在健康个体中，体育活动可能与女性的条理性疼痛调节有关，但与男性无关

抽象的

背景．条状疼痛调节(CPM)是一种被称为弥漫性有害抑制控制的现象，被认为受多种因素的影响，包括性别和体力活动水平。然而，这些因素在CPM中的作用尚不清楚。方法．86名健康青年(男/女，43/43)参与本研究。使用运动计数器评估参与者的机械压痛阈(PPT)、CPM反应、身体质量指数(BMI)、基础代谢率(BMR)和中-强体力活动持续时间(MVPA)超过一周。对CPM的反应评估为疼痛冷刺激时相对于基线PPT的PPT。结果．男性的基线PPT明显高于女性;然而，在控制混杂因素后，这种差异不再显著。逐步多元线性回归分析显示，在整个研究人群中，BMR是基线PPT的重要贡献者。相比之下，尽管在男性和整个研究组中，MVPA对CPM反应没有显著的贡献，但在女性中，MVPA与CPM反应呈正相关(β= 0.397)。结论．这些结果表明，在健康的年轻个体中，CPM反应可能与女性的中等到高强度的体育活动有关，而在男性中则没有。

1.介绍

疼痛是一种主观体验，已知几种兴奋性和抑制性内源性机制会影响有害刺激的传递。最近的研究通过一种被称为条件疼痛调节(CPM)的实验测试，检测了中枢神经系统内的内源性疼痛调节过程。CPM又称弥漫性有害抑制控制(DNIC)，指施加于身体某一部位的有害刺激，导致施加于身体远端另一部位的有害刺激的痛觉减少的过程[1，2］.

先前的研究报告指出，CPM受多种因素的影响，尤其是性别[3.，4和身体活动的程度[5］.此外，慢性疼痛似乎会导致CPM的降低[6，7，这些发现支持了慢性疼痛的主要特征。例如，慢性疼痛在女性中的患病率高于男性[8，常见的慢性疼痛疾病，包括纤维肌痛、偏头痛、颞下颌紊乱和风湿病，在女性中比在男性中更为普遍[9］.研究涉及性行为对一维疼痛敏感性措施的影响主要是产生一致的结果，表明妇女表现出比男性更高的疼痛敏感性[10，11］.此外，一些最近的研究报告称，与男性相比，女性的疼痛抑制能力更弱[12］.相比之下，其他研究报道CPM反应的大小在性别上没有差异[13，14］.Popescu等人发现DNIC的性别差异既取决于实验方法，也取决于用于测量效果的模式[3.］.

众所周知，不活动是慢性疼痛的一个风险因素[15］.此外，增加体力活动可减轻慢性疼痛患者的症状[16，17］.因此，肌肉骨骼疼痛的治疗指南包括运动预防进展为慢性疼痛的建议[18］.通过激活内源性疼痛抑制机制，可以实现疼痛缓解，即身体活动的整体有益效果[19］.此外，一些研究表明，参与激烈的体育活动可能有助于降低健康成年人对实验性疼痛刺激的敏感性[20.- - - - - -22］.相反，有报道称慢性疼痛患者的体力活动减少和内源性疼痛调节功能障碍[23，24］.与此同时，有几项研究表明，女性的体育活动水平与慢性疼痛之间存在联系[25，26］.这些研究还表明，身体活动与涉及疼痛调节的大脑反应呈正相关，包括女性背外侧前额皮质、背后扣带和导尿管周围灰质的反应[26，27］.因此，为了防止慢性疼痛，保持身体活动对女性来说可能比男性更重要。然而，没有多少研究调查疼痛敏感性和使用诸如运动计数器等客观设备的参与者的身体活动之间的联系。

尽管有这些发现，但影响CPM的主要因素仍然未知。先前的研究表明，男性在闲暇时间比女性更活跃。28］.尽管男性比女性有更大的身体成分和更大的基础代谢消耗，但性行为和体育活动对CPM的影响尚未得到评估[29，30.］.Lowe等人报道，女性纤维肌痛患者的代谢率低于健康对照组[31，表明代谢率可能与疼痛调节有关。一些研究表明，高身体质量指数(BMI)与慢性疼痛有关[32，33和疼痛敏感性[34］.因此，基础代谢率(BMR)和BMI可能是疼痛敏感性与性别相关的潜在混杂因素。此外，最近的研究表明，CPM反应可能受到种族背景的影响[35，36]以及老化[37，38］.

此外，许多先前的研究已经使用了用于评估CPM响应的统计分析的小样本尺寸，这也被莱利3RD等人指出。[39］.Kennedy等人最近提出，对混杂因素缺乏控制和统计分析缺乏标准化是影响CPM测量可靠性的常见问题[40］.因此，严格的合格标准和足够的年轻健康个体样本量将有助于阐明男性和女性CPM反应的生理差异，并澄清CPM反应与身体活动之间的关系。

总之，在本研究中，我们假设(1)尽管男性的压力痛阈(PPT)高于女性[10，这种差异将更多地受到其他可能混杂因素的影响，而不是性别;(2) CPM反应存在性别差异;(3)虽然体力活动与CPM反应相关，但这种关系在女性中更可能出现。为了解决这些假设，我们调查了疼痛阈值和CPM对压力性疼痛的反应与性别、BMR、BMI和使用运动计数器测量的日本健康个体的身体活动水平的关系。

2.方法

２.１.伦理批准与主体

在获得名古屋学院大学伦理委员会的批准并获得书面知情同意后，我们通过布告板上的传单招募健康受试者参与本研究。入选标准为:(1)年龄在20 - 29岁之间;(2)无持续性疼痛问题。另一方面，排除标准是慢性疼痛病史和严重健康状况，如神经系统疾病(如中风或遗传疾病)、糖尿病，或使用镇静剂、止痛剂或其他药物。

最小样本量是根据前面三个假设估计的。根据以前的一份报告，每个性别至少需要41名受试者，以比较具有足够分析能力的PPT差异(>.80)[40］.在性对CPM的影响方面，Bulls等人[4]进行了一项CPM研究，并报告说，在效应量为.64的基础上，样本量的幂为>。80和双尾α显著性水平为<。05执行-测试要求至少80名受试者(每个性别40名受试者)。关于体力活动，Naugle和Riley 3rd报告了总体力活动得分(β= .431)可预测CPM [5]，需要每个性别37个被试，用双尾双变量回归分析来检测相关系数α<。05和>.80的幂。对于先验功率分析，我们使用GPower 3软件[41]以确定本研究的样本量。

最后，我们注册了86名志愿者（43名男子和43名女性;年龄，20.9±0.8岁）参与本研究，这是三个单独的间隔进行的，因为很难在一轮中收集必要的受试者数量。每个亚组参加了5月，5月，2016年11月的研究。

２.２.参与者特征和身体活动测量

所有参与者的身高和体重均采用体表测量，BMI由这些值计算得出，计算公式如下:BMI =体重(kg)/身高(m²）;使用Harris-Benedict方程计算BMR [42] 如下：男性:BMR = 66.5 + (13.7 ×体重[kg]) + (5.00 ×身高[cm]) - (6.8 ×年龄[岁])。女性：BMR = 655.1 +（9.56×重量[kg]）+（1.85×高度[cm]） - （4.68×年龄[岁]）。

测量疼痛之前，为了测量连续7天的身体活动程度，所有参与者被指示在腰部以上全天佩戴加速计(Kenz Lifecorder, Suzuken Co.， Ltd, Nagoya, Japan)，除了与水相关的活动(如洗澡和游泳)[5］.Kenz Lifecorder是一个经过验证的设备，具有良好的可靠性[43］.该运动计数器测量垂直方向上的加速度()方向。根据制造商提供的技术细节，该设备在32赫兹采样加速度，评估值从0.06到1.94 g (1.00 g等于自由落体加速度)。加速度信号经模拟带通滤波器滤波后进行数字化处理。以超过4秒的最大脉冲为加速度值，根据加速度测量信号模式，将活动分为0.0、0.5、1.0-9.0(其中0.0对应0.06 g) 11个活动级别。

参与者连续进行的活动被自动记录下来，体力活动被自动表示为久坐(< 1.0水平)、轻度(1.0 - 3水平)、中度(4-6水平)、或剧烈运动(≥7)。这些活动水平也自动转化为相应的估计代谢当量(METs): 1.0、1.8 MET;2.0级，MET 2.3级;3.0级，2.9 MET;4.0级，3.6 MET;5.0级，4.3 MET;6.0级，MET 5.2级;7.0级，MET 6.1级;8.0级，MET 7.1级;9.0级，>8.3 MET。 The principle of transformation in this device has previously been described in detail [44］.

本研究以参与中至强体力活动的时间(MVPA)作为个体体力活动得分。这是因为，对于年轻的健康参与者来说，轻度活动被认为比正常速度下的步行活动少[44］.该设备计算了运动值（METS×H /周），其每4天超过每4秒的活动水平（≥LEVEL4.0）的总和计算。最后，锻炼价值被定义为每个参与者的MVPA分数。

当天连续4小时未佩戴设备的天数排除在分析范围内。在记录的数据中，很容易区分睡眠运动(0.0到0.5级之间的变量)和没有佩戴设备(完全0.0级)。

２.３.疼痛测量

疼痛测量课程包括当天的训练和测试课程。在训练过程中，参与者获得并体验了整个实验过程。测试阶段在所有参与者完成训练阶段后立即进行。

受试者坐在一张固定的椅子上，将前臂放在桌子上。在优势前臂，在外侧上髁2cm远端桡侧腕短肌伸肌上方进行PPT评估。传递到肌肉的机械力是用校准的机械压力测痛仪(数字力计，AIKOH，大阪，日本)测量的。测痛仪的橡胶尖端直径为1厘米。将测湿仪应用于测试现场，测试过程中压力逐渐升高约5 N/s。参与者被要求在他们因为施加的压力而感到疼痛时立即做出反应，这时压力测试就会停止，结果会自动记录下来。本研究中的所有机械刺激均由单一的测试者(Y. S.)进行，该测试者曾广泛地使用电子天平进行练习，以确保测痛器以恒定的方式成功地应用于参与者。

为了评估CPM的反应水平，优势前臂背侧的algometric assessment提供相位刺激，而冷加压任务用于应用强直性条件反射刺激[45］.在非优势手浸入冷水浴(10°C [12] 1分钟)，直至全手深度。在非优势手冷水浸泡30秒后，立即浸泡1分钟后，再次在优势前臂背侧使用测痛器，以定量相对于基线水平的CPM反应。使用这些时间点是因为先前的研究表明，条件反射刺激的持续时间通常在冷水浴30秒到2分钟之间[46］.在这项研究中，采用了不应浸入的冷水过程中的PPT作为条件PPT，因为在施加调理刺激期间，CPM反应已被证明在[47，48］.

男性和女性的PPT比较采用基线PPT值。CPM反应的分析是使用先前研究所描述的方法完成的，这些研究建议将CPM反应量化为从基线到条状ppt的百分比变化[1］.据此计算每次试验中PPT的变化比例为:CPM反应=(条件性PPT -基线PPT)/基线PPT。

２.４.数据分析

所有数据使用SPSS 20 (IBM Corp.， Armonk, NY)进行分析。连续数据以平均值和标准差表示。采用Shapiro-Wilk检验来检验数据是否为正态分布。两组之间的比较使用学生的以及或Mann-Whitney测试，取决于数据分布。

随后，一些变量(如性别、BMI、BMR和MVPA)显示出与PPT或CPM反应的潜在相关性选择单因素分析中0.1水平作为多因素分析的候选。采用多元回归分析(正向逐步选择)，根据性别预测和比较混杂因素对PPT和CPM反应的总体影响。一个<的价值。05被认为有统计学意义。

3.结果

桌子1显示了两性之间每个变量的差异。正如预期的那样，男性的BMR高于女性。MVPA在男性和女性之间没有显著差异。在疼痛相关测量中，无论男女，在冷水浸泡(即CPM反应)中PPT的变化比CPM后立即更大(男性: ；女人: ）.男性的基线PPT高于女性，但CPM后即刻PPT的CPM反应或变化率在性别上无显著性差异。

逐步多元线性回归分析结果显示，BMR是整个研究人群中PPT的一个重要预测因子。然而，不论男女，PPT与BMI、BMR或MVPA均无相关性2和图1）.另一方面，虽然整个研究人群或男性中没有CPM反应的预测因素，但MVPA与女性中的CPM反应中等相关（表3.和图2）.

4.讨论

本研究使用定量评估工具，调查了日本健康年轻个体对压力性疼痛的痛阈和CPM反应与性、代谢率和中到强体力活动的关系。本研究的主要发现如下:(1)如预期的那样，观察到PPT与性别之间的相互关系;然而，在控制混杂因素后，这种关系不再显著;BMR可能与PPT相关;(2)与预期相反，CPM反应并没有因性别而异;(3)在女性中，MVPA与CPM反应呈中度正相关，但在整个研究人群或男性中不存在。

有趣的是，尽管目前的结果显示男性可能比女性拥有更高的PPT，这与目前的证据体系是一致的[10]，在控制了BMI、BMR和MVPA等可能的混杂因素后，这种差异不再显著。我们的结果还表明，在每个个体中，BMR对PPT的影响大于性别。到目前为止，关于疼痛敏感性和BMR之间关系的研究还很少，尽管事实上，甲状腺功能减退，一种新陈代谢减少的情况，与纤维肌痛症有关[49和疼痛敏感性[50］.我们的结果意味着在研究人疼痛敏感性时，BMR应被视为潜在的混乱。

尽管使用了许多不同的方法学设计，CPM反应被认为是一个复杂的现象，受到各种预测因素的影响[51］.根据Hermans等人的评论[51]许多研究已经解决了性别对CPM的影响;然而，根据性别，15项研究中的9个研究中发现了CPM响应的差异，而其余的报告称，男性具有比女性更好的CPM功能。作者得出结论，它仍然尚不清楚性别是否对CPM有任何影响。目前的结果表明，根据性别，CPM效应没有差异。换句话说，内源性疼痛抑制系统的功能不受健康日本科目之间的性别影响。虽然这些结果与Skovbjerg等人呈现的最新数据不一致，但是，谁在大型样本人口中展示，妇女显示效率低于男性的康复[52，这种不一致可能归因于主题特征。也就是说，如果样本人群中的女性倾向于活跃(如本研究)而不是不活跃(如先前报道的)，那么很难检测与CPM有关的性别差异[28］.

在本研究中，我们发现，在女性中，低MVPA甚至可能导致CPM反应降低，即使在健康的年轻人之间也会降低;但是，在人类或整体研究人群中没有观察到这种关系。虽然最近的研究表明，在健康成年人中更有效的CPM相关5，53，54，一项研究暗示，积极运动和不积极运动的受试者之间的CPM效果的差异，女性似乎比男性更大[53］.先前的神经成像研究已经报道，在纤维肌痛症的女性患者中，身体活动与涉及疼痛调节的大脑反应呈正相关，包括与背外侧前额皮质、背后扣带和导尿管周围灰质相关的大脑反应[26，27，这在一定程度上支持了我们的研究结果。

还必须考虑可能的混杂因素和统计分析方法对目前结果的影响。尽管有相当数量的研究调查了许多疼痛形式的性别差异，但似乎缺乏潜在的混杂因素。事实上，年龄、性别、遗传因素、种族、灾难化、预期和身体活动水平已经被讨论为CPM效应的潜在混杂因素[40，51］.例如，Weissman-Fogel等人通过双变量比较确定了CPM效应的性别差异;然而，经过巨灾校正后，这些差异不再显著[55］.本研究将性别、BMI、BMR和MVPA作为PPT和CPM反应的潜在混杂因素。多元回归分析结果显示，在女性中MVPA和CPM反应之间可能存在相关性(β= 0.397)，这与Naugle和Riley 3rd的研究结果一致[5］.然而,调整在这个模型中，为0.137，这表明在这个模型中，只有大约14%的CPM效应可以用体力活动来解释。此外,-趋势取决于相关系数和样本量;它不应该被用来衡量一种联系的强度[56］.因此，样本量对相关性的质量有很大的影响。例如，当在少数受试者中获得了参数之间的显著相关性时，用另一个不显示显著相关性的总体来补充该样本，可能会导致对整个人群的分析不显著。

此外，本研究还必须考虑到一些局限性。首先，使用一种名为Lifecorder的运动计数器测量身体活动，它计算参与者的活动。由于本研究中收集的测量数据仅依赖于这种单轴加速度计，我们无法确定我们的结果是否与使用其他类型传感器获得的结果一致。以前的研究使用三轴加速度计来评估身体活动[53，54];然而，一些作者报告了单轴（即，Lifecorder）和三轴加速度计之间的活动结果的显着差异[57］.其次，由于我们只测量了MVPA，光活动和久坐时间不在我们的分析中。此外，测量参与者活动的研究周期仅限于1周。因此，身体活动对CPM反应的长期影响尚不清楚。第三，PPT仅在优势臂的一个点进行评估，CPM的效果仅通过冷加压刺激进行评估。在未来的研究中，应该使用不同的条件刺激来评估更广泛的身体区域。第四，尽管以前的研究表明CPM反应可能会随着年龄的增长而减弱[37，38，这项研究只涉及年轻男性和女性。在使用严格的资格标准选择的老年人中，需要进一步的研究来检验预测变量对CPM反应的影响。第五，这项研究的参与者是健康的志愿者。因此，目前的结果在患有慢性疼痛状况的受试者中具有局限性。最后，我们在本研究中没有考虑心理因素的影响，尽管最近的一项研究表明疼痛巨灾化可能与内源性疼痛调节的中断有关[58］.因此，为了进一步阐明与CPM反应相关的因素，需要更多涉及潜在混杂因素和足够的样本量的研究。

的利益冲突

所有作者声明本文的发表不存在利益冲突。

作者的贡献

Yukiko Shiro、Tatsunori Ikemoto和Takako Matsubara对概念和设计的研究做出了贡献。Yukiko Shiro和Yuta Terasawa协助获取受试者和/或数据。Shiro Yukiko, Tatsunori Ikemoto, Young-Chang Park Arai，和Kazuhiro Hayashi帮助分析和解释数据。四郎幸子、池本辰则、朴永昌、Ushida隆弘、松原隆子等人参与了手稿的准备工作。所有作者都同意出版最终版本。

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