【肌纤维类型与训练】
拼译：muscle fiber type and training
肌纤维是构成骨骼肌的基本单位。Loranzini(1673)首次发现兔骨骼肌有些较红，有些较白，并发现肌肉的色泽与运动能力有关。1883年，Ranvier首次用电刺激法证明红肌收缩慢而持久，白肌收缩快而易疲劳，并提出将骨骼肌划分为“红肌”、“白肌”两种类型。以后不断有人从组织学、生理学、生物化学、组织化学等方面进行研究，从而对动物骨骼肌纤维的结构、机能和代谢特征等有了较全面和深刻的了解。如通过观察发现，许多哺乳动物(鼠、兔、猫等)的屈肌及双关节伸肌多由白肌纤维组成，而单关节伸肌多由红肌纤维组成。另外，还发现红色的肌纤维并不一定是收缩慢的。所以比较公认地是，根据它们的收缩机能将肌纤维分为“快肌”及“慢肌”两种类型。由于在人体中取样十分困难，所以在60年代以前对人类骨骼肌纤维的研究极少。自Bergstrom(1962)创造了活检技术后，使直接研究人体骨骼肌纤维的组成、结构、机能及代谢特征有了可能，并使运动生理学的研究由整体水平、器官水平进入了细胞水平。此后，在运动生理学领域迅速掀起“肌纤维研究热”推动了对这一专题的深入研究，主要进展有以下几个方面。 1．各种类型肌纤维的机能、结构特征。1970年布鲁科及凯塞司(Brooke & Kacees)将人体骨骼肌纤维分为Ⅰ型(慢肌纤维)及Ⅱ型(快肌纤维)，Ⅱ型中又可分为Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc3种亚型。这种分类方法是目前较为流行的方法。Ⅱc型被认为是一种未分化的肌纤维，研究得较少。1986年奥斯特朗(Åstrand)所著《运动生理学》将肌纤维的结构与机能概括如下表。
2．不同专项运动员的肌纤维组成。对人类骨骼肌的研究表明，肌肉中快肌、慢肌纤维的分布是混杂的，这和动物有明显不同。国内外不少学者对田径、游泳、球类、速滑、举重、划艇、自行车等许多项目运动员及不进行体育训练的人的肌纤维组成作过研究。不进行体育训练的人上下肢肌肉中快肌纤维平均皆为50%左右，而运动员的肌纤维组成却有其项目特点。例如凡与供能系统能力有密切关系的周期性运动项目(跑、游泳、速滑、划艇等)，优秀的耐力性项目运动员(如长跑)下肢肌肉中慢肌纤维占优势，而优秀的速度性项目(如短跑)运动员快肌纤维占优势，既需速度又需耐力的项目(如中跑)运动员快、慢肌纤维约各占一半。技巧性较强的项目(如球类)，运动员的肌纤维组成与不进行体育训练的人相近，但波动范围很大，这可能因为运动员个人特点及所担任的位置不同造成的。力量性项目(如举重、投掷)相对快肌纤维较多。中国王楠(1985)测定田径运动员发现：速度组(短跑、跳跃、110m栏)运动员快肌纤维平均为67．30%，速度耐力组(中跑、400m栏)平均为60．33%，耐力组(长跑)为48．80%。3．进行不同肌肉工作时肌纤维的募集。1978年高尔尼克(Gollnick)曾研究低于或高于最大摄氧量强度工作时肌纤维的募集情况。发现在相当于66%最大摄氧量强度工作中主要是慢肌纤维被募集，而从事150%最大摄氧量强度工作中主要是快肌纤维被募集。齐芬(Chaffin，1980)发现最大肌力40%以下用力时是慢肌纤维被募集，最大肌力60%以上用力时是快肌纤维被募集，在40%～60%之间用力时快肌、慢肌纤维都参加。可见，进行不同强度工作时快肌和慢肌纤维的参与程度是不同的。研究发现如果在训练中采用不同的训练手段(不同速度的跑、游泳等，不同负荷的力量练习)，可发展不同类型的肌纤维。4．训练能否改变肌纤维组成。快肌纤维亚型(Ⅱa，Ⅱb)可互相转化已为许多运动生理学家所证实。如安德逊(Andersen)令12名受试者在自行车功率计上进行8周耐力训练后，股外肌Ⅱ型纤维百分比无变化，但Ⅱa百分比增多，Ⅱb百分比减少(P＜0．01)。霍斯通(Houston)调查了游泳训练前后三角肌和腓肠肌的变化，发现腓肠肌的肌纤维组成无变化，而三角肌快肌纤维亚型组成发生了变化(Ⅱa由28．7%增至34．1%，Ⅱb由8．8%减到5．7%，P＜0．01)。关于训练能否改变快肌和慢肌纤维的比例，一直存在着两种不同的观点。绝大多数学者认为肌纤维组成是遗传的、不能通过训练改变的；少部分学者认为经过长期训练可使肌纤维产生适应，使肌纤维组成发生变化。作为遗传观点最有力的证据是科米(1977)的遗传度实验，他研究了31对双胞胎，发现股外肌慢肌纤维组成百分比的遗传度高达96．5%。70年代以来，肌纤维组成是遗传不变的观点一再受到冲击。例如1978年杨森(Jansson)对4名运动员作了观察，把训练分为两个阶段，即有氧训练8周，无氧训练11周。发现无氧训练之后Ⅰ百分比减少，Ⅱ百分比提高；有氧训练后Ⅰ百分比增多，Ⅱ百分比减少(P＜0．05～0．01)。希蒙宁(Simonean，1985)发现大强度间歇训练以后，Ⅰ型纤维由41%增至47%，Ⅱ型纤维由17%减到11%(P＜0．01)，又一次提出训练可改变肌纤维组成的佐证。1985年哈维尔德(Howald)在对人类骨骼肌纤维的实验结果也支持训练－适应的观点。1986年，洛逖(Lortie)在遗传学研究中发现，股外肌Ⅰ百分比在兄弟间(32对)及单卵双生儿间(35对)的相关系数分别为0．33及0．55。据此，作者认为股外肌Ⅰ百分比并不完全依赖于遗传，在一定程度上受后天的影响。看来，这样的论争还要继续，须待更多的实验，特别是长期的纵向观察才能解决肌纤维组成能否改变的问题。5．肌纤维组成的无损测定。国内外体育学者普遍认为肌纤维组成是运动员选材的一项重要指标，但因当前采用的活检技术是一种有损的方法，妨碍这一指标广泛地在训练选材中应用。运动生理学界对探索一种无损的、间接测定肌纤维百分组成的方法十分关注。康希尔曼(Counsilman，1977)、胜田(1981)、康拜尔(Campbell，1982)、森谷(1984)、赖特林(Wretling，1984)等作过尝试，但未获得满意成果。中国高强、尹吟青、王楠等(1990)利用肌电图技术结合肌肉活检进行研究，建立了推测股外肌肌纤维组成的无损方法，并开发出仪器，已进行批量生产。这一发明为运动员大面积选材提供了一种有力的手段。近年来有关肌纤维的研究一直不衰。研究的趋势是将活检取得的肌肉样本进行组织化学、生物化学及超微结构的综合研究，以更深入地探索各种类型肌纤维在运动训练影响下所产生的适应。【参考文献】：1 胜田茂，等．体育科学，1984，22 高强．运动生理学参考资料．北京：北京体育学院出版社，1985，213～2503 高强．中国运动医学杂志，1988，7(2)：115～1194 高强，等．体育科学，1990，25 Saltin B，et al．Handbook of Physiology-Skeletal muscle．Chap，1990，19：555～631(北京体育大学科研所高强研究员撰) |