乳酸堆积和排除乳酸这一话题在我们赛鸽爱好者中颇为流行,如果你在鸽友中作一项赛鸽赛后疲劳和肌肉酸痛的原因调查,很可能大多数答案是乳酸堆积。尽管长时间飞行造成乳酸积累,乳酸堆积使得鸽子肌肉酸痛是一个误区,但是往往一种观点和说法听到很多遍后会左右我们的认识。

本文旨在从两个方面来证明这是一个误区:

1. 运动后血液和肌肉中的乳酸水平在很短时间内就恢复正常,并没有在体内“堆积“;

 2. 运动后肌肉酸痛并不是由于乳酸造成的,是由于运动使肌肉受损伤,肌肉细胞恢复重建过程的应激反应。

运动后血液和肌肉中的乳酸水平到底高还是不高?

首先看两个实际现象:

-马拉松运员跑完马拉松后立即测得的血液乳酸值与休息时几乎没什么差别;

-最高速度全力以赴跑完400米是产生乳酸量最高的运动,但在比赛结束后5分钟之内pH即恢复到7.1。运动后,30-60分钟后,乳酸和酸碱度都恢复到赛前休息状态的水平,并不存在乳酸堆积的现象。

为了证明运动后不会产生乳酸堆积,有必要了解一下运动供能系统:

根据能量代谢方式的不同,运动供能系统可分为三大类:ATP-CP系统、糖酵解系统、氧化能系统。人体中储藏着多种能源物质:肌肉细胞中预存的三磷酸腺苷(ATP磷酸肌酸CP),血液中的葡萄糖,肌肉和肝脏中的糖原(肌糖原和肝糖原),肌肉和血液中的脂肪,和脂肪组织中的脂肪,和蛋白质等。人体正常生命活动的能量和运动的能量都是通过这三个供能体统的一系列生化反应生成能量分子ATP来供应的。人体中能量物质储备(男性65公斤体重,体脂率12%)见下表:


大卡

碳水化合物

肝糖原

肌糖原

体液葡萄糖

 

110

500

15

 

451

2050

62

脂肪

皮下和脂肪组织

肌肉内脂肪

 

7800

161

 

73320

1513

总计

7961

74833

1克碳水化合物产生4.1大卡能量,而1克脂肪能产生9.4大卡,是1克碳水化合物产生能量的2.29倍。脂肪能量储备是碳水化合物的30倍,但脂肪转换能量过程复杂,速度慢,因此,对突发性高强度运动不合适,但是对长时间低强度运动非常有利。蛋白质也可以作为能量来源,但先要转化成葡萄糖。在能源极端缺乏的情况下,蛋白质也能转发为游离脂肪酸供能。蛋白质是由氨基酸构成的,有些氨基酸可以分解生成葡萄糖,并转换成丙酮酸或乙酰辅酶A供能。氨基酸中有的氮元素不能通过氧化还原成新的氨基酸,只能转化成尿素,通过尿液排出体外。由于分解氨基酸代谢过程消耗能量ATP,转换效率低,还产生废物。因此一般来说,蛋白质在各种运动中能量贡献率不超过5%-10%,因此,在体育锻炼运动中不作为重点考虑。倒是在赛鸽运动中会发生用蛋白质作为燃料供能,在比赛或训放中,由于不同原因赛鸽未能按时正常归巢,在外呆了多天,由于没有能量补充,消耗完体内碳水化合物和脂肪后,赛鸽只能开始大量消耗蛋白质,有的最终总算到家,但把用于飞行龙骨两边的胸大肌差不多都快消耗光了,瘦成一把刀。这样的鸽子要恢复到赛前状态几乎不可能,至少在短期内很难恢复,因为其肌肉系统需要整体重建,与少量肌肉受损需要修复重建完全是两回事。

三大能源系统并非互相独立,而是根据不同运动的特点,联合起来为运动供能。通常一个能源系统为主,其他一个或二个共同参与,或者在特定阶段,从一个供能系统向另一个系统转变。

ATP-CP系统

人体细胞内预存的ATP能量只能维持极限强度运动大约2秒,随后由同样在细胞内的磷酸肌酸(CP)合成ATP继续供能,ATP和CP两者合起来共维持供能8秒左右。也就是说,全速跑不到一百米细胞中预存的ATP-CP能量就用完了,必须由葡萄糖在无氧状态下,迅速合成新的ATP来接替提供能量跑完全程,譬如二百米比赛。ATP-CP系统属于无氧代谢,不需要氧气,也不会产生乳酸。

糖酵解系统

通过一系列糖酵解酶引起葡萄糖分解,生成能量分子ATP。糖酵解系统远比ATP-CP系统复杂得多,在糖原分解成乳酸的过程中需要10-12个不同酶参与的化学反应,所有的酶促反应都是在细胞质中进行的。1个糖原分子在糖酵解过程中产生3ATP分子,1个葡萄糖分子糖酵解过程中仅产2ATP分子。糖酵解系统产生ATP的量很少,但ATP-CP系统和糖酵解系统可在不需要氧气的情况下提供能量。这两大系统主要为大强度极速运动的前几分钟供能,譬如:百米,二百米或四百米赛跑、一百米游泳等运动。糖酵解系统是利用糖原无氧分解所提供的能量,代谢过程不需要氧气。在缺氧的条件下,葡萄糖分解的产物丙酮酸产生能量ATP时产生大量代谢物乳酸。乳酸中氢离子H+很快分离,自由氢离子H+会在使机体中的酸碱度下降。因此,对机体有害而影响运动的是氢离子H+,并不是脱除氢离子后的乳酸盐。大量酸性的H+影响体内酸碱平衡,人体能承受的酸碱度范围为:动脉血液中 pH6.9-7.5,肌肉中 pH 6.63-7.10。耗时60秒钟左右,以最高速度全力以赴跑完400米是产生乳酸量最高的运动,但在比赛结束后5分钟之内血液pH马上恢复到7.1。一般来说,经过30分钟休息,乳酸和酸碱度都能恢复到正常范围,并不存在乳酸堆积的现象。因为人体具有调节体内酸碱平衡的自我保护能力,如果没有这个中和功能,pH会受到自由氢离子的影响下降至细胞不能承受的水平。主要通过碳酸氢钠,还有血红蛋白,蛋白质和磷酸盐,进行H+中和,到达动态平衡。另外,在有氧条件下,通过化学反应,形成二氧化碳和水经过肺和肾排除体外。血液和肌肉中的乳酸盐水平恢复正常耗时稍长,在运动结束后1-2个小时都恢复到赛前正常水平。

由于ATP-CP和糖酵解两个系统合起来供能只能维持不到2分钟,长时间的运动需要第三个能量系统氧化能系统。

氧化能系统

氧化能系统指机体在耗氧条件下分解基础能量物质葡萄糖和脂肪产生ATP的过程。在长时间运动中,骨骼肌需要一个稳定的供能系统来维持肌纤维的收缩。有氧代谢系统的启动速度慢,但具有强大的产能能力,因此有氧代谢是耐力运动的主要供能方式。有氧代谢时,充分氧化1个葡萄糖分子,能产生38个ATP能量分子,充分氧化1个脂肪酸分子,能产生129ATP能量分子;相比之下,在无氧酵解时,1个葡萄糖分子仅产生2个ATP。有氧运动时葡萄糖代谢和脂肪代谢后生成水和二氧化碳,可以通过呼吸排出体外,不产生乳酸。前两个供能系统合起来,最多只能为高强度运动供能2分钟,跑完四百米后就全部用完。跑八百米时,后面的四百米,必须由糖和脂肪酸在有氧状态下,通过氧化能系统合成ATP来提供能量。跑八百米或一千五百米、二百和四百米游泳等运动,都需要用氧化能系统供能来完成。虽然启动速度慢,不适合为突发的强度大的运动供能,但是由于其能长时间提供大量的能量,因此成为长时间耐力运动主要供能系统。下表是三个供能系统简明的比较:

供能系统

能源

产能

特点

乳酸影响

ATP-CP

ATP-CP

产能受细胞内的预存量限制,ATP供能2秒,CP8秒左右

起动最快,能满足突发高强度运动8-10秒

不产生乳酸

糖酵解

1个葡萄糖分子

1个糖原分子

2个ATP分子

3个ATP分子

起动速度快,产能率低。配合ATP-PC维持2分钟高强度运动

产生乳酸和H+,影响体液和细胞酸碱平衡

氧化能

1个葡萄糖分子

1个糖原分子

1个游离脂肪酸分子

38个ATP分子

37-39个ATP分子

129个ATP分子

起到慢,产能率高,依赖氧气

能长时间为低强度运动供能,如马拉松赛跑

不产生乳酸,不影响体液和细胞酸碱平衡

信鸽比赛的能量供应可以参照人的长距离和超长距离赛跑。由于经过物种进化的过程和人们长期选育的结果,赛鸽能适应长时间的飞行,通过训练能持续飞行10-12个小时,甚至高达15小时以上,譬如,在长日照地区的西欧,超长距离比赛连续飞行15个小时当日归巢司空见惯。为了能长时间飞行,提高能量利用率是关键。由此可见,赛鸽比赛以主要低强度长时间飞行为主与人的马拉松以及超马拉松赛跑非常相似。1993年在“比较生理学杂志(Journal of Comparative Physiology)”发表了一项研究结果,研究人员从113-620公里不同距离归巢的赛鸽身上分别抽取血液,将化验分析的结果与没有飞行的对照组比较,结果是:实验组和对照组的血糖和乳酸盐的浓度没有什么差别,这证实了赛鸽除了启动阶段靠碳酸化合物供能,整个飞行过程主要依赖脂肪。血液游离脂肪酸浓度高于对照组,血液中甘油三脂的浓度随飞行距离的增加而递减。这进一步证明了飞行的主要能量来源是靠脂肪。刚启动时可能会通过前两个系统供能,很快就会过度到氧化脂肪供能,不可能维持采用一个葡萄糖分子仅产出2个ATP分子这种无氧糖酵解的能量供应方式,因为能源利用率太低了。一个可以称为赛鸽营养学专家的比利时赛鸽朋友很早就对我讲,赛鸽飞行90%以上是靠有氧燃烧脂肪。这种产能过程,在有氧条件下丙酮酸转换成乙酰辅酶A,不产生乳酸。在启动过程中,由于糖酵解系统参与供能会产生一些乳酸,但量不可能很大,靠赛鸽自身的动态平衡能力,能保持酸碱平衡,剩余的乳酸盐运往细胞中的“能量工厂“线粒体中燃烧。总之,乳酸不可能在赛鸽体内大量积累,更不需要在赛后补充任何物质来帮助排除堆积的乳酸。不知道所谓帮助排酸用的到底是什么,会不会考虑到酸碱平衡问题给鸽子补充碱性物质,如碳酸氢钠。其实考虑一下,即便鸽子摄入碱性物品,经过鸽子的消化系统,早被强酸性消化液中和了,能中和体液和细胞中的酸性物质?如果加大碱性力度,超出鸽子自身保持酸碱动态平衡的能力,不仅没有益处,会不会对消化道带来伤害?

运动后肌肉酸痛的真正原因

乳酸是肌肉运动能量代谢过程的产物,长期以来,一直被认为是造成运动后肌肉酸痛的原因,在体育运动界承担了最名不副实的罪名。由于乳酸检测技术比较容易,乳酸浓度在体液中的变化是人们最早关注的生理指标之一。早在上世纪30年代,科学家发现乳酸是肌肉运动代谢的一个产物。从事某些运动后,人体乳酸水平大大增加,而运动后又会出现肌肉肿胀酸痛,在没有其他可靠的解释前,人们自然而然地把乳酸堆积与肌肉酸痛联系在一起。由于这一理论之后很长时间在体育运动界广泛传播,在没有其他让人信服的研究结论前,几乎把引起运动肌肉酸痛所有罪名都加在乳酸身上。直到今天,如果你上网搜一下,铺天盖地的看法还都是这一观点。在这种前提下,我们鸽界广泛流传赛鸽赛后乳酸堆积,必须进行排酸,有的还进一步开发了排酸添加剂,似乎只有通过排酸赛鸽才能恢复。

实际上早在1902年,有个科学家就提出肌肉酸痛是因肌肉细胞微小损伤所致。1981年,瑞典科学家采用肌肉活检技术,通过高倍显微镜观察到运动后肌肉细胞的变化,发现了运动后肌肉酸痛的根本原因:运动使得肌肉细胞中的最小单元肌节受到微创损伤造成的人体肌肉约639块,由60亿条肌纤维组成。肌肉的构造依次为:肌肉→肌束→肌纤维(肌细胞)→肌原纤维→肌节))。之后的十年里,这一发现并没有引起广泛关注,类似的研究只有5项。但进入二十一世纪以后的十年里,运动生理学界对这方面开始大量研究,发表的的论文就有100多篇。到目前为止,无论运动生理学的研究者,还是体育界的运动员和教练,再也没有把运动后肌肉酸痛归咎于乳酸了。

延迟性肌肉酸痛症(DOMS

为了证明肌肉酸痛是由于运动后肌肉损伤造成的这一论点,有必要介绍一下延迟性肌肉酸痛症(DOMS)。DOMS是指机体从事的运动量大,特别是开始一项新运动、运动项目改变或运动强度突然增加后,尽管运动后并没有疼痛感觉,但是在运动后12-24小时开始出现肌肉肿胀酸痛,在运动医学上称为"延迟性肌肉酸痛症"。24-72小时酸痛达到顶点,一般3-7天可自行缓解并消失。除酸痛外,还有肌肉僵硬,轻者仅有压疼,重者肌肉肿胀,妨碍活动。任何骨骼肌在激烈运动后均可能出现DOMS,尤其长距离跑后更易出现。肌肉酸痛是由于肌肉纤维内部肌节微创损伤所致。要注意的是,运动中和结束后这类酸痛并不马上发生,而其发生时间常在锻炼后的12-24小时。如果肌肉酸痛是乳酸造成的,那么在运动结束前后马上应该有感觉。

肌肉酸痛原因

那么到底是什么造成肌肉酸痛的呢?简单地说,是由于肌肉细胞因运动受损伤,机体受到刺激后的应激反应。为了应对受损伤的肌肉细胞,机体启动免疫机制,进行一场受损肌肉的修整,恢复和重建,也是一种自我保护,自我修复。虽然经历这一过程需要付出承受好几天肌肉酸痛甚至不能动弹的代价,但是等肌肉恢复和重建完成后,肌肉会变得更有力量,能经受更大的挑战,运动能力会上一个新的台阶。这种生理反应实际上就是机体的一种免疫反应,与病原体入侵感染后,人体免疫机制作出反应相似。具体的过程是:感受到肌肉损伤后,体液和免疫细胞开始涌向患处,渗入受伤的组织。首批免疫细胞是随时跟着血液循环执行警戒任务的中性粒细胞和巨噬细胞,这些细胞的任务是摧毁受损严重的组织,把死亡的细胞的残骸清理干净。它们具体的做法是通过释放几种酶和氧化分子把损坏的细胞变性后消化掉,这个过程被称之为吞噬作用Phagocytosis),目的是把场地清理干净,以便重建新的肌肉细胞。如果这一过程执行过度,有可能把周围健康的细胞一起干掉,使周围的组织受损,这就是被称为细胞因子风暴的过度免疫反应。整个过程相当复杂,首先清理现场,第二步修理,第三步重建。由于在整个过程中有许多体液和免疫细胞参与,有不少化学物质参与反应,引起的结果是组织肿胀,神经末梢受压,引起酸痛。而且,在化学反应的过程中,神经末梢对受到的刺激更加敏感,因而更是雪上加霜。这就是肌肉肿胀酸痛的原因,而不是由于乳酸堆积引起的。由于从启动到大规模的炎症反应需要一定时间,这就可以解释为什么在受伤后需要24-48小时达到肌肉酸痛的高峰。虽然整个过程伴随的是肿胀和酸痛,而且在完全恢复前只能暂时停止训练。但这个代价是值得的,因为受损伤被替换的肌肉是最弱的,重建后的肌肉变得更强壮。当然,如果以后肌肉经历一个更大的考验,还会有一些肌肉经受不住考验被替换。尽管付出了一些代价,可喜的是经历一次就会有一个提高,这是运动体能通过训练提高的一个必经之路。正如俗话所说:有付出才有回报,有失才有得。

联想到我们经常碰到的现象:有些经历了长时间飞行的赛鸽,在归巢后24-48小时出现的症状:胸肌红润发烫,在龙骨两边鼓鼓的,胸围明显比平时大了不少,不少鸽友看到后的评价是鸽子达到了巅峰状态。了解了肌肉经受了强烈的刺激产生炎症反应的理论后,我想我们应该能作出不同的判断。

应激反应

说到应激反应必须提一下这一理论的发明者。早在1936年一个名叫汉斯.塞利Hans Selye的医生证明生物界存在一个称之为应激反应的运动生理基础理论。应激反应这个名字对任何鸽友都不陌生,鸽界已经把应激反应广泛用于鸽子处于不利的条件下,诸如闷热和潮湿的天气,断奶,转棚,接种,用药,疾病和感染,等等,需要作出的反应。实际上,我们对应激反应负面的影响很重视,但似乎忽视了正面的影响。塞利的理论是:如果机体受到一个刺激,会产生反应,第一阶段是引起警觉,开始适应,第二阶段是应对刺激源,作出反应,通过调整达到恢复并提高。记住恢复和提高是这一理论的正面,也是它的精髓。应用到体育运动上,锻炼给人体一个刺激,通过调整,应对,恢复和提高,运动能力得以提升。这是运动生理学的最最基础的理论。如果运动强度和运动量大于目前水平,通过应激反应这一过程,运动能力超过以前的水平。如果训练的运动量太小,对机体没有形成刺激,运动能力不会有任何提升。如果刺激过大,超过机体应对能力,结果不但体能得不到提高,而且可能引起伤病,甚至很长时间都恢复不了,甚至告别运动生涯。这一理论可以指导我们每个赛鸽爱好者如何把握赛鸽的训练和参赛。

结论: 赛鸽经历长时间飞行后肌肉酸痛不是运动后乳酸在体内堆积引起的;运动后体内不会产生乳酸积累,更不需要排酸。

本文论点的依据主要来自两本原版专业书,一本是运动生理学教课书,另一本是为赛跑运动教练和运动员编写的专业指导书,以及从国外网站查到的有关赛鸽飞行运动生理研究的一些结果。凡是碰到有疑惑的地方,不惜花时间进行核对;在浩瀚的互联网中,包括中文的专业网,力求找到可靠的答案。尽管鸽友们已经把赛鸽看成一个产业,由于规模小,根本不像与国计民生有关的养鸡业那样受到政府和企业界的重视,因此在世界范围内,很少有政府,财团和研究机构赞助的研究项目。有关营养学,疾病防治等方面,赛鸽界大多数是借鉴养鸡业的研究成果和经验。由于养鸡没有相关运动生理的研究,赛鸽的运动生理方面,只能依靠有限的赛鸽专业研究结果 和借助与人类的运动生理研究。尽管人和赛鸽生理方面差别很大,但是与运动生理有关的有许多相通的地方:如,肌肉骨骼运动,运动能量代谢,心血管和呼吸循环系统,等等。