肌肉離心收縮的功能及其實(shí)踐意義

趙 倩

(曲阜師范大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院，山東曲阜 273165)

當(dāng)施加在肌肉上的外力超過肌肉本身產(chǎn)生的張力時(shí)，肌肉就會(huì)發(fā)生離心(拉長(zhǎng))收縮，從而導(dǎo)致肌肉肌腱系統(tǒng)在收縮時(shí)被迫拉長(zhǎng)。在這個(gè)過程中，肌肉吸收外部負(fù)荷產(chǎn)生的能量，這就解釋了為什么離心收縮也被稱為“負(fù)功”，而不是向心(縮短)收縮或“正功”[1]。在日?；蝮w育活動(dòng)中，離心肌肉收縮是大多數(shù)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)組成部分。骨骼肌離心收縮以支撐身體的重量對(duì)抗重力，并吸收沖擊或儲(chǔ)存彈性反沖能量，為向心收縮做準(zhǔn)備。實(shí)際上，離心收縮“高張力和低能耗”兩個(gè)主要特性使得這種收縮方式成為替代傳統(tǒng)肌肉訓(xùn)練的明智方案。離心運(yùn)動(dòng)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，以提高運(yùn)動(dòng)員在執(zhí)行離心運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)的最大肌肉力量。同樣也廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域，尤其是在治療肌腱疾病方面[2]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，離心運(yùn)動(dòng)在特殊人群的老年人或患有神經(jīng)肌肉病變等慢性健康疾病的患者中的益處[3]。

1 離心運(yùn)動(dòng)與肌肉損傷

隨著不斷發(fā)展，人們廣泛地使用離心運(yùn)動(dòng)來(lái)增加訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的機(jī)械刺激(即力量或機(jī)械能)，同時(shí)最大限度減少代謝刺激(即能量消耗)的策略。向心和等長(zhǎng)肌肉運(yùn)動(dòng)也可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷(exercise-induced muscle damage，EIMD)，而離心運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致細(xì)胞骨架和肌肉纖維微損傷發(fā)生更重要的改變，特別是產(chǎn)生高張力時(shí)高速離心肌肉動(dòng)作或較短肌肉長(zhǎng)度。運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷癥狀包括肌肉延遲性酸痛(delayed onset muscle soreness，DOMS)、僵硬、腫脹和各種功能缺陷，如張力產(chǎn)生能力喪失或本體感覺功能下降。一次不習(xí)慣的離心收縮導(dǎo)致了肌肉損傷，而重復(fù)相同的離心動(dòng)作后，運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷程度逐漸減少，這種現(xiàn)象稱為“重復(fù)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)”現(xiàn)象。因此，參與常規(guī)離心訓(xùn)練方案的受試者比未受過訓(xùn)練的人更不易受運(yùn)動(dòng)引起的肌肉損傷。目前，已經(jīng)提出神經(jīng)、機(jī)械力和細(xì)胞適應(yīng)性有助于這種適應(yīng)性肌肉反應(yīng)，但還沒有統(tǒng)一的理論。根據(jù)神經(jīng)理論，運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷是由劇烈離心收縮期間施加在少量活化肌纖維上的高機(jī)械應(yīng)力引起的。神經(jīng)適應(yīng)性包括提高運(yùn)動(dòng)單位的同步性和激活大量的運(yùn)動(dòng)單位，這主要是通過募集更多數(shù)量的慢肌纖維神經(jīng)適應(yīng)性。根據(jù)神經(jīng)有助于重復(fù)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的觀察，可以看到同側(cè)最大離心肌肉動(dòng)作具有對(duì)側(cè)保護(hù)作用[4]，但對(duì)側(cè)肢體的保護(hù)程度低于同側(cè)肢體的保護(hù)程度。

2 離心運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)康復(fù)中的應(yīng)用

2.1 肌腱腱病

慢性離心運(yùn)動(dòng)已成為治療以跟腱、髕骨和外側(cè)髁上肌腱炎為主的肌腱病變的主要方法。慢性跟腱炎的特征是跟腱長(zhǎng)期伴有炎癥、肌腱結(jié)構(gòu)異常和疼痛，特別是在活動(dòng)中，如跑步。疼痛導(dǎo)致身體活動(dòng)減少和肌肉萎縮。而傳統(tǒng)非手術(shù)治療，包括物理治療和休息，往往不能緩解，而通過外科手術(shù)去修復(fù)肌腱往往是有規(guī)定的，這可能會(huì)讓運(yùn)動(dòng)員數(shù)月無(wú)法活動(dòng)。Alfredson等[5]對(duì)15名患有嚴(yán)重跟腱病的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行12周的離心訓(xùn)練，干預(yù)后，所有接受過離心訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員在疼痛減輕的情況下恢復(fù)了受傷前的運(yùn)動(dòng)水平，肌腱結(jié)構(gòu)改善。盡管目前尚不清楚哪些肌肉骨骼的改變導(dǎo)致了疼痛的減輕，但可能的改變包括肌腱硬度的降低，新生血管的增加，神經(jīng)可塑性，以提高神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)性和肌肉力量，從而減少肌腱負(fù)荷，從而改善肌腱健康。

2.2 肌肉減少癥

由于人口日益老齡化，制訂改善老年人生活質(zhì)量的戰(zhàn)略已成為一項(xiàng)重大關(guān)切。衰老最明顯和致殘的后果之一是肌肉減少癥，其特征是隨著年齡的增長(zhǎng)，骨骼肌的尺寸和功能會(huì)逐漸減小。研究發(fā)現(xiàn)[6]，肌肉減少與肌肉內(nèi)脂肪和結(jié)締組織的增加、肌肉力量的降低有關(guān)，此外心血管功能障礙還會(huì)降低有氧能力。這些變化導(dǎo)致老年人功能獨(dú)立性下降，嚴(yán)重?fù)p害老年人的生活質(zhì)量和預(yù)期壽命。此外，多項(xiàng)證據(jù)表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以預(yù)防或逆轉(zhuǎn)肌肉老化。的確，通過比較訓(xùn)練有素的年輕和老年人肌肉特征發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練有素的運(yùn)動(dòng)員都可以維持和改善肌肉功能，與年齡無(wú)關(guān)。Mueller等[7]研究發(fā)現(xiàn)，離心訓(xùn)練后老年人肌肉質(zhì)量的增加與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練所觀察到的肌纖維橫截面積(肥大)的增加并不相同。推測(cè)離心訓(xùn)練后的肌肉生長(zhǎng)似乎是通過增加一系列的肌節(jié)或增生來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然現(xiàn)有的證據(jù)表明離心訓(xùn)練方案在老年人中得到了很好地認(rèn)同與接受，而另研究發(fā)現(xiàn)，老年人對(duì)與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的肌肉損傷表現(xiàn)出更大的脆弱性。Manfredi等[8]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將5名年輕人(20-30歲)和5名未受過訓(xùn)練的老年人(59-63歲)進(jìn)行了三次15分鐘的離心運(yùn)動(dòng)，取股外側(cè)肌進(jìn)行活檢，發(fā)現(xiàn)與年輕人相比，老年人中肌節(jié)組織紊亂的比例更高。因此，在開展老年人離心訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)，強(qiáng)烈建議謹(jǐn)慎而安全地進(jìn)行離心訓(xùn)練強(qiáng)度的增加。

3 離心運(yùn)動(dòng)在病理狀態(tài)中的應(yīng)用

離心訓(xùn)練是一種很有前途的訓(xùn)練方式，離心訓(xùn)練可用于冠狀動(dòng)脈供血不足的患者[9]，以增加其肌肉力量以及在心血管壓力最小的情況下獲得功能性益處。與向心周期訓(xùn)練相比，離心周期訓(xùn)練使冠狀動(dòng)脈患者下肢最大肌力增加9-15%，肌纖維體積增加，左心室平均射血分?jǐn)?shù)提高了14%，輸出功率比向心組高4倍。慢性阻塞性肺病患者的通氣能力在運(yùn)動(dòng)期間受到中度至嚴(yán)重的限制，使他們無(wú)法進(jìn)行高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。離心訓(xùn)練可能允許這些患者在高張力，低代謝需求的情況下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)[10]。

對(duì)于II型糖尿病患者[11]，在有氧訓(xùn)練計(jì)劃中加入離心運(yùn)動(dòng)可有效地改善葡萄糖耐量并降低糖化血紅蛋白值。目前有幾種機(jī)制可以解釋離心運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)糖尿病患者的有益作用，其中包括參與呼吸作用的線粒體蛋白的上調(diào)、糖原合酶活性的增加和收縮蛋白含量的增加，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)代謝率的提高，增加絕對(duì)葡萄糖攝取。離心訓(xùn)練可能代表一種有趣的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，以減少超重和糖尿病人群的危險(xiǎn)因素。

4 結(jié)語(yǔ)與建議

離心運(yùn)動(dòng)具有特定的機(jī)械力、代謝和心臟循環(huán)特性，促進(jìn)其在各種環(huán)境中的應(yīng)用，其最終目標(biāo)，對(duì)想要進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)能力的運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)是提高他們的肌肉功能和運(yùn)動(dòng)能力，對(duì)有心肺、代謝、神經(jīng)或癌癥病理的老年受試者或患者來(lái)說(shuō)，就是希望能夠改善他們的生活質(zhì)量。盡管最近證據(jù)表明離心訓(xùn)練干預(yù)在多個(gè)領(lǐng)域的益處，但確實(shí)有必要進(jìn)一步研究離心收縮的生理學(xué)機(jī)制，以便更詳細(xì)地探討離心訓(xùn)練對(duì)老年人或慢性病患者的長(zhǎng)期影響。