大众体育力量训练中离心收缩的作用

黄文华

（广西师范大学体育学院，广西 桂林 541004）

目前, 肥胖作为多种危害健康的诱发因素，正在全世界呈流行趋势[1]。近年以来，随着我国经济水平发展，人民群众的生活水平也在不断提高。城市人群营养摄入过甚，并且缺乏运动，同时工作压力不断增大，进食不规律，摄入油炸、加工食品过多以及伏案久坐时间过长，导致我国的肥胖率正在急剧上升，超重及肥胖总人数跃居全球第二多人数，仅次于美国，并且还有持续上升的趋势。

鉴于上述严重的肥胖问题，也有越来越多的人意识到体育锻炼对于自身肥胖和健康问题的重要性。而身在快节奏的城市当中，也有更多的人选择到健身房进行运动锻炼。除了传统的有氧运动如跑步、游泳和球类运动等传统运动外，更多的人开始接触力量训练，借此来增加自身肌肉含量比例，提高基础代谢率,让自己的形体变得更匀称以及增强运动表现能力。

在大众体育的力量训练中，目前主要采用向心收缩、离心收缩、等长收缩等训练方式。虽然所有收缩形式的训练方式都能引起相应的肌肉适应和变化，但是何种收缩方式的训练是效益最理想以及最适合大众健身的尚未有详细报告，本文就此问题进行简要的综述介绍。

1 离心收缩概述

1.1 离心收缩的定义

离心收缩就是肌肉在外力的影响下，在产生张力的同时，肌纤维有控制的被外力被动地拉长的一种肌肉收缩方式。与向心收缩和等长收缩相比，离心收缩的特点在于其能产生更大的张力和肌肉微观结构的变化，因此导致肌肉的适应性变化更高。离心收缩可产生较大的张力有两个原因：离心收缩时肌肉的牵张反射十分强烈，进而引起较大张力；肌肉在离心收缩时被动拉长，肌肉因为其独特的弹性性质而产生阻力，其中的收缩部分也产生最大阻力[2]。

1.2 离心收缩的生物学微观结构变化

从骨骼肌超微结构上来看，骨骼肌是由一系列高度规则有序的特定蛋白质构成的。90 年代后期Morgan 和Allen[3]的研究结果发现肌肉在进行离心收缩后肌纤维中出现 Z 线流、过长肌节或半肌节、肌节界限模糊和肌原纤维区域性解体等现象。离心收缩的生物学分子机制在目前为止还没有一个公认的学说，许多离心收缩的观察现象不能用滑动丝和交叉理论来解释，迄今为止新提出的跨桥机制，肌节和半肌节长度不均匀性以及肌肉激活时结构元素结合等学说都有各自缺陷未被完全认可，等待更深一步的研究。

1.3 离心收缩训练的发展及意义

从许多的研究来看，离心收缩的研究方向大部分是运动损伤、骨骼肌损伤和运动性延迟肌肉酸痛，鲜有从健身增肌方面着手的研究。从锻炼目的上来看，运动员的专项力量训练和大众体育中普通人的形体力量训练的目的是不同的。运动员的专项力量训练在于活动更有利于的专项的运动表现和成绩；而普通人的形体力量训练的目的更大的在于获得匀称、美感和健康的身体以及积极的运动表现能力，使自己的身体机能更能从容的适应日常的工作、学习和生活。不过无论是力量专项训练还是形体力量训练都要共同注意的一点是，要尽量的避免运动损伤。就运动员来说，运动损伤会影响训练计划，从而影响比赛和运动表现；而对于普通人来说，运动损伤也会影响自己的生活，运动锻炼从而失去了它本身的目的和意义。所以无论是运动员还是普通人都应尽量避免运动损伤。

近年来有相当多国外的实验研究表明，离心运动训练对各类型运动人群有着相当出色的特点。Raj 等人（2012）实验[4]证明对肥胖人群进行为期 16 周的离心收缩阻力训练优于相同相对体积的常规阻力训练。LaStayo 等人（2017））[5]将中老年人运动群体分为中等负荷离心收缩训练组与传统阻力训练组进行比较。同样，他们发现在训练12 周后，其大腿肌肉组织的增加相当明显。

离心收缩的训练，会带来运动性延迟肌肉酸痛等负面效应，为什么对于进行形体力量训练的健身运动来说还需要提倡离心收缩训练呢，原因很简单，因为离心收缩训练的利远远大于弊。

2 离心收缩训练的作用

2.1 离心收缩训练有利于骨骼肌的重塑

重复离心收缩运动能让机体更有利于骨骼肌的重塑和组织损伤修复。有研究表明一次大强度离心运动48h 后，肌节损伤最为严重。72h 后肌节部分重塑恢复，运动后48～168 h 线粒体结构与数量恢复速度加快，可能促进了受损组织有氧代谢能力提高，有利于受损组织再生以及收缩蛋白的合成[6]。

无论个体是否刻意的进行离心收缩训练，离心收缩在日常健身中都是存在，不可避免的，这样就伴随着离心收缩运动带来的运动性延迟肌肉酸痛等后果。延迟性肌肉酸痛一般具有两个显著特征, 第一是这种肌肉酸痛大部分发生在急性运动、强度过大和持续的离心运动之后；第二此种类型的肌肉酸痛会引起运动机能的下降。如肌肉耐力、肌肉力量等，同时这种肌肉机能的下降和肌肉酸痛是暂时的，往往在48h后达到痛感峰值，在72h 痛感逐渐下降消失[7]。但是，如果着重刻意的进行离心收缩的训练，重复离心收缩运动能使骨骼肌适应能力更强，重塑、恢复能力更快，在更长周期的训练下能最大程度降低运动性延迟肌肉酸痛带来的负面影响。

这与运动员所要进行的专项力量训练不同，如果运动员的比赛专项并不需要大量进行离心收缩的运动表现，就应该尽量避免离心收缩训练。因为运动员跟普通健身爱好者不同，运动员每天需要进行大量大负荷的训练，如果进行过多的离心收缩训练会导致延迟性肌肉酸痛、骨骼肌损伤等负面效应，严重影响备战周期计划和运动效果。而健身的普通人更在意有限的时间内锻炼的效率更高，健身的效率更高效以及反馈的形体效果更好，所以普通健身爱好者要更注重在训练中的控制离心收缩训练。

2.2 离心收缩训练有利于预防运动伤害和恢复损伤

若本身已有运动损伤的情况下，采用离心收缩的训练形式来对机体肌肉质量和力量的干涉、改善和修复也有着良好效果。相对向心运动而言，离心运动更能促进新生血管和胶原纤维的生成，促进早期肌腱的愈合和后期的恢复再生并且强化了对运动伤害的抵抗作用[8]。LaStayo[9]等实验证明进行离心运动训练的受试者跳频相对对照组有显著提高，大强度离心运动是一种改善肌腱损伤修复的训练方式，还可以改变肌腱弹性，改善神经中枢与肌肉的协同能力，增强其协调性和肌肉力量，很大程度上的保持胶原组织的结构和功能，其抗牵拉能力和伸展性得到提高，减小对肌腱的压迫和载荷，从而提高肌腱的健康状况。Lepley（2017）的研究[10]离心运动训练不仅能影响和治疗干预肌肉形态的发展，而且在针对神经系统对肌肉的控制上有着独特的影响，降低在日常形体力量训练中运动伤害的风险。

无论是之前曾有运动伤病，或从未遭受运动伤害的困扰，合适的离心收缩训练都能有效预防运动伤害。

2.3 离心收缩训练促进肌肉维度增长

大部分学说认为肌肉肥大生理学机制是指骨骼肌在训练后增大原有的肌肉横断面积。蛋白质的合成增加，改变肌原纤维的比例，使肌原纤维的直径增加从而导致肌纤维横截面积的增大，从而造成骨骼肌维度的增长[11]。

高强度的离心收缩训练引起的机械张力也可以增加代谢的速率和刺激参与蛋白质合成的信号通路，如促分裂原活化蛋白激酶通路[12]，其在运动诱导的肌肉肥大起着重要作用。离心运动引起的机械刺激导致肌细胞中亚细胞损伤，继而诱导的生理变化包括主信号通路的激活和基因表达可能是健康肌肉中的肌肉肥大相关的主要机制[13]。Butterfield（2006）的实验[14]也通过其实验证明了骨骼肌可以感知机械刺激并将这种刺激转化为调节蛋白质合成速率的生化反应。蛋白的合成量与营养物质摄入量、重量训练的机械负荷输出量、肌肉细胞水合作用、蛋白质同化作用激素以及其受体反应有关[15]。Aagaard（2001）的研究[16]表明高强度离心运动后肌肉肥大也与较大的羽状肌肉纤维（fiber pennation）角度有关，Walke（1998）的实验[17]通过骨骼肌内组织化学特征和代谢产物的变化，认为高强度的离心收缩比向心收缩在增加肌肉质量上更有效。

离心训练运动后的肌肉肥大也可以通过其他对机械刺激敏感的合成代谢途径来解释。例如，睾酮通过提高蛋白质合成速率和抑制蛋白质分解对来对肌肉肥大进行直接影响[18]，或者通过刺激其他合成代谢激素如生长激素的释放间接影响肌肉肥大[19]。

离心收缩训练从训练负荷上说，能给予肌肉训练更大的机械负荷，更大的阻力和刺激，从而促进细胞相关肌肉蛋白的基因表达调控，使得肌纤维重塑、增长，让肌纤维横截面积的增大。从激素分泌上说，离心训练刺激了相关激素直接或者间接影响了蛋白质的合成速率增加和分解速率降低，从而最终达到日常形体力量训练中肌肉维度增长的目的。

2.4 离心收缩训练有利于促进更大力量增长

肌肉力量的增长和肌肉横断面面积有直接关系，除此以外，据周思红（2005）实验[20]显示，4 周150%、120%和100%负荷的离心训练对提高运动员的肌肉力量都有显著作用。离心收缩所产生的最大肌肉力量要比其他收缩形式要大，因此加强离心收缩训练是能更好的促进力量的增长[21]。离心收缩可以增加肌肉的峰值力矩[22]，根据Huxley 模型[23]表明，离心收缩训练可通过较低能量成本产生更高力量[24]。

另外，运动员的最大肌肉力量与神经系统的发放频率及发放冲动的同步性关系很密切,未经过专业训练的普通人收缩肌肉时，最多大约能募集 60 %～70 %的肌纤维同时参与收缩，这与运动神经中枢的激活和神经驱动有着很大的关系，Kamen 和Knight （2004）的实验[25]在对股四头肌进行6 周的离心收缩动态训练后，运动单位募集率增加了15%，证实在肌肉收缩期间，中枢神经系统可以通过增加运动单位的募集率或增加额外的运动单位来控制增加的肌肉力量的产生。由于与向心收缩或等长收缩训练相比，在最大离心收缩动作期间肌肉可以产生更大的最大力量，因此使用离心收缩的重阻力训练对于增加肌肉力量可能是最有效的。Farthing 和Chilibeck（2003）的实验[26]同样观测到与向心收缩训练相比，8 周的离心收缩阻力训练能提高更大的肌肉肥大和肌肉力量。离心运动可能优先募集快肌纤维，并募集此前未激活且不活动的运动单位，从而导致更大的力量产生。因此离心收缩训练能有效的提高运动神经中枢对肌纤维的募集能力，达到力量训练中增强最大力量的目的。

2.5 离心收缩训练有利于促进相关因子的表达和内分泌循环

除了以上提到的睾酮和其他生长激素的影响外，史冀鹏等（2014）发现[27]大鼠股四头肌的一次性离心运动能上调其肌卫星细胞增殖成肌细胞的表达，还能促进生长调节因子(Myogenic Regulatory Factors，MRFs)的分泌；刘阳（2019）的实验[28]发现在相同摄氧量下，大鼠腓肠肌的离心运动相比向心运动更为显著的促进血清中鸢尾素(Irisin)上游信号通路激活作用，且可在训练后的一段时间内促进鸢尾素和肌联素(CTRP15)的分泌，鸢尾素和肌联素都对脂肪代谢有着极其重要的刺激作用[29-30]。Hill（2003）的研究[31]认为离心收缩导致的机械刺激可能影响IGF-1 基因剪接到IGF-1Ea 上，从而增加IGF-1Ea mRNA 表达和肌肉肥大。正是激素分泌与机械负荷所带来的刺激相互作用，使得骨骼肌的合成速率大大增加。同时使得机体在激素方面有着更积极的适应性变化。

Paschalis（2011）还发现[32]在健康受试者中进行，离心收缩训练后，脑源性神经营养因子（BDNF）在啮齿动物和人类肌肉离心收缩后分泌增加，此因子是诱导神经发生，防止神经变性，积极影响神经可塑性（学习和记忆）的生长因子，在脂肪氧化起核心作用。关于葡萄糖代谢和胰岛素抵抗等代谢危险人群，Miles 等（2016）的研究[33]证明离心收缩训练同样为患有代谢危险因素的患者带来益处。Mitchell等（2017）[34]发现适度负荷离心收缩训练在多种慢性病和重症患者中具有良好的耐受性。

3 离心收缩训练的局限性

具有骨骼肌功能障碍或严重肌肉萎缩的慢性病患者因无法承受较大负荷的离心收缩训练而经常性出现呼吸困难。即使如今出现了很多用于中老年和慢性病患者群体的离心收缩训练的技术和设备，例如上肢和下肢划船机（LaStayo等，2017[35]），用于下坡行走的跑步机，以及提供坡度下降的划船机（Theodorou 等人，2013[36]）。要达到适度的训练负荷，依然需要严格监督指导。对于肥胖的特定群体，他们在离心收缩训练后表现出肌肉形态的特殊延长和变化（Paschalis 等，2013[37]），因此对于肥胖群体进行离心收缩训练指导需要格外注意，应采用渐进的负荷强度或初始斜坡阶段提高训练的耐受性。

尽管如此，离心收缩训练对身体成分和其他健康相关参数的积极影响使其成为慢性病或肥胖人群有益的训练方式。

4 小结与展望

与专业运动员进行专项力量训练不同，普通人在快节奏社会生活的今天，更在意如何在有限的时间内高效地完成运动计划，获得匀称、健康身体和良好运动表现能力的锻炼效果。离心收缩训练在力量训练和恢复训练中有许多突出的优点，其带来的优势和变化都并不仅是独立存在，而是相互作用的，更好的加强力量训练的效果。例如离心收缩训练能预防运动损伤，促进骨骼肌重塑恢复，从而延长运动寿命；离心收缩训练促进相关激素的表达和分泌，使得训练者达到肌肉肥大和力量增长的目的，其之间的关系是相辅相成的，形成一个良好的循环。除此之外，离心训练在内分泌循环和代谢方面有着极其出色的作用，对肥胖人群、中老年人群、具有高风险代谢人群和慢性病人群都有着良好的运动训练效果。

离心收缩训练的优点是显而易见的，而何种具体的离心训练动作和负荷强度，是对各种运动人群（青少年、中老年和肥胖人群等）运动效果最大化和最安全的，还需更深入的研究。