不同间歇时间骨骼肌力学特征分析

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Mechanical Characteristics of Skeletal Muscle in Different Intermittent Time

Zhang Niankun

（Xi'an Physical Educational University，Xi'an 710068，China）

摘要： 骨骼肌的力学性能是决定力量素质的基础。本文从骨骼肌的力学特性出发,采用不同的间歇时间，观察离体骨骼肌的力量变化。结果表明，训练6周后，骨骼肌的相对力量比对照组增加22.64%；间歇20秒后骨骼肌的相对力量下降7.78%，恢复效果最好。

Abstract: The mechanical properties of skeletal muscle is the basis for the quality of the strength. From the mechanical properties of skeletal muscle, this paper used different intermittent time to observe the changes in the strength of isolated skeletal muscle. The results showed that after 6 weeks of training, the relative strength of skeletal muscle was increased by 22.64%; the relative strength of skeletal muscle declined 7.78% after 20 seconds intermittent, which had the best recovery effects.

关键词：间歇时间 骨骼肌 力学特性

Key words: intermittent time；skeletal muscle；mechanical properties

中图分类号：R2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0308-02

0引言

力量素质是各项体育运动的基础，特别对于力量性项目，起着至关重要的作用。而骨骼肌的力学性能是决定力量素质的基础。近年来，骨骼肌的力量训练方案、运动量、运动强度的研究已相当广泛，但训练界大多从生理、生化角度探讨对整体运动能力影响，而对力量性项目中的主要器官──肌肉的研究相对较少。本文从骨骼肌的力学特性出发，采用不同的间歇时间，观察骨骼肌的力量变化。此种方法的研究将给该领域的研究开辟新的途径，注入新的活力。

1研究对象

成年Sprague-Dawley雄性大鼠40只，体重为200-220g，两月龄，标准饲料分笼喂养，自由饮食。室内温度18～20°C，相对湿度50%±10%。

2研究方案

2.1 训练方案

2.1.1 动物分组将40只大鼠按体重分层，随机分为2组，正常对照组（NC）20只，力量训练组（PT―Power training）20只，练6周，每周测量大鼠体重、体长。

2.1.2 训练安排根据本实验的特点──力量训练采用电鼠笼（生理刺激器：波形―方波，频率―50Hz，电压―20-50V）刺激大鼠进行跳跃训练[1]。PT组（20只）动物均先进行1周的预训练，学习跳跃运动。以后隔天训练1次，共进行6周。运动量和运动强度具体安排见表1。

2.2 实验仪器与测量方法

2.2.1 主要仪器电鼠龙、MULTI TELEMETER511（日本）4导记录仪、张力换能器、生理电刺激仪、ACS-ZJ型双面电子计重秤。

2.2.2 测量方法

2.2.2.1 肌肉试件的制备实验前先测量大鼠的体重，然后用2%巴比妥钠（100ml/kg），腹腔皮下注射醉麻大鼠。在生活状态下，分离出完整的腓肠肌，用断骨钳距腓肠肌近侧附着点2cm处剪断股骨，从小腿的中部剪断胫腓骨[2]，将其放入乐氏液中（温度30℃）。整个过程在5分钟内完成。

2.2.2.2 腓肠肌最大等长收缩力的测试测试前对记录仪进行标定，然后将制备好的腓肠肌试件固定好。标本放置在内有30℃的乐氏液肌槽内；标本的一端固定，另一端用细线和张力换能器相接；张力换能器与四导生理记录仪相连；用生理电刺激仪刺激（频率60c/s，波宽0.3ms，振幅60v，波型方波，复刺激）腓肠肌，使之发生强直收缩[3]，记录仪在记录纸上描记出收缩力曲线，根据曲线读出力值大小；每个间歇时间段选用5个样本。

2.3 数据处理本研究数理统计采用国际通用的统计软件SPSS中的单因素方差分析，组间相互比较采用LSD法检验。

3实验结果

3.1 大鼠训练过程中体重变化NC组的体重前5周呈直线上升，第6周后上升速度趋缓但始终是上升的趋势；PT组在训练2周后体重增加趋缓，训练6周后体重有所下降。

3.2 力量训练对骨骼肌的影响结果

3.2.1 训练6周后大鼠腓肠肌最大等长收缩力变化大鼠训练6周后最大等长收缩力/体重值增加22.64%，经LSD检验差异非常显著。具体情况见表2。

3.2.2 不同间歇时间大鼠腓肠肌最大等长收缩力变化

3.2.2.1 正常对照组不同间歇时间大鼠腓肠肌最大等长收缩力变化

3.2.2.2 训练组不同间歇时间大鼠腓肠肌最大等长收缩力变化4分析与讨论

4.1 决定肌肉力量的生物学因素影响力量素质的因素是多方面的，概括起来主要包括：肌肉因素，神经调节因素（大脑的兴奋性；突触的传递速度；神经肌肉兴奋传递；运动单位的募集等），骨杠杆的机械效率（肌肉的协同作用；关节的角度等）等[4]，其中最关键的是肌肉因素。关于肌肉的收缩机理，肌肉收缩的微丝滑动学说已得到广泛的承认和应用。ATP是肌肉活动的直接能量来源：首先神经活动需要ATP，Ga2+ 泵、Na+ 、K+泵离不开ATP，ATP水解释放能量是促使肌丝滑行的直接动力。而人体骨骼肌细胞中ATP储量少（4.7～7.8mmol/kg湿肌），运动训练也不能明显增加ATP储量，肌细胞也不能直接吸收血液或临近细胞的ATP。ATP消耗后的恢复速度是影响运动能力的最重要因素，而骨骼肌细胞内可以提供能量合成ATP的分解代谢途径主要有三条：①磷酸肌酸（CP）分解释放能量合成ATP，由ATP和CP分解反应共同构成磷酸原供能系统；②肌糖原和葡萄糖分解生成乳酸的过程中，释放能量合成ATP，构成不需要氧的糖酵解系统；③在有氧条件下，糖、脂肪和蛋白质氧化分解生成CO2和H2O的过程中，释放能量合成ATP，构成有氧代谢供能系统。这三种供能系统最大功率输出的次序是磷酸原>糖酵解>糖有氧氧化>脂肪酸氧化，其下降速率接近50%。在运动中供能系统的最大功率输出与人体运动的最大输出功率基本一致[5]。快速力量要求人体有较大的输出功率，这就决定了其供能形式只能是以磷酸原和糖酵解供能为主。

4.2 骨骼肌最大等长收缩力变化规律为了研究骨骼肌力量的变化规律，我们测试了大鼠离体腓肠肌的最大等长收缩力，用其相对值（最大等长收缩力/体重）间接反映骨骼肌快速力量的变化。实验表明：肌肉的相对力量在训练6周后与对照组相比增长22.64%。间歇10秒后，肌肉的相对力量下降了28.24%，这可能由于离体肌肉在经过强直收缩后，能源物质消耗过多，恢复时间短的原因所制。间歇15秒后，肌肉的相对力量下降了17.99%。间歇20秒后，肌肉的相对力量下降了7.78%，已恢复到所选间歇时间段的最高水平，这可能是由于间歇时间合理，能源物质得到了充分恢复。随着间歇时间的延长，肌肉的相对力量不在增加而是出现下降趋势。间歇25秒后，肌肉的相对力量下降了8.44%。本实验中的肌肉相对力量无论间歇时间多长，均没有恢复到原有水平，亦未表现出运动生理学中提及的超量恢复现象。原因首先可能由于所选样本是离体肌肉，尽管将离体肌肉放在30℃的乐氏液肌槽内也不能和在体肌的生理条件相匹配，致使肌肉工作的环境条件发生变化，导致肌力下降。其次由于间歇时间长，肌肉的活性以及神经系统的兴奋性亦受到影响。第三由于肌肉工作生理条件从机体到乐氏液肌槽内，导致能源物质的恢复受到很大程度的局限。由于动物实验的局限性我们只能以肌肉的最大等长收缩力的变化来间接的反映不同间歇时间肌肉力量的变化。建议对此应进一步进行人体实验，以便训练中合理的安排间歇时间。

5结论

5.1 根据本实验训练方案大鼠训练6周后，肌肉的相对力量（最大等长收缩力/体重值）与对照组相比增加了22.64%。

5.2 依据所选间歇时间段，间歇20秒后肌肉的相对力量与训练6周后相比下降了7.78%，已恢复到所选时间段的最高水平，恢复效果最为理想。

参考文献：

[1]李俊平，徐玉明等.常用动物运动模型的方式与发展[J].北京体育大学学报，2006，29（12）：1669-1671.

[2]周里.大鼠骨骼肌急性拉伤的生物力学及组织学研究[D].上海体育学院95级博士毕业论文.1998，12.

[3]侯曼.大白鼠腓肠肌―骨标本被动拉伸时弹性刚度测定[J].体育科学.1997，17（3）：67.

[4]周思红.运用生物力学特性和组织学手段建立动物训练模型的研究[J].西安体育学院学报，2002，19（04）：35-37.

[5]邹亮畴.骨骼肌收缩张力传递的研究现状[J].浙江体育科学，1999，21（1）：47-49.