大眾體育力量訓(xùn)練中離心收縮的作用

黃文華

（廣西師范大學(xué)體育學(xué)院，廣西 桂林 541004）

目前, 肥胖作為多種危害健康的誘發(fā)因素，正在全世界呈流行趨勢[1]。近年以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展，人民群眾的生活水平也在不斷提高。城市人群營養(yǎng)攝入過甚，并且缺乏運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工作壓力不斷增大，進(jìn)食不規(guī)律，攝入油炸、加工食品過多以及伏案久坐時(shí)間過長，導(dǎo)致我國的肥胖率正在急劇上升，超重及肥胖總?cè)藬?shù)躍居全球第二多人數(shù)，僅次于美國，并且還有持續(xù)上升的趨勢。

鑒于上述嚴(yán)重的肥胖問題，也有越來越多的人意識(shí)到體育鍛煉對于自身肥胖和健康問題的重要性。而身在快節(jié)奏的城市當(dāng)中，也有更多的人選擇到健身房進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鍛煉。除了傳統(tǒng)的有氧運(yùn)動(dòng)如跑步、游泳和球類運(yùn)動(dòng)等傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)外，更多的人開始接觸力量訓(xùn)練，借此來增加自身肌肉含量比例，提高基礎(chǔ)代謝率,讓自己的形體變得更勻稱以及增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力。

在大眾體育的力量訓(xùn)練中，目前主要采用向心收縮、離心收縮、等長收縮等訓(xùn)練方式。雖然所有收縮形式的訓(xùn)練方式都能引起相應(yīng)的肌肉適應(yīng)和變化，但是何種收縮方式的訓(xùn)練是效益最理想以及最適合大眾健身的尚未有詳細(xì)報(bào)告，本文就此問題進(jìn)行簡要的綜述介紹。

1 離心收縮概述

1.1 離心收縮的定義

離心收縮就是肌肉在外力的影響下，在產(chǎn)生張力的同時(shí)，肌纖維有控制的被外力被動(dòng)地拉長的一種肌肉收縮方式。與向心收縮和等長收縮相比，離心收縮的特點(diǎn)在于其能產(chǎn)生更大的張力和肌肉微觀結(jié)構(gòu)的變化，因此導(dǎo)致肌肉的適應(yīng)性變化更高。離心收縮可產(chǎn)生較大的張力有兩個(gè)原因：離心收縮時(shí)肌肉的牽張反射十分強(qiáng)烈，進(jìn)而引起較大張力；肌肉在離心收縮時(shí)被動(dòng)拉長，肌肉因?yàn)槠洫?dú)特的彈性性質(zhì)而產(chǎn)生阻力，其中的收縮部分也產(chǎn)生最大阻力[2]。

1.2 離心收縮的生物學(xué)微觀結(jié)構(gòu)變化

從骨骼肌超微結(jié)構(gòu)上來看，骨骼肌是由一系列高度規(guī)則有序的特定蛋白質(zhì)構(gòu)成的。90 年代后期Morgan 和Allen[3]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌肉在進(jìn)行離心收縮后肌纖維中出現(xiàn) Z 線流、過長肌節(jié)或半肌節(jié)、肌節(jié)界限模糊和肌原纖維區(qū)域性解體等現(xiàn)象。離心收縮的生物學(xué)分子機(jī)制在目前為止還沒有一個(gè)公認(rèn)的學(xué)說，許多離心收縮的觀察現(xiàn)象不能用滑動(dòng)絲和交叉理論來解釋，迄今為止新提出的跨橋機(jī)制，肌節(jié)和半肌節(jié)長度不均勻性以及肌肉激活時(shí)結(jié)構(gòu)元素結(jié)合等學(xué)說都有各自缺陷未被完全認(rèn)可，等待更深一步的研究。

1.3 離心收縮訓(xùn)練的發(fā)展及意義

從許多的研究來看，離心收縮的研究方向大部分是運(yùn)動(dòng)損傷、骨骼肌損傷和運(yùn)動(dòng)性延遲肌肉酸痛，鮮有從健身增肌方面著手的研究。從鍛煉目的上來看，運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)力量訓(xùn)練和大眾體育中普通人的形體力量訓(xùn)練的目的是不同的。運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)力量訓(xùn)練在于活動(dòng)更有利于的專項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和成績；而普通人的形體力量訓(xùn)練的目的更大的在于獲得勻稱、美感和健康的身體以及積極的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力，使自己的身體機(jī)能更能從容的適應(yīng)日常的工作、學(xué)習(xí)和生活。不過無論是力量專項(xiàng)訓(xùn)練還是形體力量訓(xùn)練都要共同注意的一點(diǎn)是，要盡量的避免運(yùn)動(dòng)損傷。就運(yùn)動(dòng)員來說，運(yùn)動(dòng)損傷會(huì)影響訓(xùn)練計(jì)劃，從而影響比賽和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)；而對于普通人來說，運(yùn)動(dòng)損傷也會(huì)影響自己的生活，運(yùn)動(dòng)鍛煉從而失去了它本身的目的和意義。所以無論是運(yùn)動(dòng)員還是普通人都應(yīng)盡量避免運(yùn)動(dòng)損傷。

近年來有相當(dāng)多國外的實(shí)驗(yàn)研究表明，離心運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對各類型運(yùn)動(dòng)人群有著相當(dāng)出色的特點(diǎn)。Raj 等人（2012）實(shí)驗(yàn)[4]證明對肥胖人群進(jìn)行為期 16 周的離心收縮阻力訓(xùn)練優(yōu)于相同相對體積的常規(guī)阻力訓(xùn)練。LaStayo 等人（2017））[5]將中老年人運(yùn)動(dòng)群體分為中等負(fù)荷離心收縮訓(xùn)練組與傳統(tǒng)阻力訓(xùn)練組進(jìn)行比較。同樣，他們發(fā)現(xiàn)在訓(xùn)練12 周后，其大腿肌肉組織的增加相當(dāng)明顯。

離心收縮的訓(xùn)練，會(huì)帶來運(yùn)動(dòng)性延遲肌肉酸痛等負(fù)面效應(yīng)，為什么對于進(jìn)行形體力量訓(xùn)練的健身運(yùn)動(dòng)來說還需要提倡離心收縮訓(xùn)練呢，原因很簡單，因?yàn)殡x心收縮訓(xùn)練的利遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弊。

2 離心收縮訓(xùn)練的作用

2.1 離心收縮訓(xùn)練有利于骨骼肌的重塑

重復(fù)離心收縮運(yùn)動(dòng)能讓機(jī)體更有利于骨骼肌的重塑和組織損傷修復(fù)。有研究表明一次大強(qiáng)度離心運(yùn)動(dòng)48h 后，肌節(jié)損傷最為嚴(yán)重。72h 后肌節(jié)部分重塑恢復(fù)，運(yùn)動(dòng)后48～168 h 線粒體結(jié)構(gòu)與數(shù)量恢復(fù)速度加快，可能促進(jìn)了受損組織有氧代謝能力提高，有利于受損組織再生以及收縮蛋白的合成[6]。

無論個(gè)體是否刻意的進(jìn)行離心收縮訓(xùn)練，離心收縮在日常健身中都是存在，不可避免的，這樣就伴隨著離心收縮運(yùn)動(dòng)帶來的運(yùn)動(dòng)性延遲肌肉酸痛等后果。延遲性肌肉酸痛一般具有兩個(gè)顯著特征, 第一是這種肌肉酸痛大部分發(fā)生在急性運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)度過大和持續(xù)的離心運(yùn)動(dòng)之后；第二此種類型的肌肉酸痛會(huì)引起運(yùn)動(dòng)機(jī)能的下降。如肌肉耐力、肌肉力量等，同時(shí)這種肌肉機(jī)能的下降和肌肉酸痛是暫時(shí)的，往往在48h后達(dá)到痛感峰值，在72h 痛感逐漸下降消失[7]。但是，如果著重刻意的進(jìn)行離心收縮的訓(xùn)練，重復(fù)離心收縮運(yùn)動(dòng)能使骨骼肌適應(yīng)能力更強(qiáng)，重塑、恢復(fù)能力更快，在更長周期的訓(xùn)練下能最大程度降低運(yùn)動(dòng)性延遲肌肉酸痛帶來的負(fù)面影響。

這與運(yùn)動(dòng)員所要進(jìn)行的專項(xiàng)力量訓(xùn)練不同，如果運(yùn)動(dòng)員的比賽專項(xiàng)并不需要大量進(jìn)行離心收縮的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，就應(yīng)該盡量避免離心收縮訓(xùn)練。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員跟普通健身愛好者不同，運(yùn)動(dòng)員每天需要進(jìn)行大量大負(fù)荷的訓(xùn)練，如果進(jìn)行過多的離心收縮訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致延遲性肌肉酸痛、骨骼肌損傷等負(fù)面效應(yīng)，嚴(yán)重影響備戰(zhàn)周期計(jì)劃和運(yùn)動(dòng)效果。而健身的普通人更在意有限的時(shí)間內(nèi)鍛煉的效率更高，健身的效率更高效以及反饋的形體效果更好，所以普通健身愛好者要更注重在訓(xùn)練中的控制離心收縮訓(xùn)練。

2.2 離心收縮訓(xùn)練有利于預(yù)防運(yùn)動(dòng)傷害和恢復(fù)損傷

若本身已有運(yùn)動(dòng)損傷的情況下，采用離心收縮的訓(xùn)練形式來對機(jī)體肌肉質(zhì)量和力量的干涉、改善和修復(fù)也有著良好效果。相對向心運(yùn)動(dòng)而言，離心運(yùn)動(dòng)更能促進(jìn)新生血管和膠原纖維的生成，促進(jìn)早期肌腱的愈合和后期的恢復(fù)再生并且強(qiáng)化了對運(yùn)動(dòng)傷害的抵抗作用[8]。LaStayo[9]等實(shí)驗(yàn)證明進(jìn)行離心運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的受試者跳頻相對對照組有顯著提高，大強(qiáng)度離心運(yùn)動(dòng)是一種改善肌腱損傷修復(fù)的訓(xùn)練方式，還可以改變肌腱彈性，改善神經(jīng)中樞與肌肉的協(xié)同能力，增強(qiáng)其協(xié)調(diào)性和肌肉力量，很大程度上的保持膠原組織的結(jié)構(gòu)和功能，其抗?fàn)坷芰蜕煺剐缘玫教岣撸瑴p小對肌腱的壓迫和載荷，從而提高肌腱的健康狀況。Lepley（2017）的研究[10]離心運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不僅能影響和治療干預(yù)肌肉形態(tài)的發(fā)展，而且在針對神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的控制上有著獨(dú)特的影響，降低在日常形體力量訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

無論是之前曾有運(yùn)動(dòng)傷病，或從未遭受運(yùn)動(dòng)傷害的困擾，合適的離心收縮訓(xùn)練都能有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)傷害。

2.3 離心收縮訓(xùn)練促進(jìn)肌肉維度增長

大部分學(xué)說認(rèn)為肌肉肥大生理學(xué)機(jī)制是指骨骼肌在訓(xùn)練后增大原有的肌肉橫斷面積。蛋白質(zhì)的合成增加，改變肌原纖維的比例，使肌原纖維的直徑增加從而導(dǎo)致肌纖維橫截面積的增大，從而造成骨骼肌維度的增長[11]。

高強(qiáng)度的離心收縮訓(xùn)練引起的機(jī)械張力也可以增加代謝的速率和刺激參與蛋白質(zhì)合成的信號(hào)通路，如促分裂原活化蛋白激酶通路[12]，其在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的肌肉肥大起著重要作用。離心運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械刺激導(dǎo)致肌細(xì)胞中亞細(xì)胞損傷，繼而誘導(dǎo)的生理變化包括主信號(hào)通路的激活和基因表達(dá)可能是健康肌肉中的肌肉肥大相關(guān)的主要機(jī)制[13]。Butterfield（2006）的實(shí)驗(yàn)[14]也通過其實(shí)驗(yàn)證明了骨骼肌可以感知機(jī)械刺激并將這種刺激轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成速率的生化反應(yīng)。蛋白的合成量與營養(yǎng)物質(zhì)攝入量、重量訓(xùn)練的機(jī)械負(fù)荷輸出量、肌肉細(xì)胞水合作用、蛋白質(zhì)同化作用激素以及其受體反應(yīng)有關(guān)[15]。Aagaard（2001）的研究[16]表明高強(qiáng)度離心運(yùn)動(dòng)后肌肉肥大也與較大的羽狀肌肉纖維（fiber pennation）角度有關(guān)，Walke（1998）的實(shí)驗(yàn)[17]通過骨骼肌內(nèi)組織化學(xué)特征和代謝產(chǎn)物的變化，認(rèn)為高強(qiáng)度的離心收縮比向心收縮在增加肌肉質(zhì)量上更有效。

離心訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)后的肌肉肥大也可以通過其他對機(jī)械刺激敏感的合成代謝途徑來解釋。例如，睪酮通過提高蛋白質(zhì)合成速率和抑制蛋白質(zhì)分解對來對肌肉肥大進(jìn)行直接影響[18]，或者通過刺激其他合成代謝激素如生長激素的釋放間接影響肌肉肥大[19]。

離心收縮訓(xùn)練從訓(xùn)練負(fù)荷上說，能給予肌肉訓(xùn)練更大的機(jī)械負(fù)荷，更大的阻力和刺激，從而促進(jìn)細(xì)胞相關(guān)肌肉蛋白的基因表達(dá)調(diào)控，使得肌纖維重塑、增長，讓肌纖維橫截面積的增大。從激素分泌上說，離心訓(xùn)練刺激了相關(guān)激素直接或者間接影響了蛋白質(zhì)的合成速率增加和分解速率降低，從而最終達(dá)到日常形體力量訓(xùn)練中肌肉維度增長的目的。

2.4 離心收縮訓(xùn)練有利于促進(jìn)更大力量增長

肌肉力量的增長和肌肉橫斷面面積有直接關(guān)系，除此以外，據(jù)周思紅（2005）實(shí)驗(yàn)[20]顯示，4 周150%、120%和100%負(fù)荷的離心訓(xùn)練對提高運(yùn)動(dòng)員的肌肉力量都有顯著作用。離心收縮所產(chǎn)生的最大肌肉力量要比其他收縮形式要大，因此加強(qiáng)離心收縮訓(xùn)練是能更好的促進(jìn)力量的增長[21]。離心收縮可以增加肌肉的峰值力矩[22]，根據(jù)Huxley 模型[23]表明，離心收縮訓(xùn)練可通過較低能量成本產(chǎn)生更高力量[24]。

另外，運(yùn)動(dòng)員的最大肌肉力量與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)放頻率及發(fā)放沖動(dòng)的同步性關(guān)系很密切,未經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的普通人收縮肌肉時(shí)，最多大約能募集 60 %～70 %的肌纖維同時(shí)參與收縮，這與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞的激活和神經(jīng)驅(qū)動(dòng)有著很大的關(guān)系，Kamen 和Knight （2004）的實(shí)驗(yàn)[25]在對股四頭肌進(jìn)行6 周的離心收縮動(dòng)態(tài)訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)單位募集率增加了15%，證實(shí)在肌肉收縮期間，中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以通過增加運(yùn)動(dòng)單位的募集率或增加額外的運(yùn)動(dòng)單位來控制增加的肌肉力量的產(chǎn)生。由于與向心收縮或等長收縮訓(xùn)練相比，在最大離心收縮動(dòng)作期間肌肉可以產(chǎn)生更大的最大力量，因此使用離心收縮的重阻力訓(xùn)練對于增加肌肉力量可能是最有效的。Farthing 和Chilibeck（2003）的實(shí)驗(yàn)[26]同樣觀測到與向心收縮訓(xùn)練相比，8 周的離心收縮阻力訓(xùn)練能提高更大的肌肉肥大和肌肉力量。離心運(yùn)動(dòng)可能優(yōu)先募集快肌纖維，并募集此前未激活且不活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位，從而導(dǎo)致更大的力量產(chǎn)生。因此離心收縮訓(xùn)練能有效的提高運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞對肌纖維的募集能力，達(dá)到力量訓(xùn)練中增強(qiáng)最大力量的目的。

2.5 離心收縮訓(xùn)練有利于促進(jìn)相關(guān)因子的表達(dá)和內(nèi)分泌循環(huán)

除了以上提到的睪酮和其他生長激素的影響外，史冀鵬等（2014）發(fā)現(xiàn)[27]大鼠股四頭肌的一次性離心運(yùn)動(dòng)能上調(diào)其肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖成肌細(xì)胞的表達(dá)，還能促進(jìn)生長調(diào)節(jié)因子(Myogenic Regulatory Factors，MRFs)的分泌；劉陽（2019）的實(shí)驗(yàn)[28]發(fā)現(xiàn)在相同攝氧量下，大鼠腓腸肌的離心運(yùn)動(dòng)相比向心運(yùn)動(dòng)更為顯著的促進(jìn)血清中鳶尾素(Irisin)上游信號(hào)通路激活作用，且可在訓(xùn)練后的一段時(shí)間內(nèi)促進(jìn)鳶尾素和肌聯(lián)素(CTRP15)的分泌，鳶尾素和肌聯(lián)素都對脂肪代謝有著極其重要的刺激作用[29-30]。Hill（2003）的研究[31]認(rèn)為離心收縮導(dǎo)致的機(jī)械刺激可能影響IGF-1 基因剪接到IGF-1Ea 上，從而增加IGF-1Ea mRNA 表達(dá)和肌肉肥大。正是激素分泌與機(jī)械負(fù)荷所帶來的刺激相互作用，使得骨骼肌的合成速率大大增加。同時(shí)使得機(jī)體在激素方面有著更積極的適應(yīng)性變化。

Paschalis（2011）還發(fā)現(xiàn)[32]在健康受試者中進(jìn)行，離心收縮訓(xùn)練后，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）在嚙齒動(dòng)物和人類肌肉離心收縮后分泌增加，此因子是誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生，防止神經(jīng)變性，積極影響神經(jīng)可塑性（學(xué)習(xí)和記憶）的生長因子，在脂肪氧化起核心作用。關(guān)于葡萄糖代謝和胰島素抵抗等代謝危險(xiǎn)人群，Miles 等（2016）的研究[33]證明離心收縮訓(xùn)練同樣為患有代謝危險(xiǎn)因素的患者帶來益處。Mitchell等（2017）[34]發(fā)現(xiàn)適度負(fù)荷離心收縮訓(xùn)練在多種慢性病和重癥患者中具有良好的耐受性。

3 離心收縮訓(xùn)練的局限性

具有骨骼肌功能障礙或嚴(yán)重肌肉萎縮的慢性病患者因無法承受較大負(fù)荷的離心收縮訓(xùn)練而經(jīng)常性出現(xiàn)呼吸困難。即使如今出現(xiàn)了很多用于中老年和慢性病患者群體的離心收縮訓(xùn)練的技術(shù)和設(shè)備，例如上肢和下肢劃船機(jī)（LaStayo等，2017[35]），用于下坡行走的跑步機(jī)，以及提供坡度下降的劃船機(jī)（Theodorou 等人，2013[36]）。要達(dá)到適度的訓(xùn)練負(fù)荷，依然需要嚴(yán)格監(jiān)督指導(dǎo)。對于肥胖的特定群體，他們在離心收縮訓(xùn)練后表現(xiàn)出肌肉形態(tài)的特殊延長和變化（Paschalis 等，2013[37]），因此對于肥胖群體進(jìn)行離心收縮訓(xùn)練指導(dǎo)需要格外注意，應(yīng)采用漸進(jìn)的負(fù)荷強(qiáng)度或初始斜坡階段提高訓(xùn)練的耐受性。

盡管如此，離心收縮訓(xùn)練對身體成分和其他健康相關(guān)參數(shù)的積極影響使其成為慢性病或肥胖人群有益的訓(xùn)練方式。

4 小結(jié)與展望

與專業(yè)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行專項(xiàng)力量訓(xùn)練不同，普通人在快節(jié)奏社會(huì)生活的今天，更在意如何在有限的時(shí)間內(nèi)高效地完成運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，獲得勻稱、健康身體和良好運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力的鍛煉效果。離心收縮訓(xùn)練在力量訓(xùn)練和恢復(fù)訓(xùn)練中有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，其帶來的優(yōu)勢和變化都并不僅是獨(dú)立存在，而是相互作用的，更好的加強(qiáng)力量訓(xùn)練的效果。例如離心收縮訓(xùn)練能預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷，促進(jìn)骨骼肌重塑恢復(fù)，從而延長運(yùn)動(dòng)壽命；離心收縮訓(xùn)練促進(jìn)相關(guān)激素的表達(dá)和分泌，使得訓(xùn)練者達(dá)到肌肉肥大和力量增長的目的，其之間的關(guān)系是相輔相成的，形成一個(gè)良好的循環(huán)。除此之外，離心訓(xùn)練在內(nèi)分泌循環(huán)和代謝方面有著極其出色的作用，對肥胖人群、中老年人群、具有高風(fēng)險(xiǎn)代謝人群和慢性病人群都有著良好的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果。

離心收縮訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，而何種具體的離心訓(xùn)練動(dòng)作和負(fù)荷強(qiáng)度，是對各種運(yùn)動(dòng)人群（青少年、中老年和肥胖人群等）運(yùn)動(dòng)效果最大化和最安全的，還需更深入的研究。