前言
生长与身体的成熟是受到各种遗传与环境因素影响的动态过程。虽然在传统上生长的评价主要集中在身高、身体组成变化和身体比例方面，但骨成熟和青春期发育也是生长评价的基本组成部分。因此，生长和身体成熟应当看作为复杂和动态的过程，包括广泛的细胞和身体的变化。
只有在有利环境条件下遗传倾向才能够得以充分的表达。环境因素可独立或联合而发生作用，改变个体的遗传潜力。儿童期和青春期的运动训练对于运动员的生长和成熟有相当大的影响。
有力证据提示，中等强度运动是重要的健康习惯。同时，也存在高强度运动训练对身体健康影响的普遍问题。在年龄较小时开始训练，以及高度对抗要求长期高强度训练及比赛，使运动员处于高水平的身体和心理应激之下。这些因素对生长、骨成熟和青春期发育的有害影响已在不同运动项目的个体运动员得到了证实。某些运动项目对生物成熟度有独特的影响，这些影响与特定运动需求的训练和运动员不同生长和性成熟阶段有关。因此，这是一个复杂的问题，应当特别谨慎地处理。
运动员的身体生长
线性生长的主要决定因素是遗传倾向。成年最终身高和生长速度显著受到遗传因素的影响。双生子研究揭示，单卵双生子之间的最终身高平均差异不足3cm，而双卵双生子则达到12cm。最终身高与靶身高密切相关，特别是在父母身高相差不太大时。在全部生长期遗传和环境不断地相互作用，有类似遗传潜力的儿童在适宜环境条件下能够达到类似的最终身高，而有相同遗传潜力背景的儿童在暴露于不同的环境条件下达到不同的成年身高。来自不发达地区父母的儿童，在工业化国家出生并喂养，其成年身高高于靶身高。在工业化国家，所观察到的身高增长归因于社会经济状况的改善。
生长是一个复杂的过程，只在全部生长期的有利条件下才能达到基因表达的最大化。身体运动和应激是改变线性生长的环境因素。应激和高强度运动训练的影响与强度、训练次数和运动训练的持续时间相关，每周18小时的大强度训练将降低生长，而中等强度的身体活动有益于生长，并且有益于心血管和身体组成的改变。但是，大量的身体训练可能对生长有负面影响。每种运动项目需要特殊类型的运动训练，并以促进特定项目所要求的特殊体型的发展为特征。
生长过程中，最大运动训练的时间特别重要。例如女子体操运动员，训练的最大训练强度与青春发育期一致，而在男子需要最大用力的训练则在青春期末期。在过去的几十年中，由于更高记录的需要，相同运动项目的训练强度有明显的提高，例如体操运动员的训练强度比过去增加很多，通常在每周26-28小时，而在70和80年代仅为15-20小时。
严格控制能量摄入并有高能量消耗的运动项目是一种特例。因此，不能将其普遍化为每种体育运动项目对线性生长的特定影响。需要在儿童期和青春期中进行高强度训练的主要是体操运动项目（艺术体操和竞技体操），其次是摔跤、划船、田径、网球和游泳。
在体操领域中，艺术体操和竞技体操是两项截然不同的运动，包括有特定的体操和不同的专门技术。每一项运动都对运动员有特殊的要求，同时也促进了运动员的特殊最佳体型。四肢短的个体可能在竞技体操运动中更具力学优势，而四肢长的个体可能在艺术体操运动中有类似的优点。的确，优秀女子竞技体操运动员的运动成绩与其肥胖或内胚型程度负相关。因此，教练员以最适合每种运动的人体侧学指标来选择运动员，挑选竞技体操运动员的标准表明，矮身高，四肢相对较短、宽肩和窄髋是遗传倾向的表现，而不是特殊运动训练的结果。因此在研究体操对生长的影响时都要考虑到遗传倾向。
竞技体操运动员
在竞技体操中，人体测量学指标和生长预测在正常范围之内。在所有的报告中，无论采用何种方法预测成年身高，竞技体操运动员的成年身高仍然与靶身高成比例。在一项不同的前瞻研究中，根据小样本的竞技体操运动员，报告了生长潜力减小和预测的平均身高下降的证据；但是在以相同样本的另外一项研究中，预测的成年身高并未下降，说明了身高预测方法所固有的不准确性。虽然这些数据丰富了有关资料，但是只有在这些运动员达到了成年身高时才能得出明确的结论。
在一项大样本的横断研究中，我们证明女子竞技体操运动员的身高和体重均低于平均数，平均身高和sd分值在0以下（表1），与预期的靶身高sds一致。但是，实际测量的身高低于靶身高。影响竞技体操运动员身高的因素有低体重、低体脂和高强度的训练。
以前大部分的研究仅涉及到了女子竞技体操运动员，因此，我们对男女竞技体操运动员进行了比较。在测量时，男女体操运动员均矮于人群平均数，骨成熟度都相当的延迟。但是，女子竞技体操运动员与人群平均相差更大，骨成熟延迟的更多。而男子竞技体操运动员的身高接近人群平均数，最终身高的遗传倾向高于女运动员（表2），因此男子靶身高与预测身高sds的差值大于女子。因而可以假设，男子竞技体操运动员的生长过程更易受到高强度运动训练的影响。
对于男女竞技体操运动员，测量的当前身高与靶身高相关，说明生长的遗传倾向虽然发生了变化，但却未受到破坏。在有最终成年身高的男女运动员亚组小样本中，最终身高的遗传倾向降低，提供了竞技体操运动员生长受到损害的额外证据。
艺术体操运动员
在艺术体操中，女子艺术体操运动员身高比同年龄的正常平均数较高，但较瘦，每年龄的身高生长速度都在0以上。有趣的是，虽然正常女孩青春期在15岁时结束，但艺术体操运动员继续生长到18岁（图1）。艺术体操运动员骨成熟显著延迟1.8岁，在青春期后期结束之前得到补偿，最终成年身高与第一次评价时的预测成年身高相一致，并较高于遗传靶身高，说明不仅达到并超过了遗传潜力。此外，靶身高是唯一的证明有正向身高速度影响的独立因素，因此遗传倾向仍然是有效赶上生长的主要驱动力。竞技体操运动员与艺术体操运动员的比较揭示，所报告的靶身高sds与我们测量的身高类似（艺术体操运动员在0以上，而竞技体操运动员在0以下），再次说明遗传倾向和选择的影响（表1）。艺术体操运动员遵照高于靶身高的方式生长，而竞技体操运动员则表现出了身高较低的生长方式。
竞技体操和艺术体操运动员骨成熟的延迟可能是多因素的。由于青春期发育延迟而血清性激素低、较低的gh分泌或胰岛素样生长因子稳态的失调可能改变了生长的激素控制。高强度的运动训练、长期的心理应激以及营养状况的变化引起能量摄入相对不足为大家所熟知。然而，生长板使用过度的损害，特别是下肢，可能增加了一种额外的终端器官效应。
总之，最高竞技水平的体操运动员的研究表明，男子竞技体操运动员生长潜力的损害比女子更显著，而女子艺术体操运动员的生长遗传潜力得到了提升。
其它运动项目
对所有其它运动项目尚无生长受到损害的报告。在游泳运动员，可能由于教练员选择和高能量摄入，测量的身高在人群平均数以上。男女少年长跑运动员平均身高接近参考标准的中位数，所估价的身高速度类似于相同年龄性别标准人群的平均数。每周训练约12小时的划船和田径运动员、青春期中平均训练4年的游泳运动员，虽然身高速度高峰稍晚，但身高速度与人群均数无差异。在2-3年的追踪研究中，每周训练8小时的女子游泳运动员与人群平均数相比有正常的身高和身高速度，而每周训练22小时的竞技体操运动员表现出显著较低的生长速度。因为在赛季后饮食摄入、身体组成和肌肉力量出现反向变化，在赛季的摔跤运动员生长与对照组无差异。虽然尚无赛季生长速度下降而赛季后赶上生长的观察资料，但学校摔跤运动员大样本组群的生长速度是正常的。人体测量学特征表明，男划船运动员在很多方面与学生对照组样本相似，而优秀少年划船选手倾向于有较高的身高，参加决赛的比非决赛选手更为显著，说明了教练员选才的影响。
结论，在无需严格饮食控制的运动项目中，高强度身体训练对运动员身体生长无负面影响。对于参加高强度比赛的男女优秀竞技体操运动员的训练应当谨慎进行。
运动员的青春期发育
生长特指身体大小的增加，而成熟则说的是朝向生物学成熟状态的进程。因此，不确定生物成熟的时间和速度就不能充分评价生长。青春期是身体大小、形态和组成迅速变化的动态发育时期，青春期开始于特定生物年龄，当由骨成熟确定时称为骨龄，在骨龄男13岁和女11岁时青春期开始。大强度运动训练对于骨成熟有显著影响，导致骨龄显著延迟于生活年龄。与一般人群一样，高训练水平的运动员的青春期发育似乎沿骨龄而进展，而不是生活年龄。但是，不要忘记遗传倾向和个体间的变异。某些运动为早熟者提供了优势，另外一些运动，例如体操，则有利于晚发育的个体。因此，任何性成熟的评价必须考虑骨龄的成熟指征和身高速度高峰。
在不同运动项目的运动员已经证实了青春期发育和性成熟的延迟，主要在体操、舞蹈和长跑运动员。发育延迟与运动的类型、强度、频率和持续时间有关，要求严格控制饮食的运动项目最为显著。例如，参加奥林匹克运动会的体操运动员的初潮年龄延迟于高校和俱乐部水平的运动员。每周训练不足15小时的青少年运动员未表现出月经紊乱或性成熟的延迟。
优秀竞技体操和艺术体操运动员青春期前生长阶段延长，青春期发育推后，保持正常的进展速度（表3）。正如所预料的那样，青春期沿骨龄而进展，而不是生活年龄。值得注意的是，艺术体操和竞技体操运动员青春期进展虽然延迟，但并未延长。正常女孩乳房发育由tanner ii期进展到iv期需要1.96±0.9岁，在我们的研究中艺术体操和竞技体操运动员发育时间相似。因此，青春期发育整体后移，而保持正常的进展速度。
两运动项目运动员乳房和阴毛开始发育延迟的主要原因是低体重。低体重反映了能量的不足，显然是高强度运动训练和低热量饮食的结果。体操运动员的确在青春期前早期存在显著的能量消耗，并有高度的维持低体重的动机，因为这些运动需要瘦小的体型。
芭蕾舞蹈演员也经历高能量消耗和低饮食摄入，也观察到存在乳房初发育延迟和正常的阴毛初现，这就意味着青春期发育的两个方面有独立的中枢性机制。乳房发育和后来的初潮与雌性激素水平有关，而阴毛初现主要与肾上腺雄性激素相关。在能量不足和后来的脂肪组织减少，雌性激素生成下降，乳房发育和初潮延迟。能量不足的开始和数量确定了青春期发育所有方面的延迟程度。
阴毛初现正常的芭蕾舞演员在8-9岁开始训练，每周仅训练3.5-7.3个小时，而我们研究中的艺术体操和竞技体操运动员在6.4-7.7岁开始训练，每周训练30个小时。
在赛跑、游泳、网球、芭蕾舞和体操不同运动项目女运动员的大样本中证实了初潮的延迟。艺术体操运动员的初潮显著延迟于其母亲和未参加训练的姐妹，这是一个对遗传倾向有不良影响而初潮延迟的结果（表4）。
众所周知，初潮要求有最低的体重/身高和临界的瘦体重/脂肪比例。根据frisch理论，维持临界体脂百分数将降低代谢率，导致下丘脑对性腺类固醇的敏感化。在初潮的启动中，脂肪组织生成的瘦素和雌性激素具有关键的作用。这些调节反映了身体对高能量需求的自然适应。在艺术体操和竞技体操运动员，低脂肪、低体重和高强度训练是影响初潮的主要因素，但低体重仍然是青春期开始延迟的最显著的因素。年龄较大而无初潮的艺术体操和竞技体操运动员比同代已初潮者有较低的身高、体重和bmi。
结论，在艺术体操和竞技体操运动员，高强度运动训练和负能量平衡调整了青春期的下丘脑-垂体调定点，延长了青春期前生长阶段，并延迟了青春期发育而未影响青春期进程的持续时间。
运动员的骨量积累
青春期前的男女孩骨体积矿物质密度（bmd）和骨大小类似。
在青春期开始和成年期初期之间骨骨量成倍增长。在青春期，骨量随生活年龄而增长，并与青春期开始一样女孩骨量的增长比男孩提前2岁。性类固醇激素是人类骨骼增长和青春期开始后的两性异形的原因。尽管遗传因素对于骨量有相当大的影响，但其它因素，例如营养、运动和不同疾病与药物、初潮年龄和正常月经周期都影响骨量的自然增长。
环境因素，例如身体活动，对青春期骨量增长的促进作用大于成年期。frost曾强调生物力学张力决定骨量水平的作用。与生长有关的较大张力水平或极度的身体活动将通过骨表面的堆积而增加骨量。身体活动主要增加骨生成，因而增加bmd已成为共识。一项重要的纵断研究表明，青春期前后3年中骨量自然生长达到骨量峰的30%。后来的研究证实，在这一期间以及青春期中规律运动的重要性。bailey et al.的验证研究表明，有娱乐性活动的男女孩总矿物质含量比不活动的对照组分别增加了9%和17%。对照运动干涉实验对这种关系提供了更为严谨的检验。这些研究普遍证实，甚至在青春期前，强劲的运动计划使矿物质的增长大于不活动的儿童。值得注意的是，在这些证实对儿童青少年骨矿物质密度有最大影响的研究中，所采用的活动为多种娱乐性的、高冲击力的（例如体操、排球），或频繁迅速改变运动方向的承重（例如网球）运动。在儿童期运动的受益是否在成年期仍然存在，或是说对后来骨折风险有何影响仍然不清。有限的资料提示，早期较高的骨量峰值可能在老年时失去。但也存在鼓舞人心的证据，如果继续保持身体活动，即使水平下降，仍然可保持较高的骨量峰值。
运动和饮食中的钙是骨生长和骨量维持的关键。骨量峰值似乎与儿童期初期至成年期生长过程中的钙消费有关。虽然对于钙摄入与承重运动和激素因素的相对重要性存在某些争论，但低水平的富含钙食物的消费无疑将比消费适当水平或高水平的同年龄个体有较低的骨量。这个结果已经在青少年和年轻女子得到证实。
在运动员，大部分关于骨量自然增长的报告仅依据少量成年人样本，或小/中等水平的运动。有几篇文献讨论了长期运动训练对儿童和青少年骨矿化的影响。类似滑冰、举重、足球、游泳或芭蕾这样的高冲击性运动改善了运动员的bmd。对青春期前运动员的研究发现，8个月的承重运动干涉引起了bmd的更大增长(1.2-5.6%)。相反，在要求瘦小体型的运动项目（因此导致负能量平衡）中，骨成熟和青春期的延迟使运动员的骨量减少，出现骨质疏松，连同进食紊乱组成了“女运动员三联体”。遗憾的是，大部分运动员的临床实验针对了年轻成年女子，很少有青少年的研究资料。晚熟青少年女孩的骨量增长受到损害，而且也有研究报告，低雌性激素性无月经运动员的bmd较低。这些运动员存在不能达到适当骨量峰值的风险，骨密度显著低于正常女子。
高水平身体运动对骨量积累的影响了解较少。竞技体操运动是一项上下肢和躯干有高强度机械负荷的运动，这种类型的运动有益于青少年和成年运动员的骨密度。最近，对一组较早开始并在青春期继续高强度训练的高水平竞技体操运动员的研究表明，男女运动员骨龄延迟，虽然后者因能量不足以及持续强烈的身体和心理应激而更为显著。但清楚地观察到依骨龄的骨密度的增加，而依生活年龄来分析则无增长。这种现象在女运动员更明显，因为她们的骨成熟延迟更显著（图2，图3）。在女子，骨量积累与根据乳房发育tanner分期评价的青春期发育成比例，较早开始训练对于骨量积累有显著的负面影响，说明了青春期性类固醇开始生成前骨代谢的易损性。一项最近的综述提出，运动训练引起的骨矿化和强度的增长依赖于性成熟，并提出假设，初潮前增强骨生成的因素，例如雌性激素、睾酮、gh和igf-i改善了运动和机械负荷对骨转换和矿化的作用。但是不能排除运动持续时间对骨量积累的影响。男女性的骨量积累与身高、bmi、瘦体重、体脂（仅在女性）和体重正相关，在男性，后者是最有力的影响因素。总之，从小年龄开始继续高强度运动训练的儿童和青少年，骨量积累仅遵照依骨龄的正常增长方式，而不是生活年龄。开始运动训练较早并持续高强度训练降低骨量积累，至少在女性青少年竞技体操运动员是如此。但是，由测量的bmd范围来判断，显然处于正常无活动人群的水平之上，运动员从较小年龄开始的过多机械负荷暴露对于骨量积累有良好作用，结果出现正向的净作用。
结论
生长的遗传倾向只在有利环境条件下才能得到充分的表达。因中等身体活动有益于心血管和身体组成而有利于健康。相反，高强度运动训练可能对生长有负面的影响，尤其是在青春期。
应激和高强度身体活动对于生长的影响与运动强度、运动次数和持续时间相关。
要求严格控制能量摄入并有高度能量消耗的运动项目要特别予以关注。在最高竞技水平的体操运动中，竞技体操运动员骨成熟延迟，导致生长潜力的损害，男性比女性更显著。而女子艺术体操通过后来的赶上生长的补偿而最终达到其生长的遗传潜力。在所有无需严格限制饮食的其它运动项目中，运动员的生长未受到损害。
通过下丘脑-垂体调定预期的青春期年龄，高强度运动训练和负能量平衡延长了青春期前的发育阶段，许多运动项目运动员的青春期发育延迟。
优秀艺术体操和竞技体操运动员青春期前的生长期延长，青春期发育整体后移，发育阶段与骨龄相一致并保持正常的进展速度。与母亲和无训练的姐妹相比，女运动员的初潮年龄延迟。
遗传因素、性类固醇和营养是骨量积累的主要决定因素。身体活动等环境因素主要增强骨生成，因而增加bmd。在运动员，滑冰、举重、足球、游泳和芭蕾等高冲击力运动项目改善运动员的bmd。与此相反，要求瘦小体型的运动项目（因此而负能量平衡）中，运动员的骨成熟和青春期发育延迟倾向于使低雌性激素的运动员骨质减少并骨质疏松。
在竞技体操运动员，特别是女子运动员依骨龄的骨密度明显增加，但如果依生活年龄则无增长。较小年龄开始训练，并持续高强度长时间的运动训练降低骨量积累。不过，这些运动员从较小年龄开始暴露于超量的机械负荷对于骨量积累产生有益影响，导致正向净作用。