肌纖維類型與運動訓練和遺傳的關系研究

徐杰 袁瑞

摘要：骨骼肌纖維類型與運動訓練和遺傳的關系、骨骼肌纖維類型能否通過運動訓練相互轉化，雖然是一個老課題，但也一直是一個熱點研究課題，具有廣闊的研究前景和研究價值。本文以文獻資料法、數理統計法和綜合分析法為主要研究方法，在骨骼肌纖維類型與遺傳和運動訓練關系的研究狀況方面作較全面的闡述，為運動員選材和訓練提供科學依據，并同時闡述一些自己的觀點。

關鍵詞：肌纖維類型;快肌;慢肌;運動;訓練;遺傳

人體完成任何動作都是通過骨骼肌的收縮與舒張來實現的，而骨骼肌纖維類型與運動訓練和遺傳因素之間又存在極其密切的聯系。所以，論證骨骼肌纖維類型與遺傳和運動訓練的關系，能更好的為運動員選材和運動訓練提供科學的生理學依據。

一、骨骼肌肌纖維類型

（一）骨骼肌肌纖維類型的劃分

（1）根據收縮速度可分為快肌纖維FT和慢肌纖維ST

（2）根據肌肉的顏色可分為紅肌和白肌。如果結合收縮速度，可分為快縮白Ⅱb、快縮紅Ⅱa和慢縮紅Ⅰ

（3）根據肌纖維收縮速速及代謝特征可分為快縮-糖酵解型Ⅱa（FG）、快縮-氧化-糖酵解型Ⅱb和慢縮-氧化型Ⅰ

（4）根據肌球蛋白重鏈同功型劃分為MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱa、MHC-Ⅱx （Ⅱd）和MHC-Ⅱb

（二）不同骨骼肌纖維類型的特征比較

（1）形態學特征

快肌>慢肌：肌纖維直徑粗、肌漿網發達、Ach囊泡多、神經纖維粗且傳導速度快

慢肌>快肌：線粒體多且體積大、毛細血管豐富、肌紅蛋白含量多

（2）生理學特征比較

快肌>慢肌：收縮速度、收縮力量

FT運動單位中所含的運動單位多于ST。若肌肉中FT%較高，則肌肉收縮速度較快，力量-速度曲線向右上方轉移，且收縮力量也大于慢肌。

慢肌>快肌：抗疲勞性

慢肌纖維中線粒體提及大、且數量多;與有氧代謝酶活性較高;肌紅蛋白含量也比較豐富;毛細血管網豐富，有氧潛力較大，因此抗疲勞性和運動時間都大大強于快肌。

（3）代謝特征

快肌>慢肌：ST中與無氧代謝有關酶的活性及數量都明顯弱于FT。如：LDH的活性為ST的2-2.5倍;CPK的活性為ST的1.3倍

二、慢肌>快肌

ST中線粒體的體積和數量均大于FT，而且線粒體蛋白（各種氧化酶）的含量也比快肌纖維多。因此慢肌有氧代謝能力強于快肌纖維。例如：琥珀酸脫氫酶（SDH）、蘋果酸脫氫酶（MDH）。再次，有研究表明，ST氧化脂肪的能力等于4倍FT肌纖維在人體中的分布。

（一）肌纖維在普通正常人體中的分布

快肌、慢肌數量在一塊肌肉中所占的百分比，一般正常人慢肌纖維平均占44%-48%。在功能上以靜力性工作為主的肌肉中慢肌%高，如比目魚肌中慢肌占87%。相反的。在動力性的肌肉中，慢肌的百分比低，如肱三頭肌中只占43%。

另一方面，如果從年齡、性別來看，青少年時期無年齡差異，但29歲以后，隨著年齡增加，慢肌增多。從性別上看，一般女子的慢肌比男子低，并且一般認為肌纖維類型與遺傳有關，其遺傳度男99.5%，女92.2%。

（二）肌纖維在一般運動者身體中的分布

運動者的肌纖維類型在人體中的分布與普通正常人略有不同，但與專業運動員的肌纖維類型分布還具有較大差異。

三、關于肌纖維類型的不同學說

（一）運動訓練能使肌纖維類型發生轉化

任文寧等人在“不同運動方式對肌纖維轉化的影響及機制研究”一文中指出，不同的運動訓練方式可使大鼠骨骼肌纖維類型產生改變，并就此現象探討了運動對肌纖維MHC亞型之間的轉化及其可能性機制。在其短時間不同強度運動誘導的大鼠骨骼肌纖維百分比構成的研究、間歇速度訓練和耐力訓練對大鼠快、慢肌纖維類型百分比的影響、大強度離心運動對發育期大鼠骨骼肌纖維類型的影響研究等實驗中，得出結論：運動訓練能引起快肌纖維向慢肌纖維轉化，肌纖維MHC亞型之間的轉化更為明顯[1]。

但對其研究進行分析發現，其快肌纖維向慢肌纖維轉化的部分，實際發生轉化的只是MHC亞型的轉變，而更多的為快、慢肌纖維百分比發生了變化。并沒有出現明顯的MHC-Ⅱ和MHC-Ⅰ之間相互轉化。

（二）肌纖維類型主要受遺傳因素決定

大量的科學實驗表明，肌纖維類型是先天的，主要決定于遺傳。雖然通過訓練可以使不同的肌纖維類型發生選擇性肥大是毋庸置疑的，但這并不能就由此說明運動訓練能改變肌纖維類型。

而運動訓練引起肌纖維選擇性肥大，只是使得肌纖維橫截面面積增大，并非是肌纖維數量的增加，肌纖維并沒有從MHC-Ⅰ向MHC-Ⅱ轉化。雖然耐力訓練能使受試者的最大攝氧量，慢肌纖維面積和肌肉有氧代謝酶活性提高，但快肌纖維百分比并沒有得到明顯提高[2]。

而遺傳學研究表明，在對單、雙卵雙胞胎的骨骼肌纖維百分比研究中發現，人體中肌纖維的分布完全決定于遺傳因素。男性受試者的肌纖維類型的遺傳度為99.5%，女性為92.2%。所以，運動員的肌纖維類型是由遺傳因素決定的。雖然后天因素可以引起運動員運動成績的提升，但其原因只能是肌纖維面積、有關酶活性的改變和運動技能的提高，并不能歸因為FT和ST之間的相互轉化[3]。

（三）交叉神經支配可引起肌纖維類型的轉變

謬勒爾將剛出生貓的支配慢肌纖維（比目魚肌）以及支配快肌纖維（屈趾長肌）的神經切斷，然后進行交叉結合。手術一段時間后，比較手術側和對照測同名肌的收縮特性。發現手術側的快肌（屈趾長肌）收縮時延長，向慢肌轉化，而慢肌的收縮時縮短，向快肌轉化。

但由于貓和人體的體制特征不同，且并不適宜在人體或運動員身上做實驗。雖然通過改變運動肌纖維的神經支配能使其肌纖維類型改變，但這一方法目前并不適用于人體。

四、運動訓練與肌纖維類型的關系研究

（一）運動訓練對肌纖維類型的影響

無論運動訓練能否改變肌纖維類型，但運動訓練可使肌纖維類型產生選擇性肥大和酶活性的改變卻使毋庸置疑的。

長期從事速度力量訓練，可引起快肌纖維發生選擇性肥大。通過10周的舉重訓練，快肌纖維面積由5473平方微米增加到7140平方微米;長時間從事耐心訓練，可引起慢肌纖維發生選擇性肥大，長跑運動員慢肌纖維的相對面積要比快肌纖維的相對面積大22%[4]。

肌纖維對運動訓練的適應還表現在有關酶活性的變化上。短跑運動員肌纖維中與無氧代謝有關酶的活性都明顯高于慢肌纖維。如：LDH、CPK。而長跑運動員肌纖維中與有氧代謝有關酶的活性都明顯高于快肌纖維。如：SDH、MDH。中跑運動員則介于短跑和長跑運動員之間。

（二）肌纖維類型與運動員選材

運動員選材是競技體育的開始性工作，選材時，要做到使用科學的測試和預測方法，從而提高選材的成功率。選材時，有直觀選材法和科學選材法兩種。直觀選材即是指憑教練的眼力和經驗選擇運動員。而所謂科學選材是指以科學理論為依據，采用科學的測試手段，通過客觀測定的指標和數據，進行綜合評定來選材。近年來，科學選材法已逐漸開始普及化了。

從運動訓練對骨骼肌纖維的影響中我們可以得知，肌纖維的選擇性肥大和有關酶活性的高低，可以為運動員選材提供科學的依據。同時，用肌肉活檢技術研究人體肌纖維類型也是較先進的方法，其測定法雖對機體沒太大損傷，但也有些微疼。最后，組織化學染色法和肌電技術對肌纖維類型的檢測同樣可以為運動員選材提供科學的依據。

五、結論

目前來看，骨骼肌纖維類型還比較傾向于受遺傳因素的影響。運動員選材和運動成績的提高很多時候都取決于骨骼肌纖維本身所固有的特征。因此。對其生理機能、生理功能變化和生理代謝進行深入研究是非常有必要的。但肌纖維類型與運動訓練究竟有何內在的聯系、運動訓練究竟能否改變肌纖維類型，以及如何改變肌纖維類型，仍然存在著較大的爭議。但我相信，隨著研究在多個學科間的交叉開展，各項實驗及實踐活動的實施，肌纖維類型一定會更加清晰的呈現在我們眼前，為體育運動提供更先進和科學的指導和研究依據！

參考文獻：

[1]任文寧.不同運動方式對肌纖維轉化的影響及機制研究[A].2011年中國生理學會運動生理學專業委員會會議暨“運動與骨骼肌”學術研討會，2011：100-101.

[2]安寧.骨骼肌纖維類型與遺傳和運動訓練關系研究狀況[J].搏擊（體育論壇），2011，11 （3）：84-86.

[3]緱奇鋒.關于骨骼肌纖維類型的研究[J].體育世界，2014 （6）：134-135.

[4]王瑞元.運動生理學[M].北京：人民體育出版社，2002：43-49.

[5]Jason R.and Karp，MS.muscle fiber types and training.National Strength and Conditioning Association，2001，23 （5）：21-26.

[6]解長青.肌纖維類型與運動訓練[J].南京體育學院學報（自然科學版），2012，11 （2）：34-35.