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Bridging The Gap|肌肉PH会影响运动表现吗?
肌肉PH会影响运动表现吗?
总结:高强度无氧训练会减少肌肉PH值从而使运动表现下降。
在回答这个问题之前,有必要解释一下什么是PH和你的肌肉如何控制PH。PH表是一个显示酸性(7-1)和碱性(7-14)的并且可以告诉你强度的图表。中性的状况包含等量的酸性物质和碱性物质,图表显示为7,低于7则代表物质是酸性的,数值越低酸性越强,高于7则代表物质是碱性的,数值越高碱性越强。

在休息的时候,你的机体会使动脉血呈弱碱性(7.1-7.4),而事实上可以承受的范围在6.9-7.5。肌肉在静息的时候差不多也在7.5,但是在训练中,肌肉的PH值可以下降到6.9以下,你的肌肉和动脉对PH值的调整依赖于一个叫做酸碱平衡的生理机制。简单的说,就是你身体摆脱过酸或过碱的能力,碱性物质的堆积很少成为问题,但每次运动酸性物质都会产生,并且与运动强度有直接关系

为了控制过酸现象,肌肉会使用局部的缓冲作用来中和酸性物质,并将它带到肺与肾并进行下一步处理。这篇文章没有足够的篇幅来介绍这个过程,但我会简单讲讲控制酸碱性的三层防护工作,更多的细节,可以直接去看Guyton’s medical physiology text。肌肉和血液中的缓冲液是把强酸转换成弱酸的第一层防护,这并不能停止PH值的持续改变,但是可以防止PH值变得更低,运动的形式(有氧与无氧)和运动强度将决定你的肌肉制造了多少酸性物质。

有氧运动用了大量的I型肌纤维,他们在氧气充足的条件下在线粒体中把糖和脂肪分解,这种类型的分解会造成二氧化碳的产生,而二氧化碳会被当成组织废物被释放到血液中,而其中一些二氧化碳会被转化成碳酸,这个反应是二氧化碳和水反应生成了碳酸,(CO2 H20=H2CO3), 碳酸会被分解成离子的形态(H2CO3=H HCO3-),氢离子与细胞蛋白结合,碳酸氢根离子与钠盐结合,都变成了中性的物质。

另外一些二氧化碳保持了他们原有的形态或者变成离子被中和,但是绝大部分还是被红细胞(RBC)带走,在红细胞中,二氧化碳要么被分解成离子,或者与血红蛋白接触,等待氧气的交换,在肺部,氢离子和碳酸氢根离子,被重新结合生成二氧化碳并被呼出,应该被注意的是红细胞可以带走大部分的二氧化碳是因为红细胞内有可以加快离子转换的碳酸酐酶。

通过呼吸系统的提升,局部的缓冲和呼气可以保持PH值在可接受的范围。而呼吸系统的提升是由血液中未分解的二氧化碳驱动的,通过激活血管和中枢神经系统接收器,二氧化碳会刺激吸气中枢,然而这种方式在高强度无氧运动中是个问题,为了募集更多的力量,机体会动员更多的II型肌纤维,相较于I型肌纤维,II型肌纤维更加的容易疲劳,并且II型肌纤维是依赖糖原作为主要能源的。血糖通过糖酵解分解生成的ATP数量虽然不多,但是对于II型肌纤维所需要的高ATP转换率是足够的。无氧运动的下降是由于血糖分解成的丙酮酸被进一步的分解成乳酸和氢离子,这些氢离子加上有氧代谢生成的氢离子会加大缓冲的压力,导致的结果是氢离子使PH值下降,而细胞中的酶有一个很狭隘的工作PH值,而在过酸的环境中,他们就不能很好的工作了。这种对于酸的不容忍是II型肌纤维疲劳的原因,也是中枢神经系统为什么要不断募集更多的肌纤维来做力量输出的原因。一旦肌肉发力,为了维持这种发力,中枢神经系统最终会消耗完足够的肌纤维,便会导致运动表现的下降。在长时间或者重复的高强度运动生成的二氧化碳的消除最终会联系到肾脏,肾脏可以过滤血液并且可以在酸碱过度时候帮助酸碱平衡,肾脏可以带走血液中的二氧化碳但是带不走血液中的乳酸。

所以PH值如何影响运动表现呢?如先前提到的,高强度运动依赖于中枢神经系统对于II型肌纤维的募集能力,乳酸推积会使II型肌纤维在过酸环境下受到影响,并在酸性持续下降的情况下疲劳,长时间或者重复组数的高强度训练会使II型肌纤维疲劳,而一旦中枢神经系统不能募集足够的肌纤维去维持功率输出,运动表现就会开始下降了。我并没有在文献中去查找力竭实验,但是据我所知并没有人对抗阻力训练中肌肉对酸碱性的缓冲能力做检测,有部分很老的文献调查了有氧运动。在肌肉肥大训练中,当你强调呼吸,要求每一次训练都力竭的时候,似乎是很奇怪的(译者注:应该是指没有研究的情况下给出这样的要求奇怪)。当我第一次来到Ball state university的human performance laboratory的时候,David costill正在研究运动员对于酸碱的缓冲能力,我并没有参与那些研究,但是我知道研究的关键在于训练的类型和目标肌肉检测以及用恰当的仪器去检测肌肉的PH,未来这将是一个研究的方向。


References
Costill, D.L., A. Barnett, R. Sharp,W.J. Fink, and A. Katz. Leg muscle pHfollowing sprint running. Med. Sci.Sports Exerc. 15:325–329. 1983.
Costill, D.L., F. Verstappen, H.Kruipers, E. Janssen, and W.M. Fink.Acid-base balance during repeatedbouts of exercise: Influence of HCO3-.Int. J. Sports Med. 5:228–231. 1984.
Guyton, A.C. and J.E. Hall. Regula-tion of acid-base balance. In: MedicalPhysiology. (10th ed.). W.B. SaudersCompany: Philadelphia, 2000. pp.346–362.
Sharp, R.L., D.L. Costill, W.J. Fink,and D.S. King. Effects of eight weeksof bicycle ergometer sprint training onhuman muscle buffer capacity. J. SportsMed. 7:11–17. 1986.
Sutton, J.R., N.L. Jones, and C.J.Toews. Effect of pH on muscle glycol-ysis during exercise. Clin. Sci.61:331–338. 1981.
Wilmore, J.H. and D.L. Costill. Re-spiratory regulation during exercise.In: Physiology of Sport and Exercise (3rded.). Champaign, IL: Human Kinetics,2004. pp. 242–264. 

原文选自:
翻译 /夏良田  
责编 /Orange
武体体能中心翻译团队出品


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