血液酸性物質累積 影響乳酸閾值訓練的因子

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透過搜尋網路文章,乳酸確實是讓我們又愛又恨,因為突破乳酸系統對身體的影響,的確能夠維持較佳的運動表現。但我們真的完全懂了嗎?

網路文章較容易出現的迷思

(一)乳酸一定要練到特定心跳率?

答案:否,因為時間累積或運動量加大,身體也會有乳酸產生,只是身體仍有時間代謝掉。

(二)乳酸系統跟間歇訓練是絕對相關嗎?

答案:否,因為間歇訓練目標的確是為了身體快速代謝與使用乳酸,只要身體血液酸鹼值不要偏酸,至少身體運轉機制不會下降。但實際上,乳酸系統在無氧訓練(高強度或比賽配速跑)或者耐力訓練(持續跑或特定距離練習或節奏跑)中,仍會有上升。

(三)間歇訓練一定是為了速度練習?

答案:否,因為網路文章很容易誘導我們相信1:1,1:2,1:3等方式就是間歇訓練,甚至長間歇也被名詞濫用。強度越高的跑步,的確需要拉長三倍時間恢復,但是實際上我們練到的是什麼?乳酸真的有被刺激到?亦或者為了提升耐力型跑者的速度,利用1:3的方式,真的有其成效嗎?這都跟能量系統恢復有關的概念,往往較少被深入探討,所以我們因此而開始習慣一比一的間歇訓練,卻花了很長的訓練時間。長間歇,實際應用上,比較建議的是放在靠近比賽期,因為這是為了得到身體對於配速的適應,或者長間歇,往往應該是被用在最大攝氧量的訓練上。幾比幾的問題,跟身體所操弄的能量系統參與時間有關,操作時間多寡自然會影響速度的維持與效率,並非所有間歇訓練歐可以提升速度。

(四)300或400間歇訓練,對於一般跑者真的有如此大的效用?

答案:不一定,因為在團隊訓練,每個人的速度與肌力不同狀況下,完成同樣秒數,每個人的感受不盡相同,就以能量系統恢復而言,有氧耐力較好的跑者,的確能夠及早恢復,但不好的跑者呢?乳酸可能已經爆量了。又或者如果是個人訓練進行短間歇?效果也不見得好,重點還是在於,三百公尺距離過短,如果在六十秒內跑完(大約是每公里三分20秒的平均移動速度),事實上,乳酸系統可能尚未完全進行,跑步已經結束,而又給自己六十秒休息過程,很快又回到跟身體剛運動前的狀態,這樣的乳酸累積量其實很少。往往,這樣的訓練方式,較適合頂尖選手,而非一般人,因為他們會將速度加快,甚至恢復期間以慢跑方式進行或者縮短恢復時間,但這樣的訓練方式,對一般人而言,非常吃力,即便我們強度降低,也會把自己搞得很痛苦。然而強度降太低,也非常可能刺激不了自己的乳酸閾值。

乳酸堆積的生物因子

跑步撞牆時,重要影響因子:『肌肉使用』『能量系統』『血液酸性物質累積』。

肌肉使用在運動狀態裡,身體有三種不同功能分類的肌肉在負責我們動作與控制,分別是有氧耐力型(slow oxidative fibers),無氧耐力型((fast oxidative glycolytic),或者快速爆發型(fast glycolytic)。在這樣的分工裡頭,不同運動強度,肌肉所使用的比例自然會有所不同,舉例來說:一百公尺衝刺的選手,為了快速得到能量,並且維持肌肉快速且具有爆發力的型態,勢必需要更多FG肌肉纖維的力量輸出,幫助選手可以比其他選手更快回到終點。馬拉松選手則不會以這樣的方式進行全程42.195公里的跑步,因為這樣有可能提早使得他們疲勞。

有趣的是,這三種肌肉細胞裡,有著monocarboxylate transporters (MCT)(單羧基運輸蛋白)的存在,這代表的意義是哪一種細胞比較適合乳酸的運用與刺激,分類是如此,SO纖維包含MCT1,意思是他們能夠自己處理肌肉細胞所產生的乳酸,並不需要運送至血液代謝, FOG纖維則包含了MCT1與MCT4這兩種運輸蛋白,代表FOG纖維是很有效率的乳酸代謝者,至於FG只包含了MCT4,所以他們必須將所造成的乳酸,大量送出肌肉細胞,使得血液酸性物質增加。意思就是,當身體所操弄的速度與強度不對時,非常有可能造成身體在適應過程的反效果,例如:課表速度過快,導致刺激的狀態只有FG纖維細胞,訓練目標未達預期,本以為刺激的乳酸系統,反而造成隔天大量的延遲性肌肉痠痛。

能量系統(參考附圖)
能量系統(參考附圖)

簡單而言,身體運動分成有氧運動與無氧運動(又分成快或慢速醣酵解與ATP快速能量)。根據該圖可以得知,每個能量系統有其時間限制與定義,例如:ATP在短時間內的運動,會提供給身體所需要的能量,但時間在3-10秒間,當超過ATP轉換的時間界線時,身體在運動時,為了繼續快速維持能量系統的運轉,於是,刺激身體肝醣分解,而其分解的產物為乳酸與氫離子(酸性物質)。而乳酸在此時的功用就是它能夠在FOG肌肉纖維中,分解成丙酮酸後,再轉換成ATP能量,使得身體可以繼續維持快速運動的效果(可能可以在10sec到1.5min左右)。如果運動時間繼續延長,但非常有可能以上兩者的能量系統轉換皆來不及供給,因此,身體就必須轉換到慢速能量供給的狀態,藉由脂肪的代謝為主(這也是為什麼跑馬拉松與跑一百公尺之間,兩者之間的世界冠軍時速會差距如此大的原因,百米選手可能將近每小時四十公里的時速,馬拉松選手可能在每小時二十公里的時速),因能量系統所使用的不同,因此,將影響到訓練原則與如何刺激乳酸耐受度。

血液酸性物質影響(參考附圖)
血液酸性物質影響(參考附圖)

因此,當跑者已經屆臨所謂的『撞牆期』時,通常會是大量的乳酸轉換來不及,使得身體酸性物質(上述所提的氫離子)在血液中累積,短暫使得肌肉功能的下降,因為他們收到的『訊號』是能量供應不及,必須慢下來。

透過訓練就是希望乳酸耐受度可以提高,並且能夠維持有效率能量系統運動,幫助跑者的速度提升(記住邏輯重點:不代表練速度就是練乳酸,是透過能量系統的調整增加乳酸耐受度,當身體對於乳酸處理功能提升,就能夠不斷使用快速能量的供給,不致於掉落無氧能量系統中。)

想給大家的概念是這樣的,運動時最大攝氧量的強度產生變化,肌肉與血液中,都含有一定比例的影響,舉例來說,當身體處與百分之四十的最大攝氧量能力下運動時,體內脂肪代謝比例在肌肉使用上較高,因為屬於慢速度低能量的狀況下,於是身體所急需的能量並不會大量消耗到肝醣。

但是,當人體在運動中最大攝氧量強度逐漸提升的狀況下,可以發現體內快速汲取的是肝醣比例上升,脂肪比例因此而下降,是因為慢速能量代謝已經來不及給予身體所需,亦就是說『肌肉的用力型態與徵招自然有所改變』,SO纖維已經跟不上身體在運動時所產生的速度,而強度漸漸上升的狀況下,FOG纖維則開始介入身體運動,使得身體可以持續維持跑步的狀態。

乳酸在訓練過程中的進程,其實大多數我們一直在能量系統的概念上有些謬誤,一直以為高強度才會有乳酸產生,當能量系統在時間與肌肉生理需求上,身體自然會在各個能量系統中循環跑動,強度的變化自然會改變乳酸的累積,當強度低時,是因為乳酸可以很快被我們所敘述的SO肌纖維代謝掉,當強度中高時,是因為乳酸在FOG肌纖維中,會有快速排出與代謝產生,當強度最高時,是因為FG肌纖維並沒有辦法處理所產生的乳酸,使得乳酸大量累積,而能量系統又無法緊急處理身體所產生的氫離子,使得身體必須關閉肌肉運作系統,讓身體慢下來。

重點摘要
*肌肉系統會影響乳酸代謝,重要的運轉酵素MCT1 & MCT4
*能量系統參與時間長短影響乳酸分泌
*乳酸代謝過程中,血液酸鹼值影響肌肉收縮,進而使得運動能力下降。

總結:
乳酸將隨著人體本身能力的差異性導致能量輸出(例如最大攝氧量的差異,使得能量系統為了達成目標,必須耗費快速能量系統的轉換,自然身體在產生乳酸的狀況下較多),亦可能因為人體臨界速度的發生,使得能量系統必須從慢速肌肉收縮衍伸為快速肌肉收縮,這時候亦較容易使得乳酸發生,亦或配速的差異導致能量系統大幅推進的狀況下,大量累積乳酸,酸性物質在體內無法立即代謝,使得肌肉收縮能力下降。

文章來員:Jogging Running Sprinting行動跑步教室

圖片來源:

https://www.tailor-made-uk.com/blog/an-introduction-to-lactate-threshold?fbclid=IwAR0hF_kHtJJuymfNYajYRGTDMZI9nDPPAfCSfbFN5Ah8QXbd0tkw1p9_1l4

https://www.thelancet.com/journals/landa/article/PIIS2213-8587(13)70154-2/fulltext?fbclid=IwAR1Nc2x0kBnUFRah1OBMbzZevAb-V53mtowHJhUUjXaw-S4tOc1zLV_XKB0