《健身入門學》第三課,肌肉生理生化基礎二(精選內容)

這次是精選內容,不是完整的文本,為了保證聽課同學聽課積極認真,不得已刪掉了一些內容,但是重要的內容也都會有。

另外注意,主流觀點一般認為,成年人肌纖維的數量不會改變。力量訓練,可以讓肌纖維變粗,但不會讓肌纖維數量明顯增加。當然,這個觀點一直有一些爭議,但是說肌纖維數量能夠增加的,動物實驗居多,人類的特別有說服力的實驗並不多。所以咱們的課還是按照主流觀點來,假設肌纖維只會增粗,不會明顯增多。

有意思的小知識:我們都知道男人力氣比女人大,實際上,男性和女性平均水平的肌纖維的數量差別不大,男性一般只是肌纖維比女性更粗。

肌纖維的類型

肌纖維類型,我們通常說的有兩種:慢肌纖維(I型肌纖維)和快肌纖維(II型肌纖維)。

這就是染色後的肌肉橫切面放大之後的樣子。我們看到,有很多小塊,每一個小塊,就是一根肌纖維。這些小塊的顏色深淺不一樣,就是因為肌纖維的類型不一樣,注意,我們能看到,不同類型肌纖維在肌肉里的分布情況,是混雜的分布的。

有意思的小知識:肌纖維怎麼是多邊形,不是圓的?示意圖裡面,肌纖維都是畫成圓的,實際上真實的情況,圓形的肌纖維很少。多數都是這種多邊形。多邊形的好處就是不浪費地方。在有限的面積裡面,可以容納更多肌纖維。

有意思的小知識:圖中肌肉纖維排列的似乎很緊密,但實際上,肌纖維和肌纖維之間,都有一定的細胞外空間。我們做力量訓練,肌肉纖維會增粗,引起肌肉增大。但在最開始的階段,肌肉纖維增粗,一般只是填補了肌纖維的細胞外空間,這樣,肌纖維雖然粗了,但肌肉的橫截面積不明顯增加(課下有同學總結了,說這叫練肌肉「先硬後大」,確實也可以這樣理解)。

不同類型肌纖維的區別

快肌纖維,慢肌纖維,有什麼區別?我們從名稱上就能看出來一些不同。快肌纖維和慢肌纖維,顧名思義,一個快一個慢。怎麼叫慢,怎麼叫快?我舉個直觀的例子。優秀的長跑運動員腿上的肌肉,慢肌纖維比例就很大。優秀的短跑運動員腿上的肌肉,快肌纖維比例就大。慢肌纖維適合長跑,快肌纖維適合短跑。

所以,慢肌(I型肌纖維)最主要的特點,就是收縮速度慢,力量小,但耐疲勞。II型肌纖維的特點,是收縮速度快,力量大,但不耐疲勞。我們看下面的圖。下面的圖,就是兩種運動員腿部一小塊股外側肌的橫切面放大圖。

圖中我們也能看到好多小塊,也就是肌纖維,顏色有深有淺。深色的是I型肌纖維,就是慢肌。顏色淺的是II型肌纖維,就是快肌。右邊的50m游泳運動員,股外側肌快肌很多,基本都是顏色淺的肌纖維。這就是速度力量型運動員的肌纖維特點。左邊的是自行車耐力賽運動員,腿部股外側肌基本上都是I型肌纖維,也就是慢肌纖維。我們看,顏色都很深。

有用的小知識:人身上不同的位置的肌肉里,快肌纖維和慢肌纖維的比例不一樣。慢肌纖維為主的肌肉,一般都是用來長時間維持身體姿勢,在站立、走路時常常持續處於長時間的激活狀態。這是慢肌耐力好的體現,比如小腿的肌肉,不說運動員,普通人,比目魚肌一般就是慢肌纖維為主,這塊肌肉主要的功能,就是我們站立和走路時維持身體姿態。有些肌肉是快肌纖維為主,所用是提供快速有力的運動。如小腿腓腸肌,它的主要作用是快速彈跳和奔跑。

這兩種肌纖維,還有什麼其它特點?我們看這個表(ATP打成了APT……,懶得改了)。

我們能看到,快肌纖維,也就是II型肌纖維,又分成了兩種,一種是IIA型肌纖維,一種是IIB型肌纖維。我們把肌纖維,粗略的由慢到快排個順序,就是I型肌纖維-IIA型肌纖維-IIB型肌纖維。所以我們可以這麼認為,I型肌纖維收縮速度最慢的,力量最小,但是耐力最好。IIB型肌纖維是收縮速度最快,收縮力量也最大,但是耐力最差。IIA型肌纖維,基本上介於兩者之間。當然,肌纖維還有很多亞型,I型也分成兩種,II型就可以細分成更多種,太複雜我們不講。

有氧耐力運動,是I型肌纖維的強項;力量耐力運動,比如健美訓練,這是IIA型肌纖維的強項,也就是強度不是特別高,要用較大的力量持續重複一定的收縮時間的運動;而像舉重、100米跑、50米游泳、田徑比賽裡面的跳躍類項目,這種時間非常短,需要極限力量的運動,是IIB型肌纖維的強項。

簡單解釋一下上面的表。

  • 「肌纖維顏色」。I型肌纖維,就是慢肌纖維,是深紅色,IIA型,也是深紅色,但比I型肌纖維淺一些。IIB型就是淺紅色。所以我們也知道,慢肌纖維也叫紅肌,快肌纖維也叫白肌,實際上IIA型肌纖維也叫粉肌。粉色,比紅肌白一些,比白肌紅一些。為什麼會有顏色的差別,主要是I型肌纖維的肌紅蛋白含量更高,肌紅蛋白含量越高,肌纖維顏色越紅。

  • 「肌纖維直徑」。I型肌纖維直徑比較小,II型直徑比較大,所以II型肌纖維力量比I型大(我們上節課講了,肌纖維越粗,收縮力量越大,當然還有其它原因以後會講到)。
  • 「ATP分解酶」。ATP分解酶活性高,我們簡單理解,就是肌肉裡面能量供應的快。I型肌纖維裡面這種活性低,II型活性高,這就主要決定了I型肌纖維收縮速度慢,II型比較快(當然這個ATP酶也分酸性和鹼性,有所不同,為了不把問題搞複雜我們這裡不講)。
  • 「毛細血管密度大」。我們看I型肌纖維裡面,毛細血管密度大,就能給肌肉提供更多血液,輸送更多氧氣。同時還可以在運動時給肌肉運輸來更多燃料,主要就是脂肪酸和葡萄糖。這都有利於肌肉有氧耐力的發揮。
  • 「有氧氧化酶活性高」。有利於運動時燃燒燃料,有更高的燃料使用效率。也是I型肌纖維耐力好的原因。
  • 「線粒體」。I型肌纖維里線粒體也比較多。不光是多,線粒體體積還大。還記得我們以前說的吧,運動時脂肪的燃燒在哪兒?就在肌纖維的線粒體裡面。所以,線粒體多,體積大,有助於更多脂肪的燃燒。這樣運動時肌肉單位時間裡就能利用更多能量,一定強度下運動,耐力就更持久。當然,線粒體不光是能燃燒脂肪,但是,耐力運動時,脂肪供能的意義更大一些。因為身體脂肪能儲存的能量遠比糖類多,所以脂肪利用的好,有氧耐力能力就越好。
  • 「糖原儲量」。糖原就是肌纖維里儲存的糖,也是運動時提供能量的。但在低強度運動時,糖原不是主要的能量物質,而是主要消耗脂肪。中等偏高強度運動,或者較高強度運動時,糖原才成為主要的能量物質。我們做力量訓練,練肌肉,基本上都是靠糖原的酵解來提供能量。所以,適合低強度耐力運動的I型肌纖維裡面,糖原就比較少。適合高強度偏力量和速度的II型肌纖維裡面,糖原就比較多。
  • 「脂肪粒含量」。就是肌肉纖維裡面儲存的甘油三酯。我們主要的脂肪是儲存在皮下,但肌纖維裡面也有一點點儲存的脂肪,以甘油三酯小液滴的形式儲存在線粒體旁邊。脂肪在線粒體里燃燒,這樣儲存的好處好處是可以隨時用,不需要血液循環供應脂肪酸。I型肌纖維耐力好,突出有氧代謝,所以裡面脂肪粒儲量高。II型肌纖維突出無氧能力,裡面儲存很多肌內脂肪則意義不大,尤其是IIB型。

有用的小知識:運動能改善糖尿病,也是因為運動能消耗肌肉里儲蓄的糖,這樣就會刺激身體往肌肉里補充糖能力的提高,這是用大白話來解釋。既然這樣,那麼越能消耗肌糖原的運動,也越有助於改善糖尿病。所以,糖尿病人如果條件允許,做一些中高強度運動比較好,改善胰島素敏感性效率更高。而做低強度運動,則需要非常長的運動時間才會有效。

I型肌纖維II型肌纖維哪個更好吃?

這是上節課我們留的小懸念,答案是I型更好吃。

肌肉纖維越細,肉質越嫩,肌纖維越粗,肉質越老。這叫肌肉的剪切力的差別。比如豬肉,乳豬肉比較嫩,因為幼崽的肌纖維一般比較細,肌纖維還在發育當中。I型肌纖維直徑比II型小,所以,I型肌纖維相對來說更嫩。用不同種類的豬來說,金華豬脊背上的肉就比長白豬的嫩,就是因為肌纖維類型的差別,長白豬脊背上的肌肉裡面II型肌纖維更多。

學畜牧的同學都知道,肌內脂肪粒含量是評價肉質好壞的主要標準之一。我們都知道高脂肪的肉類口味比較好,但對比皮下脂肪和肌內脂肪,肌內脂肪含量對口味更重要。肌內脂肪粒越多,肉質也越嫩,越多汁,而且風味更好,這也是I型肌纖維好吃的一個原因。

另外,肉質還有個酸化的問題。前面說了,II型肌纖維裡面糖原含量高,所以II型肌纖維酸化也快,這也影響肉的口味。所以說,總的來說,I型肌纖維要比II型好吃,假如人可以吃,耐力自行車運動員,腿部肌肉裡面多大部分都是I型肌纖維,50米游泳運動員正好相反。所以前者恐怕會好吃的多。

有人說讓牲畜運動,能提高肉質,可能也是真的。因為有氧運動能提高肌肉纖維里的脂肪粒含量,讓肌內脂肪更多。當然這是對人來說,但對牲畜來說可能也是這樣。因為有些研究發現,經常活動的散養牲畜,肌內脂肪要比圈養牲畜高。

肌纖維類型的應用

每個人的肌肉裡面,I型肌纖維多還是II型肌纖維多,主要是基因決定的。舉例來說,先天II型肌纖維多的人,就具備成為優秀短跑運動員的潛質。I型肌纖維多,則具備成為優秀長跑運動員的潛質。事實上,不同運動類型的優秀運動員,肌肉纖維的類型確實有這種特點。比如有數據說,優秀短跑運動員小腿腓腸肌II型肌纖維佔了92%,而優秀長跑運動員腓腸肌中有93-99%都是I型肌纖維。

但這些優秀運動員肌肉纖維的特點,到底是先天的,還是後天訓練導致的,目前還不清楚。但一般認為,同種類型的肌纖維之間,可以相互轉換,比如都是II型肌纖維,IIA和IIB之間,可以相互轉換。

一般人的II型肌纖維裡面,IIA型肌纖維都比較多,IIB型一般只佔12-15%,比較少。IIB型肌纖維,平常一般用不到,我們習慣於把它叫做儲存型肌纖維,目的是遇到特殊的情況,比如遇到危險了,需要全速奔跑,或者需要移動特別重的東西的時候,IIB型肌纖維才會使用到。

前面說了,IIB型肌纖維的強項是時間極短的極限力量運動,比如100米跑、50米游泳、跳高跳遠、舉重等等。持續的耐力訓練,則會讓IIB型肌纖維大比例的轉換成IIA型肌纖維。

對於力量型運動員來說,因為提高力量非常需要IIB型肌纖維,所以,力量型運動者,做有氧就要相當謹慎,有氧做多了有損失力量的可能。比如我們有練力量舉的愛好者,做有氧就不要太多。另外,不但有氧要少做,如果你的目的是提高絕對力量,那麼健美式的訓練也要少做,因為健美訓練負荷相對還是小,健美訓練,也會導致IIB型肌纖維比例的減少。我們看下面的這個圖。

這個圖,就是基本使用健美訓練方法,訓練前,訓練後,和停訓8周後身體不同肌纖維的變化。我們重點看IIB型肌纖維。健美式訓練後,停訓8周後,肌肉內的比例都明顯減少。這種基本上屬於健美的訓練方法,會讓IIB型肌纖維明顯減少。不利於肌肉力量的發揮。

同樣,練健美的,有氧耐力也要少做。有氧運動影響增肌,一方面,長時間的,尤其是有一定強度的有氧運動,會消耗一定比例的肌肉蛋白質。如果說後來蛋白質營養跟不上,這部分消耗的蛋白質很可能補不回來。另外,有很多研究也觀察到,過多的有氧耐力訓練,會引起IIB型肌纖維減少就不用說了,還會引起IIA肌纖維的萎縮,因為IIA型肌纖維雖然也兼顧有氧耐力的特點,但是畢竟相比I型肌纖維來說,仍然不適合長時間的耐力運動。

我們看數據,比如有數據說,公路自行車運動員,通過訓練,腿部肌肉中I型肌纖維會有20-30%的增大,但IIA型和IIB型肌纖維會同時萎縮。所以,健美訓練者,一定注意,有氧可以做,但不要練的太多。

但是我們也要注意,訓練導致的肌肉纖維類型的變化,是訓練使用哪裡的肌肉,哪裡的肌肉纖維類型就受影響,不使用的肌肉,肌纖維類型不會改變。比如有數據說,長跑運動員小腿腓腸肌,裡面有67.1%的慢肌纖維、28%的IIA型肌纖維和1.9%的IIB型肌纖維。這是比較典型的長跑運動員的小腿肌纖維特點,I型肌纖維比例很大,IIA型肌纖維比例小,IIB型肌纖維基本沒有。但這些長跑運動員的三角肌中,也就是肩部肌肉裡面,卻有17.4%的IIB型肌纖維,和大多數人是差不多的。

I、II型肌纖維之間能不能轉化?目前來看,I型肌纖維和II型肌纖維,也就是快肌和慢肌之間,是不容易相互轉換的,尤其是慢肌變快肌,似乎更不可能。因為I型肌纖維的運動訓練適應性很差,一個天生II型肌纖維少的人,即便通過艱苦的訓練,肌肉增大和速度力量增加也很有限。

快慢肌纖維之間雖然可能無法相互轉換,但是,運動訓練還是會讓肌纖維的生理和生化發生一些變化,也就是說,雖然訓練不一定能讓快肌變成慢肌,但是可以讓快肌變得「像」慢肌,反過來也一樣。也就是說,耐力訓練,可以讓II型肌纖維,也表現出I型肌纖維的特點。具體來說,比如長期有氧耐力訓練,就會讓II型肌纖維變的更像I型肌纖維,比如線粒體體積增大數量增多,有氧酶活性增強,肌纖維內脂肪粒儲量增加等等。我們回憶一下之前的內容,這都是I型肌纖維的特點。有很好耐力訓練的人,他的IIA型肌纖維的氧化能力甚至可以超過普通人的I型肌纖維。當然,有氧耐力訓練,也會讓I型肌纖維的有氧能力提高。

有用的小知識:規律的有氧耐力訓練,可以讓運動的肌肉整體有氧能力增強,不管是線粒體變多變大,還是有氧酶活性增強,都可以讓肌肉在運動時氧化更多脂肪,這樣運動時就有更好的減脂效果。所以運動減脂,不僅僅是額外消耗熱量那麼簡單,規律的有氧運動,還能讓我們的身體發生變化,燃脂效率更高。

有用的小知識:反過來說,力量訓練,也會讓慢肌纖維表現出快肌纖維的特點,無氧能力增強。但是前面也說了,慢肌纖維的適應性較差,所以慢肌纖維天生就多的人,通過訓練,不管是增肌,還是增長力量,效果都很有限。我們看數據,從增肌的角度講,比如健美訓練,會讓慢肌纖維和快肌纖維都增大,但是,快肌纖維增大的比例要大得多。比如有數據說,增肌訓練可以讓快肌纖維增大20%-50%的話,但慢肌纖維只能增大5%-10%,這方面數據有很多,但快肌纖維增大的比例都要遠大於慢肌纖維。

所以,練肌肉,練的好壞,跟天賦關係非常大,先天的肌纖維類型就是其中一個重要方面。II型多,增肌潛力就大。除此之外還有肌纖維的數量。主流觀點仍然認為肌纖維的數量在成年後不能顯著增加,先天的肌纖維的數量,就是決定一個人肌肉增大潛力的重要因素。比如有一項數據,研究了沒有訓練的普通人,和訓練至少6年的健美運動員肱二頭肌肌纖維的數量。首先發現,在二頭肌肌纖維的數量上,6年訓練經驗的健美運動員跟普通人在平均數量上看,沒有顯著差異,這也就是說,肌纖維的數量恐怕很難通過訓練增加。

其次,不管是普通人,還是健美運動員,二頭肌的肌纖維數量個體差別都很大,從17.2萬條到41.9萬條不等。也就是說,肌纖維最多的人,肌纖維數量是最少的人的2.5倍左右,這樣理論上說,他肌肉增大的潛力,也是肌纖維最少的人的2.5倍。實際上,這個實驗也觀察到,被實驗者肌纖維數量多,肌肉量也確實較大。

而且我們往後還會講到激素的差異、營養代謝的差異、甚至結締組織的差異等等。我們舉個極端的例子,比如關於合成代謝類固醇的研究,會發現即便使用合成代謝類固醇,有一部分人也沒有明顯的肌肉增大,但有一部分人反應就會很明顯,這可能跟激素受體、激素的轉換率清除率等等都有關係。當然,這類研究使用的劑量相對較小,但是也能說明一定的問題。

即便用藥,這種極端的手段,仍然不能簡單的讓所有人變成健美明星。人體非常複雜,並不是有些人想的那麼簡單。所以,咱們說有些人練的好,不一定是方法絕對正確,可能就是天賦好。那麼我們如果盲目效法這些人的方法,可能就會得到錯誤的結論;反過來說,有些人練的不太好,不代表方法絕對錯誤,也有可能也是天賦的問題。如果盲目否定這些人的方法,那也可能會犯錯誤。所以,健美,練的好不代表水平高,水平高不代表一定能練好。

下節預告:下節課我們主要講運動時肌纖維的控制,肌肉裡面的肌纖維,在運動時都是以一什麼樣的順序被使用的?怎麼能夠增加肌纖維的募集?這個話題對健美訓練很重要。另外,有人說練腹肌或者小腿等要用輕重量高次數,下節課我們就通過肌纖維的神經控制,來告訴大家這種說法為什麼很荒唐。我們還會講一講肌肉里的感受器,結合實際,說一下增肌訓練時應不應該拉伸的問題。還有肌纖維的排列,羽狀肌的知識我們也要介紹一下。


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