第二章 肌肉适能及其肌肉适能训练关键术语肌肉适能（muscular fitness）：是指机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力维持身体运动的能力。肌肉力量（muscle strength）：又称最大肌肉力量或者绝对肌肉力量，是肌肉收缩产生最大收缩力的能力。肌肉耐力（muscle endurance）：是肌肉持续收缩对抗疲劳的能力。肌肉功率（muscle power）：又称快速力量，是肌肉在短时间内快速发挥其收缩力量的能力。中枢激活（central activation）：中枢神经系统动员肌纤维参加收缩的能力。肌肉适能训练（Muscular Fitness Training）：遵照一定的规则和要求，运用相应的方法和手段，有计划和有目的的发展人体神经-肌肉系统的过程。训练方法（Training Methods）：为达到训练目的采取的有计划和有组织的方法和手段。训练计划（Training Planning）：根据训练目标和训练的条件预先制定的训练计划，是对训练全过程的设计，包括训练目标、任务、方法与手段、负荷和检测等内容。肌协调性（Muscular Cooperation）：肌肉收缩时，不同肌肉之间的协作能力。一般被分为肌内协调（一块肌肉中不同肌纤维之间的协作）和肌外协调（不同肌肉之间的协作）。抗阻力训练（Resistance Training）：最常用的力量训练形式，通过给肌肉施加外部阻力以提高肌肉适能水平。第一部分 肌肉适能骨骼肌是由具有收缩功能的肌细胞构成的人体最大的组织，占体重约40%左右。骨骼肌收缩克服和对抗阻力维持身体姿势和运动是骨骼肌的基本功能，人体各种形式的体力活动如劳动、体育运动和日常生活中的身体活动等都是通过骨骼肌的收缩和舒张实现的。第一节 肌肉适能概述一、 肌肉适能的概念肌肉适能（muscular fitness）是指机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力维持身体运动的能力，通常表现为肌肉力量（muscle strength）、肌肉耐力（muscle endurance）和肌肉功率（muscle power）等方面。肌肉力量，又称最大肌肉力量或者绝对肌肉力量，是健康相关体适能的组成部分，特指肌肉收缩产生最大收缩力的能力，运动生理学通常以等长、等张或者等速运动条件下肌肉收缩克服和对抗阻力和做功功率的大小表示。其中，动力性力量还可以根据收缩形式的不同，进一步分为向心收缩力量(concentric strength)、离心收缩力量(eccentric strength)、等速肌肉力量(isokinetic strength)和超等长肌肉力量(plyometric strength)等。向心和离心收缩力量分别是指肌肉在进行向心和离心收缩时表现出来的最大抗阻运动能力；等速肌肉力量是肌肉在其控制的关节活动范围内以恒定的角速度进行最大收缩的能力；而超等长肌力则是指肌肉在拉长收缩（stretch-contraction）过程中表现出来的最大力量。肌肉耐力是健康相关体适能的组成部分，特指肌肉持续收缩对抗疲劳的能力，通常以静态运动负荷持续时间、动态等张收缩次数或者动态等速运动的功率以及峰力矩下降率等表示。肌肉功率，又称快速力量，是竞技相关体适能的组成部分，特指肌肉在短时间内快速发挥其收缩力量的能力，爆发力是肌肉功率的常见表现形式和评价指标。二、 影响肌肉适能的生理学因素影响肌肉适能的因素很多，运动生理学通常根据这些因素发挥作用的部位，将其分为肌源性和神经源性因素两类，其它一些影响因素如年龄、性别和抗阻训练（resistance training或者weight training）等通常是通过以上两类因素发挥作用的。（一）肌源性因素1.肌肉质量（skeletal muscle mass, SMM）特指肌肉组织的数量，通常以机体或者某块肌肉拥有肌肉组织的重量来表示。由于正常情况下直接检测肌肉质量比较困难，因此通常以肌肉横断面积（cross sectional area, CSA）大小来表征肌肉质量的多少，前者通常指横切某块肌肉所有肌纤维所获得的横断面面积，它是由肌纤维的数量和粗细来决定的，通常以cm2或m2表示。研究表明，无论男性，还是女性，由于其CSA与相应肌肉的最大肌力大小成正比（图81），其斜率，即标准化肌力（normalized force），通常介于16N/cm2-60/cm2之间，平均为30N/cm2，因此，一般条件下肌肉的最大横断面积越大，肌肉力量也越大。但是，研究也同时发现，肌肉力量与CSA的关系同时还受到CSA检测方法以及其他许多生理学因素的影响，而CSA本身只能解释大约50的肌肉力量个体间差异。图81肱二头肌横断面积与最大动态肌力的关系F：女性；M：男性；BB：健美运动员（Sale.DG,et al: Voluntary strength and muscle characteristics in untrained men and women and male bodybuilders. J. Appl. Physiol. 62(s): 1786-1793, 1987.）2.肌纤维类型（muscle fiber type）和代谢特点 骨骼肌纤维可依据其收缩特性不同分为快肌和慢肌两大类。其中，快肌纤维较慢肌纤维能产生更大的肌肉收缩力和更强的无氧供能能力,但具有较差的肌肉耐力和有氧供能能力。因此，肌肉中快肌纤维百分构成高的人，肌肉收缩力量也大，而慢肌纤维百分构成高的人则肌肉耐力较好。一般情况下人体四肢肌肉的快、慢肌纤维类型百分比构成大致相等，但因受遗传和后天训练因素的影响，耐力项目运动员的肌肉通常含有较高比例的慢肌纤维，而短跑和爆发力项目的选手拥有较多的快肌纤维，由此造成不同项目运动员的肌肉力量的项目特点。此外，受肌肉力量训练的影响，快肌和慢肌的纤维横断面积和收缩力量均可以发生相应的增加，但是力量训练通常主要引起快肌纤维面积百分比和肌肉力量的改变，而肌肉耐力训练一般引起慢肌纤维的选择性肥大和肌肉耐力的改善，快肌和慢肌纤维的适应具有明显的练习特异性效应（表81）。表81 力量和耐力训练对肌肉的影响肌源性因素慢肌快肌训练类型力量训练耐力训练力量训练耐力训练百分构成0或？0或？0或？0或？面积0或0收缩性0000有氧氧化能力00无氧能力？或0？或0糖原含量00+脂肪氧化00毛细血管密度？或？运动时血流？或？（Gollnick.P.D,and Sembrowich.W.L.Adaptations in human skeletal muscle as a result of training,1977）3.肌肉生长抑制素 肌肉生长抑制素(Myostatin ,Mstn),又称为生长分化因子8(growth differentiation factor - 8 ,GDF-8)，是由McPherron等于1977年发现的一种分泌型生长、分化因子，其是在骨骼肌中的特异性表达,将对肌肉生长有负调控(negative regulation)作用（即抑制肌肉的生长），而其表达的抑制将导致肌肉肥大。人体研究发现，血清Mstn水平随着年龄增长而升高且与去脂体重成反比；成年男性卧床25天,伴随着瘦体重和肌肉量的下降,血液Mstn浓度高于基础值12 %；HIV感染者，血清中的肌肉生长抑制素免疫蛋白复合物增加，导致HIV感染者肌肉萎缩，人体消瘦。反之，增加肌肉的机械负荷将导致肌肉体积增大,同时Mstn水平下降。如Stephen等研究发现，经过9周抗阻训练(每周3次)，肌肉力量增加，肌肉体积增大,而肌肉生长抑制素mRNA表达降低37%（图82）。然而,肌肉生长抑制素基因是尚属运动生理学研究的初期, 肌肉生长抑制素基因表达及其与肌肉蛋白质合成、肌肉力量和力量训练的关系尚不十分清楚。4.激素作用 睾酮（testosterone,T）是肌肉生长最直接的刺激因素，由男子的睾丸和肾上腺皮质分泌的，女子肾上腺皮质和卵巢也有少量分泌。睾酮可以通过促进肌肉蛋白质的合成，促进肌肉肥大，从而提高肌肉力量。由于睾酮在人体内的分泌数量不同，因此在一定程度上造成不同年龄、性别人群肌肉力量大小的不同。生长激素（growth hormones, GH）是影响肌肉蛋白质合成的另外一个重要的激素，短期注射可以引起人体肌细胞氨基酸摄取增加，蛋白质合成加快；长期使用可以使GH缺乏症患者肌肉质量和肌肉力量增加。而甲状腺素是肌纤维类型强力的调节因子。血中甲状腺素超过正常值时，会造成快肌纤维百分比增加；相反，血中甲状腺素量减少时，慢肌纤维百分比增加。图82 力量训练对肌肉生长抑制素表达的影响（Stephen等, Exp BiolMed 228:706709, 2003）（二）神经源性因素1.中枢激活（central activation, CA） 中枢神经系统动员肌纤维参加收缩的能力称作中枢激活，它具有两个层面的意义。一是肌肉在进行最大用力收缩时，并不是所有的肌纤维都参加收缩，动员参与收缩的肌纤维数量越多，肌肉收缩力越大，反之，收缩力越小。如有研究发现，缺乏训练的人完成最大随意肌肉收缩时只能动员60%左右的肌纤维参加收缩，而训练水平良好的人动员能力可高达90%以上；二是肌肉完成不同强度水平的收缩时，CNS会选择性地优先募集激活阈值水平不同的运动神经元参加收缩，即低强度水平的收缩优先募集低阈值的小运动神经元，而高强度水平的收缩侧可募集包括大、小运动神经元在内的更多的运动神经元参与活动（图83），此乃运动神经元募集的“大小原则”（Size principle）或者“顺序性募集”（Orderly recruitment）。然而，一般情况下，中枢激活指的是CNS动员肌纤维参加活动的最大能力，后者通常以超强电刺激作用于最大随意收缩状态下的肌肉所获得的诱发肌力或者激活水平的大小表示。图83 运动单位活动的“大小原则”示意图2.中枢神经对肌肉活动的协调和控制能力 人体运动是需要多个运动环节参与的多环节复杂运动，需要由包括主动肌、协同肌和拮抗肌等在内的许多的肌肉共同活动来实现。中枢神经对肌肉活动的协调和控制一方面是指CNS对主动肌与对抗肌、协同肌、固定肌之间的协调和调控，使得上述肌肉群在参加工作时能各守其职，协调一致，从而发挥更大的收缩力量。另外一方面，中枢神经对肌肉活动的协调和控制也包含CNS对单块肌肉内部运动单位活动同步化的控制，研究发现，运动单位活动的同步化也是抗组训练提高肌肉力量的有效机制之一。3.中枢神经系统的兴奋状态 中枢神经系统兴奋性提高，即情绪高度兴奋时，会导致肾上腺素、乙酰胆碱等其它一些生理活性物质大量释放，这也是影响肌肉力量的重要因素。人在极度激动或危险紧急情况下，发挥超大力量的现象已众所周知。生理学家认为，这种现象可能是因为情绪在极度兴奋时，肾上腺素分泌大量增加，使肌肉的应激性大大提高，同时更重要的是中枢发出了强而集中的神经冲动，迅速动员“储备力量”，从而使运动单位成倍地同步动员并投入工作。三、 肌肉适能的年龄与性别差异（一）年龄肌肉力量的发展有明显的增龄性变化规律。一般规律是10岁以前，随着人体的生长发育，无论男生或女生肌肉力量一直缓慢而平稳地增长，而且两者区别不大。女生从11岁12岁和男生从1315岁起，肌肉力量开始分化，男生增长速度加快而女生增长缓慢。以前臂屈肌为例，男生平均在14.1岁时期最大握力年增长速度达到最大（38