Диета с добавками кальция и фосфора увеличивает объем костей после тридцати дней высокоскоростных тренировок на беговой дорожке у взрослых мышей

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14616 (2022) Цитировать эту статью

1267 Доступов

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Упражнения с весовой нагрузкой увеличивают массу и силу костей. Увеличение частоты нагрузки на кости во время упражнений может укрепить кости. Сочетание физических упражнений с диетой, обогащенной кальцием и фосфором, увеличивает площадь коры головного мозга у мышей больше, чем одни только упражнения. Таким образом, мы предположили, что сочетание высокоскоростных упражнений на беговой дорожке с кормлением мышей диетой с минеральными добавками приведет к увеличению площади коры головного мозга, чем высокоскоростные упражнения на стандартной диете и упражнения на низкой скорости на диете с добавками. Пятнадцатинедельные самцы мышей C57BL/6 были разделены на семь групп: (1) исходный уровень, (2) не занимавшиеся физическими упражнениями, получавшие контрольную диету, (3) не занимавшиеся физическими упражнениями, получавшие дополнительный рацион, (4) получавшие упражнения с низкой скоростью. контрольная диета, (5) низкоскоростные упражнения с добавками, (6) высокоскоростные упражнения с контрольной диетой и (7) высокоскоростные упражнения с добавками. Мыши тренировались тридцать дней по 20 минут в день со скоростью 12 м/мин или 20 м/мин. Голени оценивали с помощью микроКТ и 4-точечного изгиба. Фракция кортикальной площади и объемная фракция трабекулярной кости (BV/TV) были значительно увеличены при приеме добавок. Мыши, тренированные на высокой скорости, имели значительно меньшую массу тела без вредного воздействия на здоровье костей. Увеличение скорости бега может снизить массу тела, сохраняя при этом пользу физических упражнений и питания для здоровья костей. Бег может снизить массу тела, не нанося вреда здоровью костей.

Упражнения с весовой нагрузкой у людей и мышей могут увеличить костную массу, структурную прочность (целую кость) и/или качество тканей, повышая способность костей противостоять переломам1,2,3,4. Физические упражнения также могут иметь долгосрочную пользу для здоровья костей даже после отказа от тренировок5,6,7,8,9,10,11,12,13. У людей пик костной массы приходится примерно на 25 лет, а затем снижается. Поэтому полезно максимизировать накопление костной массы в раннем возрасте, чтобы поддерживать более высокий уровень костной массы в пожилом возрасте, когда выполнять упражнения с весовой нагрузкой становится все труднее14,15,16.

Кость реагирует на нагрузку от физических упражнений увеличением костной массы и/или прочности костей, чтобы выдерживать большие нагрузки и предотвращать повреждения17. Упражнения у людей и грызунов могут увеличить костную массу за счет увеличения величины нагрузки на кость, что приводит к увеличению площади поперечного сечения кости18 и скорости костеобразования19,20. Нагрузки, вызывающие большую величину деформации, увеличивают скорость костеобразования при более высокой частоте нагрузки21. Таким образом, режимы упражнений более высокой интенсивности, достигаемые за счет увеличения скорости беговой дорожки, могут способствовать увеличению костеобразования.

Увеличение костеобразования может позволить кости достичь большей пиковой костной массы или достичь пиковой костной массы за более короткое время, что позволяет более быстро повысить устойчивость к переломам. Увеличение костной массы с помощью физических упражнений может потребовать увеличения количества минеральных веществ в рационе для одновременного увеличения костной массы и качества костной ткани. Поскольку физические упражнения увеличивают потребность в пищевых минералах22, упражнения на беговой дорожке могут вызвать еще большую потребность в минералах, которую не могут обеспечить обычные диетические количества. Сочетание упражнений на беговой дорожке с более высокой скоростью и диетой, обогащенной кальцием и фосфором, может еще больше увеличить костную массу сверх того, чего можно достичь при стандартных упражнениях с более низкой скоростью.

В стандартных условиях тренировки (бег со скоростью, аналогичной бегу трусцой) у грызунов, тренирувшихся в течение 6–12 недель, увеличилось содержание минералов в кортикальной кости, ее площадь, сила податливости и предельная сила13,22,23,24,25. У молодых взрослых мышей сочетание физических упражнений с диетой с минеральными добавками увеличивает площадь коры большеберцовой кости по сравнению с физическими упражнениями на стандартной диете всего через 3 недели2. Поэтому была выдвинута гипотеза, что сочетание диеты с минеральными добавками и высокоскоростных упражнений на беговой дорожке приведет к увеличению площади коры головного мозга, чем высокоскоростные упражнения на стандартной диете, после относительно короткой тридцатидневной программы упражнений у молодых взрослых мышей.