RANKL/RANK/OPG-vej: en mekanisme involveret i Træningsinduceret knoglemodellering

abstrakt

knogler som et levende organ består af omkring 70% mineral og 30% organisk komponent. Omkring 200 millioner mennesker lider af osteopeni og osteoporose over hele verden. Der er flere måder at beskytte knogler mod endogene og eksogene risikofaktorer. Planlagt fysisk aktivitet er en anden nyttig måde at beskytte knoglesundhed på. Det er blevet undersøgt, at arrangeret træning effektivt ville regulere knoglemetabolisme. Indtil nu har en række systemer opdaget, hvordan motion kan hjælpe knoglesundheden. Tidligere undersøgelser rapporterede forskellige mekanismer for effekten af motion på knoglesundhed ved modulering af knogleromdannelse. Reguleringen af RANKL/RANK/opg-vej i træning og fysisk præstation som et af de vigtigste ombygningssystemer betragtes imidlertid ikke som omfattende i tidligere beviser. Derfor er formålet med denne gennemgang at afklare træningsindflydelse på knoglemodellering og ombygning med en koncentration om dens rolle i reguleringen af RANKL/RANK/opg-vej.

1. Introduktion

knogler som et levende organ består af omkring 70% mineral og 30% organisk materiale. Calcium og fosfor krystaller, hydroksyapatit, og nogle ioner, såsom natrium, fluor og magnesium er bestanddele af mineralet del. Den organiske del indeholder for det meste kollagenfibre og i en lavere mængde glycoproteiner og proteoglycaner . Skelettet har flere roller i kroppen, såsom beskyttelse af indre organer, kropsstel og sikker opbevaring af nogle vitale mineraler som calcium. I modsætning til hvad det ser ud til, er knogler et levende væv, der hele tiden er i omsætning . Omkring 200 millioner mennesker lider af osteopeni og osteoporose rundt om i verden; cirka 1 ud af 3 kvinder og 1 ud af 5 mænd ældre end 50 år har nogle former for knogleabnormiteter . Fra befolkningens aldring er det blevet estimeret, at forekomsten af knoglesygdomme ville stige op i den nærmeste fremtid. I USA anslås det, at knoglesygdomme vil stige 2,4 gange hos kvinder og 3,1 gange hos mænd indtil 2050 .

knogler har forskellige typer celler, herunder osteoklaster, osteoblaster, osteocytter og knogleforingsceller . Osteoblaster stammer fra hæmatopoietiske stamceller (HSC ‘er, makrofag afstamning af hæmatopoietiske stamceller), og osteoklaster stammer fra mesenkymale stamceller (MSC’ er) via nogle stadier såsom osteoprogenitorer og preosteoblaster . Grundlæggende inkluderer knoglemodellering og ombygning osteoklastfunktion ved fjernelse af knogleoverfladen, og osteoblaster fungerer ved udfældning af ny matrice i dem . Denne proces er ansvarlig for at beskytte skeletfunktion og gendannelse af brud. Enhver form for defekt i knogleomsætningskoordinering ville resultere i knoglesygdomme såsom Pagets sygdom, fibrøs dysplasi, slidgigt, osteoporose og skrøbelighed frakturer .

osteoklaster er de største celler med ansvar for knogleresorption. De er placeret på overfladen af knogler og danner skyttegrave ved deres funktion. Aktiverede osteoklaster frigiver proteolytiske stoffer, der ødelægger bindevæv i knogler. De udskiller også nogle syrer, der løser mineraldelen af knogler . Gennem de forskellige stadier af osteoblastdifferentiering ændres niveauet for nogle biomarkører, der er kendt som osteogene markører, markant. Blandt disse markører kan nævnes osteocalcin (OCL), Runks2, alkalisk fosfatase og osteriks (Osks). På den anden side ville osteoblaster til modulering af monocyt-til-osteoklastdifferentiering frigive osteoprotegerin (OPG) og receptoraktivator af NF-kB ligand (RANKL) såvel som makrofagkolonistimulerende faktor (M-SCF) . RANKL/RANK, vnt/B-catenin og Jagged1/Notch1 er 3 vigtige veje moduleret af osteoblaster, der påvirker knoglemassetætheden via regulering af osteoblaster og osteoklaster funktioner . I RANKL/RANK/opg-vejen binder RANKL sig til RANK som dens receptor og fører til sidst til osteoklastforløbsmodning. Osteoprotegerin er kendt som en lokkemiddelreceptor for RANKL, som forhindrer RANKL-RANGBINDING og følgende reaktioner .

der er flere risikofaktorer for knoglesundhed , såsom aldring, østrogenmangel , betændelse, metaboliske sygdomme , forkert diæt , nyredysfunktion , bivirkninger af nogle lægemidler som glukokortikoider og oksidativ stress . Der er forskellige måder at beskytte skeletet mod sygdom og resorption eller i det mindste forsinke starten af sådanne lidelser. For eksempel kan fysisk aktivitet, sunde kostvaner og medicinsk intervention hjælpe med at forebygge aldersrelateret knogletab eller osteoporose . Flere medikamenter som knogleresorptionshæmmere og knogledannelsesstimulatorer er i en postmenopausal behandling lineup . Disse omfatter bisfosfonater (f .eks. alendronat) , strontiumranelat , denosumab (RANKL-hæmmer) og PTH. En begrænsning i denne form for behandling er risikoen for komplikationer som feber eller muskelsmerter . At have et ordentligt regime, der er næringstæt, er en af de vigtigste strategier for at spare og øge knoglemassen. Vitamin D, calcium, fosfor, magnesium, sinc og kobber er nogle eksempler på nødvendige næringsstoffer til skelet sundhed .

planlagt fysisk aktivitet er en anden nyttig plan for at opretholde optimal knoglesundhed. Det er blevet foreslået, at planlagt motion effektivt ville regulere knoglemetabolisme . Nogle undersøgelser har rapporteret, at motion kan udsætte begyndelsen af osteoporose ved at forbedre den maksimale knoglemasse inden for ungdomsårene . Den nøjagtige mekanisme, hvormed træning forbedrer knoglesundheden, er endnu ikke klar. Det er imidlertid blevet accepteret, at stigende muskelmasse og mekanisk stress i knogler resulterer i at øge osteoblastsaktiviteter . Tidligere undersøgelser rapporterede forskellige mekanismer, der dækker effekten af motion på knoglesundhed ved modulering af knogleromdannelse. Reguleringen af RANKL/RANK/opg-sti som et af de vigtigste ombygningssystemer betragtes imidlertid ikke som omfattende i tidligere rapporter. Derfor var formålet med denne gennemgang at afklare træningsindflydelse på knoglemodellering og ombygning med en koncentration om rollen som RANKL/RANK/opg-vej.

2. RANK/RANKL/opg-stien

RANKL/RANK / opg-systemet er kendt for sine roller inden for osteoklastmodning, knoglemodellering og knoglemodellering. Receptoraktivator af NF-kB (RANK), receptoraktivator af NF-kB ligand (RANKL) og osteoprotegerin (OPG) er hovedkomponenterne i dette signalsystem. Interessant nok er deltagelse i knoglehemostase ikke den eneste effekt af RANKL/RANK/opg-vejen .

RANKL (også kendt som OPDL, ODF og TRANCE), som et homotrimerisk protein, produceres af osteoblaster og nogle andre celler som aktiverede T-celler . Den udskillede type RANKL er et resultat af proteolytisk opdeling eller alternativ splejsning på membranformen . Matricen metalloproteaser (MMP3 eller 7) Og ADAM (et disintegrin-og metalloprotease-domæne) er ansvarlige for RANKL proteolytisk spaltning . RANKL, som er en sekretion af preosteoblaster, osteoblaster, osteocytter og periosteale celler , gør RANK aktiveret, hvilket udtrykkes af osteoklaster og dets forstadier . RANKL har opgaver til stimulering af præosteoklasters differentiering , adhærens osteoklaster til knoglevæv og deres følgende aktivering og deres vedligeholdelse . Preosteoklaster kombinere sammen og gøre en multinuclear celle, som er påvirket af RANKL ikke klar.

RANKL kan også produceres af andre organer såsom thymus, lymfeknuder, lunge og brystkirtler samt milt og knoglemarv . RANKL kan frigives fra epitelceller i brystkirtlerne under graviditeten. Baseret på et dyreforsøg hjælper RANKL med hyperplasi af disse epitelceller, som er nødvendigt til amning og mælkeproduktion .

rang er også en homotrimerisk transmembranreceptor fra TNF-familien. Dens primære ekspression er begrænset til OPC ‘ er, dendritiske celler og modne osteoklaster . RANK har ikke medfødt proteinkinaseaktiverende aktivitet, som andre TNF-familiereceptorer har. Alle TRAFs 2, 5 og 6 binder til rang, men kun TRAF 6 er påkrævet for knoglesundhed . Bortset fra knogleceller vil rang blive udtrykt af nogle karcinomceller, såsom brystkræft eller prostatacancer, og også udtrykt i brystkirtlen . En af rollerne i rang, der har fået opmærksomhed, er dens rolle i kræftcelleproliferation; dette gør rang interessant i fremtidig terapi for kræft .

ud over osteoblaster er der masser af celler, der kan udtrykke osteoprotegeriner, såsom hjerte, lever, milt og nyre. En nylig undersøgelse antydede, at B-celler har ansvaret for 64% af knoglemarv OPG-ekspression . Som en TNF superfamilie spiller OPG en anti-osteoklastogenese rolle med binding til RANKL . OPG deltager som en lokkemiddelreceptor for RANKL og hæmmer RANKL-RANGBINDING gennem den. Faktisk påvirker flere agenter, der inducerer RANKL, OPG-regulering . Nylige undersøgelser har vist, at stigninger i plasma OPG-niveauer hos postmenopausale kvinder fører til knoglemasseforstærkning . Desuden blev OPG i et forsøg udført ved anvendelse af mus fundet at være en beskytter af store kar fra forkalkning . Desuden er OPG blevet foreslået som en hæmmer af forkalkning af aterosklerotisk plak .

3. RANKL/RANK/opg-vej og knoglemetabolisme

før opdagelsen af RANKL/RANK / opg-signalvejen i 1990 ‘ erne blev det antydet, at nogle midler udtrykt af osteoblaster er ansvarlige for aktivering af osteoklaster. Men det var uventet, at disse agenter har været medlemmer af TNF superfamilien, og de kunne have flere funktioner end knogleomsætningen i kroppen . Det er klart, at det er osteoblasts opgave at rekruttere osteoklaster til knogleresorptionssteder. Osteoblaster kunne også regulere knogleresorption ved at udskille OPG og RANKL. Faktisk binder RANKL indlejret fra osteoklaster til dets receptor (rang) på overfladen af OCPs og øger osteoklastdifferentiering og modne osteoklaster. OPG kunne binde til RANKL og hæmmer osteoklastdifferentiering, hvilket betyder opregulering af OPG/RANKL-forhold, der forhindrer osteoklastogenese . I lighed med andre TNF-familiereceptorer har RANK ingen medfødte proteinkinaseaktiviteter til regulering af signalvejen. TRAF 6 er den eneste væsentlige TRAF blandt alle traf ‘er, der binder til rang for regulering af OCP’ er og osteoklastaktiviteter. For at understøtte denne påstand har flere undersøgelser rapporteret, at en mangel i TRAF 6 resulterer i udvikling af osteoporose .

sandsynligvis er den afgørende determinant i knogleresorption RANKL/opg-forholdet. Det meste af tiden fører både RANKL opregulering og OPG nedregulering til knogletab . Der er flere endogene faktorer, der påvirker kontrollen af RANKL/RANK/OPG-systemet, herunder nogle cytokiner (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-4, IL-11 og IL-17), hormoner (D-vitamin, østrogen og glukokortikoider) og mesenkymale transkriptionsfaktorer . OPG er reguleret af ikke kun cytokiner, hormoner og vækstfaktorer, men også af vnt/B-catenin . Til konvertering af osteoklastprecursorer til modne osteoklaster er der behov for c-Fos, som er en aktiveret transkriptionsfaktor for RANKL . sRANKL er den opløselige form af RANKL, der vises i plasma. Eliminering af RANKL og RANK i dyreforsøg viser en væsentlig effekt ved hæmning af knoglemassetab og osteoporose . Baseret på kliniske observationer fører forbedring af OPG-koncentrationer i plasma til forøgelse af knoglemassetæthed hos postmenopausale kvinder .

i så mange skelet-og nonskeletale lidelser er ændringer i RANKL-og OPG-proteiner og deres mRNA observerbare . Forbedring i ROS (reaktive iltarter) produktion gennem funktionen af NADPH styrer osteoklastogenese via regulering af RANKL-ekspression . Proinflammatoriske cytokiner, der øges i inflammatoriske tilstande, fører også til overekspression af RANKL af T-celler, der korrelerer med lavere knoglemassetæthed (BMD) . I nogle patologiske tilstande som postmenopausal osteoporose eller reumatoid arthritis, som påvirkede hormoner og cytokinniveau, ville knogleresorption øges markant. Disse typer af sygdomme ville øge knoglemodellering hovedsagelig gennem RANKL og M-CSF ekspressionsforbedring .

juvenil Paget-sygdom diagnosticeres via osteopeni, brud, hurtig ombygning i vævede knogler og udvikling af knogledeformiteter. I to tilfælde af Paget-sygdom er der rapporteret om udtømning i OPG . Idiopatisk hyperphosphatasi er også en autosomal osteopatisk medicin, og ændringer i OPG-niveau har en afgørende rolle i denne sygdom. I denne henseende er OPG-inaktivering blevet observeret i nogle kliniske forsøg . RANK signalvej er involveret i en kæmpe celletumor af knogle (GCTB), som er en sjælden og smertefuld kræft. Denne kaskade fører til overdreven knogleresorption og metastase hos disse patienter . Ved reumatoid arthritis resulterer inflammationsadvent i overekspression i RANKL og efterfølgende knoglesvækkelse .

3.1. Motion og knoglesundhed

motion eller planlagt fysisk aktivitet skal bidrage til at opretholde optimal sundhed og sund kropsvægt . Motion kan indikere en” foryngende effekt ” og muligvis forhindre aldersrelaterede skeletforstyrrelser og knogleresorption . Motion har flere fordele ved at beskytte kroppens sundhed, især knoglemodellering og ombygning . Evnen for knogler til at justere med mekanisk kraft og stress er blevet observeret i slutningen af det 19 .århundrede.

mekanisk belastning er et af de vigtigste midler til forbedring af knoglemassetætheden. Mechanostat-teorien, som først nævnes af Frost, udtrykker, at knogler har deres eget medfødte biologiske system til at inducere knogledannelse som reaktion på mekaniske kræfter. Dette system inkluderer knogleceller, store osteocytter, der er imponeret over mekanisk belastning, der overfører det til osteoklasterne og osteoblasterne og resulterer i regulering af skelethomeostasen . Det er blevet accepteret, at mekaniske kræfter hjælper med at fremme knoglemasse og styrke. Interessant nok kunne skeletet skelne mellem intern kraft og belastningsdrevet . Osteoblaster, osteoklaster og andre knogleceller påvirkes af forskellige endogen-og eksogenfaktorer som cytokiner. Proinflammatoriske og antiinflammatoriske cytokiner har store roller i skeletmodellering og ombygning . Undersøgelser har vist, at ledforstyrrelser som gigt kan gøre asymmetri pro – og antiinflammatoriske cytokiner, hvilket fører til knogletab . Motion kan øge antiinflammatoriske cytokiner og forårsage forbedring af inflammatoriske cytokiner . Også mekanisk belastning som en øvelse regulerer kollagensyntese under knogledannelse . Muskelspændinger overføres til knoglerne og fører til provokerende osteoblaster proliferation . I modsætning hertil ville søen med motion, vægtløshed eller sengeliggende reducere osteoblasternes aktivitet og øge osteoklastfunktionen .

motion er kategoriseret i 6 klasser: statiske vægtbærende øvelser såsom enkeltben stående, vægtbærende øvelser med høj effekt som løb eller dans, vægtbærende øvelser med lav effekt såsom Tai Chi, ikke-vægtbærende øvelser med høj effekt, ikke-vægtbærende øvelser med lav effekt som svømning og kombinationsøvelser . Undersøgelser har vist, at regelmæssig fysisk aktivitet med lang varighed og moderat intensitet ville reducere knogleresorption og øge knoglemassen hos både raske og patologiske personer . Bone sundhed ville forbedre gennem vægtbærende øvelser og hjælper knogletæthed i vækst, fremme knogle sundhed i aldring . I et 12-måneders klinisk forsøg havde postmenopausale inaktive kvinder med høje doser motion en større knoglemassetæthed sammenlignet med kvinder med moderat dosis motion. Denne effekt forblev i næsten et år efter afslutningen af undersøgelsen . Intensiv vægtbærende øvelse kan udbrede p1np -, BAP -, OPG -, fosfat-og PTH-niveauer .

motion bringer en cyklus af reaktioner i hypothalamus-hypofyse-adrenal linje eller hypothalamus-hypofyse-gonad linje. Disse reaktioner stimulerer nogle hormonudtryk, som hjælper MSc-differentiering til osteoblaster, herunder væksthormon, PTH, PGE2 og skjoldbruskkirtelhormoner . Sclerostin, en vigtig rolle i knogledannelse, er et protein udtrykt af osteocytter. Faktisk understøtter sclerostin knoglemasse ved at forbyde vnt/B-catenin-vejen. Det er en signalvej, der prolifererer osteoprogenitor og minimerer modne osteoblaster apoptose. Træning og den fulgte mekaniske belastning fører til reduktion i knoglesklerostinsyntese. Derefter øges osteoblastisk knogledannelse, og osteoklastisk knogletab falder . Der er nogle stærke beviser, der demonstrerede træningsfald mRNA-niveauer af markører fra knogleresorption som fælde, cathepsin-K og calcitoninreceptorer . Desuden kan deltagelse i motion øge nogle osteogene markører som OCL, Runks2, OSKS, BAP, BMP2 og kollagen type 1 i osteoblaster . Det er blevet påvist, at BAP og OCL, som er knogledannelsesmarkører, er opreguleret og fælde (tartratresistent syrefosfatase), som er en knogleresorptionsmarkør, nedreguleres inden for en 8-ugers træningsplan hos kvinder .

det har vist sig, at motion fremmer knoglesundhed gennem RANKL/RANK/opg-vejregulering også .

3.2. Gunstige virkninger af motion på knoglesundhed ved RANKL/RANK/opg-regulering

Figur 1 præsenterer detaljerne om den positive rolle, som motion spiller i knogleromdannelse. Osteoblaster og osteoklaster er ansvarlige for henholdsvis knogledannelse og knogleresorption. Så virkningerne af motion på disse 2 typer celler ville hjælpe med at forstå sammenhængen mellem motion, knoglemodellering og knogleromdannelse . Motion er ansvarlig for undertrykkelsen i osteoklastogenese og knoglemodellering, som medieres gennem OPG/RANKL-vejen frigivet af osteoblaster, osteocytter og MSC ‘ er .

Figur 1
interaktion mellem motion og RANKL/RANK/OPG biomolekylær vej. OPG: osteoprotegerin; rang: receptoraktivator af nuklear faktor kB; RANKL: receptoraktivator af NF-kB ligand.

der er flere dyreforsøg, der undersøger effekten af kroniske øvelser på vejen. I en undersøgelse udført med rotter med CKD steg ekspressionen af RANKL og osteocalcin efter udholdenhedstræning . En anden undersøgelse viste virkningerne af motion på glukokortikoid-induceret osteoporotisk, der blev undersøgt hos rotter. Resultaterne af denne undersøgelse bekræftede, at RANKL og RANKL-induceret knogletab ville blive hæmmet af vibrationer og løbebåndstræning . Det blev antydet, at løbebåndet og vibrationsstimuleringsøvelsen fører til et fald i RANKL-ekspression og en stigning i OPG-ekspression i de glukokortikoid-inducerede osteoporotiske rotter . OPG og RANKL blev meningsfuldt øget som reaktion på 5 minutters fysisk aktivitet. I denne undersøgelse, som blev udført på prednisolon-inducerede osteoporotiske rotterceller, løbebånd og vibrationsplatformstræning blev brugt som eksempler på fysisk træning. Resultaterne af gruppen behandlet med løbebånd og vibrationsstimuleringstræning indikerede et efterfølgende fald i RANKL og en stigning i opg-niveauer . Nogle begrænsede dyreforsøg rapporterede gavnlige virkninger af akut træning på vejen. Nedsatte RANKL-niveauer og øgede OPG-niveauer er blevet observeret i et eksperiment ved anvendelse af akut træning murine MC3T3-E1 osteoblaster . I en kronisk træningsundersøgelse, der blev udført på rotter, blev der vist en forbedring i OPG/RANKL-forholdet på grund af et fald i RANKL-ekspression . På den anden side har en in vitro-undersøgelse illustreret, at mekanisk belastning kan føre til overflod i OPG-niveauer og fald i m-CSF-niveauer uden ændringer i RANKL-niveauer i humane osteoblaster . Rubin et al. foreslog, at mekanisk belastning kunne forårsage en reduktion i RANKL, hvilket resulterer i stærk beskyttelse af knogletab og osteoklastproliferation .

flere tidligere undersøgelser rapporterede indflydelsen af akutte øvelser på RANKL/RANK/opg-vejen. Scott et al. rapporterede, at akut udholdenhedsøvelse forårsager en stigning i niveauet af BAP og opg hos raske mænd . Højintensiv akut træning ville forbedre OPG og RANKL øjeblikkeligt. Denne undersøgelse har også vist, at 5-minutters træning øger IL-1a, IL-1b, IL-6 og TNF-a og 1-timers træning bragte dem tilbage til de grundlæggende niveauer . Resultaterne af en anden undersøgelse antydede, at udholdenhedsløb reducerede sRANKL og en stigning i OPG-koncentrationer. Intensiteten i disse resultater afhænger af afstanden og varigheden af stien . Efter en præstationsperiode med 80% Vo2maks og 40% Vo2maks intensitet er OPG-niveauer i serum steget lige under træningsforhold med høj intensitet hos ældre kvinder . Baseret på et klinisk forsøg udført af Mesil et al., den lave effekt højintensitetsøvelse ville øge OPG -, RANKL-og ALP-niveauer hos mandlige universitetsstuderende . Forfatterne bemærkede, at i mangel af tilstrækkelig træning ville RANKL/RANK/opg-vejeffekter være minimale . Akut træningsøvelse med 60% eller 80% vo2maks intensitet kunne ikke ændre serum RANKL og opg niveauer eller RANKL/rang/opg mRNA udtryk hos college kvinder .

ud over akut træning udøver de kroniske øvelser lignende effekter på RANKL/RANK/opg-vej. I en undersøgelse forårsager langvarig og intensiv kronisk træning opregulering af OPG-ekspression hos postmenopausale kvinder sammenlignet med det i stillesiddende tilfælde . En artikel rapporterede, at det efter en 10-ugers vandringsplan med stor effekt mindskede RANKL-niveauer markant uden væsentlige ændringer i OPG-niveauer hos middelaldrende mænd . Nogle fund antydede, at RANKL-og OPG-niveauer og deres udtryk ikke nødvendigvis ændres ved træning. For eksempel havde en 32-ugers modstandsøvelse ledsaget af vægtbærende træning ingen effekt på RANKL-og OPG-niveauer og deres forhold . Ligeledes blev der ikke observeret nogen signifikante ændringer i RANKL-og OPG-niveauer hos ældre kvinder efter 8 måneders modstandsøvelse eller aerob træning . Efter 12 ugers kombineret træning, Kim et al. fandt ingen signifikante ændringer i serum OPG-og RANKL-koncentrationer eller i RANKL/RANK/opg-signalering af mRNA-ekspression .

sammen med dyr og menneskelige voksenstudier er der flere stier, der inkluderer børn og unge. Disse undersøgelser fokuserede mest på akutte øvelser. I en af disse undersøgelser har osteokinesresponserne på hvile og plyometriske øvelser hos børn evalueret. Drenge og piger med 10 år i gennemsnit blev inkluderet i denne undersøgelse, og mængderne af RANKL og OPG blev målt før og efter træning (5 min, 1 time og 24 timer). I analysen før træning viste det sig, at drenge har højere niveauer af RANKL, hvilket indikerede forskelsbehandling i knogleomsætning mellem de to køn gennem væksttiden. Piger viste en reduktion i RANKL gennem træning, og det har fortsat med at reducere mere, når de fortsatte med at træne indtil 24 h. OPG forbedres ved træning; denne forbedring er højere hos drenge specifikt i 5 min og 1 times træning mod piger, hvilket kun angav stigningen på 24 timers træningsniveau . Den anden undersøgelse har målt plyometrisk øvelse (high-impact) effekter på knogler hos unge kvinder, og resultaterne udtrykte en reduktion i RANKL-niveauer efter 5 minutters træning. Det forblev lavere end det grundlæggende niveau (før træning) indtil slutningen af 24 timers træning. OPG ændrede sig imidlertid ikke på signifikante niveauer . Konstateringen af en undersøgelse viste, at en session med plyometrisk træning kunne øge både OPG og Alp (alkalisk fosfatase) hos drenge og unge mænd . En anden undersøgelse undersøgte knoglemassens virkninger af motion på unge piger. Deltagerne blev opdelt i 4 grupper: træning med høj effekt, træning med medium effekt, træning uden påvirkning og fysisk aktivitet i fritid. Resultaterne repræsenterer ingen signifikant variation i OPG-niveauer blandt grupper; vi har en lille reduktion i opg ved at vokse bare i en gruppe med stor effekt. RANKL-niveauer steg også sammen med alderen undtagen i træning uden påvirkning (svømmere), hvilket gjorde en reduktion i RANKL . Sammenligningen mellem de professionelle unge kvindelige trænere, der træner 12-30 timer om ugen, og nonathlete piger, der udfører uplanlagt fysisk aktivitet mindre end 3 timer om ugen, har vist, at RANKL øges samtidig med aldring i begge grupper. Der blev ikke rapporteret nogen signifikant ændring i dem . Tabel 1 viser karakteristika for de undersøgelser, der undersøger virkningerne af forskellige slags øvelser på RANKL/RANK/opg-stien.

Studienavn, år træningstype behandlingstid Art / population / tilstand signifikant resultat
Scott et al. 2011 akut, vægtbærende udholdenhedstræning 8 dage sunde mænd OPG, BAP
Kish et al. 2015 plyometrisk træning 5 minutter, 1 time og endelig 24 timer efter træning sunde drenge og mænd OPG, ALP
Bergstrr Krostm et al. 2011 fysisk træning (hurtig gang + aerob træning) 1 år postmenopausale kvinder OPG, RANKL↔
Rubin et al. 2000 mekanisk belastning ved hjælp af et instrument 3 dage Murine bone stromal cells RANKL↓
Notomi et al. 2014 modstandstræning 8 uger mandlige Sprague-rotter RANKL
et al. 2015 højintensiv træning med lav effekt 5 minutter efter træning mandlige universitetsstuderende ALP, OPG, RANKL
1 time efter træning ALP
24 timer efter træning ALP
Troib et al. 2016 Endurance løbebånd øvelse 4 uger unge og væksthæmmede kroniske nyresygdomme rotter RANKL, Osteocalcin
Pichler et al. 2013 løbebånd og vibrationsstimuleringstræning NS osteoporose rotter OPG, RANKL↓
Esen 2009 højintensiv gang (n = 14) 10 uger midaldrende mænd opg↓
Esen 2009 moderat intensitetsvandring (n = 13) 10 uger midaldrende mænd opg↔
et al. 2005 Endurance running distance på 42.195 km de første 30 minutter af afslutning af løbet langdistanceløbere sRANKL
et al. 2005 Endurance running kortere distance på 15,8 km de første 30 minutter af afslutning af løbet langdistanceløbere sRANKL↔
Tang et al. 2006 cyklisk trækstamme ved hjælp af en bøjningscellestammenhed med 6%, 12% eller 18% forlængelse 24 timer murine MC3T3-E1 osteoblaster opg, opg mRNA-ekspression, sRANKL-larp, RANKL-mRNA-ekspression (størrelsesafhængig)
Kim et al. 2019 kombineret træning 12 uger sunde college kvinder OPG-kran, RANKL-kran, RANKL/RANK / OPG-signalering af mRNA-ekspression↔
Saunders et al. 2006 lille skala læssemaskine, der formidler via bøjning 3 timer osteoblastisk MG – 63 celler OPG, RANKL LARIT, OPG / RANK ratio
Kim et al. 2017 akut træning med høj (80% Vo2maks) intensitet umiddelbart efter og derefter bedring 60 minutter efter træning osteopeni ældre kvinder OPG, RANKL↔
Kim et al. 2017 akut træning med lav (40% Vo2maks) intensitet umiddelbart efter og derefter bedring 60 minutter efter træning osteopeni ældre kvinder OPG↔
et al. 2013 modstandsøvelse ledsaget af vægtbærende træning 32 uger sunde ældre voksne RANKL-kran, OPG-kran, OPG/RANKL-forhold↔
et al. 2011 modstandsøvelse (RE) 8 måneder ældre kvinder RANKL↔
et al. 2011 aerob træning (Ae) 8 måneder ældre kvinder RANKL↔
Kim et al. 2018 akut træning af høj (80% Vo2maks) intensitet umiddelbart efter og derefter bedring 90 minutter efter træning sunde college-kvinder RANKL↔
Kim et al. 2018 akut træning af moderat (60% Vo2maks) intensitet umiddelbart efter og derefter bedring 90 minutter efter træning sunde college-kvinder RANKL↔
Klentrou et al. 2018 hvile og efter plyometrisk træning (5 min, 1 time og 24 timer) 24 timer drenge og piger (10 år i gennemsnit) piger: OPG, RANKL
Dekker et al. 2017 1 hvile og 3 efter træning (5 min, 1 time og 24 timer) 24 timer Premenarcheal og postmenarcheal piger RANKL
Ma Karrimmoun et al. 2011 træning 12-30 timer / uge) professionel atlet (sammenlignet med fritids fysisk aktivitet 3 timer/uge (nonathlete) piger (alder 10-17, 2 år) OPG
Ma Karrimmoun et al. 2013 deltagerne er opdelt i 4 grupper: træning med høj effekt, træning med medium effekt, træning uden påvirkning og fysisk aktivitet i fritid piger fra 10,7 til 18,0 år OPG
tabel 1
generelle karakteristika ved de undersøgelser, der undersøger virkningerne af øvelser på RANKL/RANK/opg-regulering. ALP: alkalisk fosfatase; BAP: knoglealkalisk fosfatase, OPG: osteoprotegerin; rang: receptoraktivator af nuklear faktor kB; RANKL: receptoraktivator af NF-kB ligand.

på trods af stærke beviser for virkningen af mekaniske belastninger på RANKL/RANK/opg-signalsystemet er vores viden stadig begrænset til, hvordan denne vej kan bidrage til optimal knoglesundhed.

4. Konklusion

baseret på de forskellige undersøgelser, som vi gennemgik, har antiteseresultater vist sig. I de fleste undersøgelser fremmer motion og fysiske aktiviteter knoglesundhed ved at øge OPG og faldende RANKL-niveauer. Der er dog flere undersøgelser, der rapporterede ingen ændring i OPG og RANKL niveauer efter træning. Interessant nok er de fleste af de eksperimenter, vi undersøgte, blevet udført med højintensiv træning. Ifølge disse undersøgelser har den faktiske effekt af motion på RANKL/RANK/opg-systemet brug for flere undersøgelser. Uanset hvad er den positive virkning af øvelser på knoglesundhed og det generelle velvære ubestrideligt.

interessekonflikter

forfatterne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikter med hensyn til offentliggørelsen af det nuværende manuskript.