內分泌反應與運動表現

編輯/曾凱文

前言

內分泌系統是負責人體功能運作恆定的機制,並對外在刺激作出反應,也是調控人體各種複雜訊息系統的一部分。近年來,內分泌系統與運動表現的關聯性開始被人們所研究,例如不同的訓練計劃是否會引起不同的內分泌反應,以增進表現。

什麼是荷爾蒙

荷爾蒙(hormones,也就是激素)是內分泌腺體(endocrine glands)合成、儲存與釋放到血液的訊號分子,並會運輸到目標器官或組織產生作用。我們身體有各種內分泌腺體有甲狀腺體、腦下垂體、睾丸、卵巢等,這些內分泌腺體會分泌不同的荷爾蒙,並產生不同的生理作用。舉例來說,腎上腺髓質會分泌腎上腺素和正腎上腺素,以增加血糖與肝醣的分解,並促進血管收縮。

事實上,荷爾蒙會和身體各個組織有交互作用,例如肌肉、骨骼、器官等等,彼此的關係錯綜複雜,本文僅就荷爾蒙與肌肉的關係進行討論。

荷爾蒙與肌肉的交互作用

事實上,部分荷爾蒙密切地參與蛋白質合成與分解的機制中,例如胰島素、睾固酮、生長激素等。每當進行高阻力訓練,當中造成的生理壓力會使得合成荷爾蒙濃度增加,而觀察荷爾蒙活動的反應是非常重要的。這是因為肌肉組織再塑就是發生在荷爾蒙分泌和其他合成分子機制產生的環境中,而荷爾蒙反應的幅度取決於刺激到的組織量、運動後組織需要修復的幅度等。因此,選擇適當的運動刺激是重要的,有效的肌肉刺激可以提升相關的荷爾蒙濃度並促使肌肉合成,但壓力過大的話會造成荷爾蒙無法有效和接收器(也就是肌肉細胞)結合,讓肌肉組織表現下降。可是,我們也要注意到荷爾蒙的濃度變化會受到性別、年齡、訓練水準、基因傾向的影響,而荷爾蒙的濃度也不完全是肌肉大小或力量的先決條件。

主要合成荷爾蒙(一):睾固酮

睾固酮(testosterone)是和骨骼肌互動的主要荷爾蒙,當濃度提升時,也就意味身體目標組織有明顯合成的訊息。此外,睾固酮也會和其他內分泌系統交互作用,例如睾固酮會刺激生長激素的釋放,影響肌肉生成;而生長激素也會反過來和睾固酮作用,促進蛋白質合成。簡言之,睾固酮可以幫助肌肉與肌力的成長。

那麼,我們如何才能提升睾固酮的濃度呢?根據目前的研究,男性在進行大肌肉群的動作,例如深蹲或硬舉,並且以高負荷的方式進行(85-95% 1RM),加上短組間休息,這將會大幅顯地增加睾固酮濃度。不過,日夜節律、年齡都會對睾固酮濃度產生影響,因為荷爾蒙在不同時間有濃度的變化,而年輕男性的睾固酮反應會高於年老的男性。不過,目前大部分針對女性的睾固酮的相關研究無法證明女性在單次阻力訓練後的睾固酮濃度有顯著的上升。不過,若進行骨骼肌的相關訓練一小時後,女性的雄性激素受體明顯上升,讓睾固酮的使用快速增加,這也顯示女性參與訓練的重要性。

主要合成荷爾蒙(二):生長激素

目前學界對於生長激素(growth hormone, GH)仍然存在著許多未知。生長激素主要是從腦下垂體千葉的生長激素細胞分泌、合成,而22 kDa GH是人體內含量最多的生長激素。生長激素與肌纖維肥大有正向關係,而生長激素的濃度在夜晚達到高峰,所以要增肌的人在晚上需要有良好的休息。此外,生長激素除了對於兒童的成長非常重要,它在調適阻力訓練壓力中有關鍵作用。根據目前的研究,運動強度似乎要達到一定的閾值才會增加,而低強度高次數的訓練則不會有變化。不過,不同訓練計劃對生長激素釋放都會產生影響,例如組間休息時間、運動量或運動的選擇等。整體而言,學界對於阻力訓練和生長激素之間關係的研究仍然有許多空白。

主要合成荷爾蒙(三):類胰島素生長因子

在肝臟受到22 kDa GH的刺激會合成類胰島素生長因子(insulin-like growth factors, IGFs)。由於IGF會與結合蛋白連結,其中IGF-I是在蛋白質合成中扮演重要的角色,也是對運動表現有最大影響的結合蛋白。IGF-I用自體分泌和可能的旁分泌機制釋放,阻力運動產生的刺激會讓肌肉本身分泌大量的IGF-I,而IGF-I很多時候被視爲是力量成長的重要因子。不過,IGF-I的水準變化會隨著基準值有所不同,如果基準值高者,在運動後產生的反應不大。總體而言,高負荷訓練對IGF-I仍然有很大的研究空間。【參考PPT】

什麽是可體松?

當我們受到運動壓力的時候,腎上腺會分泌荷爾蒙,如腎上腺皮質分泌的可體松、以及腎上腺髓質分泌的兒茶酚胺。

可體松(cortisone)是人體糖皮質固醇,也就是我們一般俗稱的皮質醇。它是碳水化合物代謝的主要訊號荷爾蒙,并且會促進分解代謝、抑制蛋白質合成。血清中的可體松濃度似乎在阻力運動後會增加,特別是在總作功量很高或短組間休息的訓練後尤其如此。那爲什麽我們要討論抑制蛋白質合成的荷爾蒙呢?這是因爲短時間内的可體松增加可以幫助肌肉組織再塑和維持血糖水準。反之,長期高濃度的可體松意味著負面的分解代謝效應,而我們也能透過可體松濃度來觀察運動員在過度訓練、缺乏訓練或受傷時的肌肉萎縮狀況。值得注意的是,這個壓力來源也包含工作壓力、環境壓力等,所以壓力的調控對於身體而言也是非常重要的!

什麽是兒茶酚胺?

兒茶酚胺(Catecholamine)包含腎上腺素、多巴胺等,對於肌力和爆發力的短期反應非常重要。其實,阻力運動產生的壓力效應其實和「戰與逃」的反應是類似的。當我們在運動前或中有較高的兒茶酚胺分泌,我們可以維持較高的運動輸出。例如,腎上腺素可以增加肌肉血流、增加肌肉收縮率、增加血壓等、促進其他荷爾蒙分泌(如睾固酮)、增加代謝酶活性,以及增加力量輸出。因此,有些運動員會透過高強度(10RM)、短組間休息的訓練來刺激肌肥大,因為這樣可以增加或維持腎上腺素、正腎上腺素、和多巴胺。儘管讓身體曝露在壓力中的高訓練兩方法可以有效提升腎上腺素,但專家建議需要有恢復的過程,例如幾天的休息日或低强度訓練日,以降低腎上腺髓質的壓力,並避免腎上腺衰竭和降低腎上腺皮質壓力。【壓力的調控,這個章節的重點】

結語

現在,除了過往對於肌肉的研究,專家已經開始關注內分泌系統與訓練和運動表現之間的關係。總的來說,充分的休息與恢復,還有良好的壓力管理對於訓練是非常重要的,因為這會影響我們的內分泌,進而影響我們的運動表現!

參考資料

National Strength and Coditioning Association, G. Gregory Haff, N. Travis Triplet eds., 《肌力與體能訓練》(臺北:禾楓書局,2019)。