肌肉離心收縮的功能及其實踐意義

趙 倩

(曲阜師范大學 體育科學學院，山東曲阜 273165)

當施加在肌肉上的外力超過肌肉本身產生的張力時，肌肉就會發生離心(拉長)收縮，從而導致肌肉肌腱系統在收縮時被迫拉長。在這個過程中，肌肉吸收外部負荷產生的能量，這就解釋了為什么離心收縮也被稱為“負功”，而不是向心(縮短)收縮或“正功”[1]。在日常或體育活動中，離心肌肉收縮是大多數運動的一個組成部分。骨骼肌離心收縮以支撐身體的重量對抗重力，并吸收沖擊或儲存彈性反沖能量，為向心收縮做準備。實際上，離心收縮“高張力和低能耗”兩個主要特性使得這種收縮方式成為替代傳統肌肉訓練的明智方案。離心運動被廣泛應用于運動訓練中，以提高運動員在執行離心運動任務時的最大肌肉力量。同樣也廣泛應用于運動康復領域，尤其是在治療肌腱疾病方面[2]。越來越多的證據表明，離心運動在特殊人群的老年人或患有神經肌肉病變等慢性健康疾病的患者中的益處[3]。

1 離心運動與肌肉損傷

隨著不斷發展，人們廣泛地使用離心運動來增加訓練過程中產生的機械刺激(即力量或機械能)，同時最大限度減少代謝刺激(即能量消耗)的策略。向心和等長肌肉運動也可能導致運動性肌肉損傷(exercise-induced muscle damage，EIMD)，而離心運動可能導致細胞骨架和肌肉纖維微損傷發生更重要的改變，特別是產生高張力時高速離心肌肉動作或較短肌肉長度。運動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，如張力產生能力喪失或本體感覺功能下降。一次不習慣的離心收縮導致了肌肉損傷，而重復相同的離心動作后，運動性肌肉損傷程度逐漸減少，這種現象稱為“重復運動效應”現象。因此，參與常規離心訓練方案的受試者比未受過訓練的人更不易受運動引起的肌肉損傷。目前，已經提出神經、機械力和細胞適應性有助于這種適應性肌肉反應，但還沒有統一的理論。根據神經理論，運動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械應力引起的。神經適應性包括提高運動單位的同步性和激活大量的運動單位，這主要是通過募集更多數量的慢肌纖維神經適應性。根據神經有助于重復運動效應的觀察，可以看到同側最大離心肌肉動作具有對側保護作用[4]，但對側肢體的保護程度低于同側肢體的保護程度。

2 離心運動在運動康復中的應用

2.1 肌腱腱病

慢性離心運動已成為治療以跟腱、髕骨和外側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期伴有炎癥、肌腱結構異常和疼痛，特別是在活動中，如跑步。疼痛導致身體活動減少和肌肉萎縮。而傳統非手術治療，包括物理治療和休息，往往不能緩解，而通過外科手術去修復肌腱往往是有規定的，這可能會讓運動員數月無法活動。Alfredson等[5]對15名患有嚴重跟腱病的運動員進行12周的離心訓練，干預后，所有接受過離心訓練的運動員在疼痛減輕的情況下恢復了受傷前的運動水平，肌腱結構改善。盡管目前尚不清楚哪些肌肉骨骼的改變導致了疼痛的減輕，但可能的改變包括肌腱硬度的降低，新生血管的增加，神經可塑性，以提高神經肌肉的協調性和肌肉力量，從而減少肌腱負荷，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量的戰略已成為一項重大關切。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，骨骼肌的尺寸和功能會逐漸減小。研究發現[6]，肌肉減少與肌肉內脂肪和結締組織的增加、肌肉力量的降低有關，此外心血管功能障礙還會降低有氧能力。這些變化導致老年人功能獨立性下降，嚴重損害老年人的生活質量和預期壽命。此外，多項證據表明，運動訓練可以預防或逆轉肌肉老化。的確，通過比較訓練有素的年輕和老年人肌肉特征發現，訓練有素的運動員都可以維持和改善肌肉功能，與年齡無關。Mueller等[7]研究發現，離心訓練后老年人肌肉質量的增加與傳統運動訓練所觀察到的肌纖維橫截面積(肥大)的增加并不相同。推測離心訓練后的肌肉生長似乎是通過增加一系列的肌節或增生來實現的。雖然現有的證據表明離心訓練方案在老年人中得到了很好地認同與接受，而另研究發現，老年人對與運動相關的肌肉損傷表現出更大的脆弱性。Manfredi等[8]實驗發現，將5名年輕人(20-30歲)和5名未受過訓練的老年人(59-63歲)進行了三次15分鐘的離心運動，取股外側肌進行活檢，發現與年輕人相比，老年人中肌節組織紊亂的比例更高。因此，在開展老年人離心訓練項目時，強烈建議謹慎而安全地進行離心訓練強度的增加。

3 離心運動在病理狀態中的應用

離心訓練是一種很有前途的訓練方式，離心訓練可用于冠狀動脈供血不足的患者[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。與向心周期訓練相比，離心周期訓練使冠狀動脈患者下肢最大肌力增加9-15%，肌纖維體積增加，左心室平均射血分數提高了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動期間受到中度至嚴重的限制，使他們無法進行高強度的運動。離心訓練可能允許這些患者在高張力，低代謝需求的情況下進行運動[10]。

對于II型糖尿病患者[11]，在有氧訓練計劃中加入離心運動可有效地改善葡萄糖耐量并降低糖化血紅蛋白值。目前有幾種機制可以解釋離心運動訓練對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、糖原合酶活性的增加和收縮蛋白含量的增加，從而導致基礎代謝率的提高，增加絕對葡萄糖攝取。離心訓練可能代表一種有趣的運動干預，以減少超重和糖尿病人群的危險因素。

4 結語與建議

離心運動具有特定的機械力、代謝和心臟循環特性，促進其在各種環境中的應用，其最終目標，對想要進一步提高運動能力的運動員來說是提高他們的肌肉功能和運動能力，對有心肺、代謝、神經或癌癥病理的老年受試者或患者來說，就是希望能夠改善他們的生活質量。盡管最近證據表明離心訓練干預在多個領域的益處，但確實有必要進一步研究離心收縮的生理學機制，以便更詳細地探討離心訓練對老年人或慢性病患者的長期影響。