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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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破PB
想破PB? 這4種跑步障礙必須先排除
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離心訓練能達到什麼效果?
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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想破PB? 這4種跑步障礙必須先排除

2019-07-01
跑步訓練觀念運動生理跑步知識庫

認真的跑者常將破個人最佳成績(破PB)視為目標,每個人都想破PB,但「跑得更快」說起來容易做起來難!以下從比賽時最常發生的「上氣不接下氣」、「鐵腿」、「吃力跑卻沒變快」、「想放棄」等4種常見障礙著手,先避免這些事發生,就能往破PB大步邁進!

破PB
想破PB? 這4種跑步障礙必須先排除

過去我們認為雙腿越跑腳越像鉛塊一般沉重,是因為乳酸堆積造成的。但近期的科學研究發現,每種感覺都對應著你體內不同的微小危機,這些加總起來決定你能跑出多快的配速。

2015年,來自世界各地的科學家聚集在美國聖地牙哥招開一項特別會議,分享他們對耐力運動的最新研究,並討論從代謝物、精神疲勞、熱量到水合反應等影響跑步的諸多因素。最終他們的研究結果,有助於解釋以下常見的跑步障礙﹕

1. 我上氣不接下氣

原因:缺氧

發生時機:開跑後不久

解決方案:「啟動」熱身,包括持續的激烈奔跑

間歇訓練是跑者最累的練習之一,尤其剛完成第一組時總是氣喘吁吁、心跳加速。但當下一組繼續時,通常你會感到容易一些。英國艾希特大學運動生理學家Andrew Jones博士表示﹕「間歇訓練時,你每一組的呼吸頻率實際上沒有下降,狀況漸入佳境是因為你對這種強度已適應。而氣喘吁吁的主因是雙腿需要的氧氣與心肺能供給的氧氣之間暫時不協調。」

進一步解釋,開跑後肌肉需要更多的物質能量和氧氣,但身體其他部位的反應時間取決於每個人不同的攝氧動力學,在這之間的短暫缺氧會觸發信號,使你的呼吸和心率加速、血管擴張,等到開跑2-3分鐘內,你的肌肉將得到足夠氧氣。然而,暫時的缺氧可能造成持久影響,為了補足能源短缺,於是身體透過「無氧解醣反應」來分解事先儲備的醣類以提供能量,醣類分解的結果產生大量乳酸堆積在肌肉,使肌肉痠痛感到疲憊。

為了對抗缺氧,Andrew Jones提出名為「啟動」的熱身方法,目的是在開賽前先經歷第一次疲勞並恢復﹕開賽前10-20分鐘先做持久且高強度的跑步,例如以5K配速跑45-60秒,這樣可擴張血管,同時讓你在開賽前有足夠的恢復時間。

短暫缺氧會促使呼吸和心率加速、血管擴張

2. 我跑得越來越辛苦,但實際上沒比較快

原因:肌纖維徵招效率低下

發生時刻:10K或半馬賽事中持續的中等強度跑步

解決方案:訓練你的快縮肌纖維以提高效率

半馬里程的前段經常感覺很輕鬆,因為你的跑速不足以累積太高的乳酸水平和其他代謝物;而且不像全馬比賽,你的跑步距離也不足以把身體燃料燃燒殆盡。但為什麼半馬跑到最後仍不可避免地跑到厭世呢﹖

哥本哈根大學一項有關有氧動力學的研究可以回答。在以半馬配速或更快的配速持續奔跑過程中,維持這速度所需的能量以及氧氣量逐漸增加,在10或20分鐘過程中,你的攝氧量(即每1分鐘所消耗的氧氣量)可能會向上提升25%,這時你將越來越難掌握同一配速,而這是徵招肌纖維效率低的結果。

當開始跑步,你自動徵招了大部分的慢縮肌(紅肌),這類肌纖維具有非常高的有氧能力與疲勞阻力,但收縮速度慢,屬於低強度、長時間運動的肌肉類型。然而,隨著時間推移,每個肌纖維開始疲勞且燃料不足,為了取代它們,你的大腦會徵招快縮肌(白肌)纖維,此時需要更多的能量和氧氣才能提供相同的跑步功率。

此時,要解決問題就得訓練你的快縮肌,讓這通常用於爆發性運動的肌纖維提高效率。(延伸閱讀﹕當訓練好這個肌肉纖維會讓增肌成效較明顯)

3. 我的腿鐵到抬不起來!

原因:代謝物積聚阻礙肌肉收縮

發生時刻:撞牆期或比賽後段

解決方案:審慎配速

我們知道,鐵腿其實是由肌肉中的神經感覺接受器傳達到大腦的感覺,那麼,這是否意味著如果試圖忽略這些信號,就可以無止盡的繼續跑下去﹖

為了找到答案,一項研究藉由注射物阻斷了參與者從腿部肌肉傳送到大腦的信號,並要求他們用盡全力騎自行車5公里,當任務完成,每位參與者幾乎累癱在地板上、有些人累到無法自己將腳踏板鬆開,沒有一個能正常走路。原來,盡管他們一開始暫時獲得了超人狀態,但只是開頭快,中途之後腿就不再回應大腦發出的命令了。

在大腦中沒有任何警告信號的情況下,代謝物的累積遠遠超過可直接干擾肌纖維收縮能力的水平。換句話說,代謝物產生的疲勞已不單只從「大腦傳送」,而是同時從大腦中樞和肌肉傳送出混合大的疲勞感。

鐵腿可能因為代謝物積聚阻礙肌肉收縮

4. 我放棄!

原因:負荷超載

發生時機:任何你把自己逼到極限的時刻

解決方案:訓練你的大腦

每位跑者原本都想在最後幾K關鍵時刻咬牙撐過去,但常常事與願違。英國肯特大學運動生理學家Samuele Marcora博士表示,為了阻止越來越強烈的慾望,所有形式的疲勞,如缺氧、代謝物堆積、過熱、脫水、肌肉損傷、燃料耗盡等等接踵發生,有助於讓你全面了解保持配速的難度。換句話說,「負荷」結合了身體各部位不同的疲勞信號,而無論在任何賽事都需要去面對這件事。

通常跑者花費大部分的時間來訓練肌力和心肺,但Marcora建議﹕改變主觀對負荷的感受,是另一種讓自己跑更快的方法。

即便許多研究已紛紛回答了改變負荷感受的技巧,如潛意識信息、腦部電極刺激、激勵性自我對話以及大腦耐力訓練等。但最大的問題是﹕究竟什麼是努力﹖這是一種心理狀態﹖或是肌肉收縮的感覺﹖科學已讓我們了解很多跑步時身理產生的改變,而下一階段偉大的訓練層次,將是對「大腦」的訓練。

訓練大腦讓自我感覺良好,也是另一種讓自己跑更快的方法

資料來源/Runner’s World、運動生理學網站   
責任編輯/Dama

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離心訓練能達到什麼效果?

2017-03-16
微肌男子觀念運動生理知識庫增肌健身

離心訓練是一種藉由外在負荷的重量來牽引之前進行收縮的肌肉,讓肌肉伸長,當肌肉所產生的力量小於外在負荷器材所施予的力量,也就是順著地心引力的施力方式,讓肌肉再延展中被破壞,這就是離心訓練。

離心訓練

一般來說,離心訓練的運動可以分為兩種效果,首先,離心訓練會先用到人體的快縮肌纖維,如果比較支配快縮肌與慢縮肌的運動神經,支配快縮肌的神經細胞比較大,所支配的肌纖維數量也比較多,也就是說,快縮肌纖維的特徵是尺寸較大,比較容易經由鍛鍊而加粗,反之,讓肌肉緩緩出力的訓練,會優先使用尺寸較小的慢縮肌纖維,直到用的力量較大時,才會開始動員到體積較大的快縮肌纖維,這就稱之為「尺寸原理」。

研究發現,離心收縮的動作會大量使用到快縮肌纖維,也就是說離心訓練可以無視「尺寸原理」而優先動員比較容易變粗的快縮肌,正是因如此,可以期望獲得比較好的訓練效果。

有研究學者將此訓練的實驗對象非為兩組來進行,一組做上向心訓練;另一組則做上離心訓練,鍛鍊過了三個月後再來比較實驗結果,而根據實驗的結果發現,離心訓練的第一個效果就是增肌的速度非常強大以及顯著,肌肉本身的成長速度與外觀也比向心訓練來的明顯,雖然這些增肌好處比向心訓練多,但是離心訓練的第二個效果就是也比較容易造成人體肌肉酸痛,在研究中發現,離心訓練的效果更容易造成肌肉的細微損傷,而活化肌肉的修復過程,肌肉被破壞所造成的強力刺激將促進肌肉的重建與粗壯,因此離心訓練還是比較促進肌肉成長的。

但是除此之外,離心訓練的好處也相當多。

離心訓練的好處

獲得更大的力量以及爆發力:
由於離心收縮的發力模式,當你在進行力量訓練,特別是肌肉的收縮進入到離心階段時,肌肉能夠提供給你更多力量,具體感受而言,當你在臥推或者硬拉是,你會發現離心階段你的發力更為輕鬆平順,這允許你選擇負荷更大的力量訓練。

更良好的訓練效果:
有規劃地在動作中進行離心訓練,可以讓肌肉感受更多力的作用,增加肌肉纖維的撕裂,進而使得肌肉在力量訓練中得到最大程度的刺激,獲得更好的肌肉生長效果。

更好的運用力量用在訓練上:
相比於向心階段的收縮,肌肉在離心階段的伸展消耗的能量更少,這不僅意味著你能更完全地運用你的體力,也表明你有了壓榨肌肉力量的更好手段,只有當肌肉在允許範圍內得到最大的伸縮,肌肉纖維得到最大的破壞,肌肉本身的恢復功能才能完全被激發,超量恢復才有了實現的前提。

產生最大的肌肥大效果:
離心訓練不只適用於運動員以及各個健身者,任何人如果想要增加肌肉尺寸都可以坐上離心訓練,因為比起較慢的離心動作,快速離心動作可以讓蛋白質合成及肌肉毀損。

更容易突破停滯期:
之前提到過,離心訓練能讓你在更大強度下進行訓練,肌肉會因此而到更大的壓力,促使肌肉進行超量恢復,而另一方面,通過調整肌肉在離心階段的動作頻率,比如,在肌肉離心收縮階段讓肢體動作更平緩,我們能夠讓肌肉產生更多的肌肉纖維撕裂,進而使得超量恢復取得更為明顯的效果。

增加柔軟度:
離心訓練已經被證實是增加柔軟度最好的方式之一,比起許多靜態伸展,離心訓練更為顯著,離心訓練可以增加髖關節的活動範圍,平均為22%,而測量全部關節的活動範圍時,發現是至少能增加13%。

離心訓練是一種高強度的訓練,也容易造成過度訓練,如果在肌肉受傷還沒復原前就再度訓練,也無法達到效果,畢竟還是要讓肌肉充分的修復,肌肥大的效果才也會好。

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