過去的肌肉疲勞理論認為乳酸是主要限制耐力運動表現的罪魁禍首,乳酸被認為是無氧代謝的廢棄產物、以及高強度運動時導致肌肉疲勞的原因,並直接導致運動時的代謝性酸中毒,使肌肉收縮力降低和運動停止,更認為乳酸造成「延遲性肌肉痠痛」(Delayed muscle soreness,簡稱DOMS)。然而許多的研究早已推翻了這些過去的論點。本文將針對常見對乳酸的誤解來一一的破解。
乳酸會導致疲勞嗎?不會! 乳酸讓你運動隔天痠痛嗎?不會! 這些答案或許會讓部分人驚訝,因為直到現在,仍能常聽到人們把運動隔天痠痛的罪魁禍首推給「乳酸」。事實上,這樣的理論早已被推翻多年,但至今仍根深蒂固在大家腦海裡。讀一遍專業運動營養師的詳細解說,你會更了解乳酸的形成、乳酸對運動「好處」,甚至分辨出Lactic acid和Lactate(中文皆翻譯為乳酸)其實大不同。
ATP是運動時骨骼肌收縮的即時能量來源,在運動期間,肝醣與葡萄糖可以分解為丙酮酸(Pyruvate)以產生ATP。丙酮酸在有氧氣的情況下可以進入粒線體進行氧化代謝,以獲得更多的ATP,而在無氧的情況下則會代謝成乳酸(Lactic acid)。
Lactic acid和Lactate中文皆譯為「乳酸」。然而事實上Lactic acid並不等於Lactate,Lactic acid是弱酸,並且會迅速解離成氫離子,剩餘的部分則與鈉離子(Na+)或鉀離子(K+)結合形成稱為乳酸(Lactate)的乳酸鹽,肌肉中不會有太多的Lactic acid,血液裡就更少了,因此乳酸不會長時間堆積在體內。有些學者認為可以將乳酸鹽視為是一種人體內酸性的緩衝物質,乳酸鹽的產生(特別是如果伴隨有高的乳酸鹽去除能力)更有可能延遲酸中毒的發生。而近年的研究也發現,運動誘導性酸中毒對於骨骼肌收縮能力的影響有限,體外研究表明酸性環境具有保護作用可以抑制骨骼肌中的高鉀血症。其他乳酸產生帶來的有益效果還包括從血紅蛋白釋放更多的氧氣、刺激通氣量、肌肉血流量的增強和心血管驅動力的增加。顯然,乳酸鹽在代謝性酸中毒和運動疲勞中扮演的角色必須重新評估。
以往認為乳酸是無氧性激烈運動下的產物,因為在高強度下運動時,我們無法及時提供電子傳遞鍊足夠濃度的氧氣,積聚的丙酮酸才會代謝成乳酸。然而氧氣的可利用性,只是導致肌肉和血液中乳酸鹽在次大運動強度期間增加的幾個因素之一,事實上,無論是否存在氧氣,都可以經由糖解作用形成乳酸,甚至在靜止時產生乳酸。
使乳酸產生急劇增加的情況有:快肌纖維的招募使用上升、氧氣的遞送效率、肌肉低氧、糖解作用加速、粒線體能量代謝的能力,以及通過身體中其它細胞清除和利用乳酸的能力等多種因素。休息時,血中乳酸之所以能夠維持1mM的原因,就在於乳酸的產生與排除達到平衡。
如上圖所示,氧氣的吸收與利用會隨著運動強度呈線性地增加,但乳酸鹽(Lactate)的產生並非隨著運動強度線性地增加,而是穩定地產生,直到運動強度超過了「有氧代謝」能夠供應的能量負荷,此時身體改以利用「無氧代謝」來提供主要比例的能量來源,遠大於「有氧代謝」,當乳酸的生產速率超過移除速率時,組織內的乳酸濃度提高,使得血液中的乳酸值增加,並隨著無氧代謝地進行會逐漸接近乳酸閾值。
由於Lactic acid(和隨後的Lactate)會隨著運動疲勞的發展而產生,所以過去學者誤認為Lactic acid就是高強度運動下肌肉疲勞的原因。然而乳酸真的會導致疲勞嗎?
答案是:不會!
Lactic acid肯定不會導致疲勞,而Lactate可以被人體回收利用,心臟、大腦和慢肌纖維能夠非常容易地從血液中清除乳酸,所以如果將快肌纖維產生的Lactate運送到慢肌纖維,或另一個粒線體還未完全過載的肌肉中,這些肌肉可以將乳酸鹽轉換回丙酮酸將其送到檸檬酸循環,並進入電子傳遞鍊,在有氧的狀態下進行有氧代謝產生能量(ATP)。因此,Lactate在運動期間可作為骨骼肌的燃料來源,也是心臟、腦、腎臟和肝臟可用的燃料來源!
此外,未以上述方式氧化的乳酸,會從運動肌肉擴散到毛細血管中,並通過血液運輸到肝臟重新合成為葡萄糖,這被稱為「柯氏循環」。而運動過程中累積的乳酸,大約在停止運動後1-2小時血乳酸的濃度就會回復到休息時的狀態。乳酸的產生實際上是一種生存適應,決定了我們能夠在高強度運動下維持多長的時間。
以下這些才是高強度運動造成疲勞的元兇:
.無氧代謝時產生的中間產物例如磷酸鹽(Pi)增加
.高能磷酸鹽(high energy phosphates)比例改變
.活性氧物質(reactive oxygen species, ROS)等產生
答案是:不會!
運動後1-3天的延遲性肌肉痠痛現象,與乳酸的形成沒有顯著關連。延遲性肌肉痠痛常見會發生在突然急遽增加運動量與強度、進行大量的肌肉離心收縮(eccentric contraction)運動,造成以下狀況,才是遲發性肌肉痠痛的主要原因。
.肌肉纖維的輕微斷裂傷害
.敏感化的疼痛感覺接受器(sensitised nocireceptors)
.超結構肌肉損傷(ultrastructural muscle damage)
乳酸閾值是指平緩增加的血乳酸濃度會在某一個點急劇拔升,這個血乳酸突然開始大量堆積的拐點就被稱為「乳酸閾值」。V̇O2 max是用來量測運動員最大能力/潛力的指標,而乳酸閾值或到達乳酸閾值時的V̇O2、速度或力量功率,則可以用以估計與度量運動員當前的能力,並用以制定訓練時的運動強度。
血液中的乳酸濃度來自於產生量與排除量平衡後的結果。訓練可以誘導人體對於乳酸鹽堆積有更大的緩衝與耐受性,使得在同樣的負荷絕對量下產生較少的乳酸,運動員還可以透過激烈運動下乳酸大量產生的現象,達成提昇乳酸排除能力的效果,藉此提高乳酸閾值來增進無氧能力。乳酸是運動者的朋友而非敵人,故而在體育運動研究上,應用血液乳酸濃度來當作衡量運動員耐力的指標,以及評估運動員無氧代謝的能力與監控生理負荷強度。
.不論是Lactic acid或Lactate,都不是在較高強度訓練時疲勞的直接原因。
.血乳酸積聚只代表生產和清除的平衡,並不是一個絕對值。只有相對較短,非常強烈的身體活動會導致乳酸累積。
.乳酸鹽堆積並不一定表示乳酸的產量增加、導致氫離子濃度增加和相應的酸中毒,乳酸生產實際上可以幫助抑制酸中毒的發展。
.Lactate是運動中的肌肉、肌肉恢復和休息期間,以及心臟、腦、肝臟和腎臟中有價值的能量來源。
.延遲性肌肉痠痛(DOMS)有許多的成因,但不包括Lactic acid或Lactate的產生。
.乳酸閾值(Lactate threshold)是可測量及可訓練的因子,可以用來幫助監測訓練適應。
備註:以上資訊僅供參考,不能替代營養師給出的適當醫學診斷或飲食建議 。本說明僅供成年人使用,本文在發佈時內容儘可能確保為最新證據,但不排除未來更進一步的證據可能推翻目前的結論。
你的運動訓練都習慣早上或是晚上?根據一篇發表於國際期刊《Cell Metabolism》的研究報告指出,早上運動能有效增強脂質和胺基酸的代謝能力,同時對於燃脂瘦身特別有效。另外,美國加州大學表觀遺傳學和代謝中心的科西(Paolo Sassone-Corsi)教授表示,早上運動的代謝效果要優於晚上,而且只有在早上運動時,體內的糖解作用才會迅速被啟動,依據這些研究看來早起運動對於身體的健康有較大的好處,但早上運動前你會先吃早餐嗎?
最近的一項研究表明,運動訓練前吃早餐可以幫助你的身體在訓練期間,燃燒碳水化合物並更快的消化食物。英國巴斯大學健康科學系的高級講師Javier Gonzalez博士表示,即使我們在早餐和午餐之間進行運動訓練,透過早餐也會加快葡萄糖從血液中進入肌肉的速度。
英國巴斯大學(University of Bath)的研究小組,針對12名男性成年人進行一項研究,某一部分人在騎自行車兩個小時前吃一份牛奶燕麥粥,對照騎車前一夜進食的人進行比對,研究人員發現騎車前有進食的人提高訓練時碳水化合物的燒速度,同時,也增加訓練後身體消化與代謝食物的速度。Javier Gonzalez博士在一份聲明稿中表示,我們發現與不吃早餐相比,運動前吃早餐可以提高我們的消化吸收和代謝運動後可吃的碳水化合物速度。這項研究也發表於《美國生理學雜誌:內分泌與代謝》上。
針對早餐後再運動這件事,研究人員指出,運動過程中所燃燒的碳水化合物不僅來自吃早餐這件事外,還來自於儲存在肌肉中的醣原,他們說肌醣原的使用增加可解釋為什麼在運動前吃早餐,進而影響午餐後血糖減少波動的原因。Javier Gonzalez博士指出,先前的研究發現休息和吃早餐,可以改變我們人體代謝午餐的方式。
關於這點Javier Gonzalez博士解釋說,吃高脂肪、蛋白質或碳水化合物的早餐組合,將會產生不同的生理反應,研究也表明,高脂早餐會削弱午餐時間的血糖控制,這與吃高碳水化合物或高蛋白早餐相反,然而,大部分的研究都是在人體休息後進行而非運動後進行量測。
新澤西州的營養學家Rizzy Swick指出,不吃早餐會對某些人的胰島素水平、血糖控制、體重、能量水平和炎症產生一些積極性的影響。Rizzy Swick說,儘管科學研究十分的清楚,但可能對於某些人群會有所幫助,但沒有一種萬能的飲食方式可以套用在所有人身上,所以我不建議所有的人都比照辦理。
然而,對於運動前需要進食早餐的人來說,她建議在醒來後的一小時內補充蛋白質和脂肪類的食物;在碳水化合物上可以選擇低GI的食物,例如非澱粉類的蔬菜或柑橘。另外,保持早餐食物著重於優質的脂肪與蛋白質外,還需要保留些許含有豐富碳水化合物的蔬菜、穀物、豆類和水果等,將有助於維持大部分時間血糖和胰島素降低,這也也可以更有效率的控制並抑制食慾;並可以更好的控制皮質醇模式。除了早餐之外,也可在進行運動訓練前進行小能量的補充,例如半根香蕉、杏仁或花生醬等堅果類食物。
Rizzy Swick表示,無論你是否選擇在運動前進食,都應該要於運動後30-60分鐘內吃蛋白質較高的食物或餐點,另外,如果要在運動前進食請務必於45-60分鐘內,讓身體有時間進行消化食物。同時,如果你日常的運動或訓練強度較低且少於一小時,在餐點的補充上就可以減少一些。
美國明尼蘇達州內分泌學中心醫學主任兼首席執行官J. Michael Gonzalez-Campoy博士說,以上這項研究證明一日三餐均衡的飲食,將對我們健康帶來許多的好處。並且在餐點內包含著蛋白質、脂肪與碳水化合物的組合,以進一步了解一個人吃早餐或不吃早餐,對於運動後身體的機制會出現哪些狀態,這項研究的結果也可以安排在其它人群(例如肥胖群體)中重複驗證,以查看相同的結果是否成立,然而,這項研究和其它的研究表明了,限制每日總卡路里的攝取量是維持身體健康的關鍵,因此,這些卡路里該如何分配於一天的飲食之中將變得更為重要。
延伸閱讀
資料參考/Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism
責任編輯/David