此前一項研究發現，62% 的男性和 46% 的女性都希望自己能長得更高。兒童和青少年時期的骨骼成長對成年後身高和骨骼健康至關重要，因此，確保兒童達到其遺傳潛能的最大生長成為了該領域的核心目標。

眾所周知，有很多外部和可調控因素，如鈣、維生素D的攝入，以及運動，都會影響骨骼發育。其中，體育鍛煉或運動訓練可以透過增強骨骼質量和強度，最終改善骨骼形成。

值得注意的是，鍛鍊的時間安排（exercise timing）被認為是影響鍛鍊生理結果的重要變數之一。一天中不同時間的鍛鍊效果可能不同，因此在設計運動干預措施時需要考慮這一因素。

例如，一項隨機交叉臨床試驗顯示，在改善2型糖尿病患者的血糖水平方面，下午鍛鍊比上午鍛鍊更有效。儘管如此，運動如何具體影響骨骼生長及其內在機制仍需深入探索。

骨骼的生長主要依賴於生長板中的兩個關鍵區域——增生帶和肥厚帶中軟骨細胞的活動。這些軟骨細胞負責構建和組織細胞外基質，是骨骼形成和延長的基礎。在胚胎期及出生後，這些細胞經歷營養攝取用和能量消耗的週期波動。如果葡萄糖氧化減少，會導致能量供應不足，限制細胞增殖、影響蛋白質正確摺疊並減少膠原蛋白的產生，而三羧酸迴圈中ATP的合成受阻會影響軟骨細胞的成熟。

運動對於骨骼新陳代謝和全身能量平衡至關重要，能啟用AMPK和sirtuin等分子機制，協同調節細胞代謝以適應運動需求，這些過程受生物鐘調控，表現出晝夜節律性波動。因此，運動的時間可能產生不同的生理適應，研究其對骨骼生長的具體時段效應有助於最大化生長潛力的最佳化。

在一項新的研究中，來自中國華中科技大學的研究人員進行了一項創新研究，探索小鼠在不同時間段運動對其骨骼生長影響的差異。研究發現，小鼠在一天中的早晨（相當於人類活動早期）進行運動後，骨骼的長度和質量增長得更快。高通量的基因表達和代謝分析揭示，早晨運動能啟用與骨骼生長相關的基因，同步骨骼代謝的晝夜節律，並且透過促進氧化磷酸化過程加速骨骼生長。

值得注意的是，一種稱為5-氨基咪唑-4-甲醯胺（5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonu-cleoside, AICAR）的氧化磷酸化啟用劑能有效增加骨骼長度和質量。這些發現共同為增強骨骼健康提供了寶貴的見解，並可能具有重要的治療意義。

相關研究結果於2024年5月28日線上發表在Nature Metabolism期刊上，論文標題為“Time of exercise differentially impacts bone growth in mice”。論文通訊作者為華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院的陳莉莉（Lili Chen）教授。

小鼠的晝夜活動可分為活躍期（active phase）和休息期（rest phase），其中活躍期為ZT12-ZT24，休息期為ZT0-ZT12

圖片來自Nature Metabolism, 2024, doi:10.1038/s42255-024-01057-0

這項新的研究結果強調了確定理想鍛鍊時間的重要性，這樣可以透過運動訓練最大限度地發揮鍛鍊對骨骼健康的積極影響。

為了研究鍛鍊對骨骼代謝和骨健康的影響，研究人員在鍛鍊前 5 分鐘給小鼠髓內注射寡黴素 A（oligomycin A），並分析不同時間段的鍛鍊效果。他們的研究結果表明，在活躍期早期進行鍛鍊會促進氧化磷酸化和TCA迴圈，而在休息期進行鍛鍊會刺激糖酵解。氧化磷酸化在活躍期早期被鍛鍊啟用，為軟骨細胞增殖和基質沉積等高能量活動提供豐富的 ATP，進一步為其增殖、分化和細胞外基質形成提供充足的能量。而與此相反，糖酵解產生的 ATP 比氧化磷酸化少，這表明休息期鍛鍊在促進骨骼生長方面的效果可能較差。

此外，時間高通量轉錄組學分析顯示，活躍期早期的鍛鍊會增強骨骼生長相關基因的表達，並誘導骨骼發育和碳水化合物代謝相關基因的晝夜節律振盪。並且，核心晝夜節律轉錄機制在活躍期早期的鍛鍊後繼續振盪，而Bmal1在休息期（rest phase）的鍛鍊後幾乎沒有發生節律性表達。這些發現支援了之前的證據，即鍛鍊是骨骼系統生物鐘功能的有效調節劑。

值得注意的是，研究發現，在一天中的活躍期早期進行鍛鍊能夠維持身體原本的生理節律性表達模式，這種模式在久坐者身上尤為明顯。相反，如果選擇在休息期進行鍛鍊，則可能會擾亂這種自然的生理節律性表達模式。這些觀察結果提示我們，遵循並保持身體的自然節律性表達節奏對於骨骼健康是有益的。不過，當前的研究受限於樣本採集的頻率，研究團隊還無法精確描繪出每天的詳細節律性轉錄組變化，這意味著未來的研究可能需要更密集的取樣和更細緻的時間跟蹤，以揭示出每日節律變化的精細模式。

綜上所述，該研究不僅強調了鍛鍊時機對骨骼健康的重要性，還為未來開發針對特定代謝途徑的治療手段提供了科學依據。

參考資料：

Shaoling Yu et al. Time of exercise differentially impacts bone growth in mice. Nature Metabolism, 2024, doi:10.1038/s42255-024-01057-0.