2007年8月9日

乳酸的產生與排除 & 遲發性肌肉酸痛

長期以來,乳酸一直被運動教練、體育教師、運動員、以及一般社會大眾,認為是引起肌肉疲勞、肌肉酸痛、肌肉痙攣、無氧閾值和氧債的主要原因。
其實,這種將運動時或運動後的特殊生理反應,皆歸罪於乳酸的說法,早已被運動生理學研究者否定。此外,有關乳酸與「肌肉酸痛」密切關連的論調經常被提出來,甚至在網路上也經常看到這些:「長跑活動後產生肌肉酸痛的原因是機體處於缺氧狀態,產生大量乳酸」。

少運動的人,有氧代謝的能力亦通常較低,偶爾進行運動時,肌肉內的血液供應不足,就會產生一些酸性物質(例:乳酸 )。由於未能把這些物質及時排出體外或氧化掉,積聚起來就會刺激到肌肉中的神經末梢,或引起滲透壓的變化,令水分增加滲入肌肉纖維內,使肌肉膨脹,這些現象都會導致肌肉酸痛……只要勤加鍛煉,運動後就不會那麼容易感到肌肉酸痛了」。

其實,乳酸在激烈運動過程中的堆積,確實會形成肌肉pH值的下降,造成肌肉酵素活性的降低,進而形成肌肉活動的疲勞現象(急性肌肉酸痛),但是,運動後1至3天的遲發性肌肉酸痛現象,根本就與乳酸的形成沒有顯著關連。
有兩個理由可以簡要說明乳酸與遲發性肌肉酸痛無關。首先,在激烈運動後1至2小時,血乳酸的濃度即恢復到安靜休息水準,運動後1至2天才出現遲發性肌肉酸痛的運動者,其血乳酸的濃度根本沒有顯著上昇。
其次,一群同時參與跑步競賽的跑者,很有可能部份較少參賽者,會有遲發性肌肉酸痛的症狀,另一部份則沒有這種困擾。
似乎,突然急遽增加運動量與強度、進行大量的肌肉離心收縮運動,造成肌肉纖維的輕微斷裂傷害,才是遲發性肌肉酸痛的主要原因。

早期,乳酸被認為是無氧性激烈運動下的產物,肌肉在緩慢的氧化代謝過程中,並不會產生乳酸。人體在輕負荷的運動條件下,會將葡萄糖糖解代謝成丙酮酸,然後再代謝分解進入循環,氧化產生大量能量。其實,這種說法並不正確。
人體在安靜休息時,消化系統、骨骼肌、紅血球和肝臟等部位都會產生乳酸;血乳酸的排除,則透過循環系統的輸送,在肝臟與腎臟中再合成葡萄糖,或者直接氧化代謝產生能量。休息時,血中乳酸所以能夠維持1mM/L的原因,在於乳酸的產生與排除達到平衡。
由於乳酸是糖解作用的產物(產生的速度快),而且分子較小、容易通過細胞膜,在葡萄糖的代謝反應過程中,是相當重要的中間產物。而且,人體飲食後也會增加血液中的乳酸濃度,同時達成降低胰島素分泌與輸送碳水化合物的雙重功能。

開始運動的初期,由於能量需求的時間效率提高,肌肉不得不透過糖解作用產生乳酸的方式來迅速產生能量,此時血乳酸的濃度即會顯著的上昇;
如果,運動的強度不高,幾分鐘後,肌纖維中粒腺體的氧化作用即會活化,此時,糖解作用的要求降低,血乳酸即不會再上昇,甚至會有下降的情形出現。
通常,非最大運動時的乳酸產生和移除速率,可以達到安靜休息時的3至5倍。而且,在不同運動強度下,血乳酸濃度也常能維持不同濃度的穩定狀態。

例如:某人跑步前的血乳酸濃度為 1mM/L,以每秒2公尺的速度走路時,血乳酸的濃度可能仍然為 1mM/L;以每秒3公尺的速度慢跑時,血乳酸的濃度可能維持在1.5mM/L;以每秒4公尺的速度跑步時,血乳酸的濃度則可能維持在2.5mM/L。對於優秀長跑選手而言,血乳酸能夠維持穩定的最大值,可能達到4mM/L以上。
當運動員的血乳酸出現最大穩定值時,代表血乳酸的產生與排除速率確實是在平衡的狀態。由此可見,優秀跑步選手的乳酸排除能力,確實顯著優於一般運動參與者。

通常,2至3分鐘的最大運動,可以產生最大的血液乳酸濃度 (可達安靜休息時的20倍,即20mM/L) 。由於,乳酸的產生除了受到運動強度的影響以外,還受到運動持續時間的顯著影響,因此100公尺、200公尺等短距離的「無氧性」激烈運動後,血液中的乳酸濃度,仍然會有顯著低於800公尺跑步後的情形。由乳酸排除的觀點來看,800公尺左右的最大努力跑步,其實是評量乳酸系統能量供應能力的有效測驗方式。

對於一般社會大眾而言,如果長期沒有進行適當強度的運動,不僅不會產生大量的乳酸,對於乳酸的排除能力也會降低。
當人體在特殊的狀況下 (例如被狗追) ,需要進行比較激烈的運動時,乳酸排除能力不足的缺點即會顯現,體力不濟的危機(被狗咬)即會浮現。
對於運動選手而言,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,正是中長距離跑步選手的重要課題。例如多次1000公尺跑步的間歇訓練、7成速度跑300公尺後全速跑100公尺、6成速度跑350公尺後全速跑50公尺等訓練方式,都是增加運動時乳酸產生的有效訓練方式,進而達到增進乳酸排除能力的訓練效果。

運動後的休息方式,也會顯著影響乳酸的排除效率。由於,運動時產生的乳酸,在運動結束後,大約有75%會成為有氧能量代謝的來源,只有25%左右會由肝臟與腎臟再儲存。因此,運動後若以慢跑或其他輕鬆的運動方式(強度為最大攝氧量的35%至65%左右),進行整理運動,不但可以加速血乳酸送到肝臟儲存與氧化的反應,而且還能夠增加心臟與工作肌利用乳酸做為燃料的量,確實提昇運動後血乳酸的排除效率。