健身与肌肉生理（一）

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分类: 健身房

最后更新于 星期四, 20 六月 2013 03:41

作者:凌志

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自从两年前开始到积木做锻炼后，发现许多积木的PT对运动与肌肉生理不甚了了，更有一些似是而非的理论和误解。毕竟肌肉的生理病理是自己的专业内容之一，因此一直想写一篇有关肌肉生理的文章科普。不过由于笔头不勤，一拖就拖了两年。最近看到有关前健美冠军加前电影明星加前加州州长阿诺的新闻，又勾起了想把它写下来的冲动。

文章就从阿诺的肌肉说起吧。

下面两张照片，一张是年轻时的阿诺，一张是现在的阿诺。年轻时的阿诺，肌肉发达，线条清晰，结实饱满。现在的阿诺，皮肤松弛，肌肉瘪塌，一副老相。阿诺的肌肉原来是怎么练成的？后来发生了什么变化？为什么相差那么巨大？肌肉里的什么消失了？

要解答这个问题，要从肌肉的解剖讲起。

下面是一张肌肉机构的示意图。

从图中可看出，肌肉的结构很复杂。其实真正的肌肉结构，比这张示意图更复杂。不过练健身的人，并没有必要知道那么详细，知道这张简单的示意图就可以了。简而言之，一块典型的肌肉由肌外筋膜组织，肌肉外血管系统，肌膜，肌束间膜，肌内脂肪，肌肉内血管系统，肌束等组成，其中肌束占的比例最大。肌束的主要成分是肌纤维。肌纤维就是肌细胞。肌细胞里面有成束的肌原纤维myofibriles，主要粗纤维和细纤维两类，粗纤维由肌原蛋白myosin组成，细纤维由肌动蛋白actin组成。多根细纤维的一端相连在一个底板上，与多根粗纤维交错平行排列，它们之间的相对运动造成了肌肉的收缩与放松。

躯干四肢肌肉里的肌细胞主要是随意肌细胞。随意肌又称骨骼肌，因为这种肌肉主要控制骨骼的活动。因为随意肌细胞在光学显微镜下呈现有规则的横纹，因此也叫横纹肌细胞。为方便起见，这里简称肌细胞。肌细胞是一种多核细胞，就是一个细胞里有多个的核。相对于其他的人体细胞，肌细胞也是巨大的细胞种类之一，其长度肉眼可见。下面是一场张肌束横切面的切片染色图。

图中肌束的切面图就像国际象棋的棋盘一样，而其中每个格子，就是一个肌细胞的横切面。你可以看到，不同的格子颜色深浅不一。这染色深浅不一的肌细胞，代表了不同类型的肌细胞。其实不同类型的肌纤维在肉眼下就有不同的颜色，染色是为了更好的区分。人类肌细胞的分类现在变得很复杂，但对健身者来说，知道两个主要的类型就可以了，那就是1型肌细胞和2型肌细胞。

1型肌细胞，特征：

1. 这类肌细胞含有大量的肌红蛋白myoglobin，没染色时用肉眼看就呈红色，因此也叫红纤维。
2. 肌红蛋白是肌肉中氧气的载体，就像血红蛋白是血液中氧气的载体一样。由此可知此类肌细胞的能量产生主要是有氧代谢。
3. 含有大量的线粒体mitochondria。线粒体是有氧代谢中ATP产生的主要细胞器官，ATP就是肌细胞收缩的能量来源。
4. 产生ATP主要通过有氧系统aerobic system，因此这类细胞也叫需氧纤维。
5. 主要利用脂肪triglyceride储存能量，因此细胞内外都有脂肪储存。脂肪是强大的能量来源，一克脂肪产生9卡热量，而一克糖或一克蛋白只产生四卡热量。
6. 细胞周围有许多毛细血管，丰富的毛细血管具有持续供应氧气和营养材料以及排出和运走代谢废料的作用。
7. 肌肉收缩慢，因为其分解ATP的速度慢。因此这种肌细胞也叫慢动纤维。肌肉收缩快慢决定于肌原蛋白的亚型。
8. 有强大的抗疲劳能力，因为有源源不断的能量来源和充足的废料排泄系统。
9. 是耐力运动，例如长跑，主要依靠的肌纤维。也是保持姿势的主要肌纤维。

2型肌细胞（这个型有几个亚型，以2b型为主要代表），特征：

1. 肌红蛋白很少，外观苍白，因此也叫白纤维。
2. 肌红蛋白少，氧气利用就低，因此能量产生主要靠无氧代谢，因此也叫无氧纤维。
3. 肌细胞内线粒体极少。能量产生也少。
4. 细胞周围毛细血管很少。因此无氧代谢产生的乳酸容易在细胞内堆积。
5. 细胞内有大量的糖原glycogen。肌肉是体内最大的糖原储藏器官。细胞能量的储存形式主要是糖原。
6. ATP的利用非常迅速。细胞收缩快，因此也叫快动纤维。
8. 肌细胞内也储存大量的磷酸肌酸creatine phosphate（CP)。CP由肝脏合成，经血流运到肌细胞内，它是从ADP转化为ATP时的能量载体。它有即时使用的功能，但很快就会用完。
9. 容易疲劳，因CP很快就会用完，补充需要一定时间。糖原分解也要一定的时间。无氧代谢产生的乳酸的堆积也阻慢了糖原分解的继续进行。
10. 这种纤维主要用于需短时的爆发力的运动，如短跑。

还有一种2a型肌细胞，其结构和代谢特征介于1型和2b型之间，即具备有氧代谢和无氧代谢的条件和功能，因此具备了两型细胞的优点（和缺点）。这是一种理想的肌细胞。然而，这种细胞所占比例不多。其来源有不同的争议，有学者认为是基因决定的，有学者认为是长期锻炼可诱发2a型肌细胞的形成。

每个人体内肌肉中1型2型肌细胞的比例是由基因决定的，也就是先天决定的。锻炼不能改变这种比例。不同型肌细胞的比例在人种之间差别很大，如黑人2型纤维的比例就超过白人，所以黑人比白人跑得快跳得高；同一人种个体之间差异也很大，这就是为什么不是人人锻炼后都能成为国家级运动员；同一个人的不同肌肉之间，不同型肌细胞的比例也不同，如眨眼睛的眼轮匝肌就主要是2型肌纤维，而腰肌就主要是1型肌纤维。

随意肌肌肉纤维的收缩是由发自脊髓的神经元（神经细胞）控制的。每一个神经元控制一组肌纤维，组成一个神经元单位。同一神经元单位的肌细胞都是同类型的细胞。同一肌束内的肌细胞却有不同类型的肌细胞，分属于不同的神经元单位。以此同一个肌束内的肌纤维并不是同时收缩的。

当负荷轻的时候，比如站立姿势的维持等，肌肉的收缩主要靠1型纤维，而且只有一部分1型纤维收缩，其他的1型纤维休息，然后不断轮换。当负荷加重，如举重等运动时，参与的神经元单位随负荷增加而增多（肌肉生理学上叫recruit），而且2型纤维也加入进来了，并且成为主力。但2型肌纤维持续力不够，很快就把能量耗尽了，因此你也累了，举不动了。这时只有1型肌纤维还继续活动，因此你能站着走下举重台。

到此我们知道，储存在肌细胞里的能量形式主要有三种，即脂肪，磷酸肌酸，和糖原。脂肪主要储存在1型肌细胞，磷酸肌酸和糖原主要储存在2型肌细胞。磷酸肌酸像钞票，是马上就可以用的能量；糖原像支票，要兑换一下才能用；脂肪像不动产，虽说值钱，要换现金可要费点时间。

（待续）