大眾體育力量訓練中離心收縮的作用

黃文華

（廣西師范大學體育學院，廣西 桂林 541004）

目前, 肥胖作為多種危害健康的誘發因素，正在全世界呈流行趨勢[1]。近年以來，隨著我國經濟水平發展，人民群眾的生活水平也在不斷提高。城市人群營養攝入過甚，并且缺乏運動，同時工作壓力不斷增大，進食不規律，攝入油炸、加工食品過多以及伏案久坐時間過長，導致我國的肥胖率正在急劇上升，超重及肥胖總人數躍居全球第二多人數，僅次于美國，并且還有持續上升的趨勢。

鑒于上述嚴重的肥胖問題，也有越來越多的人意識到體育鍛煉對于自身肥胖和健康問題的重要性。而身在快節奏的城市當中，也有更多的人選擇到健身房進行運動鍛煉。除了傳統的有氧運動如跑步、游泳和球類運動等傳統運動外，更多的人開始接觸力量訓練，借此來增加自身肌肉含量比例，提高基礎代謝率,讓自己的形體變得更勻稱以及增強運動表現能力。

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

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，在產生張力的同時，肌纖維有控制的被外力被動地拉長的一種肌肉收縮方式。與向心收縮和等長收縮相比，離心收縮的特點在于其能產生更大的張力和肌肉微觀結構的變化，因此導致肌肉的適應性變化更高。離心收縮可產生較大的張力有兩個原因：離心收縮時肌肉的牽張反射十分強烈，進而引起較大張力；肌肉在離心收縮時被動拉長，肌肉因為其獨特的彈性性質而產生阻力，其中的收縮部分也產生最大阻力[2]。

1.2 離心收縮的生物學微觀結構變化

從骨骼肌超微結構上來看，骨骼肌是由一系列高度規則有序的特定蛋白質構成的。90 年代后期Morgan 和Allen[3]的研究結果發現肌肉在進行離心收縮后肌纖維中出現 Z 線流、過長肌節或半肌節、肌節界限模糊和肌原纖維區域性解體等現象。離心收縮的生物學分子機制在目前為止還沒有一個公認的學說，許多離心收縮的觀察現象不能用滑動絲和交叉理論來解釋，迄今為止新提出的跨橋機制，肌節和半肌節長度不均勻性以及肌肉激活時結構元素結合等學說都有各自缺陷未被完全認可，等待更深一步的研究。

1.3 離心收縮訓練的發展及意義

從許多的研究來看，離心收縮的研究方向大部分是運動損傷、骨骼肌損傷和運動性延遲肌肉酸痛，鮮有從健身增肌方面著手的研究。從鍛煉目的上來看，運動員的專項力量訓練和大眾體育中普通人的形體力量訓練的目的是不同的。運動員的專項力量訓練在于活動更有利于的專項的運動表現和成績；而普通人的形體力量訓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動表現能力，使自己的身體機能更能從容的適應日常的工作、學習和生活。不過無論是力量專項訓練還是形體力量訓練都要共同注意的一點是，要盡量的避免運動損傷。就運動員來說，運動損傷會影響訓練計劃，從而影響比賽和運動表現；而對于普通人來說，運動損傷也會影響自己的生活，運動鍛煉從而失去了它本身的目的和意義。所以無論是運動員還是普通人都應盡量避免運動損傷。

近年來有相當多國外的實驗研究表明，離心運動訓練對各類型運動人群有著相當出色的特點。Raj 等人（2012）實驗[4]證明對肥胖人群進行為期 16 周的離心收縮阻力訓練優于相同相對體積的常規阻力訓練。LaStayo 等人（2017））[5]將中老年人運動群體分為中等負荷離心收縮訓練組與傳統阻力訓練組進行比較。同樣，他們發現在訓練12 周后，其大腿肌肉組織的增加相當明顯。

離心收縮的訓練，會帶來運動性延遲肌肉酸痛等負面效應，為什么對于進行形體力量訓練的健身運動來說還需要提倡離心收縮訓練呢，原因很簡單，因為離心收縮訓練的利遠遠大于弊。

2 離心收縮訓練的作用

2.1 離心收縮訓練有利于骨骼肌的重塑

重復離心收縮運動能讓機體更有利于骨骼肌的重塑和組織損傷修復。有研究表明一次大強度離心運動48h 后，肌節損傷最為嚴重。72h 后肌節部分重塑恢復，運動后48～168 h 線粒體結構與數量恢復速度加快，可能促進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]。

無論個體是否刻意的進行離心收縮訓練，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動帶來的運動性延遲肌肉酸痛等后果。延遲性肌肉酸痛一般具有兩個顯著特征, 第一是這種肌肉酸痛大部分發生在急性運動、強度過大和持續的離心運動之后；第二此種類型的肌肉酸痛會引起運動機能的下降。如肌肉耐力、肌肉力量等，同時這種肌肉機能的下降和肌肉酸痛是暫時的，往往在48h后達到痛感峰值，在72h 痛感逐漸下降消失[7]。但是，如果著重刻意的進行離心收縮的訓練，重復離心收縮運動能使骨骼肌適應能力更強，重塑、恢復能力更快，在更長周期的訓練下能最大程度降低運動性延遲肌肉酸痛帶來的負面影響。

這與運動員所要進行的專項力量訓練不同，如果運動員的比賽專項并不需要大量進行離心收縮的運動表現，就應該盡量避免離心收縮訓練。因為運動員跟普通健身愛好者不同，運動員每天需要進行大量大負荷的訓練，如果進行過多的離心收縮訓練會導致延遲性肌肉酸痛、骨骼肌損傷等負面效應，嚴重影響備戰周期計劃和運動效果。而健身的普通人更在意有限的時間內鍛煉的效率更高，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練中的控制離心收縮訓練。

2.2 離心收縮訓練有利于預防運動傷害和恢復損傷

若本身已有運動損傷的情況下，采用離心收縮的訓練形式來對機體肌肉質量和力量的干涉、改善和修復也有著良好效果。相對向心運動而言，離心運動更能促進新生血管和膠原纖維的生成，促進早期肌腱的愈合和后期的恢復再生并且強化了對運動傷害的抵抗作用[8]。LaStayo[9]等實驗證明進行離心運動訓練的受試者跳頻相對對照組有顯著提高，大強度離心運動是一種改善肌腱損傷修復的訓練方式，還可以改變肌腱彈性，改善神經中樞與肌肉的協同能力，增強其協調性和肌肉力量，很大程度上的保持膠原組織的結構和功能，其抗牽拉能力和伸展性得到提高，減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]離心運動訓練不僅能影響和治療干預肌肉形態的發展，而且在針對神經系統對肌肉的控制上有著獨特的影響，降低在日常形體力量訓練中運動傷害的風險。

無論是之前曾有運動傷病，或從未遭受運動傷害的困擾，合適的離心收縮訓練都能有效預防運動傷害。

2.3 離心收縮訓練促進肌肉維度增長

大部分學說認為肌肉肥大生理學機制是指骨骼肌在訓練后增大原有的肌肉橫斷面積。蛋白質的合成增加，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]。

高強度的離心收縮訓練引起的機械張力也可以增加代謝的速率和刺激參與蛋白質合成的信號通路，如促分裂原活化蛋白激酶通路[12]，其在運動誘導的肌肉肥大起著重要作用。離心運動引起的機械刺激導致肌細胞中亞細胞損傷，繼而誘導的生理變化包括主信號通路的激活和基因表達可能是健康肌肉中的肌肉肥大相關的主要機制[13]。Butterfield（2006）的實驗[14]也通過其實驗證明了骨骼肌可以感知機械刺激并將這種刺激轉化為調節蛋白質合成速率的生化反應。蛋白的合成量與營養物質攝入量、重量訓練的機械負荷輸出量、肌肉細胞水合作用、蛋白質同化作用激素以及其受體反應有關[15]。Aagaard（2001）的研究[16]表明高強度離心運動后肌肉肥大也與較大的羽狀肌肉纖維（fiber pennation）角度有關，Walke（1998）的實驗[17]通過骨骼肌內組織化學特征和代謝產物的變化，認為高強度的離心收縮比向心收縮在增加肌肉質量上更有效。

離心訓練運動后的肌肉肥大也可以通過其他對機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合成速率和抑制蛋白質分解對來對肌肉肥大進行直接影響[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]。

離心收縮訓練從訓練負荷上說，能給予肌肉訓練更大的機械負荷，更大的阻力和刺激，從而促進細胞相關肌肉蛋白的基因表達調控，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，離心訓練刺激了相關激素直接或者間接影響了蛋白質的合成速率增加和分解速率降低，從而最終達到日常形體力量訓練中肌肉維度增長的目的。

2.4 離心收縮訓練有利于促進更大力量增長

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

另外，運動員的最大肌肉力量與神經系統的發放頻率及發放沖動的同步性關系很密切,未經過專業訓練的普通人收縮肌肉時，最多大約能募集 60 %～70 %的肌纖維同時參與收縮，這與運動神經中樞的激活和神經驅動有著很大的關系，Kamen 和Knight （2004）的實驗[25]在對股四頭肌進行6 周的離心收縮動態訓練后，運動單位募集率增加了15%，證實在肌肉收縮期間，中樞神經系統可以通過增加運動單位的募集率或增加額外的運動單位來控制增加的肌肉力量的產生。由于與向心收縮或等長收縮訓練相比，在最大離心收縮動作期間肌肉可以產生更大的最大力量，因此使用離心收縮的重阻力訓練對于增加肌肉力量可能是最有效的。Farthing 和Chilibeck（2003）的實驗[26]同樣觀測到與向心收縮訓練相比，8 周的離心收縮阻力訓練能提高更大的肌肉肥大和肌肉力量。離心運動可能優先募集快肌纖維，并募集此前未激活且不活動的運動單位，從而導致更大的力量產生。因此離心收縮訓練能有效的提高運動神經中樞對肌纖維的募集能力，達到力量訓練中增強最大力量的目的。

2.5 離心收縮訓練有利于促進相關因子的表達和內分泌循環

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）發現[27]大鼠股四頭肌的一次性離心運動能上調其肌衛星細胞增殖成肌細胞的表達，還能促進生長調節因子(Myogenic Regulatory Factors，MRFs)的分泌；劉陽（2019）的實驗[28]發現在相同攝氧量下，大鼠腓腸肌的離心運動相比向心運動更為顯著的促進血清中鳶尾素(Irisin)上游信號通路激活作用，且可在訓練后的一段時間內促進鳶尾素和肌聯素(CTRP15)的分泌，鳶尾素和肌聯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]認為離心收縮導致的機械刺激可能影響IGF-1 基因剪接到IGF-1Ea 上，從而增加IGF-1Ea mRNA 表達和肌肉肥大。正是激素分泌與機械負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。同時使得機體在激素方面有著更積極的適應性變化。

Paschalis（2011）還發現[32]在健康受試者中進行，離心收縮訓練后，腦源性神經營養因子（BDNF）在嚙齒動物和人類肌肉離心收縮后分泌增加，此因子是誘導神經發生，防止神經變性，積極影響神經可塑性（學習和記憶）的生長因子，在脂肪氧化起核心作用。關于葡萄糖代謝和胰島素抵抗等代謝危險人群，Miles 等（2016）的研究[33]證明離心收縮訓練同樣為患有代謝危險因素的患者帶來益處。Mitchell等（2017）[34]發現適度負荷離心收縮訓練在多種慢性病和重癥患者中具有良好的耐受性。

3 離心收縮訓練的局限性

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

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

4 小結與展望

與專業運動員進行專項力量訓練不同，普通人在快節奏社會生活的今天，更在意如何在有限的時間內高效地完成運動計劃，獲得勻稱、健康身體和良好運動表現能力的鍛煉效果。離心收縮訓練在力量訓練和恢復訓練中有許多突出的優點，其帶來的優勢和變化都并不僅是獨立存在，而是相互作用的，更好的加強力量訓練的效果。例如離心收縮訓練能預防運動損傷，促進骨骼肌重塑恢復，從而延長運動壽命；離心收縮訓練促進相關激素的表達和分泌，使得訓練者達到肌肉肥大和力量增長的目的，其之間的關系是相輔相成的，形成一個良好的循環。除此之外，離心訓練在內分泌循環和代謝方面有著極其出色的作用，對肥胖人群、中老年人群、具有高風險代謝人群和慢性病人群都有著良好的運動訓練效果。

離心收縮訓練的優點是顯而易見的，而何種具體的離心訓練動作和負荷強度，是對各種運動人群（青少年、中老年和肥胖人群等）運動效果最大化和最安全的，還需更深入的研究。