stężeniach OPG i RANKL w surowicy, ani w wyrażaniu mRNA sygnałowego RANKL / RANK / OPG .

Badania te koncentrowały się głównie na ostrych ćwiczeniach. W jednym z tych badań oceniano odpowiedź osteokin na rest i ćwiczenia plyometryczne u dzieci. W badaniu tym uwzględniono chłopców i dziewczęta w wieku średnio 10 lat, a wartości RANKL i OPG mierzono przed i po wysiłku fizycznym (5 minut, 1 godzina i 24 godziny). W analizie przed wysiłkowej okazało się, że chłopcy mają wyższy poziom RANKL, co wskazuje na dyskryminację w obrocie kostnym między dwiema płciami w czasie wzrostu. Dziewczęta wykazały zmniejszenie RANKL poprzez ćwiczenia i nadal zmniejsza się, gdy nadal ćwiczyć do 24 h. OPG jest wzmocniona przez ćwiczenia; to wzmocnienie jest wyższe u chłopców, szczególnie w 5 min i 1-godzinnym ćwiczeniu przeciwko dziewczętom, co wskazywało na przyrost tylko na 24-godzinnym poziomie ćwiczeń . Inne badanie zmierzyło plyometric exercise (high-impact) wpływ na kości u młodych kobiet i wyniki wyrażały zmniejszenie poziomu RANKL po 5 minutach ćwiczeń. Pozostał niższy niż poziom podstawowy (przed wysiłkiem) do końca 24 h ćwiczeń. OPG nie zmieniło się jednak na znaczących poziomach . Wyniki badania wykazały, że jedna sesja ćwiczeń plyometrycznych może zwiększyć zarówno OPG, jak i Alp (fosfataza alkaliczna) u chłopców i młodych mężczyzn . W innym badaniu oceniano wpływ ćwiczeń na masę kostną u nastolatków. Uczestnicy zostali podzieleni na 4 grupy: high-impact exercise, medium-impact exercise, no-impact exercise i rekreacyjna aktywność fizyczna. Wyniki nie reprezentują znaczących różnic w poziomach OPG między grupami; mamy niewielki spadek OPG poprzez wzrost tylko w grupie o dużym wpływie. Ponadto poziom RANKL wzrastał wraz z wiekiem, z wyjątkiem ćwiczeń bez wpływu (pływacy), które spowodowały zmniejszenie RANKL . Porównanie między zawodowymi młodymi trenerkami, które ćwiczą 12-30 godzin tygodniowo, a dziewczynkami nieplanowanymi, które wykonują nieplanowaną aktywność fizyczną mniej niż 3 godziny tygodniowo, wykazało, że RANKL rośnie jednocześnie z wiekiem w obu grupach. Nie odnotowano w nich istotnych zmian . W tabeli 1 przedstawiono charakterystykę badań oceniających wpływ różnych rodzajów ćwiczeń na szlak RANKL / RANK / OPG.

pomimo silnych dowodów na wpływ obciążeń mechanicznych na system sygnalizacji RANKL/RANK/OPG, nasza wiedza jest nadal ograniczona na temat tego, w jaki sposób ta ścieżka może przyczynić się do optymalnego zdrowia kości.

4. Wniosek

na podstawie różnych badań, które recenzowaliśmy, pojawiły się wyniki antytezy. W większości badań ćwiczenia fizyczne i ćwiczenia fizyczne promują zdrowie kości, zwiększając OPG i zmniejszając poziom RANKL. Jednakże, istnieje kilka badań, które donoszą żadnych zmian w OPG i RANKL poziomy po wysiłku. Co ciekawe, większość eksperymentów, które badaliśmy, została przeprowadzona z ćwiczeniami o wysokiej intensywności. Według tych badań rzeczywisty wpływ ćwiczeń na system RANKL / RANK / OPG wymaga dalszych badań. Niezależnie od tego, pozytywny wpływ ćwiczeń na zdrowie kości i ogólne samopoczucie jest niezaprzeczalny.

konflikty interesów

autorzy oświadczają, że nie ma konfliktów interesów dotyczących publikacji niniejszego rękopisu.