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乳酸下降:澄清常见的误解

Fabio Comana.
Fabio Comana.
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尽管研究约会超过30年,但围绕乳酸(乳酸)的几个误解仍然存在于健身从业者和公众(1)中。常见的误解包括,它被认为是运动期间疲劳的主要原因,以及延迟发病肌肉酸痛(DOMS)的原因有时会在运动后12-72小时。此外,如果允许在肌肉细胞内积聚时,它也被视为损害运动性能的代谢废物。

相反,我们已经开始学习乳酸(乳酸)更友好,实际上是我们的有氧和厌氧途径(2,3)的可行能量储备。确实,在激烈的运动期间,该产品的积累可以改变肌肉pH并阻碍肌肉收缩,同时激活疼痛受体(AKA急性肌肉疼痛),但在停止运动后,这个问题通常在30到60分钟内解决(3)。在随后的几天内经历过的DOM与这种代谢副产物无关,但由于厚度或偏心肌动作的过度负载或体积,据信以肌肉纤维发生的微观标记更加对齐。

As we can see, there is much to be shared and learned about this compound, but before we dive into this topic in more detail, let’s first resolve another source of confusion – that being the difference between the terms ‘lactic acid’ and ‘lactate.’ Although lactic acid is produced as a by-product of glucose or glycogen metabolism (glycolysis) when the demands for energy exceed the availability of oxygen, it is a weak acid implying that it easily dissociates in water, the primary component of the muscle sarcoplasm where glycolysis takes place. The products of this dissociation are the formation of a lactate ion (negatively charged) and a hydrogen ion (positively charged). So technically, although lactic acid is generally considered everyday vernacular, we are actually referring to the presence of lactate (L-)和氢(H+)在人体中。它实际上是这些h+而不是降低组织pH值干扰肌肉运动的乳酸。任何组织(如细胞、血液)的pH值降低称为酸中毒。

能量途径

如图1-1所示,身体包含两个基本能源系统;有氧途径是在氧气存在时起作用的,而无氧途径是在没有氧气时起作用的。厌氧途径进一步分为两个系统;更直接的磷酸系统和糖酵解系统(也称为快速糖酵解或乳酸系统)是本文感兴趣的主题。

图1-1:生物能器途径概述

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重要的是要认识到这些系统不能彼此独立地运作,而是以更互补的方式起作用,如图1-2所示。思考调光器在灯开关上的功能。随着运动强度的进展,我们在厌氧系统上依靠我们的厌氧系统,包括(3):

  • 更快速产生ATP的能力
  • ATP分子的快速利用增加了H+电池中的离子浓度,其又降低了细胞的pH - 这抑制了肉毒氨基棕榈酰丙酰丙烯酰基转移酶I(CPT1)或肉碱酰基转移酶的作用,这是需要将脂肪输送到用于有氧呼吸的线粒体中所需的氨基碱酰基转移酶。
  • 随着运动强度的增加,碳水化合物的使用增加也增加了称为丙二酰库的化合物的水平,其也抑制CPT1作用。

图1-2:有氧和厌氧通路的相对贡献

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糖酵解,快速糖酵解或乳酸系统

根据定义,糖酵解表示代谢途径,将葡萄糖或肌肉糖原分解成两个丙酮酸(3)。虽然丙酮酸在技术上被认为是糖酵解的最终产物,但它实际上遭受了两个普遍的命运:

  • 在没有足够氧气的情况下,它会转化为乳酸盐。
  • 它被关闭进入线粒体(有氧燃料厂)以获得有氧呼吸。

然而,重要的是要记住,丙酮酸的命运不遵循全无或没有任何原理(即,两者都根据氧气的可用性同时发生)。进入有氧呼吸的线粒体的丙酮酸的量取决于有氧途径的能力(即,氧气的可用性,线粒体的尺寸和数量)。不能通过线粒体的过量的丙酮酸转化为乳酸,然后将其解离L-和H.+。使用类比可能有助于说明这一点:

  • 想象一下四车道高速公路,事故发生在北车道上。由于现在通过这段高速公路的车辆越来越少,我们基本上造成了一个积压,减慢了所有的交通。同样的,如果丙酮酸积累不清,也会产生积压,减缓糖酵解过程。

如图1-3所示的高级总结,糖酵解是包含中间体化合物的10个反应序列,最终产生两种丙酮酸结构并在此过程中产生ATP。在糖酵解,H+离子从10个步骤中产生的一些中间产物中除去,并且在利用ATP期间也产生。在稳态(有氧运动)运动下,这些h+离子被传递到线粒体产生ATP,但在非稳态(厌氧)运动中,这些H+由于它们根本不能清除到线粒体(由于氧气可用性有限),离子开始累积。这导致酸中毒(降低的组织pH),其也减慢糖酵解。

图1-3:糖酵解的一般概述

Microsoft Word  -  Document1那么人体是如何解决丙酮酸和H积累的问题的呢+离子?因为这些化合物不能直接从细胞中去除,所以身体将多余的丙酮酸与这些H结合+离子形成乳酸(l-和H.+),它可以从细胞中除去并放入血液中。换句话说,这些化合物的形成使肌肉能够继续工作,而不是通常能够进行。虽然肌肉暂时缓解了这个问题,但它现在已经继承了这个问题的血液。现在,您可以理解为什么乳酸的生产实际上是更多的朋友,允许肌肉工作更长。但像肌肉一样,H的积累+任何介质中的离子都会产生酸中毒,这在某些时候会成为一个问题(3)。

Another important fact to consider – glycolysis is a set of reversible reactions as illustrated in Figure 1-3 implying that although glucose or glycogen can be broken down to produce pyruvate and ATP (e.g., during exercise), pyruvate molecules can move backwards through the pathway to produce glucose (e.g., recovery), but this requires ATP in the process which is provided during recovery by metabolizing other fuels like fats. Likewise, lactate can also be converted back to pyruvate. In essence, lactate can be converted back to pyruvate which in turn can be reconverted back to glucose, helping establish the fact that lactate is a viable fuel rather than a waste product. This reversible process plays a significant role in energy production, carbohydrate preservation and replenishment.

乳酸的产生和清除

人体不断生产l-和H.+考虑某些细胞(例如,红细胞)缺乏线粒体,因此只能通过厌氧途径(即糖溶解)产生能量。Furthermore, our lives are represented by a series of continual stops-and-starts (e.g., walking up three flights of stairs, suddenly having to run after your child at the park) where we constantly call upon our anaerobic energy systems to provide immediate energy that cannot be completely supplied aerobically. This results in a continual presence of L-和H.+在血液中,如果留下无人看管会变得灾难性,因为血液酸中毒可能会损害或损伤蛋白质结构,如红色和白细胞,酶和激素。幸运的是,我们的血液具有耐受这些化合物的积累的能力,因为它含有各种缓冲剂,始终保持相对稳定和接近中性血液pH值。

虽然血液中存在各种缓冲液,但各自具有独特的功能,碳酸氢钠(Nahco3.),更常见的是发酵苏打水,作为我们的主要氢气缓冲液。如图1-4所示,我们血液中存在的钠或钾与乳酸结合,形成乳酸钠或乳酸钠,其具有几种选择:

  • 从血液中除去不同细胞以转化回丙酮酸,以产生能量或葡萄糖(途径称为乳酸梭)(2)
  • 除去肝脏的肝脏,其中产生的任何葡萄糖可以重新释放回循环(称为Cori循环的途径) - 只有肝细胞能够将葡萄糖释放回血液,肌肉细胞中不可能的功能(3)。

然而,重要的是要注意,一些乳酸甚至可能永远不会离开细胞并首先进入血液,特别是当该细胞内的肌肉糖原水平耗尽时。该乳酸实际上可以直接被穿梭于细胞的线粒体中,在那里它用作燃料(通路称为细胞内穿梭)(2)。

图1-4:用碳酸氢钠缓冲乳酸和氢气

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剩下的碳酸氢盐与H结合+离子形成碳酸(h2CO.3.),一种弱酸,然后解离水和二氧化碳。虽然我们没有真正需要从身体中除去这种代谢水,但身体不需要的任何过量的二氧化碳都可以通过肺部排出。

在休息,或在较低或更稳态的运动强度期间,我们在乳酸生成和清除血液中保持平衡,以及可用缓冲的量,但在更高的强度下,这可能成为一个问题。让我们使用我们在我们的冰箱里的小苏打类比喻来帮助解释这一点。许多人使用该化合物缓冲闻闻。现在想象一下,在架子上放置一碗小苏打,每次你的冰箱都会发出气味,你都会去除一汤匙粉末。最终,您可能会耗尽并需要补充该化合物。同样,我们需要不断补充这种缓冲液,因为我们使用它(结合钠,水和二氧化碳 - 全部存在于血液中),只要我们可以以相同的速率补充或比我们的利用率更快,我们可以维持L.-和H.+肌肉和工作强度的清关。然而,在任何时候,如果我们超过我们补充这种缓冲液的能力,血液将防止更多L-和H +从我们的细胞溢出,迫使它们在细胞内积聚,这将损害糖醇。h的积累+细胞中的离子会改变肌肉pH并妨碍肌肉收缩,同时激活疼痛受体。所经历的症状包括肌肉内的温和燃烧或刺痛感,与逐渐保持肌肉作用的逐渐加剧。这通常被从业人员和公众称为乳酸阈值(LT),我们将很快讨论。此时,您需要的只是时间恢复缓冲区,这样您就可以继续溢出l-和H.+从细胞中,或减少你的运动强度。无论你相信你可能有多少精神洞,这里都是生理学胜过心理学的地方。实质上,这种途径不一定受到肌肉的限制,但也许你的血液能够或无法处理的更多信息。

现在想到你的电路 - 你相信通过不断旋转肌肉群体,没有适当的恢复,你允许自己保持运动强度?事实上,你不是,因为所有的l-和H.+在不同的肌肉内产生最终溢出到血液(系统),一旦我们达到了容量,您需要恢复或减速。这是我们看到从运动强度到行使工作的过渡 - 两个完全不同的训练参数。bob官方app

  • 运动强度强调过载以更大,更强大,更快;代表每单位时间花费更多的卡路里;鉴于其包含适当的回收率,可确保更好的形式,并且可以客观地测量(例如,瓦数,40-SEC Sprint Time,1 RM)。
  • 锻炼努力强调有效减少适当恢复的工作量;尽管所执行的工作量增加(即,在较低强度下),但每单位时间并不一定会燃烧显着更多的卡路里。通常与糟糕的技术,伤害较高的伤害和经验更高的可能性相关;并且通常仅在主观上测量(例如,感知劳动的评级)。

乳酸阈值(LT)和血液乳酸积累的发作(OBLA)

让我们解释这两种术语,因为每个的科学定义与它们如何在健身和性能范围内使用之间存在混淆。在讨论之前讨论的内容 - 红细胞缺乏线粒体,因此我们将始终具有最小的血液乳液,因此只能厌氧地产生能量。然而,在运动期间,H轻微但可管理的H+血液中的离子水平反映了H之间的小不平衡+从细胞溢出和从血液中缓冲去除,这说明了血乳酸浓度高于静息浓度的首次积累(见图1-5)。这被科学地定义为l阶级阈值(LT),但经常被从业者和公众误解。Technically, this point represents an intensity where carbohydrates now become the body’s primary fuel or where the body begins to lose its aerobic efficiency (i.e., the ability to keep burning fats as a primary fuel) and starts relying more upon the anaerobic systems to assist in producing energy (5).

进一步增加运动强度继续提高l-水平(和h+虽然乳酸溢出并从血液中去除之间的更大的破坏。这最终导致血液乳酸血液乳酸和随后酸中的增加的不成比例,由于H升高+。这一点被称为血液乳酸积聚(斜)的发作,也就是在这个点上,进行高强度运动的能力不能持续很长时间(6)。

从生理学上讲,这一标志表明身体无法处理或控制L-和H+离子进入血液的速度,身体处理H+离子的能力变得不堪承受。实际上,这是运动员和教练感兴趣的强度标志,因为直接低于这一水平的强度代表了最高的可持续的运动强度。然而,从业者和运动员经常将这一点称为LT,这在技术上是不正确的。为了避免混淆,下面的术语通风门槛更常用于分别为智能和倾斜的1(VT1)和通风阈值2(VT2)。

图1-5:乳酸累积标记 - LT和OBLA

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从性能角度来看,实施促进VT1和VT2的策略将提高燃料利用效率和整体运动性能。虽然有氧训练为VT1培训提供了基础bob官方app,但应强调厌氧训练(间隔)促进vt2,它适应:

  • 溢出L.-和H.+从肌肉细胞更快地进入血液中。
  • 更有效地从血液中去除这些化合物。
  • 更快地再生乳酸缓冲液。
  • 略微增加血液中的缓冲液总量。

然而,扩大血液量主要通过有氧培训实现的是增加血液中乳酸缓冲液的总量的有效方法。bob官方app有氧训练可以将血bob官方app容量扩大12-20%,以适应更多的红细胞,但这种相同的膨胀也允许更大,并且持续的缓冲液储存在血液中而不会提高血液pH。碳酸氢钠(Nahco3.)是培养血液pH的碱,这通常不能超过7.45(参见图1-4)。

通过营养干预(7,8),个体也可以在暂时(持续几个小时)中增加它们在血液中的缓冲水平(持续几个小时):bob官方体育下载

  • 在每千瓦体重(0.1-0.18g /磅/小时)的碳酸氢钠(小碳酸钠)等碳酸氢钠(小钠)用1升(33.8盎司)的流体以前60-120分钟运动可以改善表现减少代谢性酸中毒限制了高强度运动的表现。由于这种饮料有一种苦味和不愉快的味道,人们可能需要添加香料,使饮料更可口。
  • 然而,与摄入碳酸氢钠相关的副作用包括胃肠道不适(例如,恶心,腹泻,胃酸)应该被考虑。

性别差异

近年来,研究人员研究了男性和女性之间的生物能量(能量)途径差异(3)。考虑到女性通常比男性的II型纤维浓度略低(更负责无氧呼吸的纤维)和更小的血容量(因此乳酸缓冲液更少),一般认为女性进行无氧运动的能力低于男性。对雌激素的作用和厌氧途径的研究进一步支持了这些假设,其中雌激素被认为:

  • 降低糖酵解的速率,从而降低了ATP可用性的速率。
  • 减少糖酵解酶的活性水平,从而减慢糖醇。
  • 减少乳酸脱氢酶(LDH)的活性水平,促进丙酮酸转化为乳酸的酶,从而减缓肌肉的乳酸间隙。
  • 降低糖原加载能力,这转化为较少的可用糖原储存在肌肉内

统称,这些因素会减少女性厌氧途径的整体疗效和效率,这些态度在编程时享受考虑因素。尽管存在明确的指导方针,但整个外带的是工作间隔可能需要在妇女持续时间内更短,因为它们可以快速生产和清除乳酸,再加上较少量的可用缓冲器与男性,但可以利用较短的恢复间隔(e.g., 1-to-2 work-to-recovery ratios or shorter) as they don’t need to regenerate as much buffer. Additionally, work intervals for women should be somewhat less challenging than for men if attempting to match work-interval time frames with men.

结束语

作为从业者,理解驱动肌肉运动的生理系统是我们的专业责任,这样我们不仅可以安全有效地编程,而且还可以为我们的客户和公众提供可信和准确的信息,以推动我们的行业向前发展。作为一个可信的资源,你也增强了你的品牌的公平,所以,现在你扩展了你的工具箱与乳酸(乳酸)的底部,帮助我们共同揭穿许多误解和神话围绕这种化合物。

参考

  1. 布鲁克斯GA,(1985)。厌氧阈的概念及未来研究方向。体育与运动的医学与科学, 17 (1): 22-34
  2. 布鲁克斯·乔,(2009)。细胞 - 细胞和细胞内乳酸梭。生理学杂志,587(23):5591-5600。
  3. POCARI J,BRYANT CX和COMANA F,(2015)。运动生理学,f.a.戴维斯公司,费城,PA。
  4. Pipagaard H,Domino K,Noland T,Juel C,Hellsten Y,Halestrap AP和Bangsbo J,(1999)。高强度运动训练对乳酸/小时的影响bob官方app+人体骨骼肌的运输能力。美国生理学杂志,276:E255-E261。
  5. Brooks Ga,Fahey Td和Baldwin Km,(2005)。运动生理学:人体生物能学及其应用(4TH.)。纽约,纽约:麦格劳山公司。
  6. Kenney WL, Wilmore JH和Costill DL,(2012)。运动和运动的生理学(5TH.),Champaign,IL:人类动力学。
  7. Bishop D,Girard O和Mendez-Villanueva A,(2011)。重复冲刺能力第二部分:培训建议。bob官方app运动药物,41:741-756。
  8. Peart Dj,Siegler Jc和Vince Rv,(2012)。教练和运动员的实用建议:碳酸氢钠用于运动性能的Meta分析。力量和调理研究杂志,26:1975 - 1983。

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作者

Fabio Comana.

Fabio Comana.

Fabio Comana,M.A.,M.S.是圣地亚哥州立大学的教师教师,以及加州大学,圣地亚哥和国家体育学院(NASM),以及成因健康组总裁。此前,作为美国锻炼(ACE)锻炼生理学家的理事会,他是Ace的IFT™模型和ACE的实时私人教育教育研讨会的原创创造者。现有经验包括大学主教练,大学实力和调节辅导;并开设/管理俱乐部的俱乐部。在多种健康和健身活动中的国际演示者,他也是多媒体网点中的发言人和一篇已完成的章节和书作者。