נגישות

גיליון 13 – אוסטיאופורוזיס, ספט' 04

עצם העניין - השפעת פעילות גופנית על העצם, ד"ר משה זלוצובר ורעיה שטיינברג

דר' משה זלוצובר¹ ורעיה שטיינברג² ¹אנדוגינקולוג, בי"ח רמב"ם חיפה, מרכז בריאות האשה רמת אביב ²מנהלת מרכז בריאות האשה רמת אביב

לפני יותר ממאה שנה קבע וולף את התיאוריה שהעצם מגיבה לכוחות מכניים הפועלים עליה. למרות שהתהליך המדויק של השפעת כוחות (מעמס, התנגדות) על העצם אינו ברור, הספרות המדעית מדווחת על קשר חיובי בין פעילות גופנית, כושר גופני, חוזק שרירים וצפיפות העצם בעמוד השדרה ובירךעם זאת חובה לציין שישנם מחקרים בהם השפעתה החיובית של הפעילות הגופנית אינה חד משמעית. את הסתירות ניתן לייחס לחוסר אחידות בסוג, משךעוצמה ואינטנסיביות של הפעילות הגופנית בין המחקרים.

אוסטיאופורוזיס היא מחלה מטבולית המאופיינת ע"י מסת עצם נמוכה ושינויים מיקרוסטרקטורלים ברקמת העצם, הגורמים לעליה בסיכון לשברים. ב-2001 התקבלה ע"י ה- NIH הגדרה חדשה המגדירה את חוזק העצם כשילוב של צפיפות ואיכות העצם (1). צפיפות העצם הינה ברת מדידה לעומת איכות העצם, המורכבת מהמבנה המיקרוסקופי של העצם, תהליך השחלוף והמינרליזציה. כל אלו אינם ברי מדידה עדיין, אולם ברור שיש להם חשיבות, בעיקר לאור העובדה שתרופות שונות מעלות את צפיפות העצם במידה שונה, אך הן מורידות את הסיכון לשברים במידה שווה, ומכאן שמנגנון הפעולה שלהן אינו רק באמצעות העלאת הצפיפות. היו גם תרופות בעבר (פלואור) שגרמו לעליה בצפיפות העצם, אך גרמו לעליה מקבילה בסיכון לשברים אוסטיאופורוטיים. לכן, אנו מודדים רק צפיפות עצם ואף דנים עליה במאמר, אולם ככל הנראה שלפעילות הגופנית יש תפקיד חשוב בחוזק העצם. העצם היא רקמה חיה העוברת תהליך שחלוף (Turnover) במשך כל החיים. תהליך השחלוף מורכב מפירוק העצם ע"י האוסטיאוקלסטים, ובנייתה מחדש ע"י האוסטיאובלסטים, כשבכל עת 10-15% מהשלד עוברים שחלוף. קיים צימוד (Coupling) בין תהליך הפירוק לבנייה, ושיבוש בצימוד גורם לאיבוד עצם. במשך החיים משתנה המאזן בין תהליך הבנייה לתהליך הפירוק. עד סוף העשור השלישי לחיים הבניה עולה על הפירוק ונצברת מסת עצם מירבית (Peak Bone Mass). החל מהעשור הרביעי משתנה המאזן, קצב הפירוק גובר, ומתחילה ירידה איטית ומתמשכת של מסת העצם, המואצת בנשים מתחילת גיל המעבר (עקב החוסר באסטרוגן) למשך מספר שנים, ובהמשך חוזרת לקצב האיבוד ה"רגיל" שלה (כאחוז לשנה לעומת כ- 3% בשלב האיבוד המואץ). קצב השחלוף שונה בין סוגי העצם השונים, הוא גבוה בעצם ספוגית (טרבקולרית) עד פי 6 מזה של העצם הקליפתית (קורטיקלית). עצם ספוגית נמצאת בשכיחות גבוהה יותר בחוליות עמוד השדרה, צלעות, צוואר הירך, קצה האמה ובראש הזרוע. אזורי השחלוף המהיר הינם הרגישים ביותר לשברים אוסטיאופורוטיים ואכן, גיל ההופעה האופייני של שברים בחוליות צעיר בכעשור עד שניים לעומת גיל שברי צוואר ירך, שם כמות העצם הקליפתית גבוהה יותר.

שני הגורמים העיקריים המשפיעים על צפיפות העצם ועל הסיכון לשברים בגיל מבוגר הם: מסת העצם המירבית וקצב איבוד העצם בהמשך החיים. התחום הנורמלי של שיא מסת העצם תלוי בגנטיקה ובגורמים הסביבתיים. מסת העצם המירבית נקבעת גנטית, אולם מימוש מלוא הפוטנציאל הגנטי תלוי בתזונה עשירת סידן וויטמין D, הימנעות מעישון ושתיית אלכוהול או קפה בכמויות גדולות, כמו גם רמות אסטרוגן תקינות המתבטאות בקיום וסת. בחורות אנורקטיות, ואפילו ספורטאיות הסובלות מחוסר וסת על רקע פעילות גופנית מרובה, לא יממשו את כל הפוטנציאל הגנטי של מסת העצם המירבית שלהן.

פעילות גופנית במעמס ובהתנגדות אחד הגורמים המשפיעים ביותר בבניית העצם והאטת קצב איבודה הוא פעילות גופנית נושאת משקל. השפעת הפעילות הגופנית על מסת העצם מוסברת ע"י חוק וולף: העצם מגיבה לכוחות המכניים הפועלים עליה ע"י שינוי בכמותה, בצורתה ובמבנה שלה. ככל שהעומסים המכניים חזקים ודינמיים יותר, צפיפות העצם גבוהה. כוח הכובד, עומס מכני (משקולות למשל) וכיווץ שרירים גורמים גירוי אוסטיאובלסטי לעצם. לכן הפעילות המומלצת להאטת איבוד עצם ולהגברת צפיפות היא פעילות במעמס (weight-bearing) ובהתנגדות (resistance) (2). המחשות לחשיבות המעמס וההתנגדות הינן צפיפות עצם גבוהה יותר באנשים שמנים (מהיתרונות היחידים של השמנת יתר) וירידה בצפיפות העצם המופיעה באסטרונאוטים בחלל.

חשיבות המחקר על השפעת הפעילות הגופנית, או הפעלת כוחות על העצם, הוא בהיותה חלק מתכנית מניעה וטיפול באוסטיאופורוזיס. מחקרי רוחב באוכלוסיה הראו, שאורח חיים פעיל פיזית הן בגיל הצעיר והן בגיל המבוגר קשור במסת עצם גבוהה. מאידך, לאנשים הרתוקים למיטה מסת עצם נמוכה. יתרה מכך, שמירה על מסת עצם, או עליה בצפיפותה, עשויה להיות מקומית. Pocock ו- Snow-Harter (3) מצאו שהשפעת הפעילות הפיזית על העצם הייתה מקומית- site specific כלומר, עלייה בצפיפות העצם באותם אתרים בהם העומס המכני היה מוגבר. לדוגמא, לשחקני טניס צפיפות עצם גבוהה יותר ביד הדומיננטית המפעילה את המחבט, ועוד יש לזכור שהשפעת הפעילות על העצם חולפת עם הפסקתה (4).

בחורות אנורקטיות, ואפילו ספורטאיות הסובלות מחוסר וסת על רקע פעילות גופנית מרובה, לא יממשו את כל הפוטנציאל הגנטי של מסת העצם המירבית שלהן.

השפעות פעילות גופנית בגיל צעיר על מסת העצם בשנים האחרונות הצטבר מידע המעיד על כך, שהקשר בין מסת העצם לחוזקה קיים בכל הגילאים. ככל שמסת העצם קטנה יותר, גדול יותר הסיכוי לשברים כבר מילדות (5). כ- 90% ממסת העצם מושגת עד גיל 20. היחס בין שיא מסת העצם המושג בשנות הילדות וההתבגרות לקצב איבוד העצם בגיל מאוחר יותר, קובע את דרגת האוסטיאופורוזיס בגיל מבוגר ואת הסיכון לשברים. לכן, תקופת הילדות וההתבגרות הן חיוניות ליצירת מסת העצם. יש מעט מאוד מחקרים מבוקרים פרוספקטיביים הן במבוגרים והן בילדים, שבדקו את השפעת הפעילות הגופנית על סמנים ביוכימיים של בנייה והרס עצם. בשנים האחרונות פותחו שיטות ביוכימיות המאפשרות למדוד סמנים של בנייה והרס עצם. סמנים לבניית עצם כוללים מדידות של ההורמונים והחלבונים אוסטיאוקלצין BSAP (Bone Specific Alkaline Phosphatase) וקולגן מסוג І Procollagen Peptide) Type). חלבונים אלו משתחררים לדם במהלך יצירת הקולגן בתהליך בניית העצם. גורמים שיש להם השפעה על מסת העצם הם: תזונה, הורמונים ופעילות גופנית. להורמוני המין, במיוחד אסטרוגנים והורמון הגדילה וגם אנדרוגנים (הן בגברים והן בנשים), תפקיד חשוב ביצירת העצם. הפרשת IGF בהשראת הורמון הגדילה מעוררת אוסטיאובלסטים, יצירת קולגן, וכתוצאה מכך יצירת מסת עצם מוגברת. הדרך הטובה ביותר לטיפול באוסטיאופורוזיס היא ע"י מניעתה. בשנים האחרונות פותחו תרופות רבות שמטרתן למנוע את הרס העצם ולהגביר את קצב הבנייה. מחקרים רבים בילדים הדגימו את היכולת של פעילות גופנית (אירובית או כוח) להגביר בניית עצם, ובעיקר בתוספת סידן. התכנית היחידה, שהתועלת- עלות שלה היא הגבוהה ביותר, היא אורח חיים נכון: תזונה ופעילות גופנית. השוואת ההשפעה של פעילות גופנית על צפיפות העצם בעמוד שידרה לעומת צוואר הירך מדגימה את החשיבות שיש לגיל הנחקרים, לסוג הפעילות, לאינטנסיביות, לעוצמה ולמגוון התרגילים (6).

השפעת תהליך יצירת העצם הינה מקומית (Site Specipic) ורק באזור שעליו מופעלים העומס וההתנגדות המכניים. לדוגמא, לשחקני טניס צפיפות עצם גבוהה יותר ביד הדומיננטית המפעילה את המחבט

תפקיד הפעילות הגופנית במניעת איבוד עצם אצל נשים לפני ובגיל המעבר במרבית מחקרי ההתעמלות ההתערבותיים (7) נמצאה עלייה של כ- 1.5% בצפיפות העצם בעמוד שידרה, ולא נמצאה עלייה בצפיפות בצוואר הירך, למרות שהעומס היה גם בירך. אחד ההסברים לתוצאות מאכזבות אלה הינו עומס נמוך יותר על הירך בעת פעילות גופנית לעומת העומסים היומיומיים, כלומר, תוספת העומס המועברת (imposed) ע"י התרגול היא נמוכה בהשוואה לעומס הרגיל שיש על הירך בחיי היומיום. לדוגמא, בהליכה רגילה נינוחה כל צעד מעמיס על השלד עומס ביחס של פעם אחת משקל גוף, העומס בתנודתיות (ריצה) עולה ל- 3- 4 משקלי גוף, בקפיצה הוא עולה לפעמים ל- 5 משקלי גוף. מכיוון שאדם נמצא בממוצע בפעילות כוללת, בעיקר הליכה רגילה במשך 4-8 שעות ביום, תוספת של שעת אימון שהיא הליכה, תורמת מעט מאוד, אם בכלל, לעומס המכני על הירך בדרגה כזו שתביא לתגובת עליה בצפיפות (8 ,9). מחקר אחר בדק השפעה של תכנית פעילות גופנית, שכללה קפיצות אנכיות, בשלוש קבוצות נשים. קבוצה אחת לפני הפסקת המחזור ושתי קבוצות לאחר הפסקת המחזור: אחת עם טיפול הורמונלי והשנייה ללא טיפול. רק בקבוצה הצעירה הייתה תוספת של 2-3% בצפיפות העצם בירך, ואילו בשתי הקבוצות האחרות לא היה שינוי. בפעילות גופנית (במעמס ובהתנגדות) יש שני סוגי העמסה המועברים לעצם: האחד נובע מ impact absorption והשני נובע מהכוח השרירי (muscle-generated force). במחקר הקפיצות, העלייה בצפיפות העצם של הצעירות נבעה ככל הנראה מהשפעת כוחות השרירים. טכניקה של בקרה עצמית הודגמה במחקר שבדק השפעת כוחות מכניים על עצם הירך ושינוי של עצמת הכוח המכני תוך כדי הפעילות. המחקר כלל נשים מבוגרות שהפעילו אופניים ע"י רגל אחת, כאשר הרגל השנייה משמשת כבקרה. התוצאות הראו עלייה בצפיפות העצם של כ- 2% ברגל הפעילה, בהשוואה לרגל הבקרה, שבה הצפיפות נשארה ללא שינוי. במחקר זה הוכנס גורם נוסף והוא הגברת העומס על הרגל הפעילה לאורך המחקר. אנו רואים זאת גם בצפיפות עצם נמוכה יותר ברגל משותקת (כגון מפוליו) לעומת רגל בריאה (10).

לאחרונה פורסמו תוצאות מחקר (11) שהראה עדות מצטברת לכך שהתעמלות מונעת לפחות חלק מהתופעות השליליות של גיל המעבר, כגון איבוד מסת עצם, עליה בסיכון למחלות לב וסוכרת, שיפור בגלי חום ועוד. נבדקה ההשפעה של תרגילים אינטנסיביים על הכושר הפיזי, על צפיפות העצם, על כאבי גב ושומני הדם בנשים בשלבים מוקדמים של גיל המעבר. במחקר השתתפו 50 נשים לתקופה של 26 חודש. הן עברו פעמיים בשבוע אמון מודרך למשך 60-70 דקות, ופעמיים בשבוע התעמלות בבית ללא הדרכה- 25 דקות כל אימון. הגיל הממוצע היה 55 שנה. קבוצת הביקורת כללה 33 נשים בגיל ממוצע 55 שנים שלא השתתפו בתוכנית התעמלות. לשתי הקבוצות ניתן סידן וויטמין D בכמות שווה. אחרי 26 חודשים מחקר, הכושר הגופני השתפר בקבוצת ההתעמלות, צפיפות העצם נותרה ללא שינוי בקבוצת ההתעמלות, אולם בקבוצת הביקורת נצפתה ירידה בצפיפות העצם. המתעמלות דיווחו על הפחתה בכאבי גב וכן אובחנה אצלן ירידה בשומני הדם. מתוצאות המחקר עולה שהשגת עלייה בצפיפות היא פונקציה של עוצמה גבוהה של תרגול (Strain Magnitude) ועליה הדרגתית מהמינימום (Strain Threshold) של "שמירה על הקיים". לכן תוכנית הפעילות גופנית שמטרתה השפעה על צפיפות העצם כוללת דרגת עומס (strain) גבוהה וכן תרגילים לא שגרתיים, תנועות המשתנות תוך כדי ריצה, קפיצה וכדומה. לפני יותר ממאה שנה קבע וולף את התיאוריה שהעצם מגיבה לכוחות מכניים הפועלים עליה. התיאוריה נבדקה ע"י פרוסט בשנת 1987 ובשנת 1992, והיא ידועה היום כ- Mechanostat Model (8, 9). למרות שהתהליך המדויק של השפעת כוחות (מעמס, התנגדות) על העצם אינו ברור, הספרות המדעית מדווחת על קשר חיובי בין פעילות גופנית, כושר גופני, חוזק שרירים וצפיפות העצם בעמוד השדרה ובירך. בעיתון "אוסטיאופורוזיס אינטרנשיונל" פורסם ב- 1999 מאמר מסכם Review Article)): השפעת הפעילות גופנית על מסת העצם אצל נשים לפני ואחרי הפסקת המחזור. מספר ניכר של מחקרי התערבות הראו השפעה חיובית של פעילות גופנית על מסת העצם. עם זאת חובה לציין שישנם מחקרים בהם השפעתה החיובית של הפעילות הגופנית אינה חד משמעית. למרות ההטיה הקיימת במחקרי רוחב, גוטין וקאספר (12), שסקרו את הספרות המדעית, הגיעו למסקנה שלפעילות גופנית אינטנסיבית אירובית עם מעמס חיובי השפעה חיובית על מסת העצם. זאת לעומת פעילות גופנית קלה יותר כמו הליכה, שלא הייתה לה השפעה על צפיפות העצם, בעיקר בעמוד שידרה. תוצאה זו התקבלה גם במחקר שהוצג לאחרונה בכנס אוסטיאופורוזיס ובו נמצא, שלהליכה רגילה לא הייתה השפעה חיובית על מסת העצם, אף לא בצוואר הירך. השפעת תהליך יצירת העצם הינה מקומית (Site Specipic) ורק באזור שעליו מופעלים העומס וההתנגדות המכניים. במספר מחקרים הוצגו תוצאות שבהם, להתעמלות בשיטת טאי צ'י יש השפעה חיובית על צפיפות העצם. לדוגמא, מחקרו של Qin, שפורסם בשנת 2002, (13) הראה שיפור בצפיפות העצם, בגמישות ובחוזק שרירים אחרי פעילות טאי צ'י למשך שניים עשר חודשים, 5 ימים בשבוע, 45 דקות בכל יום. המעניין בתכנית הטאי צ'י הינו האחוז הקטן של הנושרים מפעילות זו, לעומת הפעילויות הפיזיות האחרות, שם חוסר התמדה בטיפול מהווה בעיה מרכזית.

בהליכה רגילה נינוחה כל צעד מעמיס על השלד עומס ביחס של פעם אחת משקל גוף, העומס בריצה עולה ל- 3- 4 משקלי גוף ובקפיצה הוא עולה ל- 5 משקלי גוף. מכיוון שאדם נמצא בפעילות כוללת, בעיקר הליכה רגילה, במשך 4-8 שעות ביום בממוצע, תוספת של שעת אימון שהיא הליכה תורמת מעט מאוד, אם בכלללעומס המכני על הירך בדרגה כזו שתביא לתגובת עליה בצפיפות

השפעת הפעילות הפיזית על מסת העצם בנשים אוסטיאופורוטיות מעט מאוד מחקרים קיימים בספרות המדעית על הקשר בין התעמלות ושברים אוסטיאופורוטיים. לאו וחבריו (14) פירסמו ב- 1988 מחקר על ירידה משמעותית בסיכון לשברים בצוואר הירך לאחר תכנית ההליכה. לעומתם פירסמו קופר וחבריו, שרק פעילות גופנית נמרצת יותר (ולא הליכה) היוותה הגנה על צוואר הירך, הן אצל נשים והן אצל גברים. במחקר צוין עוד, שבנוסף לעליה בצפיפות העצם הייתה עליה בכוח השרירים, בקואורדינציה, בגמישות ובשיווי משקל, ובכך קטן הסיכוי לנפילות. במחקר אחר שנמשך שנתיים עם תכנית פעילות גופנית שיקומית לנשים מאוד מבוגרות (גיל ממוצע 85) נמצא, שפעילות גופנית מתונה ביותר האטה את איבוד העצם בירך.

השפעת פעילות גופנית על העצם בנוכחות סידן וטיפול תרופתי – תחליף לטיפול הורמונלי? עבודות רבות (15) הדגימו יעילות טובה יותר של פעילות גופנית על העצם, כאשר ניתנה תוספת סידן כ- 1000 מ"ג ליום, בנשים אוסטאופורוטיות ושאינן כאלה בגיל המעבר. תוצאה מעניינת של מחקר מבוקר התפרסמה בסוף 2003 (16). השפעת פעילות גופנית במעמס, יחד עם תוספת סידן, הייתה דומה לזו של טיפול הורמונלי, סידן ופעילות גופנית, מבחינת מסת העצם. המחקר כלל 320 נשים פוסט מנופאזליות. , והמסקנה הייתה שבמידה מסוימת, פעילות גופנית אירובית במעמס ובהתנגדות אינטנסיבית ומבוקרת עשויה להיות תחליף לטיפול תרופתי למניעת אוסטאופורוזיס. מיגבלות המחקר בפעילות גופניתהשוואה בין המחקרים מראה שאין אחידות בסוגי הפעילות הגופנית בקבוצות הנחקרות, הבדלים קיימים גם במשך הפעילות, בעוצמתה ובאינטנסיביותה. לתרופות רבות השפעה על העצם ללא קשר לסוג הפעילות הגופנית. במחקרים רבים לא נמדדה מסת העצם ההתחלתית ולא הייתה הומוגניות בגיל הנחקרים. בעיות אלו אינן מאפשרות ריכוז המחקרים, השוואת התוצאות והסקת מסקנות חד משמעותיות. ברובם המכריע של המחקרים נבדקה צפיפות עצם, רק במיעוטם נבדקה הירידה בסיכון לשברים אוסטיאופורוטיים, וכמובן שההשפעה על איכות העצם לא ניתנת למדידה כלל, ויתכן מאד שכאן יש לפעילות הגופנית תפקיד חשוב!

References:

1. NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis. JAMA 2001;285:785-95. 2. Dalsky et al . Weight- Bearing exercise training and lumbar bone mineral content in post- menopamsul women. Annals. Int. Med 1988;108:824-8.

3. Snow Harter C. et al. Effect of resistence and endurance exercise on bone mineral status of young women; a randomized exercise intervention trail. j Bone Miner Res 1992;7:761-9. 4. Etherington J. et al. The effect of weight- bearing exercise on bone mineral density: a study of female ex- elite athlete and the general population, J Bone Mineral Res 1996;11:1333-8. 5. Recker RR, et al. Bone gain in young adult women. JAMA 1992;268:2403-8. 6. Marcus R. Exercise moving in the right direction. J Bone Mimer Res 1998;12: 1793-6. 7. Wolff JI, et al. The effect of exercise training programs on Bone Mass: a meta-analysis of published controlled trials in pre-and Postmenopamsal women. Ost Int 1999;9:1-12. 8. Frost HM. Mechanostal: a proposed pathogenic mechanism of osteoporosis and bone mass effect of mechanical and non-mechanical agents. Bone Miner Res 1987;2:73-85. 9. Frost HM. The roll of changes in mechanical usage set points in the pathogenesis of osteoporosis. J Bone Mine Res 1992;7:253-61. 10. Tommerup LJ, et al. Does weight- bearing exercise affect non- weight- bearing bone? Bone Miner Res 1993;8:1053-8. 11. Wolfgang el at. Exercise program improves osteoporosis. Arch Inter Med 2004;161:1047-8, 1048-91. 12. Gutin B. el al Can vigorous exercise play a roll in osteoporosis prevention. Ost Int 1992;2:55-69. 13. Qin L. et al. Regular Tai Chi exercise may retard bone loss in postmenopausal women, a case-control study. Arc Phys Med Rehab 2002;83: 1355-9. 14. Lau E. et al. Physical activity and calcium intake in fracture of the proximal femur in Hong Kong. BMJ 1988;297:1441-3. 15. Cooper C. et al. Physical activity, muscle strength, and calcium intake in fracture of the proximal femur in Britain. BMJ 1988;297:1443-6. 16. Going S. et al. Effect of exercise on bone mineral density in calcium- replete postmenopausal women with and without hormone replacement therapy. Ost Int. 2003;10:637-43.