酸痛疲累话乳酸

科学松鼠会 2018-10-10 14:48:39

我们的身体宛如一部精巧的机器,在骨骼、肌肉、关节等运动器官的协助配合下,训练有素的人体能爆发出强劲的力量,能伸展出充满技巧的姿态。然而,即使是一流的运动员,假如已经进行了一阵剧烈运动,身体也会觉得又酸又疼,肌肉渐趋僵硬,动作也开始变形。有研究表明,这一切都和体内产生的乳酸有关。出现在酸奶里的乳酸是美味,堆积在体内的乳酸却似乎注定是运动者的天敌,究竟我们该怎样做,才能把乳酸带来的副作用降到最低呢?

乳酸之所以会产生,还得从我们体内的生化反应说起。

我们之所以能活动自如,伸缩随心的肌肉功不可没。肌肉收缩松弛的能量来源主要有三条途径,按照利用的先后顺序分别是:无氧参与的磷酸原分解,同样无氧的糖酵解,以及有氧代谢。

当人体开始活动时,在最初十来秒内,肌细胞一般是直接利用细胞内的高能磷酸化合物。在肌细胞有限的磷酸原存储量耗尽后,替补而上的就是无氧糖酵解代谢系统。细胞质内的葡萄糖和糖原在酶催化下产能,同时也生成丙酮酸。

在活动量不大、耗能不多的情形下,丙酮酸大部分会被运入细胞内的能量工厂——线粒体,然后在那进行有氧代谢,产能的同时生成二氧化碳和水。只有少量的丙酮酸会滞留在细胞质内,被酶催化生成乳酸。这些生成的乳酸有三条去路,一是同样进入线粒体进行有氧代谢;二是通过糖异生途径生成葡萄糖,葡萄糖还可以合成糖原;三是进入血液运到肝脏细胞,在那里进行代谢;最后,还有极少量乳酸会随汗液和尿液直接排泄出去。

然而,在高强度运动时,这些精巧的生理平衡就受到了严峻考验。在旺盛的能量需求下,糖酵解产生了大量丙酮酸。另一边,细胞供氧速度却无法完全跟上,线粒体内丙酮酸的氧化分解速率也受到了限制。结果就是细胞基质里的丙酮酸越来越多,乳酸也随之水涨船高。细胞内升高的酸度一方面抑制了肌肉的收缩,同时也抑制糖代谢里一些关键酶的活性,从而导致产能的途径受阻。人体的疲劳感也随之而生。

在激烈的竞技运动中,运动员的身体被逼到极限。在运动医学界,如何解决乳酸堆积带来的问题。让身体迅速恢复机能,也成为了关注的焦点。从目前的研究结果来说,主要有两种思路:一是通过增加有氧代谢的能力,直接减少乳酸的产生;二是提升糖酵解系统的功能,让身体更耐受已然生成的乳酸,并加速乳酸的转运和代谢。

研究人员通过取血样测量发现,当运动达到一定强度时,此前平缓增加的血乳酸浓度会在某一点急剧拔升,这个拐点就被称为“个体乳酸阈”,而通过科学训练,运动员可以大幅提高自己的个体乳酸阈值。而最著名的训练法有几种——间歇训练法通过交替安排高强度的训练期与低强度的间歇期,让身体习于高乳酸的刺激,增强骨骼肌对乳酸的缓冲和耐受能力。高原训练法则利用天然的低氧环境对身体形成一种刺激,诱导促进了红细胞的生成,于是提高了人体总的运氧水平,可以支持高强度运动更长时间。加州大学伯克莱分校的布鲁克斯教授则更推崇耐力训练,原因在于它能增加细胞内的线粒体数量。而这种微小能量工厂的数量多寡,决定了乳酸转化的速率如何。

除了专业的训练之外,运动后进行按摩或者伸展运动也有助于促进乳酸的转化。实践中还有人发现,运动后吸入20分钟左右的高浓度氧也能让人体较快地清除一些代谢堆积产物(这里并不是推荐非专业运动员这么做)。

乳酸原本只是糖酵解途径中的一个产物,它同样也可作为细胞的能量来源,事实上,心肌、慢肌纤维、呼吸横膈肌等组织甚至偏好乳酸胜过葡萄糖。有些市售运动饮料中也含有乳酸。通过科学的训练,可怕的乳酸也能与身体握手言和,成为我们运动的助力而非阻力。

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题图为已逝健身男星Greg Plitt