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  • 骨骼肌、心肌與平滑肌
1
骨骼肌、心肌與平滑肌
2
乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?
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膝蓋和髖部關節炎 Knee And Hip Arthritis
運動星球
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骨骼肌、心肌與平滑肌

2017-05-24
知識庫 運動生理 觀念

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。

人體的運動主要是骨骼肌的收縮所造成。

人體的肌肉系統

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。

人體的肌肉系統

骨骼肌(Skeletal Muscle)

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。

骨骼肌構造

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

1. 《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
2.《運動生理學》,新文京出版公司出版 (2014)
3. 《人體學習事典 肌肉骨骼運動解剖篇》,楓葉社出版 (2016)
4.  維基百科
5.   黃sir的跑步秘笈

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曾怡鈞
曾怡鈞

乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?

2019-05-09
觀念運動恢復運動傷害曾怡鈞營養師運動生理運動部落

過去的肌肉疲勞理論認為乳酸是主要限制耐力運動表現的罪魁禍首,乳酸被認為是無氧代謝的廢棄產物、以及高強度運動時導致肌肉疲勞的原因,並直接導致運動時的代謝性酸中毒,使肌肉收縮力降低和運動停止,更認為乳酸造成「延遲性肌肉痠痛」(Delayed muscle soreness,簡稱DOMS)。然而許多的研究早已推翻了這些過去的論點。本文將針對常見對乳酸的誤解來一一的破解。

我們為什麼分享這篇文章?

乳酸會導致疲勞嗎?不會! 乳酸讓你運動隔天痠痛嗎?不會! 這些答案或許會讓部分人驚訝,因為直到現在,仍能常聽到人們把運動隔天痠痛的罪魁禍首推給「乳酸」。事實上,這樣的理論早已被推翻多年,但至今仍根深蒂固在大家腦海裡。讀一遍專業運動營養師的詳細解說,你會更了解乳酸的形成、乳酸對運動「好處」,甚至分辨出Lactic acid和Lactate(中文皆翻譯為乳酸)其實大不同。

乳酸是什麼?又是如何形成的呢?

ATP是運動時骨骼肌收縮的即時能量來源,在運動期間,肝醣與葡萄糖可以分解為丙酮酸(Pyruvate)以產生ATP。丙酮酸在有氧氣的情況下可以進入粒線體進行氧化代謝,以獲得更多的ATP,而在無氧的情況下則會代謝成乳酸(Lactic acid)。

Lactic acid和Lactate中文皆譯為「乳酸」。然而事實上Lactic acid並不等於Lactate,Lactic acid是弱酸,並且會迅速解離成氫離子,剩餘的部分則與鈉離子(Na+)或鉀離子(K+)結合形成稱為乳酸(Lactate)的乳酸鹽,肌肉中不會有太多的Lactic acid,血液裡就更少了,因此乳酸不會長時間堆積在體內。有些學者認為可以將乳酸鹽視為是一種人體內酸性的緩衝物質,乳酸鹽的產生(特別是如果伴隨有高的乳酸鹽去除能力)更有可能延遲酸中毒的發生。而近年的研究也發現,運動誘導性酸中毒對於骨骼肌收縮能力的影響有限,體外研究表明酸性環境具有保護作用可以抑制骨骼肌中的高鉀血症。其他乳酸產生帶來的有益效果還包括從血紅蛋白釋放更多的氧氣、刺激通氣量、肌肉血流量的增強和心血管驅動力的增加。顯然,乳酸鹽在代謝性酸中毒和運動疲勞中扮演的角色必須重新評估。

檸檬酸循環演示的能量產生路徑

以往認為乳酸是無氧性激烈運動下的產物,因為在高強度下運動時,我們無法及時提供電子傳遞鍊足夠濃度的氧氣,積聚的丙酮酸才會代謝成乳酸。然而氧氣的可利用性,只是導致肌肉和血液中乳酸鹽在次大運動強度期間增加的幾個因素之一,事實上,無論是否存在氧氣,都可以經由糖解作用形成乳酸,甚至在靜止時產生乳酸。

使乳酸產生急劇增加的情況有:快肌纖維的招募使用上升、氧氣的遞送效率、肌肉低氧、糖解作用加速、粒線體能量代謝的能力,以及通過身體中其它細胞清除和利用乳酸的能力等多種因素。休息時,血中乳酸之所以能夠維持1mM的原因,就在於乳酸的產生與排除達到平衡。

乳酸代謝與運動疲勞的關係為何?

如上圖所示,氧氣的吸收與利用會隨著運動強度呈線性地增加,但乳酸鹽(Lactate)的產生並非隨著運動強度線性地增加,而是穩定地產生,直到運動強度超過了「有氧代謝」能夠供應的能量負荷,此時身體改以利用「無氧代謝」來提供主要比例的能量來源,遠大於「有氧代謝」,當乳酸的生產速率超過移除速率時,組織內的乳酸濃度提高,使得血液中的乳酸值增加,並隨著無氧代謝地進行會逐漸接近乳酸閾值。

超過有氧代謝的負荷之後,血液中乳酸便開始急遽增加

乳酸真的會導致疲勞嗎?

由於Lactic acid(和隨後的Lactate)會隨著運動疲勞的發展而產生,所以過去學者誤認為Lactic acid就是高強度運動下肌肉疲勞的原因。然而乳酸真的會導致疲勞嗎?

答案是:不會!

Lactic acid肯定不會導致疲勞,而Lactate可以被人體回收利用,心臟、大腦和慢肌纖維能夠非常容易地從血液中清除乳酸,所以如果將快肌纖維產生的Lactate運送到慢肌纖維,或另一個粒線體還未完全過載的肌肉中,這些肌肉可以將乳酸鹽轉換回丙酮酸將其送到檸檬酸循環,並進入電子傳遞鍊,在有氧的狀態下進行有氧代謝產生能量(ATP)。因此,Lactate在運動期間可作為骨骼肌的燃料來源,也是心臟、腦、腎臟和肝臟可用的燃料來源!

乳酸鹽可以回收,運送至其他未過載的肌肉進行能量提供

此外,未以上述方式氧化的乳酸,會從運動肌肉擴散到毛細血管中,並通過血液運輸到肝臟重新合成為葡萄糖,這被稱為「柯氏循環」。而運動過程中累積的乳酸,大約在停止運動後1-2小時血乳酸的濃度就會回復到休息時的狀態。乳酸的產生實際上是一種生存適應,決定了我們能夠在高強度運動下維持多長的時間。

未氧化的乳酸會通過血液到肝臟重新合成為葡萄糖

導致運動疲勞的真正原因是什麼呢?

以下這些才是高強度運動造成疲勞的元兇:​

.無氧代謝時產生的中間產物例如磷酸鹽(Pi)增加

.高能磷酸鹽(high energy phosphates)比例改變

.活性氧物質(reactive oxygen species, ROS)等產生

Lactic acid和Lactate會引起痠痛嗎?

答案是:不會!

運動後1-3天的延遲性肌肉痠痛現象,與乳酸的形成沒有顯著關連。延遲性肌肉痠痛常見會發生在突然急遽增加運動量與強度、進行大量的肌肉離心收縮(eccentric contraction)運動,造成以下狀況,才是遲發性肌肉痠痛的主要原因。

.肌肉纖維的輕微斷裂傷害

.敏感化的疼痛感覺接受器(sensitised nocireceptors)

.超結構肌肉損傷(ultrastructural muscle damage)

那為何需要監測乳酸閾值?

乳酸閾值是指平緩增加的血乳酸濃度會在某一個點急劇拔升,這個血乳酸突然開始大量堆積的拐點就被稱為「乳酸閾值」。V̇O2 max是用來量測運動員最大能力/潛力的指標,而乳酸閾值或到達乳酸閾值時的V̇O2、速度或力量功率,則可以用以估計與度量運動員當前的能力,並用以制定訓練時的運動強度。

血液中的乳酸濃度來自於產生量與排除量平衡後的結果。訓練可以誘導人體對於乳酸鹽堆積有更大的緩衝與耐受性,使得在同樣的負荷絕對量下產生較少的乳酸,運動員還可以透過激烈運動下乳酸大量產生的現象,達成提昇乳酸排除能力的效果,藉此提高乳酸閾值來增進無氧能力。乳酸是運動者的朋友而非敵人,故而在體育運動研究上,應用血液乳酸濃度來當作衡量運動員耐力的指標,以及評估運動員無氧代謝的能力與監控生理負荷強度。

結語

.不論是Lactic acid或Lactate,都不是在較高強度訓練時疲勞的直接原因。

.血乳酸積聚只代表生產和清除的平衡,並不是一個絕對值。只有相對較短,非常強烈的身體活動會導致乳酸累積。

.乳酸鹽堆積並不一定表示乳酸的產量增加、導致氫離子濃度增加和相應的酸中毒,乳酸生產實際上可以幫助抑制酸中毒的發展。

.Lactate是運動中的肌肉、肌肉恢復和休息期間,以及心臟、腦、肝臟和腎臟中有價值的能量來源。

.延遲性肌肉痠痛(DOMS)有許多的成因,但不包括Lactic acid或Lactate的產生。

.乳酸閾值(Lactate threshold)是可測量及可訓練的因子,可以用來幫助監測訓練適應。

備註:以上資訊僅供參考,不能替代營養師給出的適當醫學診斷或飲食建議 。本說明僅供成年人使用,本文在發佈時內容儘可能確保為最新證據,但不排除未來更進一步的證據可能推翻目前的結論。

/ 關於曾怡鈞 /
曾怡鈞

現職
國家運動訓練中心營養師

學經歷
.中華民國專技高考營養師
.中山醫學大學營養學系學士
.國立體育大學運動科學研究所碩士
.台灣運動發展促進會運動營養諮詢顧問
.教育部體育署各項計畫及增能研習運動營養講師
 .運動傷害防護學會、運動物理治療學會及各單項運動協會教練講習講師

部落格 曾怡鈞運動營養師

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運動星球
運動星球

膝蓋和髖部關節炎 Knee And Hip Arthritis

2016-11-23
觀念運動傷害保健運動生理知識庫

膝蓋和髖部關節炎就是意旨軟骨耗損。最常見的關節炎是骨關節炎,是一種退化性的疾病,起因於軟骨逐漸磨損,使關節內的骨頭露出越來越多。

症狀

患者第一次發現疼痛通常是在使用髖關節後,例如長時間跑步、健行或是走路之後。患者通常感到疼痛漸漸的出現,位置在鼠蹊部以及大腿外側,早上起床時會感到髖關節處僵硬,但活動一陣子後又會減緩,但長時間活動後又開始不舒服。當問題漸漸惡化後,疼痛可能會傳導到大腿前側以及膝蓋,也不只在運動後疼痛,嚴重時甚至連睡覺以及休息時也會疼痛。患者也會發現蹲下動作產生困難,例如無法綁鞋帶、穿襪子,更嚴重時則無法上下樓梯,或是走路一跛一跛,需要拐杖才能行走。

如何治療

針對引起疼痛的原因,正確的治療髖關節疼痛 。在一般情況下,治療方式可包括:

‧ 服用藥物,以減輕疼痛和炎症:但要避免持續或過度使用非類固醇消炎藥品,否則可能導致腎臟損傷、胃潰瘍等其他健康問題
‧ 局部注射類固醇藥物,這樣可以減少炎症。
‧ 物理治療或運動治療:跑步前後塗抹1-tdc之 脂肪酸乳膏,能幫助止痛
‧ 如果你有嚴重的髖關節炎,醫生或物理治療師,可能會建議手術更換髖關節。

參考資料
1.《完全跑步聖經》,天下出版公司出版 (2015)
2. hnl.com
3.  vghtc.gov.tw

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