拉伸訓練對力量表現的效應和機制的研究進展

徐建華,程麗平

1 前言

人們通常認為力量和柔韌性是保障人們健康和提高運動成績的基本運動素質,所以,訓練計劃中通常會包含力量訓練和柔韌性訓練2項內容。但是,如何在一堂訓練課中將兩者完美結合使兩者都達到最佳的效果,目前還不太清楚。拉伸肯定能夠提高柔韌性,但其能否提高力量、跳躍等素質,有待研究[21]。

無論是競技體育還是大眾娛樂健身時,在每次正式訓練之前進行肢體的拉伸是常規程序,另外,人們普遍認為,拉伸訓練可以提高運動成績和預防運動損傷。兩項隨機性的研究調查在訓練課的基本部分之前做拉伸練習帶來的影響,結果顯示,并不能降低運動損傷的發病率[36,.37]。關于能否降低延遲性肌肉酸痛(DOMS）的發生,只有一項研究顯示可以降低酸痛[20]；但是,這個結果發生在最大屈膝離心運動24 h之后。要慎重對待這種研究結果,原因一是,有益的效果顯現間隔的時間太長；二是,樣本量太小,只有10名女性。最近的一些綜述性文章也提到,拉伸練習并不能防止運動損傷,也不能降低延遲性肌肉酸痛與提高運動表現。

另外,在運動前進行拉伸還顯示出了一定的副作用,尤其是在體能主導類快速力量型項群中表現突出。由于傳統訓練學理論都建議在主要活動之前進行拉伸練習,那么,探討拉伸練習對運動表現可能影響到何種程度就顯得尤為重要。

肌肉拉伸的方法主要有3種：即主動或被動的靜力拉伸法(static stretching）；主動或被動的彈振式拉伸法(ballistic stretching）；本體感受神經促進技術拉伸法(PNF）。筆者對近年來國內、外拉伸訓練對力量表現效應方面的文獻進行述評,主要目的有兩個：1）回顧總結拉伸訓練對力量表現的短期效應及長期效應；2）回顧所產生效應背后的發生機制。檢索的中文數據庫有中國期刊網(1999—2009）,萬方數據庫(1995—2009）,GOOGLE學術搜索。檢索關鍵詞為“拉伸訓練”、“肌肉力量”、“肌力表現”、“PNF式拉伸”及“靜力拉伸”。外文數據庫有M EDL INE(1966—2008）, EMBASE(1974—2008）,Cochrane Database of Systematic Review s(1993—2008）。檢索時的關鍵詞為‘flexibility’、‘stretching’、‘elasticity’、‘range of movement’、‘range of motion’、‘training’、‘injury’and‘warm-up’.這些關鍵詞基礎上,進一步檢索‘resistance exercise’、‘resistance training’、‘strength training’and/or‘acute effects’or‘chronic effects’.從檢索到的文獻看,中文文獻非常少,僅有2篇。說明拉伸訓練對肌力表現的效應這一重要課題沒有引起國內相關專家學者的重視,尚未成為研究的熱點。與國外開展了大量相關研究形成鮮明對比。

表1 部分關于拉伸訓練對力量表現急性效應研究的結果一覽表

2 拉伸訓練對力量素質的急性效應

2.1 對等張、等長和等動力量表現的影響

許多學者研究了拉伸訓練對力量表現的短期影響,但研究結果存在很大的爭議。這些研究一般刺激的時間為120 s～3 600 s不等,結果顯示,在主要力量練習之前進行拉伸練習,力量測試成績明顯下降。除了1項研究是采用彈振式拉伸法和3項研究是神經肌肉本體促進技術法(Prop rioceptve nuromuscular facilitabon,PNF）[1]之外,其他的研究都是采用靜力拉伸的方法。不管測試的形式是等長收縮、等張收縮還是等動收縮,力量測試成績都減少,幅度在4.5％到28％。除了 Evetovich等人調查的是肱二頭肌之外,其他的研究都測試的是下肢。也有其他研究者得出了相反的結論,沒有觀察到伸展練習對力量表現有副作用,但這些研究的刺激時間較短,從30 s～480 s不等。Bandeira等人以芭蕾舞演員為實驗對象,讓其每個動作持續15 s,共進行90 s的靜力主動拉伸,結果未發現力量下降。另外,讓受試者每個練習持續60 s,總共刺激360 s,結果發現臀部屈肌力量下降,臀部伸肌的力量沒變化[5](表1）。

大部分的研究顯示,拉伸練習之后力量表現下降,但是,分析這類文獻可以看出,研究都是對同一肌肉群采用了多種拉伸練習方式,且組數和持續時間比通常文獻里建議的要多。一般的建議是每一個肌群做4組,每個拉伸姿勢持續10～30 s。對大于65歲的個體進行實驗時,一般要長于60 s[2],所以,在所有的研究中,有可能是拉伸時間過長導致了力量表現的下降。

從實驗室得出的數據顯示,在經過4組30 s的靜力或者PNF式拉伸后,臀部內收肌等長收縮力量表現在45°時分別下降8.9％和12.3％,在30°時分別下降10.4％和10.9％。在靜力拉伸之后,膝關節屈肌和伸肌力量表現分別下降9.9％和2.3％。在PNF式拉伸之后屈肌和伸肌分別下降11.4％和4.8％[5,29]。即使按照文獻中所建議的時間對每一肌肉群采用一種方式進行拉伸,肌肉力量表現仍可能下降。柳愛蓮等人以男性自行車運動員為受試對象,通過對其分別進行15 min蹬車和15 min蹬車/PNF拉伸兩套不同方案的訓練,訓練后對其進行最大肌力、力量-時間曲線的主要指標以及下肢肌肉的肌電圖測試與對比分析。結果顯示,自行車運動員進行下肢 PNF牽拉練習不會引起最大肌力和力量-時間曲線的參數(MVC、F100、IRF和 TMVC）的顯著性下降,股直肌的肌電電壓卻發生顯著性下降[2]。有趣的是,Nelson等人證實,即使對拉伸有豐富經驗的運動者來講,拉伸對力量表現也有副效應。最近,有研究表明,刺激持續的時間(15 s或30 s）的靜力拉伸不影響肌肉力量表現[34]。

2.2 拉伸訓練對跳躍表現的效應

許多研究探討了拉伸練習對垂直彈跳表現的急性效應(表2）。據Church等人研究報告稱,在 PNF式拉伸之后,垂直彈跳能力表現明顯下降,但靜力拉伸之后沒有影響[26]。這個結果與 Power和 Knudson的研究結果是一致的,他們同樣發現在靜力拉伸訓練后垂直彈跳能力沒有明顯下降[38,23]。另一方面,有兩項針對訓練有素的女性的研究中,在先進行PNF式拉伸然后靜力或彈振式拉伸,受試者均沒有發現垂直彈跳能力表現下降。在另外一項研究中發現,在靜力拉伸練習之后,蹲跳(Squat jump）高度下降幅度在3.2％～4.4％,反向跳(vertical jump with counter movement）高度下降幅度在4.5％～7.3％[7,8,49]。Young和Behm研究了5種熱身方式對跳躍成績的影響,其實驗方案是,把受試對象分為5組進行跳躍測試前的熱身,分別是： 1）對照組；2）4 min次最大強度的跑步；3）靜力拉伸；4）跑和拉伸；5）跑、拉伸和跳躍。熱身后馬上對其進行跳躍測試。結果顯示,采用靜力拉伸的一組成績最差。僅采用跑進行熱身的一組成績明顯好于跑加靜力拉伸(Running plus stretching）的一組。把5組放在一起評價,跑和跳躍練習對跳躍表現有積極的影響,靜力拉伸對跳躍能力不利[21]。

肌肉力量是影響垂直彈跳高度的最重要的因素之一。如果拉伸練習導致即刻的肌肉力量下降,那么就會致使彈跳能力下降。在運動實踐中,這個信息對以力量和彈跳作為競技主導能力的運動項目來說意義非凡,如果稍有處理不當,將會影響到最后的競賽成績。然而,這些看似相互沖突的研究結論可能是由于實驗對象和方法的不同造成的。所以,這個話題值得進一步探討。同時,筆者認為,亦有必要開展拉伸練習對跳躍表現所產生長期效應的研究。

表2 部分關于拉伸訓練對跳躍表現急性效應的實驗結果一覽表

3 拉伸訓練對力量表現的長期效應

很少文獻就拉伸訓練對力量素質影響的長期效應進行探討。Worrel等人運用靜力拉伸和 PNF式拉伸練習訓練大腿后部的柔韌性。訓練方案是：每周訓練5次,連續3周,每堂訓練課每種方法練習20 min,共進行15堂訓練課,結果顯示,柔韌性沒有顯著增加,但是,在 60°/s和120°/s測試時,最大離心扭力矩分別增加8.5％和13.5％；在120°/s時向心最大扭矩增加11.2％[47]。Handel等人運用PNF式“收縮——放松”牽拉法訓練膝關節的伸肌和屈肌,訓練方案是：每周3次練習,連續進行8周,每堂訓練課持續86 min40 s。結果發現,柔韌性明顯增長,提高了6.3％；膝關節伸肌和屈肌的最大離心扭矩分別增加18.2％和23.0％,向心最大扭矩時膝關節屈肌增加9.4％[17]。

盡管仍然需要更多的相關研究進行證實,但從目前的相關研究看,柔韌練習之后力量素質的提高主要依賴于被拉伸肌肉的肥大。經實驗證實,在對動物進行3～30天、每天24 h的肌肉拉伸之后出現了肌肉肥大的現象。盡管這些研究都是以動物為實驗對象,但研究人員所用的拉伸方法和持續時間與人類為了提高柔韌性所用的拉伸方法與持續時間不同,所以,這就限制了這些研究成果應用到人的身上。對人來講,在經過3周的柔韌性訓練而無力量練習的情況下,力量表現增加了[17,48]。所以,盡管拉伸練習對即刻的力量表現有負面作用,但長期的拉伸訓練之后的效應可能未必如此。

4 拉伸訓練對肌力表現產生效應的可能機制

4.1 神經學適應機制

盡管證據依舊缺乏,一些學者已經試圖研究存在于拉伸訓練對力量素質影響背后的神經學機制。從檢索到的文獻看,這些研究得出的結論都不一致,相關性也不強。

Rosenbaum和 Henning研究發現,肱三頭肌經過3 min靜力拉伸,等長收縮最大扭矩肌力下降5％,同時,肌肉的協同性也伴隨著得到提高。當肌肉的協同性增加時,肌肉對被動拉伸時的阻力就小,肌肉肥大的能力增加[39]。正如McHugh所描述的那樣,這種現象稱之為“應力松弛(‘stress-relaxation）”,也就是當肌肉持續被牽拉時,其緊張度降低[28]。因此,牽拉導致的肌肉協同性增強可以作為肌肉力量表現下降的機制之一。

在另一項研究中,Fow les等人發現,在腳底屈肌完成被動式拉伸之后的即刻,運動單位激活的能力與肌電指數下降,最大自主收縮力量下降28％,在牽拉停止后1 h再進行測試仍然下降9％[13]。

Avela等人的研究發現,在肱三頭肌反復被動牽拉1 h后即刻,最大自主收縮力量下降23.3％。研究者觀察到被拉伸肌肉的肌梭敏感度降低,從而降低了信息的傳入和肌電圖振幅的下降[4]。

除了這些機制外,其他神經系統也可能參與其中,例如傷害感受器的激活與高爾基腱器官產生的抑制,這些會降低α運動神經元的活性。Avela等人還發現肌肉經過牽拉練習后,由三型和四型關節感受器產生的α運動神經元的抑制沖動升高。

Halbertsma和 Go¨eken研究了對后腿肌腱進行10 min靜力拉伸所產生的影響。結論是,此類練習所產生的影響可能不是因為肌肉彈性的改變,而是肌肉對牽拉有了更強的忍耐力。Magnusson等的研究和 Halbertsma等的研究采用了相似的實驗方法,得出了相同的結論[18]。

所以,從相關研究來看,似乎存在著肌肉、肌腱、關節感受器和傷害感受器敏感度降低的現象,上述組織恰恰是保護肌肉在合理的范圍內運動的基礎機制。除了這些改變,在拉伸練習之后即刻存在神經動作反應延遲的時段。這種即刻的神經改變可能與力量表現下降有關系,并且可能會增加受傷的危險。

4.2 結構適應機制

導致連續牽拉之后肌肉力量下降的假說之一是肌肉的粘彈性質發生了改變,這個改變可能改變肌肉長度與張力的關系。在這一點上,目前尚無統一定論。

Toft等人研究了腳底屈肌的粘彈性和柔順性。結論是,在經過被動拉伸訓練90 min之后或者每天2次共3周訓練之后的 24 h后的測試中,均沒發現肌肉結構的變化[43]；另外,Taylor等人發現,在對兔子進行肌肉拉伸之后,其長度發生改變,進而肌腱的被動張力降低[41]；Toft等人發現,在經過每天2次共3周的“收縮——放松”柔韌性訓練后,足底屈肌的被動張力降低36％[44]。這些研究者發現受試者初始的柔韌性水平與牽拉對被動張力的影響之間不存在顯著性相關,對不同水平的受試者影響是一樣的。

為了更好地弄清楚肌肉由于拉伸引起的粘彈性變化,一研究團隊做了3項不同的實驗。運用超聲波觀察小腿腓腸肌肌腱和肌膜在拉伸前后的變化。Kubo等人的研究結論是,10 min的靜力拉伸可降低腱結構的粘滯度并增強它們的彈性[24]；然后,又對同樣的受試者做了1項長期的研究。研究方案是抗阻訓練與拉伸訓練相結合,每組練習做45 s,中間間隔15 s,每天2次訓練課,每周7天共進行8周。在第3項研究中,受試者進行連續20天靜力拉伸,每天2堂訓練課,每次課安排5項拉伸練習,每項練習45 s,每項練習之間間隔15 s。通過上述2項研究得出的結論是,訓練可降低腱結構黏性,但彈性并沒有改變[25]。

Herda,Trent J等人比較了靜力拉伸和彈振式拉伸對肱二頭肌在等長自主收縮時的最大扭力矩、肌電圖和機械效應圖的區別。其得出的結論建議是,在拉伸訓練期間,對肌肉彈性結構影響最大的是肌聯蛋白,靜力拉伸后肌肉力量的降低是由于結構適應性變化引起的而不是神經機制所致。這與其他的研究結果是一致的[19]。

所以,拉伸練習似乎可以即刻降低肌腱結構的粘滯性,使得肌肉收縮時肌纖維滑動的阻力降低；同時,拉伸可以提高肌肉的協同性,可能限制了更多的橫橋連接,從而使得肌肉收縮的力量降低。

為了更好地理解肌肉因拉伸引起的結構適應和對力量表現的影響,筆者建議進行長期的跟蹤研究。

4.3 細胞適應機制

De Deyne的研究認為,拉伸訓練引起關節運動幅度恒久變化的原因是細胞結構的長期適應,比如肌小節數目的增多[10]。

Goldspink DF把大白鼠以拉伸的姿勢模壓固定7天做實驗,結果顯示,蛋白質合成顯著增加。作者認為拉伸訓練可以刺激蛋白質的合成[14]。

肌小節的增加對肌肉力量效應的利弊尚沒有定論。盡管進行長期的實驗研究存在諸多的困難,但這確實是一個需要更進一步進行研究的重要問題。許多實驗觀察到動物的肌原纖維增多,但都沒有探索對肌肉力量的影響。與之相反,探索拉伸訓練對力量產生長期影響的實驗沒有研究肌小節是否增加。

4.4 激素適應機制

近20年來,開展了許多旨在觀察拉伸訓練后激素水平變化的研究,一些實驗是通過把動物用磨具固定若干天的方式進行的。Gold spink等人發現,老鼠在肌肉拉伸之后,胰島素樣生長因子-1信使 RNA水平升高[15]。Yang S等人發現,兔子在拉伸訓練之后可以促進與肌肉生長有關的IGF-1碘氧基苯甲醚的分泌[48]。Yang等人發現,與兔子的肌肉增加有關的胰島素樣生長因子-1信使核糖核酸(IGF-1mRNA）水平升高。IGF也被認為是可以刺激蛋白質合成與肌肉肥大的機械生長因子 (mechano grow th factor,MGF）[48]。外力刺激或者拉伸等機械刺激可導致它的分泌量增多,尤其是拉伸刺激。MGF可局部的控制組織的修復、保持和結構重塑。MGF導致核糖體RNA快速的增加,其中,核糖體RNA在傳遞過程中可顯示肌纖維在變肥大[16]。這些結果顯示,拉伸訓練可以導致肌肉力量增加或肥大。但是,在3、4兩部分用動物所做實驗的條件與用人體做實驗時的條件有很大的不同。

5 結論

柔韌性和力量是代表人類體能諸多因素中的兩項基本素質。在大部分的運動項目中,力量素質均發揮著巨大的作用。許多研究者運用不同的拉伸練習方式,不同的持續時間和實驗對象,研究了拉伸對力量素質的影響。在制定訓練計劃或在實施過程中了解這些研究成果非常重要,因為在運動之前進行常規的拉伸訓練可能會對即刻的力量表現呈現負面的影響,要謹慎使用,但其長期的效應需要進一步的研究和探索。

另外,在進行拉伸訓練時必須考慮運動者的安全問題。通過我們分析拉伸訓練可能產生的影響,背后存在許多維持肌肉關節整體性的機制。當疼痛忍耐度提高的時候,可能使關節的活動范圍達到更大,但受傷的幾率也在增大。建議研究在進行劇烈活動之前進行柔韌練習是否會導致更多的傷病。拉伸訓練引起機體變化背后的機制仍需要進一步的研究。

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