The Effect of Energy Balance on Endocrine Function and Bone Health in Youth

Abstract

Female athletes are susceptible to both disordered eating and menstrual cycle disturbances (MCDs). Disordered eating in combination with high energy expenditure from exercise can lead to energy deprivation. Current theories suggest that MCDs are caused by energy deprivation rather than by exercise alone. A number of endocrine adaptations occur with energy deprivation and MCDs, which are concomitant with imbalanced bone turnover, reduced bone density and potentially increased fracture risk. This chapter reviews current evidence concerning the disruption of bone metabolism that accompanies disordered eating and MCDs in physically active girls and young women, including high-performance athletes. Initially, an overview of the aetiology of exercise-associated MCDs and their link with disordered eating is provided. Thereafter, studies reporting changes in areal bone mineral density (aBMD) in female athletes with MCDs are considered in conjunction with change in athletes' physical activity, nutritional status and menstrual histories. A comprehensive overview of the disruption of bone metabolism that accompanies nutritionally related MCDs is also provided. Emphasis is placed upon the role of energy deprivation and its endocrine effects, which, when sustained, result in imbalanced bone turnover and low aBMD. Based on current evidence, recommendations are made for the prevention and treatment of disturbed bone metabolism and low BMD in female athletes with MCDs. Finally, consideration is given to the effects of intense training and energy deprivation on endocrine function and skeletal health in men.

Nutrition et sport au cours de l’enfance et de l’adolescence: satisfaire les demandes métaboliques liées à la croissance et à l’exercice physique

“…Néanmoins, chez les filles, le dévelop-pement de ces caractéristiques physiologiques et de ces performances sur toute la durée de l'adolescence est beaucoup moins marqué que chez les garçons, et une accumulation significative de tissus adipeux chez les filles peut altérer leurs aptitudes sportives [1,3] . Un entraînement intensif et un faible poids corporel ont été associés à une dysfonction neuroendocrinienne, à une inhibition gonadique et à une multitude de perturbations endocrines qui rompent l'équi-libre normal du renouvellement osseux [4,5] . Les consé-quences de ces troubles incluent une sidération de la croissance, un retard ou un arrêt de la puberté et une inadéqua-tion de la formation osseuse, des facteurs pouvant tous altérer la santé actuelle et future [1,3] .…”

“…Toutefois, les acides aminés ne sont pas des substrats énergétiques «idéaux» pour la synthèse de l'ATP, car l'augmentation du catabolisme des protéines tissulaires expose à un risque de négativation du bilan azoté. Quand elle est prolongée, cette négativation altère la santé et peut résulter en une immunosuppression, des lésions des tissus mous et une altération de la formation osseuse [4,21] . En raison de l'importance d'un bilan azoté positif pour la croissance, il est probable que les conséquences nocives pour la santé d'une déplétion en glycogène induite par des activités physiques sont plus importantes chez l'enfant que chez l'adulte.…”

“…Tout au long de cette phase du déve-loppement, particulièrement chez les adolescentes, l'hypothalamus est particulièrement sensible à un déficit aigu ou chronique en énergie, à une hypoglycémie et à une diminution des stocks adipeux. Ces anomalies nutritionnelles perturbent les variations diurnes normales des concentrations circulantes d'insuline, de 3,5,3 -triiodothyronine, de cortisol et de leptine [4,46] . Cette dernière paraît informer l'hypothalamus de la disponibilité de l'énergie et réguler indirectement la fonction hypophysaire ainsi que les activités des glandes endocrines périphériques [4,47] .…”

“…Ces anomalies nutritionnelles perturbent les variations diurnes normales des concentrations circulantes d'insuline, de 3,5,3 -triiodothyronine, de cortisol et de leptine [4,46] . Cette dernière paraît informer l'hypothalamus de la disponibilité de l'énergie et réguler indirectement la fonction hypophysaire ainsi que les activités des glandes endocrines périphériques [4,47] . Les effets nocifs d'une privation en énergie et en protéines sur la croissance et le développement pubertaire sont imputables à un dysfonctionnement neuroendocrinien qui aboutit à des perturbations très étendues de la synthèse et du métabolisme des hormones, situation dont les conséquences sont très importantes [4,7] .…”

“…Cette dernière paraît informer l'hypothalamus de la disponibilité de l'énergie et réguler indirectement la fonction hypophysaire ainsi que les activités des glandes endocrines périphériques [4,47] . Les effets nocifs d'une privation en énergie et en protéines sur la croissance et le développement pubertaire sont imputables à un dysfonctionnement neuroendocrinien qui aboutit à des perturbations très étendues de la synthèse et du métabolisme des hormones, situation dont les conséquences sont très importantes [4,7] . Une inhibition secondaire de la fonction gonadique, couplée à des altérations du métabolisme ou des actions périphériques des hormones thyroïdiennes et de l'hormone de croissance, nuit particulièrement à l'intégrité du squelette.…”