有氧運動對肌肉含量及無氧工作能力的影響

唐菊麗

摘要：目的：探究和論證有氧運動對各肌肉尤其是下肢肌肉含量以及無氧工作能力的作用及相關性。方法：對武漢體育學院2018級研究生二班27名非體育專業大學生進行問卷調查，根據每周運動頻率和時間分為常運動組18人（男生3人，女生15人）、久坐組9人（男生2人，女生7人），對每個人進行無氧功率自行車測試和縱跳測試，記錄并對數據進行統計分析。結果：（1）久坐組與常運動組體重、全身肌肉含量、骨骼肌含量以及下肢肌肉含量均無明顯差異。（2）常運動男組的無氧工作能力和垂直縱跳能力均高于久坐男組（3）常運動女組與久坐女組比較，它的無氧工作能力和垂直跳躍能力之間沒有顯著差異。結論：（1）有氧運動對肌肉量的增加無明顯影響。（2）有氧運動可能是通過改變肌肉纖維類型來達到提高無氧運動爆發力及速度耐力的作用。

關鍵詞：有氧運動;骨骼肌;無氧工作能力

有氧運動目前是普通大眾的流行運動模式。由于其強度低，風險小而廣受大眾喜愛。主要的運動是散步，快走，慢跑，散步，體操等[1-3]。而無氧訓練是鍛煉的必要條件，是鍛煉的基礎，也可以減少運動損傷，幫助身體恢復，提高力量的質量[2]。除了練肌肉外，它還可以增加骨密度，提高內分泌的良性循環效應。骨骼肌纖維的不同形式，功能和代謝特征直接影響身體的力量和耐力，以適應身體的不同運動。人體骨骼肌中I型肌纖維的直徑略小于II型肌纖維的直徑，II型肌纖維的肌質網比I型肌纖維強2倍。肌纖維肌漿網的Ca2+濃度大于I型肌纖維的Ca2+濃度，從而加速II型肌纖維的反應速度;I型肌纖維的線粒體數量大于II型肌肉纖維的線粒體數量，I型肌肉纖維周圍的毛細血管直徑大于II型肌肉纖維的直徑。II型肌纖維比I型肌纖維含有更多的肌原纖維，這意味著肌纖維含有更多的肌球蛋白橫橋。收縮時可產生較大的收縮力。有氧運動和無氧運動對身體至關重要，但對于習慣性訓練有氧運動，老年人或心血管病人以及正在接受無氧運動的人，長期的有氧訓練是否會通過肌肉層面對無氧工作能力產生影響是值得我們研究的。本研究的重點是有氧運動對有氧運動對骨骼肌含量的無氧能力的影響。

1.有氧運動與肌肉含量和無氧能力的關系

無氧代謝能量供應系統包括磷酸能量供應系統和糖酵解能量供應系統。在進行短期，高強度的劇烈運動時。所需能量主要來自無氧代謝能量供應系統。磷酸能量供應系統具有最大的輸出功率，是速度和力量項目中運動員的主要能量供應系統。直接影響運動員的速度耐力質量[4]。研究表明，長期有氧訓練可以增加體內IGF-1的基因表達，主要通過Akt介導的PI3K促進骨骼肌肥大。Akt/mT0R和PI3K/Akt/GSK3通路來發揮作用[1]。陳濤[5]等研究表明，有氧耐力運動可以促進骨骼肌中衛星細胞的活化，維持骨骼肌衛星細胞的數量。防止骨骼肌中衛星細胞數量的減少，并保持骨骼肌質量和強度。然而，其他研究表明，各種運動可引起IIA型肌纖維的增加，以及IIB型肌纖維的減少，表明快肌纖維中異常肌肉的轉化發生[6]。通過運動訓練，可以提高運動員的CP含量和ATP酶和CK活性，從而提高磷酸鹽的能量供應能力。然而，中等強度的有氧訓練是否也能提高運動員的CP含量以及ATP酶和CK的活性以提高身體的無氧能力尚未見報道。糖酵解能量供應系統在生產能力的同時消耗糖并產生乳酸，因此，肌肉纖維中的肌糖原，代謝物乳酸，肌纖維的類型和運動強度的儲存，兩者都影響糖酵解能量供應系統的能量供應能力。通過運動訓練，可以增強運動員的抗酸性，從而提高他們的糖酵解能量供應能力[4]。目前的研究尚未得出關于運動訓練引起的骨骼肌纖維類型變化的一致結論。更多研究結果表明，耐力訓練，甚至力量訓練，全速沖刺都可以引起IIA型肌纖維的增加，以及IIB型肌纖維的減少。所以，我們將搜集資料，來分析常進行有氧運動是否可以通過改變肌纖維類型、增加能量供應所需物質或者增強相關酶的活性來間接增強肌肉無氧工作能力。

2.研究對象及方法

2.1 研究對象

武漢體育學院研究生院2018級二班在校女性大學生22名、男生5名。根據每周運動次數大于或等于3次，每次大于或等于30分鐘，分為運動組和久坐組。對受試者進行統一測量下肢無氧工作能力、身體成分和運動調查問卷。在測試期間沒有發生不利的生理反應，直到測試完成。排除標準：進行了 無氧運動（如舉重，短跑，肌肉力量訓練等），心血管疾病，呼吸系統疾病和殘疾史。

2.2 受試分組

根據問卷調查，每周運動次數大于或等于3次，每次大于30分鐘，分為常規運動組（常運動男組3人;常運動女組15人）;達不到此運動量的則為久坐組（久坐男組2人，久坐女組7人）。

2.3 研究方法

2.3.1 體成分測試儀

學生們將金屬飾品從衣服中取出，穿著輕便的衣服，身高，體重和BIA輸入。（1）身高、體重的測量：使用高度和重量測量儀器，高度測量精確到0.5厘米，重量精確到0.1千克。（2）肌肉含量的測量：由統一的培訓課程完成，測量員測量主題并每人測量一次。使用X-SCAN Plus II生物電子抗人體分析儀，受試者在測量過程中赤腳站在儀器上，以確保腳與儀表板上的腳電極完全接觸;用雙手握住手柄，確保五個手指與測試電極完全接觸，手臂筆直向前，身體保持約15度的角度，維持平靜呼吸，安靜站立直至測試結束。

2.3.2 下肢無氧功率自行車

受試人員去除厚重外衣，詢問既往史、是否飲食等，排除潛在危險。（1）打開軟件并選擇Wingate測試程序。（2）查找或新建組別及測試者姓名，并核對或輸入準確的個人信息。（3）采用MONARK型號：894E功率自行車，在助力負荷中擺放相應的重量并將配重盤提起。（4）開始熱身后正式進入到測試狀態，盡全力使速度達到個人能力的最大值時放下配重盤，并堅持盡全力騎行30秒測試即告結束，測試后立刻緩慢走動至無不良反應。

2.4問卷調查

對受試者進行日常運動的問卷調查，如“每周運動次數”、“每次運動時間”、“常鍛煉的運動項目”等。對數據進行分析和分類，并將運動組和久坐組分開。因為文章主要研究有氧運動對下肢肌肉含量及無氧工作能力的影響，所以主要是進行有氧人員的數據采集，并根據問卷情況進行分組分析。

2.5文獻回顧法

在處理數據前，在知網、萬方、Pubmed的網站進行了文獻搜索。主要是“有氧運動和肌肉”“有氧運動與無氧運動的聯系”和“肌肉與無氧訓練”等關鍵詞或句進行相關文獻的查詢，為此次研究尋找更多的思路和方法。通過總結目前國內外的研究，引發思考，帶著問題意識查閱和整理相關研究成果及未攻克的難題，將其跟自己的研究結合起來。

2.6 數據分析

本實驗數據主要使用SPSS 24.0和Graf Pad Prism 7.0進行分析統計。對常運動組和久坐組的肌肉狀況（體重、全身肌肉含量、骨骼肌含量、下肢肌肉含量）無氧工作能力（最大無氧功率，使用獨立樣本t檢驗進行平均無氧功率，無氧功率下降率分析，顯著性水平定義為p≤0.05。用Graf Pad Prism 7.0進心柱狀圖數據分析和作圖。

3.研究結果

3.1久坐組與正常運動組的體重，體肌含量，骨骼肌含量和下肢肌肉量無顯著差異。

無論在體重、全身肌肉含量、骨骼肌和下肢肌肉中，男性運動組高于久坐組，但沒有顯著差異，p>0.05。而在女性組中以上項目均無明顯差異，p>0.05。說明有氧運動并不能直接提高肌肉含量。

3.2常規運動男性組的無氧運動能力和垂直跳躍能力均高于久坐男性。

Wingate厭氧測試（WAT）是公認的無氧工作測試標準方法。評定無氧功率主要側重3個指標：

（1）最大無氧功率，也稱為功率峰值，反映了肢體肌肉在短時間內產生高機械動能的能力，即評估所謂的爆發力。

（2）平均無氧功率，反映肌肉保持高功率運動的耐力，即所謂的速度耐力。

（3）無氧功率遞減率也稱為疲勞分數，糖酵解能量供應系統的高輸出功率的主要要求是增加平均無氧功率并降低無氧功率遞減率。

男性的最大無氧能力和無氧能力下降率在正常運動和久坐之間存在顯著差異。（P=0.011<0.05; P=0.007<0.05）說明在男性中常進行有氧運動對于無氧運動能力中的爆發力以及速度耐力均有一定的提升作用，女性上述三項無顯著差異，p>0.05。

3.3常運動女組與久坐女組比較，其無氧工作能力和縱跳能力均無明顯差異。

縱跳是反應一個人下肢爆發力的測試，分析常運動和久坐組的數據可見：男性縱跳能力顯示出有統計學意義，男性中常運動組的縱跳能力明顯高于久坐組（P=0.045<0.05）。從數據來看，女性可以直觀地看到常規運動組的垂直跳躍能力高于久坐組，但沒有顯著差異，p>0.05。

4.討論

在中醫理論中，有一種說法是“久坐傷腎”，大腦是“骨髓之海”，而腎臟則是“主骨髓”。久坐會導致氣血經絡阻塞，代謝產物排泄緩慢，且容易出現腰脹，酸痛，麻木等癥狀。專注于腦力勞動的辦公室工作人員將繼續不斷地使用大腦，并將導致疲勞，腰痛，白發增加等嚴重癥狀。根據調查，與每天鍛煉1小時和久坐不動的人相比，久坐不動時間≥8小時且運動量為零的人死于心血管疾病的風險較高。在每天坐的時間≥6小時的久坐組中，將久坐時間抽出1小時進行中等強度的身體活動（如家務，散步，有氧運動等）可以降低死于心血管疾病風險20%。通過長期劇烈運動（如游泳，健美操和網球）取代一小時坐姿的好處更為明顯，可以降低因心血管疾病和死亡的風險。運動最好有氧無氧結合。有氧運動可以在運動時消耗脂肪，而無氧運動可以改變肌肉纖維類型，增加肌肉質量，增加日常生活中的新陳代謝。即使不運動的時候也能消耗更多的熱量，一定的肌肉含量對于體型塑造大有益處。

肌肉力量增加的另一種可能性是快速抽搐肌肉纖維的補充。先前的研究人員強調了缺氧對快速抽搐運動單位（II型肌肉纖維）產生力量和力量適應的影響。與代謝副產物釋放相關的BFR似乎可以產生更多快速運動的力量，從而為提高肌肉力量和無氧工作能力創造有利環境。研究表明，BFR的訓練強度和強度可能會改變體力活動婦女的有氧運動功能、無氧運動功能和肌肉表現[7]。有氧運動是主流的運動方式，但目前所采集的數據可能存在部分誤差，在統計運動時部分同學鍛煉周期并不長，存在季節性差異，另外，很多女生抱著減肥的目的進行鍛煉，不同的飲食習慣也對實驗產生一定的影響，對數據的分析帶來部分誤差。有氧訓練與補充亮氨酸對衰老小鼠骨骼肌蛋白質合成與降解的影響蛋白質平衡紊亂是導致骨骼肌萎縮的根本原因[8，9]，可能是蛋白質合成率下降、降解率升高或兩者共同作用的結果[10，11]。SP骨骼肌蛋白質合成的調節機制以mTORC1復合物為中心，其中，mTOR-p70S6K/4E-BP1信號通路的活化被視為蛋白質合成促進的間接指示。隨著SP進程的發展，mTOR及p70S6K/4E-BP1功能表達在基礎狀態和/或餐后狀態呈下調趨勢，從而較健康機體出現蛋白質合成減少，并最終表現為骨骼肌質量與機能的下降。

總體樣本量少，特別是男生部分，雖然可能存在顯著性差異可能個別數據對整體的影響較大。但從以上數據來看，常運動組與久坐組的體重、全身肌肉含量和下肢肌肉量都沒有明顯的差異，而男性的最大無氧工作能力和縱跳能力卻有顯著性差異，肌肉含量和平均功率有增加的趨勢，因此，有氧運動可能具有改變肌纖維類型的效果。有氧運動是否可以通過增加能量供應所需物質或者增強相關酶的活性來間接增強肌肉無氧工作能力仍然值得研究。例如，有氧運動是否需要進一步的生化指標來確認增加CP的活性和增加ATP酶和CK。在目前糖尿病，肥胖，骨質疏松等發病率增加的情況下，適度增加肌肉量，降低胰島素抵抗，增加骨密度和減少脂肪具有一定的意義。而在高血壓、心血管疾病的人群或者不適合進行抗阻鍛煉的人群中，通過進行有氧訓練來間接增加無氧訓練效果值得我們進一步探討和研究的。

5.結論

（1）有氧運動對肌肉量的增加無明顯影響。

（2）有氧運動可能是通過改變肌肉纖維類型來達到提高無氧運動爆發力及速度耐力的作用。

參考文獻

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