盛菁菁，魏文哲，孫 科，趙之光

力量素質(zhì)是身體素質(zhì)的重要組成部分，是維持身體姿勢、完成日常生活動作的必要條件，是速度、耐力、靈敏和柔韌等體能要素的基礎（Ehrman et al.，2010）。但是，普通人的肌肉力量大約在20～25歲出現(xiàn)峰值，之后肌肉量會隨著年齡的增長而逐漸減少，運動能力也會隨之下降（Garber et al.，2011）。因此，為了維持或提高運動能力需進行增肌訓練。

傳統(tǒng)以增肌為目的的運動形式較多，如：65%～85%1RM抗阻訓練，短距離高強度間歇跑，大負荷離心訓練等。但這些運動對心血管系統(tǒng)、肌肉和關節(jié)的負擔較大，容易引起血壓的大幅度上升和肌肉、關節(jié)疼痛等問題，并不太適合老年人、心臟病人、糖尿病人及高血壓病人等人群。因而，對體弱人群來說，需要一種負荷更小、損傷風險低、恢復快、動作簡單的增肌運動方式。

加壓訓練（KAATSU Training）是近些年發(fā)展較快的、用很小負荷就能達到增肌目的的一種運動方式。它是通過使用專業(yè)的止血綁帶，對上肢或下肢近心端血管施加一定的壓力，使血液循環(huán)受到適度限制，并在這種狀態(tài)下進行低強度運動的方法。已有研究和實踐證實，這種限制血液循環(huán)的加壓訓練，可以用很小的負荷（20%～40% 1RM）刺激肌肉增長、改善肌肉功能，且不會引起肌肉損傷。但是，由于加壓訓練時的負荷小，根據(jù)肌纖維動員的size原理（Henneman et al.，1965），開始階段參與工作的主要是不容易增粗的慢肌纖維，而更容易增粗的快肌纖維參與很少。因而，如果想要獲得理想的增肌效果，就需要在加壓限制血液循環(huán)條件下完成更多次數(shù)（或接近力竭）的訓練，使肌肉內(nèi)的氧含量大幅度降低，并迫使以糖酵解供能為主的快肌纖維盡可能得到代償性動員。而其負面作用，就是會產(chǎn)生較大的疲勞感和酸痛感。

研究表明，離心運動可以增加快肌的參與程度。在下坡等離心運動時，為了更快的制動，肌肉收縮時并不會服從于size原理，而是會優(yōu)先選擇收縮速度快、力量大的快肌纖維作為制動器，來減緩運動速度（Denny-brown et al.，1938）。因此，在下坡走等較低負荷的離心運動中，即使速度很慢，一樣會動員快肌纖維。進一步推論，如果將慢速下坡步行等較低負荷的離心運動和血液循環(huán)限制結(jié)合在一起，有可能在不產(chǎn)生較大疲勞感和酸痛感的前提下，動員快肌纖維，并出現(xiàn)增肌效果。為證實這一點，本研究以健康男性青年為實驗對象，觀察了加壓下坡步行運動前后的生理生化指標、主觀疲勞度以及下肢圍度、體成分的變化，旨在明確加壓下坡步行造成的生理負荷和增肌效果。

1 研究方法

實驗過程分為兩部分：1）觀察對比了下坡步行運動時加壓與否在運動前后的部分生理生化指標變化和主觀疲勞度的變化；2）在此基礎上，又觀察了多次（共10次，持續(xù)兩周）加壓下坡步行產(chǎn)生的運動效果。

1.1 實驗對象

實驗對象為14名健康男性（表1），加壓組和不加壓組各項指標之間無顯著差異。

表1 兩組實驗對象的基本情況Table 1 Basic Information of Two Groups of Subjects

1.2 實驗方法

1.2.1 運動方法

1.所有實驗對象均在跑步機上，以3 km/h的速度，-16%的坡度進行兩次10 min下坡步行運動。其中，一次采用專用加壓訓練設備（KAATSUMASTER，日本），在下肢加壓（40 mmHg捆綁壓力，240 mmHg氣壓壓力）的條件下步行；另一次是在下肢不加壓（只捆綁加壓帶，不進行充氣）的條件下步行。實驗中全程采集表面肌電、心率和主觀疲勞度等數(shù)據(jù)，而在步行運動前后，均進行下肢圍度、血液生化指標測試。

2.將實驗對象隨機分為加壓組和不加壓組，在兩周時間內(nèi)（周1～5每天進行1次，周末休息）共進行10次下坡步行運動（速度為3 km/h，坡度為-16%），并觀察10次加壓下坡步行運動前后的體成分和下肢圍度變化。其中，加壓組是在下肢加壓（40 mmHg捆綁壓力，240 mmHg氣壓壓力）的條件下步行，不加壓組在不加壓的條件下步行。

1.2.2 加壓帶捆綁部位

綁帶捆綁于大腿中上1/3處，并與大腿縱軸垂直。

1.2.3 表面肌電測試

在運動過程中，利用表面肌電儀（Wave Plus肌電儀，意大利），對受試者左腿股外側(cè)肌，脛骨前肌，腓腸肌外側(cè)頭以及比目魚肌進行表面肌電測試，選取指標為積分肌電（iEMG）。

1.2.4 心率和主觀疲勞度測試

采用心率表（Polar，芬蘭）分別采集安靜時，以及運動全過程的心率。在運動中，采用RPE量表對實驗對象每分鐘進行一次主觀疲勞度測試。

1.2.5 下肢圍度測試

運動開始前和運動結(jié)束1 min后測量大腿（髕骨中點與髂前上棘連線）1/2處、大腿下1/3處、小腿最粗處圍度（為減少測量誤差，所有圍度測量指標由同一人完成）。在多次加壓運動時，記錄每次運動前后下肢圍度。10次下坡步行前后的下肢圍度測量時間為第一次運動開始前和最后一次運動結(jié)束后次日同一時間。

1.2.6 血液生化指標測試

分別在運動前和運動結(jié)束15 min后以及次日晨取肘靜脈血，測量血清生長素、睪酮、皮質(zhì)醇、肌酸激酶、血尿素等指標（Beckmancoulter SYNCHRON CX5PRO全自動生化分析儀，美國）。在運動結(jié)束2 min后，采集指血血乳酸（Lactate Scout血乳酸儀，德國）。

1.2.7 體成分測試

在實驗第1天和實驗結(jié)束第1天早晨空腹測量（Inbody 720，韓國）。

1.3 統(tǒng)計分析

本研究所有數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 18.0處理，數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標準差（M±SD）表示。采用配對t檢驗進行組內(nèi)比較，顯著性差異水平α取0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 一次下坡步行運動前后部分生理生化指標的變化

2.1.1 加壓/不加壓條件下下坡步行中的肌電差異

本研究考慮到動態(tài)運動時肌電振幅值具有較大的個體差異，為減小個體差異對整體數(shù)據(jù)的影響，將每名受試者不加壓下坡步行時的第1 min積分肌電值（iEMG）設為基準值（1.00），其他時段iEMG則均用與基準值的比值來表示，稱為iEMG相對值。

實驗對象在下坡步行過程中，在加壓和不加壓條件下，不同部位肌肉iEMG相對值的均值如圖1所示。在加壓條件下，股外側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭和比目魚肌的iEMG顯著高于不加壓條件時。其中，股外側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭、比目魚肌的iEMG分別高41.2%、25.2%，、17.9%，而脛骨前肌的相對值在兩種條件下無顯著差異。

圖1 加壓和不加壓下坡步行時部分下肢肌肉iEMG相對值均值Figure 1. Average Relative Value of iEMG on Lower Limb Muscles during Downhill Walking Exercise with and without KAATSU

2.1.2 進行一次下坡步行時的下肢圍度變化

加壓和不加壓條件下，一次下坡步行前和運動后第1 min下肢圍度的比較如表2所示。加壓運動后，下肢各部位圍度相對于運動前增幅較大，且具有顯著性差異（P＜0.01）。而在不加壓條件下運動后，各部位圍度雖然有所增加，但增幅較小，且除大腿下1/3圍度變化有顯著性外（P＜0.05），其他部位無顯著差異。

表2 進行一次10 min下坡步行時的下肢圍度變化Table 2 Changes on Circumference of Lower Limb during a 10-min Downhill Walking Exercise

2.1.3 進行一次下坡步行時的心率變化

在安靜時，以及下坡步行時的心率變化如圖2所示。其中，安靜時心率平均值為64.4±5.6 bpm，不加壓下坡步行時的平均心率為75.6±6.1 bpm，加壓下坡步行時的平均心率為82.9±9.3 bpm?？梢钥闯觯诩訅簵l件下，運動心率雖然略高于不加壓條件時（P＜0.05），但最高心率均在100 bpm以下。

圖2 下坡步行中的心率變化Figure 2. Changes on Heart Rate during Downhill Walking Exercise

2.1.4 下坡步行前后血液生化指標及主觀疲勞度的變化

在加壓和不加壓條件下，下坡步行前15 min與運動后第15 min生長素、血睪酮及皮質(zhì)醇的比較如表3所示。兩種條件下，運動前后激素變化趨勢基本一致，但無顯著差異，而皮質(zhì)醇則均有下降趨勢。

表3 下坡步行前后生長素、皮質(zhì)醇及血睪酮變化Table 3 Changes on Auxin，Cortisol and Testosterone before and after Downhill Walking Exercise

在加壓和不加壓條件下，運動中主觀疲勞度、運動后第2 min指血血乳酸值以及運動前和次日晨肌酸激酶和血尿素的比較如表4所示。在加壓時，主觀疲勞度平均值為10.3，介于很輕松和輕松之間。在不加壓時，主觀疲勞度平均值為8.8，介于極其輕松和很輕松之間。雖然兩種條件下的主觀疲勞度均屬于輕松范疇，但有顯著差異（P＜0.01）。而從血液指標來看，在兩種條件的下坡步行后，這3項指標均無顯著變化。

表4 下坡步行后的主觀疲勞度、血乳酸及運動前后肌酸激酶、血尿素的變化Table 4 Changes on Rating of Perceived Exertion and Blood Lactic Acid after Downhill Walking Exercise，and Changes on Creatine Kinase and Blood Urea before and after Exercise

2.2 兩周下坡步行練習后體成分和下肢圍度的變化

在體重方面，加壓組和不加壓組無顯著變化。在體脂肪重量方面，兩組雖無顯著變化，但加壓組的下降率為5.78%，不加壓組僅為0.39%。在肌肉量方面，加壓組無論從總肌肉量來看（＋1.47%），還是從左下肢肌肉量（＋1.46%）和右下肢肌肉量（＋1.19%）來看，均顯著提高（P＜0.05），而不加壓組無論是總肌肉量還是下肢肌肉量均無顯著變化（表5）。

表5 進行兩周下坡步行后體成分的變化Table 5 Changes on Body Composition after 2-week Downhill Walking Exercise

兩周運動后，加壓組下肢圍度顯著增長（P＜0.001）。其中，左右大腿下1/3處變化最大，圍度增加了2.83%和2.85%，不加壓組的下肢圍度雖然有增加趨勢，但幅度很小，且只有右大腿1/2處圍度有顯著變化（P＜0.05，表6）。

表6 進行兩周下坡步行后下肢圍度的變化Table 6 Changes on Circumference of Lower Limb after 2-week Downhill Walking Exercise

3 討論

本研究旨在為體弱人群尋求一種能夠比較輕松地提高肌肉力量的運動方式。因此，這種運動方式必須符合以下條件：1）必須具有明顯的增肌效果；2）對心血管系統(tǒng)和運動系統(tǒng)的負擔小，輕松易行。為此，本研究將被認為負荷較小的慢速下坡步行和血液循環(huán)限制結(jié)合在一起進行了運動實驗。

3.1 加壓步行運動的增肌效果

通常情況下，肌肉的增粗是通過附著于肌纖維表面的“肌肉衛(wèi)星細胞”分裂增生實現(xiàn)的。由于這些肌肉衛(wèi)星細胞一般會處于休止期（G0），因此，若要讓它們分裂增殖，首先需要從休止期進入分裂周期（G1）。而這需要能夠激活肌肉衛(wèi)星細胞的肝細胞生長因子（HGF）的增加，和抑制肌肉衛(wèi)星細胞增殖的肌肉生長抑制素（MSTN）的減少（邱烈峰，2015；Charge，2004；Goldspink，1999）。而肝細胞生長因子和肌肉生長抑制素的這種變化又受NO的調(diào)控。NO不僅可以去掉肝細胞增殖因子不活躍的前肽，使其激活，而且NO作為氧自由基，可調(diào)節(jié)生長抑制素的分泌量（張培，2016）。同時，NO還可以促進卵泡抑素的表達，而后者具有抑制生長抑制素的作用。而刺激NO產(chǎn)生的要素，則主要包括肌組織缺氧、乳酸堆積、PH值降低、肌肉微損傷等要素。另外，由于相對于慢肌，快肌更容易變粗，因此，若要通過運動增加肌肉時，除上述條件外，還要有更多的快肌參與。

從本研究表面肌電測試結(jié)果來看，在加壓條件下，股外側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭和比目魚肌的積分肌電值顯著高于不加壓條件時。其中，股外側(cè)肌的積分肌電值分別高41.2%，腓腸肌外側(cè)頭的積分肌電值高25.2%，比目魚肌的積分肌電值高17.9%，說明，在加壓下坡步行過程中，有更多的肌纖維被激活。

在加壓運動中，由于動脈循環(huán)受到限制，肌肉中的氧濃度降低，而為了繼續(xù)完成動作，不得不募集更多的肌纖維。有研究發(fā)現(xiàn)，在相同負荷條件下進行運動時，加壓組比不加壓組的肌電振幅值更大，并認為，缺氧環(huán)境的磷酸肌酸儲存量的消耗/磷酸的增加及肌肉pH值的降低，迫使募集更多的快肌纖維進行代償性的工作（Yasuda et al.，2009；Takarada et al.，2002b）。本研究是在壓力較大（40 mmHg捆綁壓力，240 mmHg氣壓壓力）的條件下進行的，因而可能也產(chǎn)生了類似的效果。此外，在加壓條件下進行下坡步行運動時，下肢肌肉進行的是離心運動，因而可以動員更多的快肌纖維（Denny-brown et al.，1938）。

在本研究中，下肢膝、踝關節(jié)的用力階段主要做伸運動，因此，股外側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭、比目魚肌等蹬伸動作的主動肌受加壓刺激的影響，振幅增加顯著，而脛骨前肌并非蹬伸動作的主動肌，因而變化不大，這個結(jié)果與Cai等（2018）的研究結(jié)果比較接近。

運動后的腫脹效應是檢驗單次力量訓練效果的一個重要參考依據(jù)。這是因為，在力量練習時，為了供應更多的氧和能量物質(zhì)，肌肉內(nèi)的毛細血管會擴張，肌肉中的血流會增加。同時，由于運動產(chǎn)生的以乳酸為代表的各種代謝產(chǎn)物會在肌肉中堆積，而為了稀釋這些代謝產(chǎn)物，根據(jù)滲透壓的作用，血漿中的水分會進入肌肉內(nèi)，從而使肌肉呈現(xiàn)膨脹狀態(tài)。換言之，肌肉中堆積的磷酸、乳酸等代謝產(chǎn)物的濃度越高，肌肉的腫脹效應就會越明顯。此外，磷酸和乳酸的堆積主要發(fā)生在以無氧代謝為主的快肌，因而，腫脹效應可以反映快肌參與條件下的磷酸、乳酸等代謝產(chǎn)物的堆積程度（Smith et al.，1995）。此外，還有研究認為，肌肉細胞的腫脹可能是肌肉生長的必要條件（Loenneke et al.，2014）。

從單次加壓下坡步行效果來看，既有快肌纖維參與度的大幅度增加，又出現(xiàn)顯著的肌肉腫脹效應，因此，反復進行這種運動，從理論上講就有可能會出現(xiàn)增肌效應。而為了驗證這一點，本研究進行了為期兩周，共10次的加壓下坡步行效果實驗，觀察了下肢圍度和體成分的變化（本研究采用的體成分測試設備為InBody720。據(jù)Malavolti等（2003）的研究顯示，InBody 720所用的8導體成分測試儀與雙能X線吸收法都能測出精確的肌肉含量，兩者相關系數(shù)R2=0.86。從本實驗結(jié)果來看，相對于不加壓組各項指標無顯著變化，加壓組總肌肉量和下肢肌肉量均出現(xiàn)了顯著增加，且在體脂肪重量下降的情況下，下肢圍度顯著增長，說明加壓下坡步行具有顯著的增肌效應。

此外，為了觀察合成類激素方面的變化，對生長素和血睪酮等指標進行了觀察。結(jié)果表明，無論在加壓和不加壓條件下，在下坡步行前后，生長素、血睪酮均無顯著變化，而這與Abe等（2006）、Fujita等（2007）、Wilkinson等（2006）的部分先行研究結(jié)果一致，說明這些激素對于增肌來說，有可能是助力劑，而不是必要條件。

3.2 加壓步行運動對心血管系統(tǒng)和運動系統(tǒng)產(chǎn)生的負擔

通過運動中的心率、主觀疲勞度和運動前后血乳酸及肌酸激酶的變化，可以了解運動對心血管系統(tǒng)和運動系統(tǒng)產(chǎn)生的負擔情況。

在本實驗中，與安靜心率平均值的64.4 bpm相比，不加壓條件下下坡步行時的平均心率上升11 bpm，加壓條件下下坡步行時的平均心率上升18 bpm，表現(xiàn)出在加壓條件下運動心率顯著高于不加壓條件時。而這種心率的增加，可能是心血管系統(tǒng)在加壓限制血液循環(huán)的條件下進行自我調(diào)節(jié)的結(jié)果。

由于無論是否加壓，下坡步行完成的總功相同，因而肌肉活動所需的總能量也相同。換言之，無論在哪一種條件下，為了使肌肉獲得足夠的能量代謝所需的氧氣量，單位時間內(nèi)對負責運輸氧氣的血液量，即每分輸出量（每搏輸出量和心率的乘積）的需求會相近。

在加壓條件下，由于靜脈的回心血量減少，心臟的前負荷會減?。ㄟ@會降低心肌負擔），每搏輸出量也會相應減少，而為了達到同等的每分輸出量，就必須增加心臟搏動次數(shù)（心率）。在本實驗中，相對于不加壓條件，加壓條件下心率增加了7 bpm，其原因可能就是為了滿足每分輸出量的需求而引起的心臟搏動次數(shù)的代償性增加。雖然，這有可能會增加心肌負擔，但由于前負荷減少（Loenneke et al.，2011），且最高心率在100 bpm以下，因而這種運動對心血管系統(tǒng)并不會造成大的負擔。

磷酸、乳酸等酸性物質(zhì)的堆積，會使人體產(chǎn)生顯著的酸痛感和疲勞感。本研究中，在不加壓條件下，主觀疲勞度平均值為8.8（介于極其輕松和很輕松之間），而在加壓條件下，主觀疲勞度平均值為10.3（介于很輕松和輕松之間）。雖然主觀疲勞度均屬于輕松范疇，但依然有著一定的差異（P＜0.01）。

已有研究證實，在加壓條件下肌乳酸濃度更高，而這可能是由于加壓條件下快肌的動員更多（Manimmanakornn et al.，2013），或快肌產(chǎn)生的乳酸無法順利隨血液循環(huán)運輸?shù)叫募『吐〉玫椒纸饫迷斐傻?。由于實驗條件的限制，本研究中并沒有采集肌肉乳酸濃度，而只是采集了指血血乳酸。從測試結(jié)果來看，兩種條件下的運動后血乳酸值均低于2 mmol/L，且無顯著差異，說明，慢速下坡運動雖然有可能會因其離心運動形式而產(chǎn)生乳酸（離心運動優(yōu)先動用快肌纖維做功，而缺乏肌紅蛋白的快肌纖維由于氧供不足，往往以糖酵解供能為主，更容易產(chǎn)生乳酸），但由于完成的總功少，產(chǎn)生的總?cè)樗崃可?。因而，即使是加壓運動中產(chǎn)生的乳酸更多（前文中關于加壓條件下表面肌電積分值更高，運動前后發(fā)生的肌肉腫脹更顯著，主觀疲勞度更大可以從側(cè)面反映這一點），但當他們釋放到全身血液循環(huán)中時，可能并不會造成血乳酸濃度的顯著上升。

由于運動后肌酸激酶的升高，主要與運動刺激造成的肌細胞膜的通透性增大（許豪文，1987），以及肌細胞損傷有關，因此，為了解加壓下坡步行是否會產(chǎn)生肌肉損傷，本研究采用肌酸激酶的變化進行了觀察。研究中，兩組運動后次日晨肌酸激酶均無顯著變化，提示，加壓下坡步行訓練不會引起肌肉的損傷。而這與Curty等（2017）、Sieljacks等（2015）、Takarada等（2000a）等的研究結(jié)果一致。

從以上內(nèi)容可以看出，在加壓條件下下坡步行，雖然比不加壓條件時的疲勞度稍高，但仍屬于輕松范疇，對心血管和運動系統(tǒng)并不會造成較大的負擔，因此，即使是體弱者，也可能能夠較輕松地完成。

4 本研究的局限性

處于安全考慮，本研究的實驗對象為健康成年人，并沒有采用體弱人群，在未來的研究中需要進一步驗證慢速加壓下坡步行對體弱人群的影響，以及他們對該運動方式的接受程度。此外，在效果驗證方面，還需要加入不同部位肌肉圍度（橫截面積）及力量變化的更精準測試。

5 結(jié)論

1.下坡步行時，與不加條件相比，加壓條件下快肌纖維參與更多，并產(chǎn)生更大的腫脹效應。

2.10次的加壓下坡步行運動，可以使肌肉量和腿部圍度顯著提高。

3.加壓下坡步行運動中的主觀疲勞度和心血管系統(tǒng)負擔均較小，且不會引起肌肉的損傷和微損傷。

4.加壓下坡步行運動可以在受試者感覺輕松、心血管系統(tǒng)和運動系統(tǒng)負擔較小的情況下，有效的在較短時間內(nèi)迅速提高受試者的肌肉量。