訓(xùn)練對(duì)骨骼肌的影響

藍(lán)永生，蔣艷杰，張殿宇

(長(zhǎng)春師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

訓(xùn)練對(duì)骨骼肌的影響

藍(lán)永生，蔣艷杰，張殿宇

(長(zhǎng)春師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

骨骼肌作為運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng)力來(lái)源，是運(yùn)動(dòng)員精準(zhǔn)完成技術(shù)動(dòng)作的關(guān)鍵。本文從對(duì)骨骼肌橫截面積的研究、對(duì)肌纖維類型和MHC的研究、對(duì)mRNA的研究、對(duì)蛋白質(zhì)組的研究等四個(gè)方面進(jìn)行了綜述，以期為教練員進(jìn)行科學(xué)的力量訓(xùn)練提供指導(dǎo)。

訓(xùn)練；骨骼肌；影響

隨著全球競(jìng)技體育的發(fā)展，比賽對(duì)運(yùn)動(dòng)員的力量素質(zhì)提出了越來(lái)越高的要求。運(yùn)動(dòng)員要準(zhǔn)確細(xì)膩地完成技術(shù)動(dòng)作，需強(qiáng)大的力量素質(zhì)作支撐。而力量素質(zhì)與骨骼肌的功能狀況直接相關(guān)。因此，關(guān)于訓(xùn)練對(duì)骨骼肌影響的研究成為熱點(diǎn)。近年來(lái)對(duì)骨骼肌的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

1 對(duì)骨骼肌橫截面積的研究

早在1846年，Ernst Weber就提出肌肉的最大力量與其橫截面呈正相關(guān)[1]。此觀點(diǎn)隨后被很多實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。肌肉的橫截面積成為人們觀察肌肉力量的重要指標(biāo)。核磁共振和CT等技術(shù)的出現(xiàn)，使體育科研者可對(duì)運(yùn)動(dòng)員骨骼肌進(jìn)行無(wú)損傷測(cè)量，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的骨骼肌進(jìn)行及時(shí)、直觀的評(píng)價(jià)；同時(shí)通過(guò)對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員骨骼肌進(jìn)行批量測(cè)試，統(tǒng)計(jì)各個(gè)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員骨骼肌的特點(diǎn)，為運(yùn)動(dòng)員選材提供簡(jiǎn)單有效的依據(jù)[2-4]。

2 對(duì)肌纖維類型和MHC的研究

成年人體骨骼肌的纖維類型按照肌球蛋白重鏈(MHC)可分為I-MHC、IIa-MHC和IIx-MHC三種異形體，慢肌纖維主要由I-MHC 和不同比例的IIa-MHC組成，快肌纖維則由IIx-MHC組成。而動(dòng)物骨骼肌中除以上三種異形體外，還有IIb異形體。四種異形體的最大收縮速度為：I-MHC

王煜等[5-8]發(fā)現(xiàn)小強(qiáng)度訓(xùn)練不能引起肌纖維類型改變，而長(zhǎng)時(shí)間、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可使大鼠腓腸肌的II型肌纖維數(shù)密度有顯著的增加，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠提升骨骼肌的收縮速度，但需具有足夠大的訓(xùn)練強(qiáng)度和足夠長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間。徐心浩等[9-14]發(fā)現(xiàn)力量訓(xùn)練會(huì)造成IIb型肌纖維比例下降，IIa型肌纖維比例上升，說(shuō)明力量訓(xùn)練使骨骼肌纖維類型在快肌亞群中由快向慢轉(zhuǎn)變。此結(jié)論證實(shí)了王煜等的研究結(jié)果。同時(shí)也進(jìn)一步說(shuō)明力量訓(xùn)練在提升絕對(duì)力量的同時(shí)會(huì)伴隨收縮速度的下降。

Howald等[15-20]發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練可使快肌纖維轉(zhuǎn)變成慢肌纖維，但徐心浩等[9，21]發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練不能使肌纖維類型發(fā)生改變。產(chǎn)生這種差異的原因可能與實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，徐心浩的實(shí)驗(yàn)中使志愿者的最大攝氧量只增加了7%，這與大多數(shù)類似研究相比增加幅度較小。另外Sullivan等[22-23]發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練可使大鼠跖肌IIb減少， IIa增加，說(shuō)明耐力訓(xùn)練使骨骼肌收縮速度變慢，此結(jié)論支持Howald等的研究結(jié)果。但Sullivan認(rèn)為導(dǎo)致骨骼肌收縮速度變慢的原因是耐力訓(xùn)練改變了快肌纖維亞型，而不是由于骨骼肌由快肌纖維轉(zhuǎn)變成慢肌纖維，這又支持了徐心浩的研究結(jié)果。

總之，足夠大的訓(xùn)練強(qiáng)度和足夠長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間可以改變骨骼肌機(jī)能，但其作用機(jī)制還需進(jìn)一步證實(shí)。

3 對(duì)mRNA的研究

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠改變?nèi)梭w蛋白組成。有關(guān)學(xué)者借助PCR等技術(shù)對(duì)相關(guān)基因表達(dá)開(kāi)展了系統(tǒng)研究。葛耀君等發(fā)現(xiàn)，耐力訓(xùn)練可使腓腸肌Mfn2基因和a-action mRNA顯著升高[24-26]。陳彩珍等發(fā)現(xiàn)，8周中等強(qiáng)度耐力訓(xùn)練能使腓腸肌PI3K、PTEN和Akt mRNA水平顯著降低[27]。以上學(xué)者從肌肉供能、肌纖維修復(fù)等方面論證了耐力訓(xùn)練可使相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)生改變，從更深層角度解釋了運(yùn)動(dòng)改善肌肉功能的原因。

4 對(duì)蛋白質(zhì)組的研究

隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)肌肉機(jī)能最終受肌蛋白表達(dá)的影響，因此近年來(lái)肌蛋白成為了研究重點(diǎn)。為研究肌肉收縮能力的提升與哪些蛋白有關(guān)，李方暉等研究了8周中等強(qiáng)度低負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對(duì)增齡大鼠腓腸肌蛋白質(zhì)組表達(dá)圖譜的影響后發(fā)現(xiàn)，熱休克同源蛋白70、26S蛋白酶體調(diào)節(jié)亞基6B、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白Cofilin、線粒體乙醛脫氫酶2、a-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體、細(xì)胞膜修復(fù)相關(guān)蛋白TRIM72出現(xiàn)了2倍以上差異，并從運(yùn)動(dòng)能夠抑制蛋白質(zhì)分解、促進(jìn)體內(nèi)有毒物質(zhì)(乙醛)的轉(zhuǎn)化、加快細(xì)胞膜修復(fù)等方面論述了運(yùn)動(dòng)在抑制肌肉萎縮方面的重要作用[28]。Gandra等對(duì)一次性力竭運(yùn)動(dòng)后大鼠腓腸肌蛋白組進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，與代謝相關(guān)的蛋白 表達(dá)上調(diào)[29]。這與李方暉的研究結(jié)果有相同之處。由此可推測(cè)周期性訓(xùn)練和一次性訓(xùn)練都能改善骨骼肌的代謝水平。同時(shí)熱休克同源蛋白70表達(dá)量在兩次研究中都出現(xiàn)了2倍以上差異，而不同的是在李方暉的研究中其表達(dá)量下調(diào)，在Gandra的研究中其表達(dá)量上調(diào)。造成差異的原因與兩次研究的運(yùn)動(dòng)方式不同有關(guān)。由此也說(shuō)明中等強(qiáng)度低負(fù)荷運(yùn)動(dòng)能夠抑制細(xì)胞凋亡，而力竭性運(yùn)動(dòng)則能促進(jìn)細(xì)胞凋亡。于善安研究不同訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)骨骼肌力量的影響后發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能使大鼠骨骼肌蛋白濃度OD值增加，而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可抑制骨骼肌蛋白濃度OD值[30]。說(shuō)明中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能使骨骼肌橫截面積增大，從而增長(zhǎng)骨骼肌力量。而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能夠加速骨骼肌細(xì)胞的凋亡，不利于肌肉力量的增進(jìn)。

通過(guò)以上學(xué)者的研究，我們可以推測(cè)，長(zhǎng)期大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練會(huì)降低骨骼肌機(jī)能。而強(qiáng)度過(guò)小的訓(xùn)練對(duì)骨骼肌機(jī)能的提升作用不明顯。因此尋找合適的訓(xùn)練強(qiáng)度一直是廣大體育工作者不斷探索的問(wèn)題。而利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)尋找能夠反映運(yùn)動(dòng)員對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度適應(yīng)情況的標(biāo)記蛋白，將會(huì)有助于對(duì)運(yùn)動(dòng)員骨骼肌機(jī)能進(jìn)行監(jiān)控，為教練員制定個(gè)性化的訓(xùn)練計(jì)劃提供直接依據(jù)。

隨著后基因時(shí)代的到來(lái)，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)在運(yùn)動(dòng)機(jī)能中的重要性。骨骼肌功能的發(fā)揮是由所有肌纖維組成蛋白共同作用的結(jié)果。不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)運(yùn)動(dòng)員骨骼肌的機(jī)能提出了不同的要求，這就要求教練員需結(jié)合項(xiàng)目和運(yùn)動(dòng)員的特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)化的力量訓(xùn)練。而研究骨骼肌蛋白質(zhì)在不同訓(xùn)練中的適應(yīng)性變化，并尋找提高骨骼肌機(jī)能的主要蛋白組，將幫助人們了解骨骼肌功能改變的生理學(xué)機(jī)制，為教練員選材和訓(xùn)練提供科學(xué)指導(dǎo)。

[1]Bruce. S. A. K. Phillips. and R. C. Woledge. Interpreting the relation between force and cross-sectional area in human muscle [J]. Med. SCI. Sport Exerc， 1997,5(29):677-683.

[2]郭剛,宋吉銳.不同人群踝關(guān)節(jié)跖屈肌群肌肉形態(tài)與力量的相關(guān)性[J].中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù),2009, 13(7):1288-1292.

[3]郭剛,宋吉銳.踝關(guān)節(jié)跖屈肌肌肉肌腱形態(tài)及收縮效應(yīng)的相關(guān)研究[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào),2006, 25(3):66-67,81.

[4]董敏輝.沈陽(yáng)體育學(xué)院部分優(yōu)秀足球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群形態(tài)與力量的相關(guān)研究[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào),2003, 22(4):43-45.

[5]王煜,周里,葉鳴等.不同強(qiáng)度的跳躍訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌纖維類型影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào),2005, 22(5):47-49.

[6]魏安奎,危小焰,史仍飛等.振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌最大力量和肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2009, 28(1):83-84.

[7]Holm L, Reitelseder S, Pedersen TG, et al. Changes in muscle size and MHC composition in response to resistance exercise with heavy and light loading intensity[J].Appl Physiol，2008, 105(5):1454-1461.

[8]Staron RS, Karapondo DL, Kraemer WJ, et al. Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance training men and women[J].Appl Physiol，1994, 76(3):1247-1255.

[9]徐心浩.力量和耐力訓(xùn)練對(duì)肌球蛋白重鏈及肌纖維轉(zhuǎn)型的影響[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2004, 27(11):1492-1495.

[10]Hostler D, Schwirian C I, Campos G, et al. Skeletal muscle adaptations in elastic resistance-trained young men and women[J]. European journal of applied physiology, 2001, 86(2): 112-118.

[11]Haddad F, Qin A X, Zeng M, et al. Effects of isometric training on skeletal myosin heavy chain expression[J].Journal of Applied Physiology, 1998, 84(6): 2036-2041.

[12]Staron R S, Malicky E S, Leonardi M J, et al. Muscle hypertrophy and fast fiber type conversions in heavy resistance-trained women[J]. European journal of applied physiology and occupational physiology, 1990, 60(1): 71-79.

[13]Staron, R.S., Leonardi, M.J., Karapondo, D., malicky, E.S. Re-sistance and skeletal muscle adaptations in heavy-resistance-trainined women after detraining and retraining[J]. Appl. Physiol，1991,70(2):631-640.

[14]Staron, R.S. Karapondo, D., Kraemer, W.J., Fry, A.C. Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance train-ing in men and women[J].Appl. Physiol，1994,76(3):1247-1255.

[15]Howald H, Hoppeler H, Claassen H, et al. Influences of endurance training on the ultrastructural composition of the different muscle fiber types in humans[J].Pflugers Arch，1985,403(4):369-76.

[16]Goubel F, Marini J F. Fibre type transition and stiffness modification of soleus muscle of trained rats[J].Pflügers Archiv,1987,410(3): 321-325.

[17]Fitzsimons, D.P., Herrick, R.E., and Baldwin, K.M. Effects of endurance exercise on isomysin patterns in fast and slow twitch skeletal muscle[J].Appl. Physiol， 1990,68:1950-1955.

[18]Klitgaard, H., Bergman, O., Betto, R., Salviati, G. Co-existence of myosin heavy chain I and IIa isoforms in human skeletal muscle fibers with endurance training[J].Euro. J. physiol. April,1990, 416(4): 470-472.

[19]Schantz P G, Dhoot G K. Coexistence of slow and fast isoforms of contractile and regulatory proteins in human skeletal muscle fibres induced by endurance raining[J].Acta physiologica scandinavica, 1987, 131(1): 147-154.

[20]Demirel HA, Powers SK, Naito H, et al. Exercise-induced alterations in skeletal muscle myosin heavy chain phenotype: dose-response relationship [J].Appl Physiol.1999, 86(3):1002-1008.

[21] Saltin B. Metabolic fundamentals in exercise[J]. Med Sci Sports. 1973, 5(3):137-46.

[22] Sullivan VK, Powers SK, Criswell DS, et al. Myosin heavy chain composition in young and old rat skeletal muscle: effects of endurance exercise [J]. Appl Physiol，1995, 78(6):2115-2120.

[23] Sugiura T, Morimoto A, Murakami N. Effects of endurance training on myosin heavy-chain isoforms and enzyme activity in the rat diaphragm[J].Pflügers Archiv, 1992, 421(1): 77-81.

[24]葛耀君,謝敏,劉子泉.耐力訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌Mfn2蛋白表達(dá)及線粒體功能的影響[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2012,8(31):706-709.

[25]于新凱,田野,左群等.下坡跑訓(xùn)練對(duì)大鼠腓腸肌和比目魚肌α-肌動(dòng)蛋白基因表達(dá)的影響[J].上海體育學(xué)院學(xué)報(bào),2002, 26(1):47-51.

[26]逄金柱,王瑞元.2周耐力訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白重鏈基因表達(dá)的影響[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2005, 24(4):415-418.

[27]陳彩珍,盧健,丁樹(shù)哲等.運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌PI3K、PTEN和AKT基因表達(dá)的影響[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2012,4(35):49-52.

[28]李方暉,楊海平,覃飛.8周中等強(qiáng)度低負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對(duì)增齡大鼠骨骼肌蛋白質(zhì)組差異表達(dá)的影響[J].體育科學(xué),2013,8(33):64-72.

[29]Guelfi KJ, Casey TM, Giles JJ, et al. A proteomic analysis of the acute effects of high-intensity exercise on skeletal muscle proteins in fasted rats. Clin Exp Pharamacol Physiol, 2006,33(10):952-957.

[30]于善安.不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌蛋白濃度OD值及Bcl-2和Bax表達(dá)的影響[J].山東體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012,2(28):54-58.

The Effects of Training on Skeletal Muscle

LAN Yong-sheng,JIANG Yan-jie,ZHANG Dian-yu

(School of Physical Education, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

Skeletal muscles can provide power for sports. It is a key factor for athletes to complete the accurate movements. We summarize the results of previous studies from four research directions: the fiber cross-sectional area, the fiber type and MHC, mRNA and the proteomics. And we hope to provide scientific guidance for trainers.

training; skeletal muscle; effects

2014-04-16

長(zhǎng)春師范大學(xué)自然科學(xué)基金項(xiàng)目(202-02814)。

藍(lán)永生(1983-)，男，山東青島人，長(zhǎng)春師范大學(xué)體育學(xué)院講師，碩士，從事運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)教學(xué)與研究。

G804.23

A

2095-7602(2014)04-0095-03