人體肌肉可分為心肌、平滑肌與骨骼肌(skeletal muscle)三種。心肌是屬於心臟的肌肉、平滑肌則是內臟的肌肉,而在運動中所探討的是骨骼肌,顧名思義就是兩端附著在骨骼上的肌肉。人體運動的發生,是在於大腦下達命令,訊息經由神經系統傳遞至肌肉系統上產生收縮而達成。在肌肉收縮時,會以關節為支點來拉動骨骼,進而完成大腦預期的動作,過程其實極為精密與複雜。
人體的肌肉系統是由三種不同的肌肉組成:
骨骼肌(skeletal muscles):附著於骨骼上,與骨骼系統相配合,受大腦意志支配而做出各種各樣的動作。在顯微鏡下可看見明暗相間的橫紋,故亦稱作橫紋肌。
平滑肌(smooth muscles):主要構成人體內臟器官(心臟除外),如胃、腸、血管等的管壁。在顯微鏡下沒有橫紋,也不受意志支配。
心肌(cardiac muscles):只存在於心臟中,在顯微鏡亦可看見橫紋,但不受意志支配,也不易疲勞。
一般我們習稱的「肌肉」指的就是骨骼肌,這種肌肉是以兩端的肌腱連結在骨骼上。由於這種肌肉通常需要由大腦發出命令來控制,故稱為「隨意肌」;而將其肌肉解剖出來,在顯微鏡觀察之下,其肌纖維會呈現亮暗交錯的橫紋,因此又稱為「橫紋肌」。
人的身體共有大約600多條骨骼肌,約佔體重36~40%。骨骼肌藉由肌腱(tendon)與骨骼相連,而肌肉是由長圓柱狀的肌肉細胞所組成,稱為「肌纖維」;一條肌纖維直徑約10~150微米,長度可由1毫米到30公分左右。每條肌纖維均由極細的細胞膜所包覆,這種特化的、薄層纖細的網狀纖維被稱為「肌膜」或「肌漿膜(sarcolemma)」。數條肌纖維被膠原、彈性纖維混合成的結締組織「肌束膜(perimysium)」包裹而成肌束(muscle fascicle),而數條肌束則藉由一層較厚的結締組織「肌外膜(epimysium)」的包裹而成為一條肌肉。筋膜(fascia)是貫穿身體的一層緻密結締組織,它包繞著肌肉、肌群、血管、神經。身體中的筋膜有幾種,分別稱作淺筋膜、深筋膜與內臟筋膜,肌外膜即是深筋膜的一種。
肌纖維的一個細胞通常有數百個細胞核,因此即便有一部份受損,也能進行修復並增強。在運動時,會藉由這些細絲狀肌纖維的收縮而產生力量,而且直徑越粗的肌纖維所能發揮的力量就越大。而肌纖維又分為「紅肌」與「白肌」等,可在運動時發揮不同功能。肌纖維的數量並不會增加,不過可藉由訓練的方式,讓這些肌纖維變粗,從而強化它們。
參考資料
想要減脂瘦身的你,是否也曾經努力並持續的進行有氧運動?但脂肪反而沒減去多少,肌肉確開始流失!首先,我們要先了解脂肪(Fats)共分為:脂肪酸(fatty acids)、三酸甘油脂(triglycerides)、磷脂(phospholipids)和類固醇(steroids)這四大類,而脂肪酸在人體內是以三分子的脂肪酸和一分子的甘油,所組成之三酸甘油脂的方式被身體所儲存,我們體內大部分的三酸甘油脂都是儲存於脂肪細胞內,其餘小部分儲存於肌肉與肝臟內。另外,三酸甘油脂的利用將要藉由脂肪分解(lipolysis)作用,再形成脂肪酸及甘油,脂肪酸就能立即成為肌肉收縮或其他組織細胞的能量來源,而甘油將被肝臟用來合成葡萄糖,以減少醣類的消耗。
我們體內的脂肪(三酸甘油脂)由脂肪細胞內游離出來的速度,即使當身體在運動中也是相當慢。通常脂肪在體內主要被囤積於白色脂肪細胞內,想要將這些脂肪轉變為脂肪酸讓肌肉與組織細胞使用,首先,必須要給於適量的運動刺激,讓交感神經分泌兒茶酚胺(例如腎上腺素與正腎上腺素等),兒茶酚胺會刺激白色脂肪細胞內的ß3受體,這時酵素之一的腺甘酸環化酶便會活化合成出環磷酸腺甘,接著,將脂肪分解為脂肪酸的酶也會活性化,使脂肪轉變為脂肪酸成為肌肉收縮或其他組織細胞的能量來源。另外,根據一份研究報告指出,堪稱脂肪分解出發點的ß3受體,在39%的人身上相對較少,這也就是說有部分的人,即使進行有氧運動分泌出兒茶酚胺,但ß3受體仍然沒有任何反應,這也就意味著有些人做有氧運動能快速燃脂,有些人確絲毫紋風不動的原因。
我們經由身體能量的轉換了解,要減脂就必須要藉由脂肪分解(lipolysis)作用,形成脂肪酸及甘油這兩塊,最重要的就是要利用運動來刺激體內的賀爾蒙來加快這個過程,那如果我們將運動的強度增強是否能快速分解脂肪呢?當然脂肪酸氧化的速度會加快,但是乳酸的產量也會增加!因為,我們身體骨骼肌收縮的能量來源是腺苷三磷酸(ATP),而提供給肌肉細胞使用的ATP路徑有:經由磷酸肌酸分解重新組成的ATP,稱之為磷化物系統又稱ATP-PC;在無氧條件下將醣類經醣解作用產生ATP的稱之為乳酸系統,最終的產物為乳酸;最後一個是利用氧氣將醣、脂肪與蛋白質代謝形成ATP,稱之為有氧系統。我們將運動強度增強就會讓身體進入所微的無氧運動狀態,這時後就會排出大量的乳酸,而乳酸會降低脂肪酸游離的速度,並增加脂肪酸再合成脂肪的速度,接下來碳水化合物就成為能量的重要來源。在中低強度的運動中,血液內的乳酸濃度非常的低對脂肪酸的游離幾乎沒有影響,這樣脂肪的氧化就會成為最主要的運動能量來源,碳水化合物作為能量來源的比例也大幅降低,所以,中底強度的運動比較有利於脂肪分解的效率。
我們從能量轉換的觀點來說,所謂的無氧運動系指運動時提供ATP的路徑主要來自於ATP-PC及乳酸系統,而有氧運動則是以有氧路徑為主要提供ATP的來源,這意味著無氧運動可能仍有一部分能量需要經由有氧運動來供給,通常運動時間越短強度越高的時後,透過無氧路徑提供ATP的比例就越高;相反來說運動時間越長強度越低,則會有較多的ATP是來自於有氧路徑。
我們之前已經知道脂肪會分解作為能量的來源;然而身體同時還會分解體內的蛋白質和碳水化合物來做為能量的來源,當我們減少熱量攝取又要維持身體運作的同時,體內的胰島素的含量也會成腺出非常低的狀態,這時身體會分泌其它的荷爾蒙-胰高血糖素(Glucagon)又稱為升糖素,是一種由胰臟胰島α-細胞分泌的激素,而促使全身的組織開始分解產生可用的能量,所以體內長時間胰島素過低與升糖素過高對於增加肌肉是不利的。你要知道身體有三個胺基酸的能量來源,當我們增加飲食中的蛋白質,可以減緩肌肉組織的流失,但無法完全停止流失的問題,一般認為當身體能量缺乏的越嚴重,就越會消耗體內的組織來提供能量;所以在減重減脂的過程中不要太過於心急,以至於讓身體的能量缺乏,慢慢的減重這樣肌肉流失就會少多了。
可以看出脂肪分解(lipolysis)作用是個精細而複雜的過程,從脂肪組織中的脂肪細胞開始,再到血液,最後到肌肉細胞的線粒體中氧化供能,完成了脂肪分解作用與能量供給。運動根據運動強度和時間,動脈血漿中的游離脂肪酸會比安靜狀態增加10-20倍;即使是低強度運動,游離脂肪酸也會顯著增加,一般達到安靜狀態的6倍以上,唯有持續運動才能繼續燃脂,越持續運動越分解脂肪供能進而消耗脂肪越多,所以一般建議有氧運動需要持續30-45分鐘以上,畢竟時間短的運動燃燒的脂肪量較少。
資料來源/barbend、draxe
責任編輯/David