训练对骨骼肌的影响

蓝永生，蒋艳杰，张殿宇

(长春师范大学体育学院，吉林长春 130032)

训练对骨骼肌的影响

蓝永生，蒋艳杰，张殿宇

(长春师范大学体育学院，吉林长春 130032)

骨骼肌作为运动的直接动力来源，是运动员精准完成技术动作的关键。本文从对骨骼肌横截面积的研究、对肌纤维类型和MHC的研究、对mRNA的研究、对蛋白质组的研究等四个方面进行了综述，以期为教练员进行科学的力量训练提供指导。

训练；骨骼肌；影响

随着全球竞技体育的发展，比赛对运动员的力量素质提出了越来越高的要求。运动员要准确细腻地完成技术动作，需强大的力量素质作支撑。而力量素质与骨骼肌的功能状况直接相关。因此，关于训练对骨骼肌影响的研究成为热点。近年来对骨骼肌的研究主要集中在以下几个方面：

1 对骨骼肌横截面积的研究

早在1846年，Ernst Weber就提出肌肉的最大力量与其横截面呈正相关[1]。此观点随后被很多实验所证实。肌肉的横截面积成为人们观察肌肉力量的重要指标。核磁共振和CT等技术的出现，使体育科研者可对运动员骨骼肌进行无损伤测量，对运动员的骨骼肌进行及时、直观的评价；同时通过对不同项目运动员骨骼肌进行批量测试，统计各个项目运动员骨骼肌的特点，为运动员选材提供简单有效的依据[2-4]。

2 对肌纤维类型和MHC的研究

成年人体骨骼肌的纤维类型按照肌球蛋白重链(MHC)可分为I-MHC、IIa-MHC和IIx-MHC三种异形体，慢肌纤维主要由I-MHC 和不同比例的IIa-MHC组成，快肌纤维则由IIx-MHC组成。而动物骨骼肌中除以上三种异形体外，还有IIb异形体。四种异形体的最大收缩速度为：I-MHC

王煜等[5-8]发现小强度训练不能引起肌纤维类型改变，而长时间、大强度运动可使大鼠腓肠肌的II型肌纤维数密度有显著的增加，说明运动训练能够提升骨骼肌的收缩速度，但需具有足够大的训练强度和足够长的训练时间。徐心浩等[9-14]发现力量训练会造成IIb型肌纤维比例下降，IIa型肌纤维比例上升，说明力量训练使骨骼肌纤维类型在快肌亚群中由快向慢转变。此结论证实了王煜等的研究结果。同时也进一步说明力量训练在提升绝对力量的同时会伴随收缩速度的下降。

Howald等[15-20]发现耐力训练可使快肌纤维转变成慢肌纤维，但徐心浩等[9，21]发现耐力训练不能使肌纤维类型发生改变。产生这种差异的原因可能与实验中的运动强度有关，徐心浩的实验中使志愿者的最大摄氧量只增加了7%，这与大多数类似研究相比增加幅度较小。另外Sullivan等[22-23]发现耐力训练可使大鼠跖肌IIb减少， IIa增加，说明耐力训练使骨骼肌收缩速度变慢，此结论支持Howald等的研究结果。但Sullivan认为导致骨骼肌收缩速度变慢的原因是耐力训练改变了快肌纤维亚型，而不是由于骨骼肌由快肌纤维转变成慢肌纤维，这又支持了徐心浩的研究结果。

总之，足够大的训练强度和足够长的训练时间可以改变骨骼肌机能，但其作用机制还需进一步证实。

3 对mRNA的研究

运动训练能够改变人体蛋白组成。有关学者借助PCR等技术对相关基因表达开展了系统研究。葛耀君等发现，耐力训练可使腓肠肌Mfn2基因和a-action mRNA显著升高[24-26]。陈彩珍等发现，8周中等强度耐力训练能使腓肠肌PI3K、PTEN和Akt mRNA水平显著降低[27]。以上学者从肌肉供能、肌纤维修复等方面论证了耐力训练可使相关基因的表达发生改变，从更深层角度解释了运动改善肌肉功能的原因。

4 对蛋白质组的研究

随着研究的深入，人们发现肌肉机能最终受肌蛋白表达的影响，因此近年来肌蛋白成为了研究重点。为研究肌肉收缩能力的提升与哪些蛋白有关，李方晖等研究了8周中等强度低负荷运动对增龄大鼠腓肠肌蛋白质组表达图谱的影响后发现，热休克同源蛋白70、26S蛋白酶体调节亚基6B、肌动蛋白结合蛋白Cofilin、线粒体乙醛脱氢酶2、a-酮戊二酸脱氢酶复合体、细胞膜修复相关蛋白TRIM72出现了2倍以上差异，并从运动能够抑制蛋白质分解、促进体内有毒物质(乙醛)的转化、加快细胞膜修复等方面论述了运动在抑制肌肉萎缩方面的重要作用[28]。Gandra等对一次性力竭运动后大鼠腓肠肌蛋白组进行研究后发现，与代谢相关的蛋白 表达上调[29]。这与李方晖的研究结果有相同之处。由此可推测周期性训练和一次性训练都能改善骨骼肌的代谢水平。同时热休克同源蛋白70表达量在两次研究中都出现了2倍以上差异，而不同的是在李方晖的研究中其表达量下调，在Gandra的研究中其表达量上调。造成差异的原因与两次研究的运动方式不同有关。由此也说明中等强度低负荷运动能够抑制细胞凋亡，而力竭性运动则能促进细胞凋亡。于善安研究不同训练强度对骨骼肌力量的影响后发现，中等强度运动训练能使大鼠骨骼肌蛋白浓度OD值增加，而大强度运动可抑制骨骼肌蛋白浓度OD值[30]。说明中等强度运动能使骨骼肌横截面积增大，从而增长骨骼肌力量。而大强度运动能够加速骨骼肌细胞的凋亡，不利于肌肉力量的增进。

通过以上学者的研究，我们可以推测，长期大强度的运动训练会降低骨骼肌机能。而强度过小的训练对骨骼肌机能的提升作用不明显。因此寻找合适的训练强度一直是广大体育工作者不断探索的问题。而利用蛋白质组学技术寻找能够反映运动员对训练强度适应情况的标记蛋白，将会有助于对运动员骨骼肌机能进行监控，为教练员制定个性化的训练计划提供直接依据。

随着后基因时代的到来，人们越来越认识到蛋白质在运动机能中的重要性。骨骼肌功能的发挥是由所有肌纤维组成蛋白共同作用的结果。不同的运动项目对运动员骨骼肌的机能提出了不同的要求，这就要求教练员需结合项目和运动员的特点，进行科学化的力量训练。而研究骨骼肌蛋白质在不同训练中的适应性变化，并寻找提高骨骼肌机能的主要蛋白组，将帮助人们了解骨骼肌功能改变的生理学机制，为教练员选材和训练提供科学指导。

[1]Bruce. S. A. K. Phillips. and R. C. Woledge. Interpreting the relation between force and cross-sectional area in human muscle [J]. Med. SCI. Sport Exerc， 1997,5(29):677-683.

[2]郭刚,宋吉锐.不同人群踝关节跖屈肌群肌肉形态与力量的相关性[J].中国组织工程研究与临床康复,2009, 13(7):1288-1292.

[3]郭刚,宋吉锐.踝关节跖屈肌肌肉肌腱形态及收缩效应的相关研究[J].沈阳体育学院学报,2006, 25(3):66-67,81.

[4]董敏辉.沈阳体育学院部分优秀足球运动员膝关节屈伸肌群形态与力量的相关研究[J].沈阳体育学院学报,2003, 22(4):43-45.

[5]王煜,周里,叶鸣等.不同强度的跳跃训练对大鼠骨骼肌纤维类型影响的实验研究[J].西安体育学院学报,2005, 22(5):47-49.

[6]魏安奎,危小焰,史仍飞等.振动训练对大鼠骨骼肌最大力量和肌纤维形态结构的影响[J].中国运动医学杂志,2009, 28(1):83-84.

[7]Holm L, Reitelseder S, Pedersen TG, et al. Changes in muscle size and MHC composition in response to resistance exercise with heavy and light loading intensity[J].Appl Physiol，2008, 105(5):1454-1461.

[8]Staron RS, Karapondo DL, Kraemer WJ, et al. Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance training men and women[J].Appl Physiol，1994, 76(3):1247-1255.

[9]徐心浩.力量和耐力训练对肌球蛋白重链及肌纤维转型的影响[J].北京体育大学学报,2004, 27(11):1492-1495.

[10]Hostler D, Schwirian C I, Campos G, et al. Skeletal muscle adaptations in elastic resistance-trained young men and women[J]. European journal of applied physiology, 2001, 86(2): 112-118.

[11]Haddad F, Qin A X, Zeng M, et al. Effects of isometric training on skeletal myosin heavy chain expression[J].Journal of Applied Physiology, 1998, 84(6): 2036-2041.

[12]Staron R S, Malicky E S, Leonardi M J, et al. Muscle hypertrophy and fast fiber type conversions in heavy resistance-trained women[J]. European journal of applied physiology and occupational physiology, 1990, 60(1): 71-79.

[13]Staron, R.S., Leonardi, M.J., Karapondo, D., malicky, E.S. Re-sistance and skeletal muscle adaptations in heavy-resistance-trainined women after detraining and retraining[J]. Appl. Physiol，1991,70(2):631-640.

[14]Staron, R.S. Karapondo, D., Kraemer, W.J., Fry, A.C. Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance train-ing in men and women[J].Appl. Physiol，1994,76(3):1247-1255.

[15]Howald H, Hoppeler H, Claassen H, et al. Influences of endurance training on the ultrastructural composition of the different muscle fiber types in humans[J].Pflugers Arch，1985,403(4):369-76.

[16]Goubel F, Marini J F. Fibre type transition and stiffness modification of soleus muscle of trained rats[J].Pflügers Archiv,1987,410(3): 321-325.

[17]Fitzsimons, D.P., Herrick, R.E., and Baldwin, K.M. Effects of endurance exercise on isomysin patterns in fast and slow twitch skeletal muscle[J].Appl. Physiol， 1990,68:1950-1955.

[18]Klitgaard, H., Bergman, O., Betto, R., Salviati, G. Co-existence of myosin heavy chain I and IIa isoforms in human skeletal muscle fibers with endurance training[J].Euro. J. physiol. April,1990, 416(4): 470-472.

[19]Schantz P G, Dhoot G K. Coexistence of slow and fast isoforms of contractile and regulatory proteins in human skeletal muscle fibres induced by endurance raining[J].Acta physiologica scandinavica, 1987, 131(1): 147-154.

[20]Demirel HA, Powers SK, Naito H, et al. Exercise-induced alterations in skeletal muscle myosin heavy chain phenotype: dose-response relationship [J].Appl Physiol.1999, 86(3):1002-1008.

[21] Saltin B. Metabolic fundamentals in exercise[J]. Med Sci Sports. 1973, 5(3):137-46.

[22] Sullivan VK, Powers SK, Criswell DS, et al. Myosin heavy chain composition in young and old rat skeletal muscle: effects of endurance exercise [J]. Appl Physiol，1995, 78(6):2115-2120.

[23] Sugiura T, Morimoto A, Murakami N. Effects of endurance training on myosin heavy-chain isoforms and enzyme activity in the rat diaphragm[J].Pflügers Archiv, 1992, 421(1): 77-81.

[24]葛耀君,谢敏,刘子泉.耐力训练对大鼠骨骼肌Mfn2蛋白表达及线粒体功能的影响[J].中国运动医学杂志,2012,8(31):706-709.

[25]于新凯,田野,左群等.下坡跑训练对大鼠腓肠肌和比目鱼肌α-肌动蛋白基因表达的影响[J].上海体育学院学报,2002, 26(1):47-51.

[26]逄金柱,王瑞元.2周耐力训练对大鼠骨骼肌肌动蛋白和肌球蛋白重链基因表达的影响[J].中国运动医学杂志,2005, 24(4):415-418.

[27]陈彩珍,卢健,丁树哲等.运动训练对大鼠骨骼肌PI3K、PTEN和AKT基因表达的影响[J].北京体育大学学报,2012,4(35):49-52.

[28]李方晖,杨海平,覃飞.8周中等强度低负荷运动对增龄大鼠骨骼肌蛋白质组差异表达的影响[J].体育科学,2013,8(33):64-72.

[29]Guelfi KJ, Casey TM, Giles JJ, et al. A proteomic analysis of the acute effects of high-intensity exercise on skeletal muscle proteins in fasted rats. Clin Exp Pharamacol Physiol, 2006,33(10):952-957.

[30]于善安.不同强度运动训练对大鼠骨骼肌蛋白浓度OD值及Bcl-2和Bax表达的影响[J].山东体育学院学报，2012,2(28):54-58.

The Effects of Training on Skeletal Muscle

LAN Yong-sheng,JIANG Yan-jie,ZHANG Dian-yu

(School of Physical Education, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

Skeletal muscles can provide power for sports. It is a key factor for athletes to complete the accurate movements. We summarize the results of previous studies from four research directions: the fiber cross-sectional area, the fiber type and MHC, mRNA and the proteomics. And we hope to provide scientific guidance for trainers.

training; skeletal muscle; effects

2014-04-16

长春师范大学自然科学基金项目(202-02814)。

蓝永生(1983-)，男，山东青岛人，长春师范大学体育学院讲师，硕士，从事运动人体科学教学与研究。

G804.23

A

2095-7602(2014)04-0095-03