健身与肌肉生理（三）
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- 分类: 健身房
- 最后更新于 星期四, 20 六月 2013 03:42
- 作者:凌志
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现在谈谈运动和肌肉的营养学
许多人对肌肉有一个错误的印象，以为肌肉就是一团蛋白质，而且这团蛋白质的体积越大，肌肉的力量就越大。这是不正确的。肌肉并不光是蛋白质，肌肉里还有大量的水，糖，和脂肪。
占人体重量绝大部分的是水，这水的2/3存在于细胞内，而肌细胞从体积上算占了全身细胞总体积的相当高比例，因此这些水绝大部分存在于肌细胞内。事实上，肌肉重量的70%是水。这一点不难理解。你去买一斤牛肉，把它晒成牛肉干，看看有多少两就知道。
人体内糖原有两个大的储存库，一个是肝脏，另一个就是肌肉。从体积上说，肌肉的总体积，远大于肝脏的总体积，因此，糖原主要储存在肌肉内。由于利用糖原作能量来源的，主要是2型快动白肌纤维，所以这些糖原主要存在于白肌纤维内。
肌肉内的脂肪储存也是显而易见的。你拿一块牛肉在火上一烤，油就吱吱地往下滴。牛肉大部分是红纤维，红纤维主要利用脂肪为能量来源，因此红纤维里有大量的脂肪。牛耕地拉磨耐力强，但跑得没有马快，跟它的肌肉里红纤维多白纤维少有关。顺便说一句，鲜嫩好吃的牛肉像里脊等都是含高脂肪的，光含蛋白的牛肉吃起来像烂布渣。
每块肌肉上有多条肌纤维，每一条肌纤维上有多个肌节sarcomere。用个形象的比喻，肌纤维就像一根竹子，每一段竹节代表一个肌节。不同的是，肌纤维的外壳不像竹子那样是刚性的，有抗拉强度的，而是软的，易破损的。每一个肌节就像一个橡皮袋，袋子的材料就像其他细胞膜一样，是双层磷脂机构。细胞膜本身并不收缩，也很容易破。肌节就像汽车胎一样，当汽车胎充满气的时候，它就是鼓鼓的，硬邦邦的，好像很有力量的样子；当气体漏掉的时候，它就是瘪塌的，软软的，完全没有一点力量的样子。跟汽车胎不一样的是，肌纤维里充填的不是气，而是水。更准确一点的说，是肌细胞浆sarcoplasma。因此，你可能猜着了，要在最短的时间内获得鼓胀的，硬邦邦的肌肉，只要想办法把肌节灌满肌浆就行了。这就是健美冠军们的诀窍。但是，这种办法鼓捣出来的肌肉好看不好用，因为决定肌肉力量大小的，不是肌肉截面积的大小，而是肌纤维内肌原纤维myofibriles数量的多少。（当然，更准确的说，还包括了一些把肌原纤维和细胞膜以及细胞之间连接起来的细胞骨骼蛋白，如dystrophin 等，这里为描述简单起见暂时忽略。）肌原纤维就像一把橡皮筋，两头连接在竹节的两端，一收缩，把两端拉得靠拢一点。这就是肌肉力量产生的机械原理。没有这把橡皮筋，肌肉根本就不会收缩，不管车胎充得有多涨。BTW，动物动物，就是因为有这些肌原纤维。没有这些肌原纤维，所有动物都不会动。
那么如何按照你自己的需要，把肌肉弄得更涨一点，或更强一点，或更有耐力一点呢？
在往下讲之前，应该说明，在实际训练中，肌肉的体积，力量，和耐久力三者的训练是不应分开的，而且也是不能截然分开。不仅大部分肌肉里都是红白纤维混合存在，而且大部分实际训练方法都兼顾三者需要。只是不同的训练和营养方法，对不同的目标有所侧重。训练者应该针对自己的目标，选择最适合自己的训练和营养方式。在这里，我着重讨论肌肉营养支持的原理，具体训练计划将是读者自己的功课。
我们先来看怎么把肌肉弄得更涨一点。这对健美运动员，以及像我这样想练块旮瘩肉显摆显摆的，极端重要。如前所述，肌肉重量的70%是水。维持肌细胞体积的，大部分是水。但我们不能像国内的注水猪肉一样，直接把水打进肌细胞内。怎么办呢？我们可以先把糖送进肌细胞里。肌细胞膜和其他细胞膜一样，是半透膜semi permeable membrane。要是细胞内糖的浓度增高，细胞内的渗透压osmotic pressure就增高。水分子就能逆渗透压梯度从肌细胞外通过半透膜进入肌细胞内。细胞膜两边的渗透压差越大，水进入越多（如果这个渗透压平衡原理对你太难，跳过就行，或自己找书看。）。会在细胞内积累大量葡萄糖和糖原的，是白肌纤维。因此不难理解，这个方法受益的主要是白纤维。如何增加糖原在白肌纤维里的积累呢？我们知道，白肌纤维是快动纤维。快速和力量运动如短跑和次最大力量负重如举重训练等很快就会把白纤维里的糖原消耗掉。然而，在运动后的恢复期，消耗的糖原很快就得到补充，而且这个补充往往超过原来消耗的量。这就是过补偿原理。（忘了是谁先发现这个过补偿原理的，暂时称凌氏定律吧。 ）反复的运动-消耗-过补偿使肌肉内的葡萄糖和糖原积累越来越多，渗透压也就越来越高，水就透进来越来越多，肌肉就越来越涨。肌纤维内的糖原增加了，也就是能量来源增加了，因而肌肉快速运动时的持续力也增加了。不过这种“泵涨”肌肉的方法必须通过不断的锻炼来维持。什么时候不锻炼了，肌肉不再需要那些糖原了，糖原累积就减少了，肌肉就瘪下来了。这个过补偿的现象，不仅仅在糖原补偿时有，在脂肪补偿时也有，在蛋白补偿时也有。这是我们体育锻炼后肌肉变得更加发达身体变得更加强壮的生理基础。
细胞内糖原是由进入细胞内的葡萄糖合成的。葡萄糖来源是血液中的血糖。血糖除了少部分可以在体内合成外，大部分是从进食中摄取的。淀粉等碳水化合物是葡萄糖的主要食物来源。淀粉在消化道中被淀粉酶分解成葡萄糖后被吸收，经血液运送到需要它的地方去。葡萄糖在胃肠道的吸收和进入肌细胞要经过胰岛素insulin 的帮助。葡萄糖在细胞里合成糖原也要经过胰岛素的帮助。胰岛素在肌肉的糖代谢，脂肪代谢，蛋白代谢过程中的作用至关重要。因此患糖尿病的人，总是肌肉萎缩，软弱无力的。有的人对糖有误解，怕肥，不敢进食碳水化合物，因此肌肉的体积增加很慢。其实进食碳水化合物会否导致肥胖完全在于摄入量的多少和激素的作用，这方面的内容将在以后有关减肥的文章里讨论。
现在我们来讨论如何把肌肉弄得更强。这是举重运动员和其他力量型运动训练者最关心的问题。前面说过，决定肌肉强度的，主要是肌肉里肌原纤维的总量。由于肌细胞自从出生后就不分裂，因此决定肌肉强度的主要是每个肌细胞里肌原纤维myofibriles的量。如何使肌原纤维的量增加呢？肌原蛋白是细胞内的结构蛋白，它不能直接从细胞外输入，只能在细胞内合成。肌原纤维既然是蛋白，它的合成逃脱不了一般蛋白合成的模式，即信号启动-核DNA复制-RNA携带密码-氨基酸选择-蛋白合成这么一套过程。启动蛋白复制过程的，是所谓“微创伤 microtrauma”。由于这个过程很复杂，所以就不在这里讨论了。“微创伤”这个词也容易造成误解，所以我也不赞成用。简单的说，当用接近最大负荷训练时，原有的肌原纤维几乎承受不了该负荷，因此刺激了肌纤维上的卫星细胞satellite cell 在运动恢复期启动蛋白合成系统，合成更多的肌原纤维，以便在下次承当该负荷时能够胜任。这也是前面所说的过补偿现象。反复的最大负荷刺激-肌原纤维合成过补偿-再刺激-再过补偿，最后导致了肌原纤维数量的增加和肌肉强度的增加。这就是为什么肌肉力量训练要循序渐进的原理。肌原纤维的增加也导致肌肉体积的增加，但相对于细胞内水分充盈导致的体积增加来说，没那么快，也没那么明显。我们看过很多肌肉很强，但肌肉块头不大的人，我们称为“钢条”，彦医称为“锰钢”，像恰明的肌肉一样。
肌原蛋白的合成需要氨基酸做原料。氨基酸的来源可分为两类，一类是体内自行合成，一类是从食物中摄取。做健身的人，很多人以为要长肌肉必须吃蛋白，其实这里有很多误解的成分。吃蛋白固然可以长肉，不吃蛋白也是可以长肉的。蛋白是氨基酸组成的。大部分氨基酸是可以用碳水化合物为原料在动物体内合成的。这就是为什么牛吃进去的是草，挤出来的是奶。马吃草，也长膘。少林和尚吃斋，也能练出旮瘩肉。当然，有些所谓的“必须氨基酸”是人体内合成不了，必须从食物中摄取的。人类食谱中的蛋白主要来源于肉类食物。健身界最常用的蛋白是乳清蛋白whey。为什么是whey不是牛肉干？不是吃什么补什么吗？其实任何食物蛋白都必须先在胃肠道分解成氨基酸才能被吸收。蛋白的营养价值在于其氨基酸的组成，不在它的来源和原来的形状。喝奶也能补肉。因此不是必须吃肉才能补肉的。乳清蛋白是牛奶里的白蛋白和球蛋白的混合物，是做奶酪时的副产品。白蛋白和球蛋白都是水溶性蛋白，做饮料时容易溶解。有的蛋白被称作优质蛋白，是因为其中氨基酸种类丰富，尤其是所谓必须氨基酸的含量高，如whey；有的被称作劣质蛋白，是因为其氨基酸种类单调，如牛筋。whey产品的缺点是，它含有大量的乳糖lactose，50%的中国人有乳糖不耐受综合征，吃这东西会拉肚子。一天需要吃多少蛋白质才够呢？山寨积木理论认为2-4克/公斤体重/天，美国运动医学院American College of Sports Medicine认为1.8克/公斤体重/天就够了。也有认为举重训练者需要1.97克/公斤体重/天，耐力训练者需要1.37克/公斤体重/天。原则上，蛋白提供的卡路里应占食物摄入总卡路里的50%。
肌肉里蛋白的合成中，激素的作用，包括雄性激素，生长激素，胰岛素等，起着至关重要的作用。这就是为什么男性年轻人容易长肌肉，老年人，女性难长肌肉的原因。具体细节，包括药物的作用，将另文再谈。
最后谈谈怎么把肌肉弄得更有耐力。这是铁人三项，马拉松运动员的目标。我们已经知道，耐力运动主要依靠的是红肌纤维。红肌纤维主要依靠的能量来源是脂肪。这里我们先把一个概念搞清楚了。脂肪并不总是坏东西。不要一天到晚喊烧脂。皮下脂肪是我们不想要，千方百计想减少的，而肌肉内的脂肪却是我们想要，千方百计想增加的。要增加耐力，除了要像前面说的那样要增加肌原纤维的数量以外，最重要的是增加红肌纤维里的脂肪intramyocellular lipid（IMCL)含量。如何增加红肌内的脂肪含量呢？我想你已经会回答了。凌氏定律，过补偿原理。你先做一段中等强度长时间的有氧运动，消耗一部分肌内脂肪，在运动后的恢复期里，让肌细胞从血液中收集大量游离的脂肪酸free fatty acid（FFA)，然后重新在肌细胞内合成脂肪triglyceride。研究发现，中强度有氧耐力运动（如长跑或自行车运动）三小时后，肌肉中的脂肪消耗掉20%，同时，血液中的脂肪酸FFA和甘油glycerol含量却几乎成倍大幅度增加。血液中的脂肪酸从哪儿来的呢？主要来自皮下脂肪。这些脂肪酸和甘油是从皮下脂肪组织中的脂肪分解到血液中的，用于补充肌肉中消耗掉的脂肪。这就是我说的脂肪转移。脂肪转移的效率和程度与运动的方式，强度，时间长度，和训练状态等有关。一般认为，循序渐进的中强度持续有氧耐力运动效果较佳。皮下脂肪的分解与肾上腺激素有关，这类激素又称应激激素fight-and-flight hormons，运动时分泌水平增高，促进皮下脂肪分解出脂肪酸备用。（这类激素的其他作用不在这里讨论）
血液中的脂肪酸也可以通过食物补充。不过通过食物补充脂肪酸应注意补充的量和时机，因为食物脂肪酸虽然可以进入肌肉使你变得更有力，也可以进入皮下脂肪组织使你变得更胖。有人做过一个研究，他们让两组运动员先做三小时的消耗性耐力运动，然后分别给予高糖（7g/kg/d）低脂（0.5g/kg/d）餐2.5天或高糖高脂（3g/kg/d）餐1.5天，然后再进行运动能力测定。他们发现进高糖高脂餐的人比进高糖低脂餐的人肌肉内含脂量高出55%，其后的有氧运动能力也与肌内含脂量正相关。两组人的肌内含糖量相等，无氧运动的能力也相等。这个研究结果，对耐力运动员（马拉松，自行车，铁人三项等）大赛前的准备有重要的指导意义。
说到这里，你该明白运动后肌肉的暂时缩小（烧肌肉）并不是什么坏事，只是由于肌肉内的糖，水分，及脂肪消耗掉了。肌原纤维并没有变化。通过适当的休息，营养补充，在凌氏定律的指导下，肌肉将恢复得更大，更强，更有耐力。乌拉，凌氏定律！
对了，现在你可以回答前面那个阿诺的肌肉问题了。你说，他的肌肉哪里去了呢？