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  • 乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?
1
乳酸會讓你運動時肌肉疲勞嗎?
2
是什麼決定了你的最大攝氧量?
3
肌肉的生成與睡眠是否有關?
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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是什麼決定了你的最大攝氧量?

2017-07-17
運動生理觀念知識庫

你的最大攝氧量是在運動時身體能夠吸收的最大氧氣量,它的高低關係到氧氣的有效轉換高低,所以身體最大攝氧量越高,代表運動能力越好,如果不是為了比賽,是為健康,這是一個重要的數字。同時,這也是長壽的一個很好的預測因素:在某些方面,比你獲得多少鍛煉更好。美國心臟協會最近認為,最大攝氧量應該被認為是醫生定期測量的一個新的生命徵象。

是什麼決定了最大攝氧量

那麼是什麼決定了你的最大攝氧量呢?我們經常直覺地想到肺和心臟。心臟無疑是重要的:當你訓練的時候,你的心臟變得越來越強壯,每一次跳動都能將更多的含氧血液輸送到身體的最遠端。
 
可能遇到的瓶頸還不只這樣,流經你的動脈、靜脈的血流,還有氧氣透過微血管擴散到肌肉的效率也必須一併考慮,而擁有體內發電機之稱的粒腺體能夠多快利用氧氣產生能量再供應給肌肉細胞也是至關重要。

最大攝氧量與年齡的關係

上個月美國運動醫學會的一個會議演講深入探討了這個話題,試圖了解為什麼隨著年紀的增長,最大攝氧量也隨之下降?是因為心臟變弱了嗎?或者是氧氣在交遞和使用時也變得更糟了呢?
 
來自猶他大學的研究者Jayson Gifford帶領了一群平均年齡26歲和平均年齡75歲的年輕人與老年人志願者群。最後的結果是,這些未經訓練的受試者們的身體活動水平和體重指數相匹配,所以這樣的差異不僅僅只是不運動的結果。
 
他們做了兩個針對最大攝氧量的測試:一個是利用騎行室內自行車對全身各個系統的測試;另一個則是局部性的測試,單純一遍又一遍的伸直受試者的膝蓋,後者的實驗,由於只涉及少量的肌肉,對心臟的徵招不大,所以是一種檢視腿部肌肉是否存在瓶頸的方法。
 
正如預期的那樣,老年人的全身最大攝氧量比年輕人低38%。有趣的是,他們的單腳最大攝氧量也降低了27%,這也表示了血液循環和擴散等外在因素已經下降。沒有下降的一個特點是他們肌肉使用氧氣的能力。研究人員透過肌肉組織檢驗,計算了受試者腿部肌肉粒線體的最大攝氧量,兩組受試者基本相同。Gifford說:「這個結果表明,肌肉中的氧氣處理能力主要是由身體活動量決定而非年齡。」

保持訓練才能避免最大攝氧量下降?

這個研究與Gifford的其他同事去年發表的一項類似的實驗結果相吻合。在這項研究中,他們將訓練有素和未經培訓的志願者做比較,發現粒線體在未經培訓的組別中是一個限制因素,但並未出現在訓練有素的組別之中,所以,粒線體即使在大量訓練之外的部分被超出時,也具有大量的生產能力。
 
在理論上,過剩的粒線體的能力似乎是一種浪費,甚至違反生物系統理論的原則,Gifford認為,對系統各組成部分的尺寸必須與整體功能需求相匹配。從這一觀點看來,沒有一個瓶頸決定了最大攝氧量。相反,所有連結心臟的零件,包含動脈,毛細血管,粒線體也只是選擇了適合的大小,並且和他們一起決定最大攝氧量。

那麼為什麼耐力運動員會產生過多的粒線體能力呢?作者懷疑這種儲備能力是沒有意義的。他們討論了幾個理論,如認為多餘的粒線體的能力可能有助於脂肪燃燒,這會提高實際的耐力性能而不改變最大攝氧量。也有一些證據表明,它可以緩衝氧化壓力並減少細胞傷害。
 
這是什麼意思?整體來說,你應該像耐力運動員一樣的訓練方式,至少(部分)可以避免與年齡有關的最大攝氧量下降,這樣你的全身系統才能保持最佳運轉,而不僅僅是你的心臟。

有趣的是,這些發現是否也提出了更具體的培訓見解。隨著你年齡的增長,如果毛細血管分佈的微小血管網絡遍布你的肌肉是一個越來越明顯的瓶頸,那麼,是否有針對特別的訓練目標類型呢?有一些證據表明,毛細血管的間歇訓練和耐力訓練引起的穩定模式是有所不同的,甚至具體到每一種鍛鍊形式的要求,這也許是另一種每天訓練多種計劃而不是每天做同樣事情的另一個論據。
 
儘管如此,但Gifford仍擔心會從這樣的研究中超越實際的培訓見解。他說:「必須了解更多有關年齡對於最大攝氧量下降的限制,最終有助於目標運動或藥物治療。」

資料來源/Runners World
責任編輯/瀅瀅

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肌肉的生成與睡眠是否有關?

2017-04-21
健身知識庫睡眠運動生理觀念增肌

人體的生長激素是在睡眠中分泌,它會在入睡後約一小時裡,進入深度睡眠後才分泌出來,此時會導致蛋白質合成作用,變得更加旺盛,而修補在訓練中遭到損傷的肌肉並使之成長,這樣的工作時間可長達數小時,所以,肌肉是在睡眠當中成長。

睡眠與肌肉生長 ©simplyshredded.com

對於透過健身長肌肉分為3大要素:充足訓練、充足營養、充足睡眠,這三者為一個環節,是缺一不可的,一般來說,擁有充足的睡眠,是讓促進生理健康所不可或缺的,當睡眠不足時,還會影響情緒,使人變得煩躁不安、缺乏耐心和意志力,這些狀態都往往限制了運動狀態的正常發揮,使健身者感受到焦慮和氣餒,影響鍛鍊效果和健身習慣的養成,尤其是健身者,如果不能擁有良好的睡眠品質,將會破壞隔天的訓練效果,並影響到力量發揮以及運動表現,寧肯早起不要晚睡的道理,是每個人都該從事的習慣,因為在23:00~2:00是正常人體新陳代謝最為旺盛的三個小時,其間也是促進肌肉生長的「生長激素」分泌異常活躍的時期,因此必須要擁有良好的睡眠質量才能促進肌肉生長以及修補受損的肌群。

人體內的激素對肌肉的生長有促進作用,一般人體激素分泌從晚上11~12點進入最高時期,這時候也是人體自我生長和修復的最佳時間,如果經常熬夜勢必會影響到肌肉的自我恢復過程,而達不到健身的效果,熬夜還能使你免疫力下降,記憶力減退,視力下降,皮膚受損,造成心理疲乏等危害。

如果是由運動引起的短期失眠,是不需要依靠睡眠的藥物來調整,可以透過改變運動的時間和項目來調節,一般來說造成健身後失眠的原因可能有兩個:一是運動和睡眠之間的間隔時間太短了,二是運動量和強度太大,導致酸痛難以入眠。

如果出現這種情況的健身者,他們的運動神經都較為敏感,應該調整健身的計劃,應該要在健身結束後的4個小時左右再準備入睡,比如說,將健身時間提前到下午5點到6點,這樣10點左右入睡時,亢奮的感覺就消退得差不多了,不要選擇特別劇烈的運動,像是騎飛輪、有氧拳擊等,可以選擇瑜伽、皮拉提斯等運動。

不要選擇劇烈、有氧運動 ©coreperformance.com

訓練時肌纖維會受損,受損時,連在周圍負責修補的肌肉細胞會對肌細胞進行修補,同時修復的部分會比以前更加強壯,所以在訓練的時候肌纖維在受損,修復肌纖維的工作就在休息時進行,在我們休息時,免疫系統會在這個時候修復在白天受損的身體,如果你的睡眠時間不夠,身體修復的就不夠,同時肌肉恢復也不夠,可能會影響你下次訓練的表現以及訓練時間,睡眠不足會促進身體分泌更多的皮質醇,皮質醇會導致延緩肌肉塑造,同時還會破壞身體的組織。

總而言之,運動後的肌肉超量恢復是健身者獲得健身最佳效果和保持身心最佳狀態的前提,因為身體肌群的調整和生長都是在睡眠狀態中進行的,所以,一定要有充足的睡眠以及好的睡眠品質,才能讓肌肉越來越健康。

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