Physical activity and its effect on bone in the short- and long- term perspective

University dissertation from Department of Orthopaedics, Lund University

Abstract: Popular Abstract in Swedish Benskörhet (osteoporos), är ett komplext, multifaktoriellt tillstånd som utvecklas i det tysta fram till den dag man drabbas av en fraktur. De senaste 40 åren har antalet benskörhetsfrakturer ökat och i dag beräknas varannan kvinna och var fjärde man någon gång drabbas av en eller flera osteoporosrelaterade frakturer. Exempel på sådana benbrott är frakturer i kota, höft, axel eller handled. Som en orsak till ökningen av antalet frakturer har nämnts att vår medellivslängd det senaste seklet har ökat med 25 år. Med ökande ålder försämras nämligen skelettets kvalitet och låg benmassa är en av de största riskfaktorerna för att råka ut för en fraktur. Ekvationen är svårlöst och innebär att 2000-talets människa blivit ett hållfasthetsproblem. I Sverige inträffar nu årligen ca 70 000 benskörhetsfrakturer där det, förutom stort lidande för den drabbade, dessutom uppkommer enorma kostnader för samhället. Exempelvis beräknas den årliga sjukvårdskostnaden för enbart höftfrakturer till dryga 3 miljarder kronor. När dessutom Sverige i dag har den tveksamma förmånen att tillhöra världseliten gällande den proportionella förekomsten av benskörhetsfrakturer förstår man att denna utveckling måste stoppas. Ungefär 70 % av benmassan regleras av genetiska faktorer medan återstående 30 % regleras av påverkbara yttre faktorer, som exempelvis fysisk aktivitet. Det finns även andra kända riskfaktorer för benskörhet såsom hög ålder, låg kroppsvikt, rökning, lågt kalciumintag, kortisonmedicinering och vissa sjukdomstillstånd, alla faktorer som påverkar skelettets utveckling. En av de viktigaste livsstilsfaktorerna som reglerar benmassan är fysisk aktivitet. Denna faktor har utvecklats till en bristvara i den moderna människans vardagsliv. En sannolik förklaring till detta är att vi i övergången från industrisamhälle till kunskapssamhälle rationaliserat bort stora delar av den fysiska aktiviteten från vårt vardagsliv. Trappor har förvandlats till nödutgångar, bollspel bytts mot TV-spel och varannan bilresa når aldrig över 5 km. Larmrapporterna från Statens folkhälsoinstitut duggar tätt. 90 % av befolkningen vet att motion är viktigt för hälsan, samtidigt som 75 % inte motionerar tillräckligt ur hälsosynpunkt. Ännu mer alarmerande är att 25 % av dessa individer är i det närmaste helt inaktiva. Värst utsatta är unga flickor där undersökningar visar att var femte flicka sällan eller aldrig deltar i skolgymnastiken samt att var fjärde flicka inte tränar eller motionerar alls på fritiden. Andelen överviktiga barn har 6-dubblats sedan mitten av 80-talet och man har också noterat att barn drabbas av vällevnadssjukdomar relaterade till fysisk inaktivitet man normalt associerar med ett betydligt äldre klientel. Listan på negativa effekter som uppkommer genom en mer fysiskt inaktiv livsstil kan göras betydligt längre. Trots detta har skolgymnastikens del av skoldagen under de gångna decennierna mer än halverats. För att finna individer med hög risk att drabbas av en fraktur har man börjat mäta individens benmassa. Benmassa är nämligen en av de viktigaste faktorerna som påverkar skelettets hållfasthet. Benmassan kan dessutom mätas med flera olika metoder. Den mest förekommande metodiken är en lågdosröntgenteknik kallad DXA. Men inte bara benmassan påverkar skelettets hållfasthet. Även skelettets storlek och tredimensionella struktur är viktiga faktorer för skelettets förmåga att motstå en fraktur. Den största mängd benmassa en individ uppnår i livet, sannolikt strax efter tillväxtens avslutning, benämns peak bone mass (PBM). PBM är också relaterad till den framtida risken att drabbas av fraktur. En ökning av PBM på ca 10 % har kopplats till en halvering av risken för kotfraktur. PBM har dessutom visats kunna påverkas av graden av fysisk aktivitet under uppväxten där studier har indikerat att tiden strax före och under puberteten sannolikt är den tidsperiod där fysisk aktivitet har sin största möjlighet att påverka skelettet. De flesta studier med högt bevisvärde som har tittat på hur träning påverkar skelettet har använt speciella övningar som man vet påverkar skelettet, övningar med hög belastning, snabbt insättande belastning och belastning i olika riktningar. Många studier har dessutom upprepat dessa övningar gång på gång, vilket har medfört att barnen har tröttnat på denna träning och därför slutat träna strax efter det att studien avslutats. Deltagandet har dessutom ofta baserats på de barn som självmant har anmält sig till studien vilket troligen har resulterat i att studien har inkluderat ett selekterat material med individer specialintresserade av fysisk aktivitet. För att kringgå dessa bekymmer har studierna i denna avhandling inkluderat alla individer i en åldersgrupp, alltså även barn med lägre grad av intresse i idrott, detta för att kunna utvärdera om måttlig fysisk aktivitet kan leda till gynnsamma effekter på skelettet när barn med alla olika intressegrader i fysisk aktivitet inkluderas. Detta var bakgrunden som fick oss att starta våra studier som utvärderar om träning kan påverka skelettets tillväxt. Den första studien, den s.k. Sösdalastudien, utvärderade om barn mellan åldrarna 12 till 16 år som fick skolgymnastik 4 gånger per vecka förbättrade hållfastheten av skelettet mer än barn som hade gymnastik en till två gånger per vecka. I denna studie såg vi att ökad fysisk aktivitet påverkade benmassan i gynnsam riktning bland pojkarna men inte hos flickorna. Som en förklaring framlades tanken att man sannolikt borde inleda träningen än tidigare hos flickorna, under en tid där de fortfarande hade stor kvarvarande tillväxtpotential, och möjligen borde träningen även intensifieras. Som ett logiskt steg startades därför Bunkefloprojektet 1999 ? på engelska kallad POP-studien. I detta projekt följs pojkar och flickor årligen redan från första årskurserna i grundskolan. Hälften av barnen får skolgymnastik dagligen och den andra hälften en till två gånger per vecka enligt standardschemat i svenska skolor. Årliga mätningar utförs av bl.a. benmassa och skelettstorlek, muskelstyrka, balans och koordination. Artiklarna II-IV i denna avhandling redovisar resultaten från Bunkefloprojektets första två år. I artikel II redovisas 1-årsresultaten hos 81 pojkar (7-9 år gamla) jämfört med 57 åldersmatchade kontroller. Ingen skillnad kunde påvisas mellan grupperna vid studiestart när det gällde längd, vikt, benparametrar eller s.k. bakgrundsfaktorer såsom matvanor, kroniska sjukdomar, medicinering, frakturer, rökning eller alkohol. Före interventionen var det heller ingen skillnad i tid i organiserad fysisk aktivitet mellan grupperna, men när barnen i interventionsgruppen fick daglig fysisk aktivitet på schemat blev det en klar och statistiskt verifierad skillnad i nivån av fysisk aktivitet jämfört med kontrollbarnen. Vi fann att den årliga inlagringen av benmassa i ländryggen var högre i interventionsgruppen och på samma sätt sågs även en skillnad i vidden av ländryggens tredje kota mellan grupperna, till interventionsgruppens fördel. När alla barnen studerades som en grupp visade det sig att tiden spenderad i någon form av organiserad fysisk aktivitet, såväl inom som utom skolans ramar, var positivt relaterad till mängden benmassa och även till skelettstorleken i ländryggen. Några skillnader mellan grupperna kunde inte ses vid utvärdering av skelettutveckling i höftleden. De funna resultaten efter 1 år visade sig kvarstå även efter 2 års intervention, vilket redovisas i artikel IV. I artikel III redovisas resultaten efter 2 års intervention hos 49 flickor (7-9 år gamla) jämfört med 50 åldersmatchade kontroller. Precis som hos pojkarna var grupperna väldigt lika vid studiestart och den enda skillnad vi fann då var att kontrollgruppens flickor var mer aktiva i organiserad idrott utanför skoltid (1.3 jämfört med 0.7 timmar per vecka). Efter interventionen var barnen i interventionsgruppen emellertid betydligt mer aktiva (4.0 jämfört med 2.3 timmar per vecka). I likhet med fynden hos pojkar fann vi att den årliga inlagringen av benmassa i ländryggen var högre i interventionsgruppen jämfört med kontrollgruppen. Dessutom var den årliga ökningen i vidden av tredje ländryggskotan samt vidden av lårbenshalsen också större i interventionsgruppen jämfört med kontrollerna. När alla barnen studerades som en grupp visade det sig även hos flickor att tiden spenderad i någon form av organiserad fysisk aktivitet, såväl inom som utom skolans ramar, var positivt relaterad till mängden benmassa och skelettstorlek i ländryggen. I höften fann vi däremot inga liknande idrottsbetingade effekter. Sammanfattningsvis visar de tre studierna från Bunkefloprojektet att måttlig fysisk aktivitet är associerad med en ökad benmassa och ett större skelett hos både prepubertala flickor och pojkar. Dessa effekter kan ses redan efter ett års ökad träning. Dessa data motsäger inte att fysisk aktivitet kan rekommenderas som ett sätt att öka benmassan och skelettstorleken hos prepubertala barn. Först när vi följt grupperna upp i vuxen ålder kan vi närmare uttala oss om träning under ungdomsåren kan påverka PBM och användas som en strategi för att förebygga osteoporos. Även om träning i unga år kan påverka benmassan så uppkommer ytterligare en viktig fråga som behandlas i artikel I. Kvarstår idrottsbetingade gynnsamma skelettförändringar efter avslutad idrottskarriär och har i så fall f.d. aktiva människor mindre frakturer i ålderdomen i jämförelse med de individer som varit inaktiva? I arbete I undersökte vi om fotboll på elitnivå under uppväxten skyddar mot frakturer i ålderdomen. Dessutom värderade vi om fotbollsspel påverkar PBM samt om det i så fall kvarstår idrottsbetingade gynnsamma effekter på skelettet även efter avslutad idrottskarriär. Vi mätte benmassan hos 22 aktiva fotbollsspelare, 128 f.d. fotbollsspelare och 128 åldersmatchade kontroller. Frakturuppgifter hämtades från röntgenarkivet på Universitetssjukhuset MAS på 284 f.d. fotbollsspelare och 568 kontroller. Vi fann att fysisk aktivitet på hög nivå resulterar i en biologiskt betydelsefull ökning av PBM i viktbelastade delar av skelettet. Denna gynnsamma ökning av benmassan förefaller dock successivt gå förlorad under årtiondena efter det att man upphört med sin idrott. I denna studie kunde vi inte påvisa att äldre f.d. fotbollsspelare har färre frakturer, högre benmassa eller ett större skelett jämfört med individer som inte har tränat på denna nivå i ungdomen. Ett stort problem är att studien innehöll relativt få riktigt gamla idrottsmän. Detta gör att det kan vara svårt att med statistik påvisa att det finns skillnad mellan grupperna. Som exempel kan nämnas att bland de f.d. aktiva gamla idrottsmännen hade endast hälften så många drabbats av en benskörhetsrelaterad fraktur jämfört med de individer som inte hade tränat. Därför har vår forskargrupp i ett senare skede ökat studieantalet i en rapport där man nu kunde slå fast att bland de som under ungdomen hade tränat på en hög nivå, fanns det färre individer i äldre åldrar som hade drabbats av en fraktur än bland de som inte hade tränat. I dag anser vi därför att fysisk aktivitet på hög nivå i ungdomen är associerad med minskad risk för fraktur på ålderns höst.

  CLICK HERE TO DOWNLOAD THE WHOLE DISSERTATION. (in PDF format)