拉伸训练对力量表现的效应和机制的研究进展

徐建华,程丽平

1 前言

人们通常认为力量和柔韧性是保障人们健康和提高运动成绩的基本运动素质,所以,训练计划中通常会包含力量训练和柔韧性训练2项内容。但是,如何在一堂训练课中将两者完美结合使两者都达到最佳的效果,目前还不太清楚。拉伸肯定能够提高柔韧性,但其能否提高力量、跳跃等素质,有待研究[21]。

无论是竞技体育还是大众娱乐健身时,在每次正式训练之前进行肢体的拉伸是常规程序,另外,人们普遍认为,拉伸训练可以提高运动成绩和预防运动损伤。两项随机性的研究调查在训练课的基本部分之前做拉伸练习带来的影响,结果显示,并不能降低运动损伤的发病率[36,.37]。关于能否降低延迟性肌肉酸痛(DOMS）的发生,只有一项研究显示可以降低酸痛[20]；但是,这个结果发生在最大屈膝离心运动24 h之后。要慎重对待这种研究结果,原因一是,有益的效果显现间隔的时间太长；二是,样本量太小,只有10名女性。最近的一些综述性文章也提到,拉伸练习并不能防止运动损伤,也不能降低延迟性肌肉酸痛与提高运动表现。

另外,在运动前进行拉伸还显示出了一定的副作用,尤其是在体能主导类快速力量型项群中表现突出。由于传统训练学理论都建议在主要活动之前进行拉伸练习,那么,探讨拉伸练习对运动表现可能影响到何种程度就显得尤为重要。

肌肉拉伸的方法主要有3种：即主动或被动的静力拉伸法(static stretching）；主动或被动的弹振式拉伸法(ballistic stretching）；本体感受神经促进技术拉伸法(PNF）。笔者对近年来国内、外拉伸训练对力量表现效应方面的文献进行述评,主要目的有两个：1）回顾总结拉伸训练对力量表现的短期效应及长期效应；2）回顾所产生效应背后的发生机制。检索的中文数据库有中国期刊网(1999—2009）,万方数据库(1995—2009）,GOOGLE学术搜索。检索关键词为“拉伸训练”、“肌肉力量”、“肌力表现”、“PNF式拉伸”及“静力拉伸”。外文数据库有M EDL INE(1966—2008）, EMBASE(1974—2008）,Cochrane Database of Systematic Review s(1993—2008）。检索时的关键词为‘flexibility’、‘stretching’、‘elasticity’、‘range of movement’、‘range of motion’、‘training’、‘injury’and‘warm-up’.这些关键词基础上,进一步检索‘resistance exercise’、‘resistance training’、‘strength training’and/or‘acute effects’or‘chronic effects’.从检索到的文献看,中文文献非常少,仅有2篇。说明拉伸训练对肌力表现的效应这一重要课题没有引起国内相关专家学者的重视,尚未成为研究的热点。与国外开展了大量相关研究形成鲜明对比。

表1 部分关于拉伸训练对力量表现急性效应研究的结果一览表

2 拉伸训练对力量素质的急性效应

2.1 对等张、等长和等动力量表现的影响

许多学者研究了拉伸训练对力量表现的短期影响,但研究结果存在很大的争议。这些研究一般刺激的时间为120 s～3 600 s不等,结果显示,在主要力量练习之前进行拉伸练习,力量测试成绩明显下降。除了1项研究是采用弹振式拉伸法和3项研究是神经肌肉本体促进技术法(Prop rioceptve nuromuscular facilitabon,PNF）[1]之外,其他的研究都是采用静力拉伸的方法。不管测试的形式是等长收缩、等张收缩还是等动收缩,力量测试成绩都减少,幅度在4.5％到28％。除了 Evetovich等人调查的是肱二头肌之外,其他的研究都测试的是下肢。也有其他研究者得出了相反的结论,没有观察到伸展练习对力量表现有副作用,但这些研究的刺激时间较短,从30 s～480 s不等。Bandeira等人以芭蕾舞演员为实验对象,让其每个动作持续15 s,共进行90 s的静力主动拉伸,结果未发现力量下降。另外,让受试者每个练习持续60 s,总共刺激360 s,结果发现臀部屈肌力量下降,臀部伸肌的力量没变化[5](表1）。

大部分的研究显示,拉伸练习之后力量表现下降,但是,分析这类文献可以看出,研究都是对同一肌肉群采用了多种拉伸练习方式,且组数和持续时间比通常文献里建议的要多。一般的建议是每一个肌群做4组,每个拉伸姿势持续10～30 s。对大于65岁的个体进行实验时,一般要长于60 s[2],所以,在所有的研究中,有可能是拉伸时间过长导致了力量表现的下降。

从实验室得出的数据显示,在经过4组30 s的静力或者PNF式拉伸后,臀部内收肌等长收缩力量表现在45°时分别下降8.9％和12.3％,在30°时分别下降10.4％和10.9％。在静力拉伸之后,膝关节屈肌和伸肌力量表现分别下降9.9％和2.3％。在PNF式拉伸之后屈肌和伸肌分别下降11.4％和4.8％[5,29]。即使按照文献中所建议的时间对每一肌肉群采用一种方式进行拉伸,肌肉力量表现仍可能下降。柳爱莲等人以男性自行车运动员为受试对象,通过对其分别进行15 min蹬车和15 min蹬车/PNF拉伸两套不同方案的训练,训练后对其进行最大肌力、力量-时间曲线的主要指标以及下肢肌肉的肌电图测试与对比分析。结果显示,自行车运动员进行下肢 PNF牵拉练习不会引起最大肌力和力量-时间曲线的参数(MVC、F100、IRF和 TMVC）的显著性下降,股直肌的肌电电压却发生显著性下降[2]。有趣的是,Nelson等人证实,即使对拉伸有丰富经验的运动者来讲,拉伸对力量表现也有副效应。最近,有研究表明,刺激持续的时间(15 s或30 s）的静力拉伸不影响肌肉力量表现[34]。

2.2 拉伸训练对跳跃表现的效应

许多研究探讨了拉伸练习对垂直弹跳表现的急性效应(表2）。据Church等人研究报告称,在 PNF式拉伸之后,垂直弹跳能力表现明显下降,但静力拉伸之后没有影响[26]。这个结果与 Power和 Knudson的研究结果是一致的,他们同样发现在静力拉伸训练后垂直弹跳能力没有明显下降[38,23]。另一方面,有两项针对训练有素的女性的研究中,在先进行PNF式拉伸然后静力或弹振式拉伸,受试者均没有发现垂直弹跳能力表现下降。在另外一项研究中发现,在静力拉伸练习之后,蹲跳(Squat jump）高度下降幅度在3.2％～4.4％,反向跳(vertical jump with counter movement）高度下降幅度在4.5％～7.3％[7,8,49]。Young和Behm研究了5种热身方式对跳跃成绩的影响,其实验方案是,把受试对象分为5组进行跳跃测试前的热身,分别是： 1）对照组；2）4 min次最大强度的跑步；3）静力拉伸；4）跑和拉伸；5）跑、拉伸和跳跃。热身后马上对其进行跳跃测试。结果显示,采用静力拉伸的一组成绩最差。仅采用跑进行热身的一组成绩明显好于跑加静力拉伸(Running plus stretching）的一组。把5组放在一起评价,跑和跳跃练习对跳跃表现有积极的影响,静力拉伸对跳跃能力不利[21]。

肌肉力量是影响垂直弹跳高度的最重要的因素之一。如果拉伸练习导致即刻的肌肉力量下降,那么就会致使弹跳能力下降。在运动实践中,这个信息对以力量和弹跳作为竞技主导能力的运动项目来说意义非凡,如果稍有处理不当,将会影响到最后的竞赛成绩。然而,这些看似相互冲突的研究结论可能是由于实验对象和方法的不同造成的。所以,这个话题值得进一步探讨。同时,笔者认为,亦有必要开展拉伸练习对跳跃表现所产生长期效应的研究。

表2 部分关于拉伸训练对跳跃表现急性效应的实验结果一览表

3 拉伸训练对力量表现的长期效应

很少文献就拉伸训练对力量素质影响的长期效应进行探讨。Worrel等人运用静力拉伸和 PNF式拉伸练习训练大腿后部的柔韧性。训练方案是：每周训练5次,连续3周,每堂训练课每种方法练习20 min,共进行15堂训练课,结果显示,柔韧性没有显著增加,但是,在 60°/s和120°/s测试时,最大离心扭力矩分别增加8.5％和13.5％；在120°/s时向心最大扭矩增加11.2％[47]。Handel等人运用PNF式“收缩——放松”牵拉法训练膝关节的伸肌和屈肌,训练方案是：每周3次练习,连续进行8周,每堂训练课持续86 min40 s。结果发现,柔韧性明显增长,提高了6.3％；膝关节伸肌和屈肌的最大离心扭矩分别增加18.2％和23.0％,向心最大扭矩时膝关节屈肌增加9.4％[17]。

尽管仍然需要更多的相关研究进行证实,但从目前的相关研究看,柔韧练习之后力量素质的提高主要依赖于被拉伸肌肉的肥大。经实验证实,在对动物进行3～30天、每天24 h的肌肉拉伸之后出现了肌肉肥大的现象。尽管这些研究都是以动物为实验对象,但研究人员所用的拉伸方法和持续时间与人类为了提高柔韧性所用的拉伸方法与持续时间不同,所以,这就限制了这些研究成果应用到人的身上。对人来讲,在经过3周的柔韧性训练而无力量练习的情况下,力量表现增加了[17,48]。所以,尽管拉伸练习对即刻的力量表现有负面作用,但长期的拉伸训练之后的效应可能未必如此。

4 拉伸训练对肌力表现产生效应的可能机制

4.1 神经学适应机制

尽管证据依旧缺乏,一些学者已经试图研究存在于拉伸训练对力量素质影响背后的神经学机制。从检索到的文献看,这些研究得出的结论都不一致,相关性也不强。

Rosenbaum和 Henning研究发现,肱三头肌经过3 min静力拉伸,等长收缩最大扭矩肌力下降5％,同时,肌肉的协同性也伴随着得到提高。当肌肉的协同性增加时,肌肉对被动拉伸时的阻力就小,肌肉肥大的能力增加[39]。正如McHugh所描述的那样,这种现象称之为“应力松弛(‘stress-relaxation）”,也就是当肌肉持续被牵拉时,其紧张度降低[28]。因此,牵拉导致的肌肉协同性增强可以作为肌肉力量表现下降的机制之一。

在另一项研究中,Fow les等人发现,在脚底屈肌完成被动式拉伸之后的即刻,运动单位激活的能力与肌电指数下降,最大自主收缩力量下降28％,在牵拉停止后1 h再进行测试仍然下降9％[13]。

Avela等人的研究发现,在肱三头肌反复被动牵拉1 h后即刻,最大自主收缩力量下降23.3％。研究者观察到被拉伸肌肉的肌梭敏感度降低,从而降低了信息的传入和肌电图振幅的下降[4]。

除了这些机制外,其他神经系统也可能参与其中,例如伤害感受器的激活与高尔基腱器官产生的抑制,这些会降低α运动神经元的活性。Avela等人还发现肌肉经过牵拉练习后,由三型和四型关节感受器产生的α运动神经元的抑制冲动升高。

Halbertsma和 Go¨eken研究了对后腿肌腱进行10 min静力拉伸所产生的影响。结论是,此类练习所产生的影响可能不是因为肌肉弹性的改变,而是肌肉对牵拉有了更强的忍耐力。Magnusson等的研究和 Halbertsma等的研究采用了相似的实验方法,得出了相同的结论[18]。

所以,从相关研究来看,似乎存在着肌肉、肌腱、关节感受器和伤害感受器敏感度降低的现象,上述组织恰恰是保护肌肉在合理的范围内运动的基础机制。除了这些改变,在拉伸练习之后即刻存在神经动作反应延迟的时段。这种即刻的神经改变可能与力量表现下降有关系,并且可能会增加受伤的危险。

4.2 结构适应机制

导致连续牵拉之后肌肉力量下降的假说之一是肌肉的粘弹性质发生了改变,这个改变可能改变肌肉长度与张力的关系。在这一点上,目前尚无统一定论。

Toft等人研究了脚底屈肌的粘弹性和柔顺性。结论是,在经过被动拉伸训练90 min之后或者每天2次共3周训练之后的 24 h后的测试中,均没发现肌肉结构的变化[43]；另外,Taylor等人发现,在对兔子进行肌肉拉伸之后,其长度发生改变,进而肌腱的被动张力降低[41]；Toft等人发现,在经过每天2次共3周的“收缩——放松”柔韧性训练后,足底屈肌的被动张力降低36％[44]。这些研究者发现受试者初始的柔韧性水平与牵拉对被动张力的影响之间不存在显著性相关,对不同水平的受试者影响是一样的。

为了更好地弄清楚肌肉由于拉伸引起的粘弹性变化,一研究团队做了3项不同的实验。运用超声波观察小腿腓肠肌肌腱和肌膜在拉伸前后的变化。Kubo等人的研究结论是,10 min的静力拉伸可降低腱结构的粘滞度并增强它们的弹性[24]；然后,又对同样的受试者做了1项长期的研究。研究方案是抗阻训练与拉伸训练相结合,每组练习做45 s,中间间隔15 s,每天2次训练课,每周7天共进行8周。在第3项研究中,受试者进行连续20天静力拉伸,每天2堂训练课,每次课安排5项拉伸练习,每项练习45 s,每项练习之间间隔15 s。通过上述2项研究得出的结论是,训练可降低腱结构黏性,但弹性并没有改变[25]。

Herda,Trent J等人比较了静力拉伸和弹振式拉伸对肱二头肌在等长自主收缩时的最大扭力矩、肌电图和机械效应图的区别。其得出的结论建议是,在拉伸训练期间,对肌肉弹性结构影响最大的是肌联蛋白,静力拉伸后肌肉力量的降低是由于结构适应性变化引起的而不是神经机制所致。这与其他的研究结果是一致的[19]。

所以,拉伸练习似乎可以即刻降低肌腱结构的粘滞性,使得肌肉收缩时肌纤维滑动的阻力降低；同时,拉伸可以提高肌肉的协同性,可能限制了更多的横桥连接,从而使得肌肉收缩的力量降低。

为了更好地理解肌肉因拉伸引起的结构适应和对力量表现的影响,笔者建议进行长期的跟踪研究。

4.3 细胞适应机制

De Deyne的研究认为,拉伸训练引起关节运动幅度恒久变化的原因是细胞结构的长期适应,比如肌小节数目的增多[10]。

Goldspink DF把大白鼠以拉伸的姿势模压固定7天做实验,结果显示,蛋白质合成显著增加。作者认为拉伸训练可以刺激蛋白质的合成[14]。

肌小节的增加对肌肉力量效应的利弊尚没有定论。尽管进行长期的实验研究存在诸多的困难,但这确实是一个需要更进一步进行研究的重要问题。许多实验观察到动物的肌原纤维增多,但都没有探索对肌肉力量的影响。与之相反,探索拉伸训练对力量产生长期影响的实验没有研究肌小节是否增加。

4.4 激素适应机制

近20年来,开展了许多旨在观察拉伸训练后激素水平变化的研究,一些实验是通过把动物用磨具固定若干天的方式进行的。Gold spink等人发现,老鼠在肌肉拉伸之后,胰岛素样生长因子-1信使 RNA水平升高[15]。Yang S等人发现,兔子在拉伸训练之后可以促进与肌肉生长有关的IGF-1碘氧基苯甲醚的分泌[48]。Yang等人发现,与兔子的肌肉增加有关的胰岛素样生长因子-1信使核糖核酸(IGF-1mRNA）水平升高。IGF也被认为是可以刺激蛋白质合成与肌肉肥大的机械生长因子 (mechano grow th factor,MGF）[48]。外力刺激或者拉伸等机械刺激可导致它的分泌量增多,尤其是拉伸刺激。MGF可局部的控制组织的修复、保持和结构重塑。MGF导致核糖体RNA快速的增加,其中,核糖体RNA在传递过程中可显示肌纤维在变肥大[16]。这些结果显示,拉伸训练可以导致肌肉力量增加或肥大。但是,在3、4两部分用动物所做实验的条件与用人体做实验时的条件有很大的不同。

5 结论

柔韧性和力量是代表人类体能诸多因素中的两项基本素质。在大部分的运动项目中,力量素质均发挥着巨大的作用。许多研究者运用不同的拉伸练习方式,不同的持续时间和实验对象,研究了拉伸对力量素质的影响。在制定训练计划或在实施过程中了解这些研究成果非常重要,因为在运动之前进行常规的拉伸训练可能会对即刻的力量表现呈现负面的影响,要谨慎使用,但其长期的效应需要进一步的研究和探索。

另外,在进行拉伸训练时必须考虑运动者的安全问题。通过我们分析拉伸训练可能产生的影响,背后存在许多维持肌肉关节整体性的机制。当疼痛忍耐度提高的时候,可能使关节的活动范围达到更大,但受伤的几率也在增大。建议研究在进行剧烈活动之前进行柔韧练习是否会导致更多的伤病。拉伸训练引起机体变化背后的机制仍需要进一步的研究。

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