骨粗鬆症の原因は多岐にわたります。 骨そのものにかかる応力や.筋肉の収縮時に発生する様々な応力が.骨質に非常に大きな影響を与えることが分かっています。 アメリカのフロスト博士は.骨強度を決定する重要な因子として.神経系によって調節される筋肉量（筋肉量の質量と力を含む）を明示しています。 この筋肉が生み出す力（力学的要因といいます）は.力学的要因以外の要因（骨に関わる各種ホルモン.ビタミン.カルシウムなどのミネラル.アミノ酸.脂肪.骨に関わるサイトカインなど）よりもはるかに骨の強度を支配しているのです。
骨粗鬆症における骨組織の構造的・力学的特性について
骨粗鬆症は.骨量の減少と骨微細構造の破壊を特徴とする骨格系の全身性変性病変である。 骨量や骨質の減少により.骨組織の物性（力学的強度）が低下し.骨折しやすくなります。
骨の「量」と骨の「質」は異なる概念であり.前者は骨の量や体積を指し.後者は骨の微細構造.骨基質のミネラル化.骨の変形.微細骨折の蓄積とその修復能力などを指します。 骨の強度.弾性率.剛性などの物理的特性は.骨の量的および質的成分に依存する。
骨量：骨粗鬆症の患者さんでは.骨の総量が著しく減少しますが.骨量減少の速度はすべての部位で同じではなく.海綿骨は皮質骨より早く.体幹骨（脊椎）は四肢骨より大きく失われます。 また.年齢層によって骨量に差があり.年齢が高いほど骨量が減り.骨量も少なくなります。 女性の場合.更年期から骨量減少が加速し.男性よりも早く.高い割合で骨量減少が起こります。 骨粗鬆症では.単位体積当たりの骨梁の数が減少し.皮質が薄くなる。 また.部位ごとの骨量も部位が受ける応力負荷と関係があり.負荷の高い部位では骨量や骨密度が高くなることがわかっています。
現在.骨量は通常.二重エネルギーX線骨塩量測定法（DEXA）により測定されており.骨量は測定された骨塩量（BMD）値または単位面積あたりの骨塩量（BMC）で表される。 DEXAは客観的で再現性のある骨量測定法であり.骨粗鬆症の診断.骨強度の間接的反映.骨折リスクの予測に利用できるほか.動的観察により骨量の減少率も知ることができます。 BMDの低下は.骨の強度が低下し.骨折のリスクが高まることを意味します。 骨粗鬆症の患者さんの骨量の値は.若い頃の骨量のピーク.すなわち骨予備量と.老年期や閉経期の骨回転速度.すなわち骨量減少速度の両方に依存します。
骨質：骨は.90％のI型コラーゲンと10％の非コラーゲン性タンパク質からなるハイドロキシアパタイト結晶でできています。 コラーゲンの基本構造は.アミノ酢酸.プロリン.ヒドロキシプロリンのポリペプチド鎖がα1.α2の2本からなる3重らせん構造である。 骨形成コラーゲンは.骨芽細胞によって細胞間隙に分泌され.ミネラル化されて骨の微細構造を形成する。 骨の質は.骨組織の微細構造.骨のコラーゲン組成.マトリックスのミネラル化.骨の変形と微細骨折の蓄積.骨折の修復能力の5つの要素で構成されています。 骨の微細構造には.海綿骨の厚み.密度.空間配置.海綿骨間結合などの要素があり.特に結合海綿骨の数と力学的配置は骨の耐荷重性に重要である。 骨基質タンパク質（コラーゲン）が骨に強靭さを与え.骨基質のミネラル化が骨に硬さを与え.骨基質のミネラル塩の含有量が骨の硬さと弾力性を決定するのです。
骨組織は生物進化の過程で.硬さ.弾力性.エネルギー吸収性などの物理的特性を獲得してきた。 骨の大きさや形態的構造の変化は遺伝的にコード化されており.成長期や成人期に骨格を変化させるストレスやその他の環境因子の影響を受けることがある。 発生初期の骨格はストレス負荷に対して最も敏感であり.骨格は負荷に応じて形態.体積.構造を変化させ.骨の構築を完了させることでストレスに対応する。 骨組織は.骨内膜と骨端膜の間に位置するミネラル化したコラーゲン組織であり.常に自ら更新され変化している。 骨のリモデリングの過程で.骨の形態とその3次元空間の構築は.ウォルフの法則に基づき.生物学と力学の法則によって制御されています。
人体の足場（骨格系）の成長.発達.構造形成には.重力と同じ大きさの反力である静水圧が働き.運動や労働によるストレスは.骨に運動学的な影響を与える。 背が高く体重の多い人は.背が低く体重の少ない人に比べて骨量や骨密度が多く.また相対的に骨の密度が高いのです。 身体を動かして仕事をしている人は.そうでない人に比べて骨量や骨格が大きい。 骨粗鬆症の発症には.加齢に伴う骨組織の生物学的劣化による骨量や骨質の低下だけでなく.加齢と同時に起こる運動器や神経系の構造・機能劣化による内外の力学的環境の変化が関与していることが分かっています。 力学的環境の変化は.骨組織の生物学的変性のプロセスを加速・促進させる可能性があります。 ピークまでの骨の成長・発達は.骨量の蓄積期.相対的な骨代謝平衡期を経て.加齢に伴う骨量減少期となる。 骨組織のリモデリングと再構築の過程.および各段階における骨の構造特性は.基本的に骨組織が異なる段階の力学的作用に及ぼす生物学的効果を反映している。
筋肉が骨に果たす役割と骨粗鬆症との関係
骨格と筋肉は運動の基本であり.筋肉は骨格に最も近い組織の一つとして.骨と骨をつなぐ役割を果たし.骨の成長・発育に深く関わっています。 筋肉は人間が動くためのエンジンであり.動きを生み出すことが筋肉の基本的な働きです。 また.筋肉は姿勢を支える.維持するなどの働きも持っています。
1.骨代謝における筋肉の役割
骨の表面に付着した筋肉の収縮によって生じる機械的負荷が骨に作用して歪みを生じさせ.それが骨芽細胞や破骨細胞に作用する.すなわち骨再建を調節する主因となる。 高齢になると.筋力（特に爆発力）が低下し.活動量も減少するため.力学的に応力量で構造や体積が決まる骨の応力レベルが低下するのです。 要するに.このストレスは.骨吸収と骨形成の生体力学的な結合である。 骨の構造と体積は.主に筋肉が発生させる力学的負荷によって制御されており.この負荷は.骨から発生するひずみとともに.骨芽細胞を刺激し.その場で継続的に新しい骨を形成するよう促し.骨量を増加させる重要な作用を持っています。 この刺激が弱まると.骨吸収が進むと同時に骨形成が低下し.最終的には骨粗鬆症となる。
2.筋肉と骨密度 骨塩量
体重負荷と運動は骨の成長と再建に重要な力学的刺激であり.いずれもBMDとBMCを増加させることが研究で明らかになっている。人間の運動は筋肉の収縮によって生じ.筋肉はBMDとBMCと単変量および線形に最も強い関係を持つ。 筋力のBMDへの影響は.筋量のBMDへの影響よりも大きい。 筋肉のBMDへの影響は.主として動的負荷.すなわち筋力によって生じ.静的負荷.すなわち筋肉自体によって生じる重力は二次的なものに過ぎない。 特に脊椎や下肢の骨量の減少は.筋肉の収縮による骨への力学的ストレスの作用が減少した結果である。 運動によって筋力を高めると.BMDの上昇を促進することができます。
3.筋肉・骨粗鬆症性骨折
転倒は骨粗鬆症性骨折の主な危険因子である。 筋肉はBMDやBMCと直接関係するだけでなく.姿勢の安定性の独立した指標であり.姿勢のバランスと安定性に決定的な役割を果たします。 低いBMDと悪い安定性は共に転倒の頻度を増加させるのです。 高齢者における骨粗鬆症と機能的筋単位の変性喪失は.肉体労働の減少に加え.骨粗鬆症骨の変形を促進し.筋肉と骨の健康に影響を与え.体重に対して背部伸筋系または屈筋系の不釣り合いな弱さをもたらし.緩椎の圧迫骨折のリスクを増加させています。 高齢者の骨量減少による転倒や骨折の予防対策としては.運動によって筋力や張力を高め.筋肉の柔軟性や筋力の維持を向上させることが有効です。 運動は骨の健康を増進し.筋力.柔軟性.体の協調性とバランスを高め.体全体を健康な状態へと導くだけでなく.骨の形成と骨を支える筋肉の強化に最も適した形態といえます。
つまり.筋肉は骨粗鬆症と密接な関係があるのです。 筋肉は骨代謝に影響を与え.収縮してストレスを発生させることで骨形成を促進し.BMDやBMCを増加させて骨粗鬆症を改善するだけでなく.体のバランスや安定性を高めることで転倒の発生を抑え.骨粗鬆症患者の骨折の発生を抑制することができるのです。
骨粗鬆症における運動の役割
運動は.骨塩量や骨形成の基本条件であるだけでなく.性ホルモンの分泌を促進し.全身の代謝状態を整え.筋肉や神経の機能を著しく向上させ.骨や筋肉の同化・再構築を促進し.骨強度や筋力を高め.骨の減少を抑え.骨粗しょう症の予防と治療の目的を達成することが.数々の研究により明らかにされています。 また.適切な運動を行うことにより.腱や靭帯のコンプライアンス.伸縮性.柔軟性を改善・向上させ.バランス感覚や敏捷性を高め.転倒の予防や骨粗鬆症性骨折の発生を抑制することができます。
骨粗鬆症の予防と治療のための運動の原則
1.運動のストレス効果：骨粗鬆症予防のための運動の有効性は.骨へのストレス効果.神経筋代謝への良い効果などにあります。 具体的には.次のようなことが顕在化しています。
運動により発生する筋緊張や機械的ストレスが骨に作用し.骨組織の特異的変形をもたらし.骨内の圧電電位を変化させ.骨芽細胞の産生を促し.骨形成や骨再建を促進して骨量の維持や骨密度の増加を図り.骨の弾性を高め.曲げや押し出し.ねじりに対する抵抗力を強化します。 閉経後の女性や高齢者では.骨量の大きな減少を運動である程度補い.骨量レベルを維持することが研究により明らかにされています。
動的・静的運動によって生じる筋収縮は.筋神経細胞の興奮状態を長く保ち.神経細胞の作業能力を高め.神経インパルスの発行を強化し.ミオグロビンの含有量を増やして筋肉を太くし.筋力を増加させることができます。
2.運動のホルモン効果：内分泌は.骨基質の総量が増加するように.主に骨のタンパク質合成を促進するために.骨の正常な代謝を維持するために非常に重要な役割を果たしており.骨の石灰化を助長している。 特にテストステロンとエストラジオールは.骨の成長・発育を促進し.骨皮質を厚くし.骨密度を増加させる作用があります。
運動は内分泌機能を調節することで骨形成を促進し.テストステロンやエストロゲンの分泌を増やして骨代謝を促進することができます。
3.運動のカルシウム効果：運動のカルシウム効果は.次のように示すことができる：1.運動はカルシウムの需要の閾値を上げることができ.カルシウムの吸収を促進する。 運動は骨量を増やしながらCaの需要を増やす.つまりCa需要の閾値を上げるのです。 逆に.ベッドレストや手足の固定など.長時間の運動不足が続くと.骨梁のCaの需要が少なくなり.尿中に多量のCaが排泄されるため.骨密度が低下するのです。 次に.屋外活動時には十分な太陽光を浴びることができ.ビタミンDの含有量が増えるため.Caの吸収を促進することができます。 第三に.適切な運動により骨組織への血液供給が改善され.Caの吸収が促進されることです。
4.運動の筋肉効果：運動による筋力の強化は.骨量のレベルも高める。frostは.骨粗しょう症の発症において.神経系の調節下にある筋肉量（筋肉量と筋力を含む）は.骨強度（骨量と骨構造を含む）を決定する重要な要因であると信じている。 ヒトの場合.筋力は骨量とほぼ一定の比例関係にあり.女性の加齢による骨量減少は.それに伴う筋力低下を伴うことが多いことがわかっています。 運動によって筋肉の大きさや強さが増すと.筋力を高めながら対応する骨量も維持または増加します。
運動による骨粗鬆症の予防と治療の方法
1.エクササイズ・プログラム
高強度の爆発的な運動は骨にとって大きなストレス刺激となりますが.この種の運動は一方では患者の循環系に悪影響を及ぼし.他方では高いストレスを繰り返し受けると骨折しやすいとされています。 したがって.高強度の爆発的な運動は骨粗鬆症の予防と治療には推奨されず.特に高齢者や骨粗鬆症の患者には避けるべきです。 米国スポーツ医学会では.「骨粗鬆症予防運動プログラム」として.筋力トレーニングと有酸素運動を推奨しています。
有酸素運動：ウォーキング.ジョギング.サイクリング.水泳.階段昇降.ハイキング.ダンス.各種ボクシングなどの運動が一般的です。
ウォーキング：最もシンプルで効果的な有酸素運動で.高齢者や体力のない方にも適しています。 ウォーキングは適度な速さで.体をリラックスさせながら.1回15～30分程度行うのがよいでしょう。
ジョギング：ウォーキングよりも運動強度が高く.全身の筋肉を協調して動かす必要がある。 ジョギングで注意することは.まずかかとから着地し.次に足全体を使って.足の筋肉をリラックスさせることです。 また.着地後は膝関節を少し曲げ.力の一部を和らげるようにします。 姿勢を正し.頭を上げ.胸を張り.両上肢をリラックスさせ.自由に前後に振ること。 ランニングは.息を吐くと2～3歩.吸うと2～3歩というように.呼吸と連動させることが大切です。 走るスピードも.心拍数が目的のレベルまで上がり.それを15～30分維持できるようにマスターすることが大切です。 スポーツ障害を避けるため.広くて平坦な道を走り.硬い路面での運動は避けた方がよいでしょう。
筋力運動：バーベル.ダンベル.サンドバッグ.滑車.専用のプライオメトリック・トレーナー.その場跳びなど自重によるレジスタンス・トレーニングなど.腹筋.背筋.大腿四頭筋の運動が可能です。アイソメトリック・トレーニングも使用可能です。
2.運動量
運動プログラムを決めたら.適切な運動量をマスターすることが.運動予防の効果を左右するポイントになります。 運動量とは.1回の運動で筋肉が行う仕事の総量のことです。 その大きさは.運動強度.運動時間.運動頻度の3つの要素に影響され.3つの関係でバランスをとることができます。
運動強度：高齢者では低エネルギーの運動トレーニングが推奨されており.最大心拍数の60％～70％が適切とされています。
運動時間：一般的な有酸素運動の場合.運動強度が高ければやや短く.運動強度が低ければやや長くすることができる。 一般的に30分～1時間
同じ運動量なら.若い人や健康な人は強度が高く持続時間が短いプログラムを.中高年や体の弱い人は強度が低く持続時間が長いプログラムを利用した方がよいでしょう。 つまり.運動レベルの選択は人によって異なり.患者さんの反応や治療効果によって決定されるべきものなのです。
運動頻度：すなわち.1週間あたりの運動回数。 運動量が少なければ.1日1回や1日おきに.運動量が多ければ.少し長めの間隔が望ましいです。 ただし.間隔が3～4日を超えると.運動による累積効果がなくなり.治療効果が低下したり.効果がなくなったりするので注意が必要です。 運動頻度は.翌日に疲れを感じない程度で.週3~5日程度のトレーニングが一般的です。
3.運動に関する注意事項
骨粗鬆症の予防・治療のための運動は.以下の点に注意する必要があります。
三次予防の原則の重視：急激な骨量減少に対して.早期に適切な予防・治療対策を講じること。 糖尿病.関節リウマチ.慢性腎炎など.骨粗鬆症に関連する疾患の積極的な治療に留意する。 高齢の骨粗鬆症患者に対しては.骨吸収の抑制と骨形成の促進を目的とした積極的な薬物療法を行う必要があります。
個別化の原則を守る：すなわち.個人の骨量減少.減少の程度.重症度.骨折および中高年の特定のニーズに応じて運動予防および運動療法プログラムを選択し.様々な手段で対応する調整に注意を払うことです。
骨折を伴わない骨量減少と軽度骨粗鬆症：座る.寝るなどの筋力運動.有酸素運動.ウェイトトレーニング（ウェイトは脊椎の屈曲を避けるため体に近いものを使用）.バランストレーニングが可能です。
中等度から重度の骨粗鬆症：背中を伸ばす運動.腹筋だけでなく上肢や下肢のプライオメトリック運動.バランストレーニングや有酸素運動は.セラピストの指導のもとで行ってください。 また.骨の形成を促進するためには.毎日30～40分のウォーキングが効果的です。 体調が許す限り.運動強度を上げる必要がある。
骨粗鬆症を合併した椎体骨折.股関節骨折.手首骨折の人：急性期には.固定をして必要な安静をとるか.医師やリハビリテーション技師の指導のもと.固定していない四肢の活動を行う必要があります。
運動の段階を計画する：長期的に計画された定期的な運動を守ることは.骨量減少を遅らせる効果がより高いです。
運動量のコントロールに注意する：運動処方に従って治療や予防を行う場合.運動強度や運動量を徐々に適応させ.過負荷からの回復の原則に注意することが求められるが.無理は禁物である。 運動後に疲労感がなければ.運動強度が過剰であることを意味します。
定期的な健康診断の強化により.不都合な変化を観察し.運動効果を適時に評価する。
6）準備運動と仕上げ運動に注意する：十分な準備運動は.より高い強度のトレーニングに徐々に適応できるよう身体を整え.筋肉疲労などのスポーツ障害を予防することができます。 最後の仕上げとリラックスに気を配ることで.運動の急停止による身体への悪影響を効果的に防ぐことができます。 重力ショックを起こすなど。