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  • 乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?
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乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?
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運動與腦部健康有關
天冷發懶不想出門運動?10天後你大腦將會出現這些變化
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有氧運動的強度設定與你的乳酸閾值(LT)高低有關?
曾怡鈞
曾怡鈞

乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?

2019-05-09
運動部落 運動生理 曾怡鈞營養師 運動傷害 運動恢復 觀念

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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天冷發懶不想出門運動?10天後你大腦將會出現這些變化

2020-12-16
運動生理話題觀念無氧運動有氧運動跑步重量訓練

我們都知道運動能影響著身體絕大多數的器官功能,這是因為當運動時,心血管系統將會以更積極的方式來適應各種有氧訓練,然而,為了可以更加的快速習慣固定的有氧訓練,體內的心臟就必需要用更高效的方式將血液與氧氣大量的送進身體的肌肉組織,這也就是為了肌耐力可以透過有氧運動獲得改善的原因。

運動與腦部健康有關
養成持續運動的習慣,對於腦部健康會有什麼幫助?

運動與大腦之間

除了有氧運動能對於身體健康有所幫助之外,你也可能聽過許多關於運動訓練能影響腦部的話題,根據一些研究表示,有氧運動可以降低神經行為退化的疾病,例如阿爾茨海默症或是帕金森病等等,同樣明顯的是,運動有助於防止由於衰老而導致的大腦萎縮或腦組織損失,這是由於腦內的海馬體是大腦中與記憶和學習密切相關的部分,並且可將短期記憶轉換為長期記憶。

運動訓練能影響腦部
有氧運動可以降低神經行為退化的疾病,例如阿爾茨海默症或是帕金森病等等

然而,目前為止雖然還沒有能有效預防腦衰老的神奇藥物,但透過固定的運動習慣確實可以幫助大腦減緩衰老,因此,運動是保持大腦健康的超級處方。同時,劇烈的訓練更有助於神經細胞建立新的連接,甚至可能刺激新的神經細胞的生長和幫助大腦學習,例如有一項研究的研究人員發現,頻繁運動的猴子在學習的效率上是久坐不愛運動猴子的兩倍。

對此,有許多的科學家便認為運動可以改善大腦健康,正是因為血液的流動效率對於大腦的正面影響,當血液以更快的速度流向大腦時,腦內的細胞就可以透過這樣的方式吸收更多的氧氣和營養素,因此,長時間養成運動的人大腦就會形成更多的微血管,以供給更多的養分及氧氣。

停止運動的壞處

根據上面所敘述你知道養成運動習慣對於大腦的好處之後,那有想過當我們停止運動之後大腦會出現什麼問題嗎?美國馬里蘭大學(University of Maryland)公共衛生學院的研究人員,最近研究了有關停止運動後大腦會出現什麼狀況來進行分析,結果他們發現當中老年人停止運動時,流向海馬體的血液量就會減少,並且流向大腦其它幾個部位的血液也會同步下降,而健康的海馬體需要許多健康的血液流向這個區域,以減慢大腦衰老和認知功能的喪失狀況。

中老年人停止運動的壞處
美國馬里蘭大學一項研究表示,當中老年人停止運動將會影響流向海馬體的血液流量。

腦部血流量的減少需要停止訓練多長時間呢?在這項研究中,參與者在停止運動訓練後的10天內透過磁力共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)證實了進入大腦的血液流量明顯的減少,這也就明確的表示,當停止固定的運動訓練習慣後,你可能很快就會失去增加流向大腦的血液的多項好處。

經由這項研究也表明,在停止運動後的10天有氧運動能力就會適度的下降,3個月後你將失去近一半的有氧運動能力,這也就表示,當你停止運動10天就會失去運動對大腦和心臟的好處,同時你的肌耐力也開始同步下降。

現在運動可以嗎?

在一項研究中將55-80歲的成年人分為了兩個組,第一組老年人進行了步行運動,其中的每個參與者一周步行3天每次40分鐘,而第二組進行靈活性和肌力訓練,研究人員在這項研究的幾個階段測量了受試者的海馬體的大小,他們發現那些進行有氧步行的老年人的海馬體容量增加了約2%,而進行肌力和靈活性訓的老年人的海馬體容量增加了1%;最後研究還表明,劇烈運動可以幫助促進某些大腦化學物質的釋放,進而改善身體的情緒反應,因此,從事一些劇烈運動可能是抑制憂鬱症的一種自然療法。

結論

根據上述的研究結果發現,養成固定的運動習慣預防大腦衰老的有效藥物,有絕大多數的原因是來自於增加腦部的血液流量,但如果你堅持不養成運動或是停止運動超過10天以上,就會失去對身體健康與降低腦部疾病風險的好處,所以,堅持運動與養成運動習慣是維持健康一輩子的事。

資料參考/draxe、healthline

責任編輯/David

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有氧運動的強度設定與你的乳酸閾值(LT)高低有關?

2019-09-16
運動生理知識庫觀念減脂有氧運動

有氧運動與無氧運動都是許多人在運動時常常聽到的兩個名詞,然而,所謂的有氧運動就是在運動中,可以啟動我們身體有氧能量系統(Aerobic System),一般來說我們常見的有氧運動為慢跑、單車以及游泳等等,用一個比較簡單大家也容易記的方式來說明-有氧運動是全身性的運動,且持續「超過」三十分鐘以上。

有氧運動的強度設定與你的訓練目的有關!

然而,有氧運動的強度我們到底該如何設定才正確?在我們進行有氧訓練之前,必需要先了解自己運動的目的為何,接著才能配合目的來進行運動強度的設定,一般來說可區分為下列這四種目的:

1.為了增加活動力並提高耐力。

2.提高基本體能以增進運動效率。

3.改善或預防日常生活不良習慣。

4.調整心肺循環加速恢復肌肉。

依據上面這四個目的的不同,我們在運動訓練的強度設定標準上也會隨著改變。因此,你必需要先理解自己所參與運動類型的特徵及自己目前的體能狀況來設定有氧運動的強度。

我們進行有氧訓練之前,必需要先了解自己運動的目的為何!

何謂有氧系統?

有氧系統(Aerobic System)是身體將所攝取的碳水化合物、脂肪與蛋白質經過消化分解,並經過一連串的代謝作用之後,產生能量來幫助ATP的合成,因為過程中有氧參與故名。在醣解系統中產生的丙酮酸與血液中的脂肪酸,進入至細胞粒線體中的「檸檬酸循環 Citric Acid Cycle」(又名三羧酸循環 Tricarboxylic Cycle 或克氏環 Kerbs Cycle )來產生ATP,因為過程複雜,因此需要花費較長時間。從事的運動強度較低時,ATP會以較慢的速度被消耗,因此也會有較為充裕的時間進行ATP的再合成,只要能充分地供給氧氣,並攝取足夠的醣類、蛋白質與脂肪,就能長時間持續地供應身體運動所需能量。此系統在進行長距離跑步、快走等運動中較為活

有氧強度設定

首先,在以「為了增加活動力並提高耐力」為目的進行有氧運動時,可以將強度設定為乳酸閾值(Lactate Threshold,LT)或LT以上的強度。但若是以「提高基本體能以增進運動效率」的人,就可將有氧運動設定為LT等級的強度,以「改善或預防日常生活不良習慣」為目的時,則可以將強度設定為LT或LT以下的強度,最後,如果你是以「調整心肺循環加速恢復肌肉」的話,就可以將有氧運動設定為最低強度的訓練即可;因為,這個目的又可以稱為是「積極性休息」,主要是指藉由慢跑或較低負荷的運動或伸展方式,來促進血液的循環幫助肌肉恢復,並發揮疲勞恢復的效果。

何謂乳酸閾值?

乳酸閾值(Lactate Threshold)是乳酸分子陰離子開始在人體血液系統中積聚的限度。在鍛煉肌肉無氧產生能量時,肌肉會開始堆積產生乳酸,然後傳送進入血液。激烈運動產生的乳酸閾值經常被運動員和教練用於幫助提高運動能力。這種乳酸門檻也經常被稱為無氧閾值。通常通過耐速訓練方法提高乳酸閾值,運動員在閾值之下或之上鍛煉,而間隔訓練則是在閾值之上鍛煉,之下進行低強度運動恢復;經過一段時間以後,身體會逐漸適應高強度訓練,適當變更乳酸閾值可以讓運動員承受更長時間運動,並且不會體驗到乳酸增加的影響。

另外,也會根據運動類型的不同,有氧運動的強度也會有所不同,由於我們步行與慢跑的強度將會取決於本身的體重重量,因此,當我們在跑步或行走時的速度就是運動的強度。但如果我們腿部肌力不足以負荷,就會讓我們在行走或慢跑的運動上呈現出艱苦的狀態。

原本,有氧運動就是為了提高耐力而進行的運動項目,但因為發現這樣的運動方式能改善基本體能狀態與預防疾病,所以,大家就都知道要多運動才能讓身體變得更加強壯;同時,當身體超過三十分鐘的有氧運動之後,有氧系統就會開始發揮燃燒脂肪的作用,這是因為在前三十分鐘的時間裡,有氧系統主要是以身體裡「醣類」當作能量,高過三十分鐘後,醣類消耗完畢才會開始真正燃燒脂肪,因此,才會有大多數的人認為有氧運動能幫助減脂這樣的好處。

根據運動類型的不同,有氧運動的強度也會有所不同。

有氧運動三要素

除了要進行超過三十分鐘以上的時間之外,在心跳率與低強度的方面也十分的重要,做有氧運動時,必須保持自己的心跳率在最高心跳率的60%~80%,也就是低強度至中強度的運動強度。 簡單來說低強度且心跳率在最高心跳率的60%~80%之間,就是在慢跑時你依然可以說話,但是會覺得有點喘,並且運動超過30分鐘以上,這樣才是完整的啟動有氧系統,達到燃脂的效果 (最高心跳率計算方法:220減去年齡之後為推算最高心跳率),所以有些人會說,明明每天做了「十分鐘慢跑的有氧運動」或是騎了「十五分鐘的腳踏車的有氧運動」怎麼都沒有瘦的感覺。

就如上面所說,他的確是進行了「有氧運動」,可是在「時間」是完全不夠的,當身體才開始啟動有氧系統去分解醣類跟脂肪時,運動就停止了,這段時間的運動可以說是跟「有氧運動」是無關的。要進行「真正」的有氧運動時,必須兼顧時間、心跳率、以及低強度,才能真正運用到「有氧運動」來啟動身體的「有氧系統」達到減少脂肪的功效。

資料參考/bodybuilding、muscleandfitness

責任編輯/David

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