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Martin Lin, Taiwan, currently in UK

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運動相對能量不足 Relative Energy Deficiency in Sports(RED-S)


身體主要的能量來源是透過食物的攝取,以三大營養素(碳水化合物、蛋白質、脂質)為主,配合其他微量元素(維生素、礦物質等等)提供運動時所需要的能量與維持正常的生理功能。然而,在職業運動員或是一些業餘運動愛好者身上,會因為某些原因(達到特定的量級、外觀等)刻意減少能量的攝取。在這樣的狀況下若維持訓練量甚至是提高訓練量便會造成運動相對能量不足(Relative Energy Deficiency in Sports,RED-S)。


定義(Definition)

根據國際奧會(International Olympic Committee,IOC)在 2014 年所發表的共識聲明

The syndrome of RED-S refers to impaired physiological function including, but not limited to, metabolic rate, menstrual function, bone health, immunity, protein synthesis, cardiovascular health caused by relative energy deficiency

RED-S 是一個因為相對能量不足所導致多種異常生理功能(代謝率、月經週期、骨質、免疫、蛋白質合成、心血管健康等等)的症候群

RED-S 的前身其實是女性運動員三角(Female Athlete Triad),一開始主要描述在有些女性運動員身上會看到下面三種情形:

  • 飲食異常(Eating Disorder, ED)

  • 骨質疏鬆(Osteoporosis)

  • 無月經/月經異常(Amenorrhea)

IOC 與美國運動醫學醫學會(American College of Sports Medicine,ACSM)更分別在 2005 與 2007 年描述了低能量可近性(Low Energy Availability)與 Female Athlete Triad 的關係。隨著時代的演進與運動醫學的發展,專家們發現這樣的現象不只出現在女性運動員身上,因此在 2014 年以 RED-S 這個更加廣泛的名詞取代了 Female Athlete Triad。


成因(Aeitiogy)

RED-S 的成因是低能量可近性(Low Energy Availability,LEA),指的是身體的能量攝取量不足以提供運動消耗的能量與維持正常身體健康功能的能量消耗。

關於多少的 EA 才算是 LEA 以及要維持這個狀態多久才會造成 RED-S 目前並沒有定論,但在 IOC 於 2018 年最新發表的共識聲明上建議:

  • EA > 45 kcal / FFM 可以維持良好的身體功能

  • EA < 30 kcal / FFM 則會造成多種器官系統的失衡

其中 30 這個數值大約就等我們人體的基礎代謝量/休息時的代謝量(BMR/RMR)差不多,所以這也是為什麼不管你是否要減肥或減脂,還是會建議至少要吃到基礎代謝量的原因。監測的方式有很多,不過其實在一般的狀態下很難達到準確

  • 能量攝取(EI):主要是透過紀錄三大營養素(紙本、App等)

  • 運動消耗能量(EEE):網路上有提供不少估算的網站(通常是計算 TDEE 的,根據運動強度與 BMR 來進行估算),如果要更精確或科學化也可以透過心率監測、GPS等來計算

  • 去脂體重(FFM):最精準的方式是透過雙能量X光吸收儀(DXA)進行測量,其他的方法很多可以利用體脂計或皮脂鉗測量(skin-fold anthropometry, SFA)來測定。


RED-S 對健康的影響

Figure from Margo et al (2015), Ref (2)

由於無法獲得足夠的能量維持正常的功能,相對的能量缺乏會導致身體各個器官系統出現失衡的狀況。RED-S 對於健康的影響可以分為下列幾點:


月經週期(Menstrual Fuction)

低能量可近性(LEA)會造成所謂的功能性下視丘無月經(Functional Hypothalamic Amenorrhea,FHA)。透過影響下視丘促性腺分泌素(GnRH)影響後續一系列的激素合成(促濾泡生長素 FSH、促黃體生成素 LH、黃體素 Progesterone 、雌性素 Estrogen)而導致月經週期異常。


骨質健康(Bone Health)

RED-S 會造成骨密度降低,改變骨頭的結構與再生速率,進而降低骨頭的強度並增加壓力性骨折的風險。雖然 BMI 不是一個很準確的指標,但是還是可以作為參考。若 BMI < 17.5 或 85% 正常值或一週內下將超過體重的 10% 都可以視為 LEA 的指標。


內分泌(Endocrine)

RED-S 對於內分泌系統的影響在女性身上比男性多,主要影響包含但不限於:

  • 下視丘-腦垂腺-性腺系統(Hypothalamic–pituitary–gonadal axis) 透過影響這個系統可以造成女性月經異常,男性可能也會有睪固酮(Testosterone)下降等問題

  • 甲狀腺功能(Thyroid function) LEA 會造成身體的甲狀腺素(T3)下降進而影響到代謝率

  • 控制食慾的賀爾蒙(Appetite-regulating hormones) 降低瘦素(Leptin)與催產素(Oxytocin),增加飢餓素(Ghrelin)還有身體中其他的生肽( peptide YY、adiponectin 等等

  • 降低胰島素(Insulin)

  • 降低類胰島素生長因子(Insulin-like growth factor)

  • 增加生長因子抗性(Growth hormone resistance)

  • 提高可體松(Cortisol)

上面這些受到影響的內分泌激素主要都是將能量儲存並將其運用到其他更需要使用的地方,因為身體的能量不足以提供正常的功能。


代謝(Metabolic)

LEA 會影像到身體的基礎代謝率,基礎代謝率在能量相對不足的情況下會減少。有一項在划船運動員身上做的實驗顯示,在四週高強度的密集訓練並維持相同的能量攝取下,選手的基礎代謝率(BMR/RMR)有顯著的下降,除此之外運動表現也跟著下降。這項研究也提供了另一個過度訓練的導致疲乏(Fatigue)的指標。


血液(Hematological)

對於血液方面的影響主要是來自於缺鐵所贈呈,而這個部分很常在女性運動員身上所看到,可能是直接或間接因為 LEA 所導致的。而缺鐵也會影響到身體其他系統的功能包括骨質的健康、生長激素的分泌、甲狀腺功能以及生育率等等。


生長(Growth & Development)

在生長方面的影響主要需要考量到正在發育的青少年。透過影響體內的內分泌系統,影響生長與發育。這樣的改變會在進行介入治療後恢復,但是未必能完全的跟上其他沒有 RED-S 問題的正常人。


心理(Psychological)

這部分我想大家多少都會有些經驗,肚子餓的時候整個人會變得比較暴躁也會有一些注意力不集中甚至憂鬱的問題。除此之外其實 RED-S 也和異常飲食行為互為風險因子,關於詳細的異常飲食行為可以參考 DSM-V,下面簡單說明帶過:

  • 神經性厭食症(Anorexia Nervosa) 因為害怕體重增加而過度限制食物的攝取,明明已經達到過輕的體重或標準仍然害怕自己變胖。無法對於體重有正確的認知並起無法承認過輕的事實。

  • 神經性暴食症(Bulimia Nervosa) 患者會不斷的在嗜食(Binged Eating)與一些補償行為(斷食、催吐等等)中反覆。診斷標準為每週至少發生一次,且持續三個月以上,即可以診斷。

  • 嗜食症(Binge eating disorder, BED) 這類的患者會在極短的時間內攝取大量的食物,吃的速度很快而且量很大,即便已經飽了還是無法停止。因為這樣的表現造成心理上的壓力而產生罪惡感甚至對自己感到懷疑。


心血管(Cardiovascular)

在 RED-S 的人身上可以觀察到心跳與收縮壓下降的狀況。同時也會發現人體的腎素-血管張力素-醛固酮系統(Renin–angiotensin–aldosterone system)無法正常作用,因此對於姿態變化導致的血壓調節會有問題。


消化道(Gastrointestinal)

在消化系統上會看到延遲的胃部排空與食物在小腸間滯留時間增長,會有一些便秘或是腸胃不適的症狀。


免疫(Immunological)

RED-S 可能因為身體其他內分泌系統的失能(例如增加壓力賀爾蒙)而造成免疫力下降。在一篇研究中指出,LEA 的大學跑步運動員有著比一般人更高的上呼吸道感染症狀,而且血液中的免疫球蛋白A(Immunoglobulin A)也有下降。


RED-S 對運動表現的影響

Figure from Margo et al (2015), Ref (2)

看完上面對一般狀況的健康影響之後,運動員最在乎的重點應該還是運動表現。同樣的,RED-S 會因為上面所述的各個系統失衡而導致下面的影響:

  • 降低耐力運動表現(Decrease endurance performance)

  • 增加受傷風險(Increased injury risk)

  • 降低訓練成效(Decrease training response)

  • 判斷力失能(Impaired judgement)

  • 協調性下降(Decreased coordination)

  • 注意力下降(Decreased concentration)

  • 情緒不穩、易怒(Irritability)

  • 憂鬱(Depression)

  • 降低肝醣儲存量(Decreased glycogen stores)

  • 降低肌肉力量(Decreased muscle strength)

關於上述各個影響層面的研究內容到目前為止並沒有非常多,但已經有研究陸陸續續地在進行。還記得剛剛上面所提到的划船選手的研究嗎?他們在經過四周的密集高強度訓練(每週提升 21% 的訓練量)後,除了代謝率下降以外,原本研究中的 17 個人有 7 個人因為受傷或是身體狀況不佳而無法繼續進行研究。這也可以和我們之前提到的訓練量的制定標主不謀而合(訓練量的增加不宜超過每週 10%),詳細內容請見:慢慢來比較快?科學化監測訓練量 Acute Chronic Workload Ratio



預防(Prevention)

關於如何預防 RED-S 的產生,最重要的一個步驟要從教育著手,提供給運動員、體能訓練師、教練正確的觀念,防止不必要或是過度的體重要求。同時也必須要加強專業人員如醫師、運動科學家等團隊成員對於 RED-S 的概念。適當且健康的飲食習慣配合良好的訓練計畫,才可以避免選手暴露在 LEA 的狀況增加 RED-S 的風險。


診斷與監測(Screening & Diagnosis)

能夠及早診斷出 RED-S 或是判斷哪些人是 RED-S 的高風險族群對於運動表現與訓練是很重要的。目前知道比較容易發生 RED-S 的群族主要有:

  • 女性

  • 耐力型運動員:馬拉松、游泳、鐵人三項、自行車

  • 需要特殊身材或有量級設定的運動項目:跳舞、拳擊、花式滑冰、體操

及早診斷的方式主要是透過上述各個系統的異常與是否有來判斷能量攝取的降低或訓練量的提高來進行。簡單來說就是想辦法監測 EA 是否正常,以及是否有懷疑的症狀。

IOC 也建議可以進行年度或季前的檢測來做一個紀錄,或是當選手出現飲食方面的問題時也需要及時地介入。有很多的量表可以提供使用,包含 LEAF-Q(針對 Female Athelte Triad)、以及 IOC 自己出品的 RED-S CAT。


LEAF-Q(Low Energy Availability Questionnaire,低能量可近性問卷)

這是一份總分為 25 分的問卷,如果分數超過 8 分就需要懷疑是否有 Female Athlete Triad也就是現在的 RED-S。這份問卷可以提供 78% 的敏感度與 90%的特異度,問卷內容主要分為三大部分:受傷(Injury)、腸胃系統(Gastrointestinal)、月經週期(Menstrual Fuction)來進行評估。目前針對男性的 LEA-Q 還在研發當中,下面附上相關資源,有需要的可以自行取用:


RED-S CAT(RED-S Clinical Assessment Tool)

這是由 IOC 自己所製作的一套監測模組,可以提供給醫療人員一個何時回到賽場(Return to Play)與 RED-S 風險程度的指南。概念上是將風險程度分為三級:

  • 紅:不建議進行訓練與參與比賽,需要進行治療

  • 黃:需要注意風險,可以在專業人員的陪同與同意下進行訓練或比賽

  • 綠:狀況良好,可以自由參與訓練與比賽

選手若是處於紅色或黃色的狀態需要進行檢查與治療,黃色的狀態建議每 1-3 個月進行追蹤,看看狀況是否有所改善。

Figure from Margo et al (2015), Ref (2)

對於回到賽場,他們也提供了三個階段的模組,讓相關人員參考

  • Step 1:Evaluation of Health Status(健康狀態的評估) 在這個階段主要是要看身體的健康狀態,例如生理或心理上是否有狀況、年齡、性別、過去病史等等是否有應該要注意的部分。

  • Step 2:Evaluation of Participation Risk(繼續訓練或比賽的風險評估) 這部分是評估運動的風險,例如是從事哪一種類型的運動、在哪一個級別進行以及球員在比賽中的角色與位置等等。

  • Step 3:Decision Modification(決策調整) 這部分就包含了一些現實層面的問題,例如目前的賽季階段、是否簽約的壓力、是否有利益或法律問題等等

同樣的藉由三種不同的顏色來進行程度的比較,最後決定是否讓運動員回歸賽場。


治療(Treatment)

關於 RED-S 的治療原則很簡單,就是將 EA 調整到正常的範圍內並且針對 RED-S 所產生的症狀進行個別的處理。主要可以分為非藥物的治療與藥物治療:


非藥物治療

首先先來來回顧一下 EA 的組成:

如果要提高 EA 可以透過增加能量的攝取或是降低運動的消耗來達成,需要訓練員、教練以及營養師等多位專業人員的配合;而處理 RED-S 所產生的各種器官系統異常則需要不同科別的醫師共同合作。所以要幫助一位 RED-S 的運動員,需要有一個相當完整的運動醫學團隊。


對於骨質流失的選手來說,攝取足量的維他命 D 是必須的,一般來說建議每天的攝取量在 600-800 IU 但根據不同狀況可能會需要暫時性的增加攝取。除了維他命 D 以外,鈣質的攝取也相當重要,目前對於鈣的攝取建議為:

  • 19-50 歲:每天 1000 mg

  • 9-18 歲:每天 1300 mg

對於有飲食問題或月經週期異常的選手是不建議使用口服避孕藥(Oral Contraceptive)來使經期恢復正常或是增加骨質密度。還是先由營養的攝取、心理健康與訓練的調整等方面著手


藥物治療

若在上述的非藥物治療之下仍有月經週期異常與嚴重骨質流失的運動員可以考慮短期使用藥物來進行幫助。

  • 經皮雌激素(Transdermal estradiol patch)與口服人工黃體素(Oral progestin) 除了幫助調節體內激素以正常化月經週期以外,經皮雌激素貼片並不會影響到體內的IGF-1激素的作用,因此也可以增進骨質密度。但必須注意經皮雌激素貼片對於避孕的效果不是很好,所以若有選手使用仍應避免意外的懷孕。

  • 人工合成副甲狀腺素(Recombinant parathyroid hormone,rPTH) rPTH 雖然很少,但可以考慮短期使用在有 LEA、RED-S、FHA 且有骨折癒合不佳或嚴重骨質疏鬆的選手身上。但是需注意 rPTH 不可以使用在生長板尚未關閉的青少年或兒童。

總結

希望看完這篇文章之後你對於 RED-S 會有更深一層的理解。有些時候運動表現不佳甚至是受傷機率的提高都要思考到是否有 RED-S 的可能性。特別是在不同週期轉換的階段,若訓練量提高但是能量的攝取並沒有相對應的進行改變,則有可能導致低能量可近性,進而演變成 RED-S。要預防 RED-S 的產生最重要的方式便是透過教育來給予相關人員正確的營養觀念。要處理 RED-S 的狀況需要一個完整的運動醫學團隊發揮彼此的專長,解決 LEA 並且針對病況進行治療。


Dr. M 我們下次見!


References

1. Mountjoy, Margo, et al. "The IOC consensus statement: beyond the female athlete triad—Relative Energy Deficiency in Sport (RED-S)." Br J Sports Med 48.7 (2014): 491-497.

2. Mountjoy M, Sundgot-Borgen J, Burke L, Carter S, Constantini N, Lebrun C, et al. The IOC relative energy deficiency in sport clinical assessment tool (RED-S CAT). BMJ Publishing Group Ltd and British Association of Sport and Exercise Medicine; 2015.

3. Mountjoy M, Sundgot-Borgen JK, Burke LM, Ackerman KE, Blauwet C, Constantini N, et al. IOC consensus statement on relative energy deficiency in sport (RED-S): 2018 update. British Journal of Sports Medicine. 2018.

4. Woods AL, Garvican-Lewis LA, Lundy B, Rice AJ, Thompson KG. New approaches to determine fatigue in elite athletes during intensified training: Resting metabolic rate and pacing profile. PLoS One. 2017;12(3).

5. Woods AL, Garvican-Lewis LA, Lundy B, et al. New approaches to determine fatigue in elite athletes during intensified training: Resting metabolic rate and pacing profile. PLoS One 2017;12:e0173807–17.

6. Melin A, Tornberg ÅB, Skouby S, et al The LEAF questionnaire: a screening tool for the identification of female athletes at risk for the female athlete triad British Journal of Sports Medicine 2014;48:540-545.


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