肌肉酸痛來自“乳酸堆積”?乳酸背了一百年的黑鍋

連續爬幾層樓,大腿傳來燒灼一般的酸痛感覺,這是乳酸在堆積吧?運動後的第二天,肌肉稍一用力就痛到不行,乳酸怎麼還沒走? “乳酸堆積導致肌肉酸痛”是很多人口中的常識,健身教練這樣講,網上、書上也隨處可見類似的解釋。可實際上,乳酸是替其他同夥背了酸痛的鍋。 

太長不看版

  • 糖分解產生“乳酸鹽”,不是“乳酸”
  • 運動中,乳酸鹽堆積伴隨肌肉酸痛,但不能單獨導致酸痛
  • 運動後,乳酸鹽濃度1小時內恢復,與第二天的酸痛無關
  • 乳酸鹽可以提供能量、傳遞信號
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乳酸曾被認為是酸痛主因 

乳酸最初被發現的時候,跟肌肉還沒扯上關係。

在1780年,瑞典一位藥物化學家在酸牛奶中發現了它,所以才起名為乳酸[1]。 

之後的一百多年間,科學家們通過一項項研究,逐漸把乳酸與肌肉酸痛及酸化聯繫了起來: 單塊肌肉多次收縮後,乳酸鹽水平升高、pH值降低(酸化)、肌肉力量降低,這些變化在氧氣不足時更加明顯; 整個人運動到疲勞後,也有類似變化,並且感到肌肉酸痛; 

乳酸鹽水平越高,肌肉的酸痛及無力越嚴重; 

某些生病的人體內乳酸鹽濃度也升高; 乳酸的酸性很強(pH 3.86),強酸會引起酸痛。 把這些研究結果拼湊在一起,20世紀20年代有研究者提出假設:肌肉在氧氣不足的環境中收縮時,糖被迫分解產生乳酸這種代謝廢物,導致酸化;乳酸只有讓人肌肉酸痛和疲勞等危害,沒有益處。 

這個推測就此把鍋扣在了乳酸頭上,並在之後的一個世紀讓它惡名遠揚[2]。 

相關非因果,“乳酸鹽”並非“乳酸” 

然而,仔細推敲就會發現“乳酸導致肌肉酸痛”這個推測並不完美。 

雖然在運動當中,肌肉酸痛無力確實與乳酸鹽水平升高同時出現,並且程度相關,但不能因此確定因果關係。

實際上,除了乳酸鹽之外,肌肉疲勞同時還伴隨著很多生理變化,比如酸化、ATP水平降低等[2]。 

另外,傳統觀念認為糖分解時產生乳酸,並立刻分解為乳酸鹽與氫離子,導致環境酸化,從而讓肌肉酸痛無力。

但1983年有科學家提出了另一種觀點,並在2004年之後被更多研究者肯定:乳酸”這個詞本身就不准確,因為沒有研究證實肌肉收縮會產生乳酸,糖分解時產生的是“乳酸鹽”,這個分解的過程非但不會直接產生酸,可能還會消耗一個氫離子,讓細胞鹼化[3]。 

運動時肌肉確實會酸化,但氫離子的來源仍在爭論中,目前多數人認為乳酸並不是直接來源,氫離子可能主要來自ATP水解過程[1, 4]。 

丙酮酸分解為乳酸鹽過程不產生氫離子

乳酸鹽不能直接導致運動中酸痛 除了理論分析,實際測試的結果也不支持乳酸鹽會在運動中直接導致肌肉酸痛。 

2014年的一項研究直接將乳酸鹽注射到人的手掌肌肉中,結果發現,即使溶液濃度明顯高於運動所能達到的水平(50毫摩爾/升),也不會引起明顯的疼痛。 

另外兩種肌肉收縮時常見的代謝物,ATP及氫離子,在單獨注射時也幾乎不會引起疼痛。但同時注射這三種物質會造成明顯的肌肉疼痛[6]。 

這項試驗為乳酸鹽洗脫了肌肉酸痛主犯的罪名。單憑它自己,濃度再高也不足以點燃你的肌肉。 

單獨乳酸鹽濃度升高,不足以引起酸痛| 參考文獻[6] 

肌肉之所以在運動時出現酸痛,是因為反復用力收縮產生了很多代謝物,其中一部分可以與受體結合激活肌肉中的疼痛傳入神經元,然後將疼痛信號傳入大腦。一百年前,科學家推測這些代謝物中最重要的是乳酸,而近二十年在更接近人體實際情況的條件下,多項研究逐漸否定了乳酸鹽的決定性作用,發現疼痛是多種物質共同作用的結果。 

目前認為在所有代謝物中,對疼痛影響最大的三種是乳酸鹽、ATP及氫離子。當三者單獨存在或只有兩者相加時作用比較弱,但三者同時出現時會有互相增強的協同效果,明顯增強疼痛信號。這三者濃度較低的時候會引起溫暖的感覺,濃度升高後則會讓人出現疼痛和燒灼感[6-8]。 

除此之外,還有很多物質在肌肉收縮時濃度升高且可能增強疼痛感,包括緩激肽、鉀及多種細胞因子[2, 6, 7]。 

因此,運動當時的肌肉酸痛是很多物質合力造成的結果,雖然乳酸鹽的地位重要,但這鍋不該由它獨自來背。 

乳酸鹽與運動第二天的酸痛無關 

至於運動後第二三天的肌肉酸痛,與乳酸鹽的關係更小,因為早在運動剛結束時乳酸鹽就已經被代謝掉了。 

休息的時候,人們血液中乳酸鹽濃度為0.5~2.2毫摩爾/升。開始運動之後,乳酸鹽水平通常會逐漸升高,運動強度越大升高速度越快。停止運動後,血液乳酸鹽濃度一般會繼續升高,在運動結束後5分鐘達到峰值(10~30毫摩爾/升),之後逐漸下降,通常在1小時內回落到休息時的水平[5]。 

既然濃度早已恢復,運動後第二天肌肉酸痛就跟乳酸鹽堆積毫無關係了。對於這種運動後6~12小時開始出現、48~72小時達到頂峰的酸痛,研究仍然沒有探明其中的機制,目前認為主要與骨骼肌機械性損傷及炎症反應相關,而不是乳酸鹽。 

運動停止後,血乳酸鹽水平變化

乳酸鹽其實很有用 

乳酸鹽替很多其他物質承擔了肌肉酸痛的罵名,它對人體的重要作用卻少有人提及。近年研究逐漸發現乳酸鹽不是代謝廢物,而是重要燃料,並有傳遞信號的作用[1, 4]。

 當人需要在短時間內獲得很多能量時,糖在細胞漿中分解生成乳酸鹽。這些乳酸鹽可以進入線粒體氧化並提供能量,也可以被運至細胞外,由臨近的骨骼肌、心、腦、肝、腎等細胞攝取,用來氧化供能或重新合成糖[5, 10]。在某些情況下,乳酸鹽甚至是優於葡萄糖的能量來源[4]。 

還有一種極端情況可以驗證乳酸鹽的作用,那就是觀察不能生成乳酸鹽的患者運動狀態如何變化。他們因為缺乏肌肉磷酸化酶而不能將糖分解為乳酸鹽,然而免去乳酸鹽堆積沒有增強他們的運動能力,反而讓疲勞來得更早了[11]。 

總之,乳酸鹽不是迫害肌肉的代謝廢物,下次感覺酸痛的時候,別再錯怪“乳酸堆積”了。 

真的不是我乳酸鹽幹的

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