前言

    生長與身體的成熟是受到各種遺傳與環(huán)境因素影響的動態(tài)過程。雖然在傳統(tǒng)上生長的評價主要集中在身高、身體組成變化和身體比例方面，但骨成熟和青春期發(fā)育也是生長評價的基本組成部分。因此，生長和身體成熟應(yīng)當(dāng)看作為復(fù)雜和動態(tài)的過程，包括廣泛的細胞和身體的變化。

    只有在有利環(huán)境條件下遺傳傾向才能夠得以充分的表達。環(huán)境因素可獨立或聯(lián)合而發(fā)生作用，改變個體的遺傳潛力。兒童期和青春期的運動訓(xùn)練對于運動員的生長和成熟有相當(dāng)大的影響。

    有力證據(jù)提示，中等強度運動是重要的健康習(xí)慣。同時，也存在高強度運動訓(xùn)練對身體健康影響的普遍問題。在年齡較小時開始訓(xùn)練，以及高度對抗要求長期高強度訓(xùn)練及比賽，使運動員處于高水平的身體和心理應(yīng)激之下。這些因素對生長、骨成熟和青春期發(fā)育的有害影響已在不同運動項目的個體運動員得到了證實。某些運動項目對生物成熟度有獨特的影響，這些影響與特定運動需求的訓(xùn)練和運動員不同生長和性成熟階段有關(guān)。因此，這是一個復(fù)雜的問題，應(yīng)當(dāng)特別謹慎地處理。

運動員的身體生長

    線性生長的主要決定因素是遺傳傾向。成年最終身高和生長速度顯著受到遺傳因素的影響。雙生子研究揭示，單卵雙生子之間的最終身高平均差異不足3cm，而雙卵雙生子則達到12cm。最終身高與靶身高密切相關(guān)，特別是在父母身高相差不太大時。在全部生長期遺傳和環(huán)境不斷地相互作用，有類似遺傳潛力的兒童在適宜環(huán)境條件下能夠達到類似的最終身高，而有相同遺傳潛力背景的兒童在暴露于不同的環(huán)境條件下達到不同的成年身高。來自不發(fā)達地區(qū)父母的兒童，在工業(yè)化國家出生并喂養(yǎng)，其成年身高高于靶身高。在工業(yè)化國家，所觀察到的身高增長歸因于社會經(jīng)濟狀況的改善。

    生長是一個復(fù)雜的過程，只在全部生長期的有利條件下才能達到基因表達的最大化。身體運動和應(yīng)激是改變線性生長的環(huán)境因素。應(yīng)激和高強度運動訓(xùn)練的影響與強度、訓(xùn)練次數(shù)和運動訓(xùn)練的持續(xù)時間相關(guān)，每周18小時的大強度訓(xùn)練將降低生長，而中等強度的身體活動有益于生長，并且有益于心血管和身體組成的改變。但是，大量的身體訓(xùn)練可能對生長有負面影響。每種運動項目需要特殊類型的運動訓(xùn)練，并以促進特定項目所要求的特殊體型的發(fā)展為特征。

    生長過程中，最大運動訓(xùn)練的時間特別重要。例如女子體操運動員，訓(xùn)練的最大訓(xùn)練強度與青春發(fā)育期一致，而在男子需要最大用力的訓(xùn)練則在青春期末期。在過去的幾十年中，由于更高記錄的需要，相同運動項目的訓(xùn)練強度有明顯的提高，例如體操運動員的訓(xùn)練強度比過去增加很多，通常在每周26-28小時，而在70和80年代僅為15-20小時。

    嚴格控制能量攝入并有高能量消耗的運動項目是一種特例。因此，不能將其普遍化為每種體育運動項目對線性生長的特定影響。需要在兒童期和青春期中進行高強度訓(xùn)練的主要是體操運動項目（藝術(shù)體操和競技體操），其次是摔跤、劃船、田徑、網(wǎng)球和游泳。

    在體操領(lǐng)域中，藝術(shù)體操和競技體操是兩項截然不同的運動，包括有特定的體操和不同的專門技術(shù)。每一項運動都對運動員有特殊的要求，同時也促進了運動員的特殊最佳體型。四肢短的個體可能在競技體操運動中更具力學(xué)優(yōu)勢，而四肢長的個體可能在藝術(shù)體操運動中有類似的優(yōu)點。的確，優(yōu)秀女子競技體操運動員的運動成績與其肥胖或內(nèi)胚型程度負相關(guān)。因此，教練員以最適合每種運動的人體側(cè)學(xué)指標(biāo)來選擇運動員，挑選競技體操運動員的標(biāo)準(zhǔn)表明，矮身高，四肢相對較短、寬肩和窄髖是遺傳傾向的表現(xiàn)，而不是特殊運動訓(xùn)練的結(jié)果。因此在研究體操對生長的影響時都要考慮到遺傳傾向。

競技體操運動員

    在競技體操中，人體測量學(xué)指標(biāo)和生長預(yù)測在正常范圍之內(nèi)。在所有的報告中，無論采用何種方法預(yù)測成年身高，競技體操運動員的成年身高仍然與靶身高成比例。在一項不同的前瞻研究中，根據(jù)小樣本的競技體操運動員，報告了生長潛力減小和預(yù)測的平均身高下降的證據(jù)；但是在以相同樣本的另外一項研究中，預(yù)測的成年身高并未下降，說明了身高預(yù)測方法所固有的不準(zhǔn)確性。雖然這些數(shù)據(jù)豐富了有關(guān)資料，但是只有在這些運動員達到了成年身高時才能得出明確的結(jié)論。

    在一項大樣本的橫斷研究中，我們證明女子競技體操運動員的身高和體重均低于平均數(shù)，平均身高和SD分值在0以下（表1），與預(yù)期的靶身高SDS一致。但是，實際測量的身高低于靶身高。影響競技體操運動員身高的因素有低體重、低體脂和高強度的訓(xùn)練。

    以前大部分的研究僅涉及到了女子競技體操運動員，因此，我們對男女競技體操運動員進行了比較。在測量時，男女體操運動員均矮于人群平均數(shù)，骨成熟度都相當(dāng)?shù)难舆t。但是，女子競技體操運動員與人群平均相差更大，骨成熟延遲的更多。而男子競技體操運動員的身高接近人群平均數(shù)，最終身高的遺傳傾向高于女運動員（表2），因此男子靶身高與預(yù)測身高SDS的差值大于女子。因而可以假設(shè)，男子競技體操運動員的生長過程更易受到高強度運動訓(xùn)練的影響。

    對于男女競技體操運動員，測量的當(dāng)前身高與靶身高相關(guān)，說明生長的遺傳傾向雖然發(fā)生了變化，但卻未受到破壞。在有最終成年身高的男女運動員亞組小樣本中，最終身高的遺傳傾向降低，提供了競技體操運動員生長受到損害的額外證據(jù)。

藝術(shù)體操運動員

    在藝術(shù)體操中，女子藝術(shù)體操運動員身高比同年齡的正常平均數(shù)較高，但較瘦，每年齡的身高生長速度都在0以上。有趣的是，雖然正常女孩青春期在15歲時結(jié)束，但藝術(shù)體操運動員繼續(xù)生長到18歲（圖1）。藝術(shù)體操運動員骨成熟顯著延遲1.8歲，在青春期后期結(jié)束之前得到補償，最終成年身高與第一次評價時的預(yù)測成年身高相一致，并較高于遺傳靶身高，說明不僅達到并超過了遺傳潛力。此外，靶身高是唯一的證明有正向身高速度影響的獨立因素，因此遺傳傾向仍然是有效趕上生長的主要驅(qū)動力。競技體操運動員與藝術(shù)體操運動員的比較揭示，所報告的靶身高SDS與我們測量的身高類似（藝術(shù)體操運動員在0以上，而競技體操運動員在0以下），再次說明遺傳傾向和選擇的影響（表1）。藝術(shù)體操運動員遵照高于靶身高的方式生長，而競技體操運動員則表現(xiàn)出了身高較低的生長方式。

    競技體操和藝術(shù)體操運動員骨成熟的延遲可能是多因素的。由于青春期發(fā)育延遲而血清性激素低、較低的GH分泌或胰島素樣生長因子穩(wěn)態(tài)的失調(diào)可能改變了生長的激素控制。高強度的運動訓(xùn)練、長期的心理應(yīng)激以及營養(yǎng)狀況的變化引起能量攝入相對不足為大家所熟知。然而，生長板使用過度的損害，特別是下肢，可能增加了一種額外的終端器官效應(yīng)。

    總之，最高競技水平的體操運動員的研究表明，男子競技體操運動員生長潛力的損害比女子更顯著，而女子藝術(shù)體操運動員的生長遺傳潛力得到了提升。

其它運動項目

    對所有其它運動項目尚無生長受到損害的報告。在游泳運動員，可能由于教練員選擇和高能量攝入，測量的身高在人群平均數(shù)以上。男女少年長跑運動員平均身高接近參考標(biāo)準(zhǔn)的中位數(shù)，所估價的身高速度類似于相同年齡性別標(biāo)準(zhǔn)人群的平均數(shù)。每周訓(xùn)練約12小時的劃船和田徑運動員、青春期中平均訓(xùn)練4年的游泳運動員，雖然身高速度高峰稍晚，但身高速度與人群均數(shù)無差異。在2-3年的追蹤研究中，每周訓(xùn)練8小時的女子游泳運動員與人群平均數(shù)相比有正常的身高和身高速度，而每周訓(xùn)練22小時的競技體操運動員表現(xiàn)出顯著較低的生長速度。因為在賽季后飲食攝入、身體組成和肌肉力量出現(xiàn)反向變化，在賽季的摔跤運動員生長與對照組無差異。雖然尚無賽季生長速度下降而賽季后趕上生長的觀察資料，但學(xué)校摔跤運動員大樣本組群的生長速度是正常的。人體測量學(xué)特征表明，男劃船運動員在很多方面與學(xué)生對照組樣本相似，而優(yōu)秀少年劃船選手傾向于有較高的身高，參加決賽的比非決賽選手更為顯著，說明了教練員選才的影響。

    結(jié)論，在無需嚴格飲食控制的運動項目中，高強度身體訓(xùn)練對運動員身體生長無負面影響。對于參加高強度比賽的男女優(yōu)秀競技體操運動員的訓(xùn)練應(yīng)當(dāng)謹慎進行。

運動員的青春期發(fā)育

    生長特指身體大小的增加，而成熟則說的是朝向生物學(xué)成熟狀態(tài)的進程。因此，不確定生物成熟的時間和速度就不能充分評價生長。青春期是身體大小、形態(tài)和組成迅速變化的動態(tài)發(fā)育時期，青春期開始于特定生物年齡，當(dāng)由骨成熟確定時稱為骨齡，在骨齡男13歲和女11歲時青春期開始。大強度運動訓(xùn)練對于骨成熟有顯著影響，導(dǎo)致骨齡顯著延遲于生活年齡。與一般人群一樣，高訓(xùn)練水平的運動員的青春期發(fā)育似乎沿骨齡而進展，而不是生活年齡。但是，不要忘記遺傳傾向和個體間的變異。某些運動為早熟者提供了優(yōu)勢，另外一些運動，例如體操，則有利于晚發(fā)育的個體。因此，任何性成熟的評價必須考慮骨齡的成熟指征和身高速度高峰。

    在不同運動項目的運動員已經(jīng)證實了青春期發(fā)育和性成熟的延遲，主要在體操、舞蹈和長跑運動員。發(fā)育延遲與運動的類型、強度、頻率和持續(xù)時間有關(guān)，要求嚴格控制飲食的運動項目最為顯著。例如，參加奧林匹克運動會的體操運動員的初潮年齡延遲于高校和俱樂部水平的運動員。每周訓(xùn)練不足15小時的青少年運動員未表現(xiàn)出月經(jīng)紊亂或性成熟的延遲。

    優(yōu)秀競技體操和藝術(shù)體操運動員青春期前生長階段延長，青春期發(fā)育推后，保持正常的進展速度（表3）。正如所預(yù)料的那樣，青春期沿骨齡而進展，而不是生活年齡。值得注意的是，藝術(shù)體操和競技體操運動員青春期進展雖然延遲，但并未延長。正常女孩乳房發(fā)育由Tanner II期進展到IV期需要1.96±0.9歲，在我們的研究中藝術(shù)體操和競技體操運動員發(fā)育時間相似。因此，青春期發(fā)育整體后移，而保持正常的進展速度。

    兩運動項目運動員乳房和陰毛開始發(fā)育延遲的主要原因是低體重。低體重反映了能量的不足，顯然是高強度運動訓(xùn)練和低熱量飲食的結(jié)果。體操運動員的確在青春期前早期存在顯著的能量消耗，并有高度的維持低體重的動機，因為這些運動需要瘦小的體型。

    芭蕾舞蹈演員也經(jīng)歷高能量消耗和低飲食攝入，也觀察到存在乳房初發(fā)育延遲和正常的陰毛初現(xiàn)，這就意味著青春期發(fā)育的兩個方面有獨立的中樞性機制。乳房發(fā)育和后來的初潮與雌性激素水平有關(guān)，而陰毛初現(xiàn)主要與腎上腺雄性激素相關(guān)。在能量不足和后來的脂肪組織減少，雌性激素生成下降，乳房發(fā)育和初潮延遲。能量不足的開始和數(shù)量確定了青春期發(fā)育所有方面的延遲程度。

    陰毛初現(xiàn)正常的芭蕾舞演員在8-9歲開始訓(xùn)練，每周僅訓(xùn)練3.5-7.3個小時，而我們研究中的藝術(shù)體操和競技體操運動員在6.4-7.7歲開始訓(xùn)練，每周訓(xùn)練30個小時。

    在賽跑、游泳、網(wǎng)球、芭蕾舞和體操不同運動項目女運動員的大樣本中證實了初潮的延遲。藝術(shù)體操運動員的初潮顯著延遲于其母親和未參加訓(xùn)練的姐妹，這是一個對遺傳傾向有不良影響而初潮延遲的結(jié)果（表4）。

    眾所周知，初潮要求有最低的體重/身高和臨界的瘦體重/脂肪比例。根據(jù)Frisch理論，維持臨界體脂百分數(shù)將降低代謝率，導(dǎo)致下丘腦對性腺類固醇的敏感化。在初潮的啟動中，脂肪組織生成的瘦素和雌性激素具有關(guān)鍵的作用。這些調(diào)節(jié)反映了身體對高能量需求的自然適應(yīng)。在藝術(shù)體操和競技體操運動員，低脂肪、低體重和高強度訓(xùn)練是影響初潮的主要因素，但低體重仍然是青春期開始延遲的最顯著的因素。年齡較大而無初潮的藝術(shù)體操和競技體操運動員比同代已初潮者有較低的身高、體重和BMI。

    結(jié)論，在藝術(shù)體操和競技體操運動員，高強度運動訓(xùn)練和負能量平衡調(diào)整了青春期的下丘腦-垂體調(diào)定點，延長了青春期前生長階段，并延遲了青春期發(fā)育而未影響青春期進程的持續(xù)時間。

運動員的骨量積累

    青春期前的男女孩骨體積礦物質(zhì)密度（BMD）和骨大小類似。

    在青春期開始和成年期初期之間骨骨量成倍增長。在青春期，骨量隨生活年齡而增長，并與青春期開始一樣女孩骨量的增長比男孩提前2歲。性類固醇激素是人類骨骼增長和青春期開始后的兩性異形的原因。盡管遺傳因素對于骨量有相當(dāng)大的影響，但其它因素，例如營養(yǎng)、運動和不同疾病與藥物、初潮年齡和正常月經(jīng)周期都影響骨量的自然增長。

    環(huán)境因素，例如身體活動，對青春期骨量增長的促進作用大于成年期。Frost曾強調(diào)生物力學(xué)張力決定骨量水平的作用。與生長有關(guān)的較大張力水平或極度的身體活動將通過骨表面的堆積而增加骨量。身體活動主要增加骨生成，因而增加BMD已成為共識。一項重要的縱斷研究表明，青春期前后3年中骨量自然生長達到骨量峰的30%。后來的研究證實，在這一期間以及青春期中規(guī)律運動的重要性。Bailey et al.的驗證研究表明，有娛樂性活動的男女孩總礦物質(zhì)含量比不活動的對照組分別增加了9%和17%。對照運動干涉實驗對這種關(guān)系提供了更為嚴謹?shù)臋z驗。這些研究普遍證實，甚至在青春期前，強勁的運動計劃使礦物質(zhì)的增長大于不活動的兒童。值得注意的是，在這些證實對兒童青少年骨礦物質(zhì)密度有最大影響的研究中，所采用的活動為多種娛樂性的、高沖擊力的（例如體操、排球），或頻繁迅速改變運動方向的承重（例如網(wǎng)球）運動。在兒童期運動的受益是否在成年期仍然存在，或是說對后來骨折風(fēng)險有何影響仍然不清。有限的資料提示，早期較高的骨量峰值可能在老年時失去。但也存在鼓舞人心的證據(jù)，如果繼續(xù)保持身體活動，即使水平下降，仍然可保持較高的骨量峰值。

    運動和飲食中的鈣是骨生長和骨量維持的關(guān)鍵。骨量峰值似乎與兒童期初期至成年期生長過程中的鈣消費有關(guān)。雖然對于鈣攝入與承重運動和激素因素的相對重要性存在某些爭論，但低水平的富含鈣食物的消費無疑將比消費適當(dāng)水平或高水平的同年齡個體有較低的骨量。這個結(jié)果已經(jīng)在青少年和年輕女子得到證實。

    在運動員，大部分關(guān)于骨量自然增長的報告僅依據(jù)少量成年人樣本，或小/中等水平的運動。有幾篇文獻討論了長期運動訓(xùn)練對兒童和青少年骨礦化的影響。類似滑冰、舉重、足球、游泳或芭蕾這樣的高沖擊性運動改善了運動員的BMD。對青春期前運動員的研究發(fā)現(xiàn)，8個月的承重運動干涉引起了BMD的更大增長(1.2-5.6%)。相反，在要求瘦小體型的運動項目（因此導(dǎo)致負能量平衡）中，骨成熟和青春期的延遲使運動員的骨量減少，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，連同進食紊亂組成了“女運動員三聯(lián)體”。遺憾的是，大部分運動員的臨床實驗針對了年輕成年女子，很少有青少年的研究資料。晚熟青少年女孩的骨量增長受到損害，而且也有研究報告，低雌性激素性無月經(jīng)運動員的BMD較低。這些運動員存在不能達到適當(dāng)骨量峰值的風(fēng)險，骨密度顯著低于正常女子。

    高水平身體運動對骨量積累的影響了解較少。競技體操運動是一項上下肢和軀干有高強度機械負荷的運動，這種類型的運動有益于青少年和成年運動員的骨密度。最近，對一組較早開始并在青春期繼續(xù)高強度訓(xùn)練的高水平競技體操運動員的研究表明，男女運動員骨齡延遲，雖然后者因能量不足以及持續(xù)強烈的身體和心理應(yīng)激而更為顯著。但清楚地觀察到依骨齡的骨密度的增加，而依生活年齡來分析則無增長。這種現(xiàn)象在女運動員更明顯，因為她們的骨成熟延遲更顯著（圖2，圖3）。在女子，骨量積累與根據(jù)乳房發(fā)育Tanner分期評價的青春期發(fā)育成比例，較早開始訓(xùn)練對于骨量積累有顯著的負面影響，說明了青春期性類固醇開始生成前骨代謝的易損性。一項最近的綜述提出，運動訓(xùn)練引起的骨礦化和強度的增長依賴于性成熟，并提出假設(shè)，初潮前增強骨生成的因素，例如雌性激素、睪酮、GH和IGF-I改善了運動和機械負荷對骨轉(zhuǎn)換和礦化的作用。但是不能排除運動持續(xù)時間對骨量積累的影響。男女性的骨量積累與身高、BMI、瘦體重、體脂（僅在女性）和體重正相關(guān)，在男性，后者是最有力的影響因素。總之，從小年齡開始繼續(xù)高強度運動訓(xùn)練的兒童和青少年，骨量積累僅遵照依骨齡的正常增長方式，而不是生活年齡。開始運動訓(xùn)練較早并持續(xù)高強度訓(xùn)練降低骨量積累，至少在女性青少年競技體操運動員是如此。但是，由測量的BMD范圍來判斷，顯然處于正常無活動人群的水平之上，運動員從較小年齡開始的過多機械負荷暴露對于骨量積累有良好作用，結(jié)果出現(xiàn)正向的凈作用。

結(jié)論

    生長的遺傳傾向只在有利環(huán)境條件下才能得到充分的表達。因中等身體活動有益于心血管和身體組成而有利于健康。相反，高強度運動訓(xùn)練可能對生長有負面的影響，尤其是在青春期。

    應(yīng)激和高強度身體活動對于生長的影響與運動強度、運動次數(shù)和持續(xù)時間相關(guān)。

    要求嚴格控制能量攝入并有高度能量消耗的運動項目要特別予以關(guān)注。在最高競技水平的體操運動中，競技體操運動員骨成熟延遲，導(dǎo)致生長潛力的損害，男性比女性更顯著。而女子藝術(shù)體操通過后來的趕上生長的補償而最終達到其生長的遺傳潛力。在所有無需嚴格限制飲食的其它運動項目中，運動員的生長未受到損害。

    通過下丘腦-垂體調(diào)定預(yù)期的青春期年齡，高強度運動訓(xùn)練和負能量平衡延長了青春期前的發(fā)育階段，許多運動項目運動員的青春期發(fā)育延遲。

    優(yōu)秀藝術(shù)體操和競技體操運動員青春期前的生長期延長，青春期發(fā)育整體后移，發(fā)育階段與骨齡相一致并保持正常的進展速度。與母親和無訓(xùn)練的姐妹相比，女運動員的初潮年齡延遲。

     遺傳因素、性類固醇和營養(yǎng)是骨量積累的主要決定因素。身體活動等環(huán)境因素主要增強骨生成，因而增加BMD。在運動員，滑冰、舉重、足球、游泳和芭蕾等高沖擊力運動項目改善運動員的BMD。與此相反，要求瘦小體型的運動項目（因此而負能量平衡）中，運動員的骨成熟和青春期發(fā)育延遲傾向于使低雌性激素的運動員骨質(zhì)減少并骨質(zhì)疏松。

    在競技體操運動員，特別是女子運動員依骨齡的骨密度明顯增加，但如果依生活年齡則無增長。較小年齡開始訓(xùn)練，并持續(xù)高強度長時間的運動訓(xùn)練降低骨量積累。不過，這些運動員從較小年齡開始暴露于超量的機械負荷對于骨量積累產(chǎn)生有益影響，導(dǎo)致正向凈作用。