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人体肌肉力量自然发育及其影响因素

作者：佐热古丽.热依木来源：《新农村》2010年第05期

【摘要】肌肉力量是对肌肉收缩时克服和对抗阻力能力的测度,影响人体运动能力的基本要素。肌肉力量的大小受遗传、纤维类型、肌肉质量、神经肌肉协调关系等一系列生理乃至心理因素的影响,而肌肉力量的自然发展则是以上因综合作用结果的反映,它对于从理论上认识肌肉功能及其发展变化规律,并在运动训练实践上充分运用这一规律来指运动员选材和科学训练具有重要的意义。【关键词】人体;肌肉;肌肉力量人体运动的动力来源是肌肉收缩。肌肉的力学特性决定在运动中的表现。肌肉的力学特性在此是指那些可以测量肌肉力学参数:力、长度、速度、功和功率等。在许多运动项中,运动成绩很大程度上取决于这些参数的大小。对人体肌肉发育影响因素如下几种:一、年龄肌肉力量是随着年龄的变化而变化的。在青春发育期前,儿童少年肌肉组织中含水量较多,蛋白质、脂肪以及无机盐类较成人少,能量储备较差,收缩能力较弱。年龄越小,这一特点越明显。在身高突增阶段,由于骨骼的快速增长,肌肉也以增加长度为主,但落后于骨骼的增长速度,此时肌纤维的增粗和肌力的增长仍在继续。只有当高度增长缓慢下来,体内性激素分泌增多(男15岁以后,女13岁以后),肌纤维才逐渐增粗,横断面逐渐增大,肌力显著增长。从6岁开始随着年龄的增长,儿童的手臂肌肉CSA和握力随之增大,女孩握力最大增长出现在10.5岁,随后增长速度减慢;而男孩从14岁时开始最大增长,直到20岁肌肉CSA和握力都有明显增长。男女达到最大肌肉力量的年龄分别在25岁和22岁左右。此后随着年龄的增长,身体大部分肌肉力量和体积开始衰退。Young等报导,与年轻人相比,老年男女膝伸肌的最大自主收缩(MVC)较低,股四头肌的CSA也较小,并证实MVC与CSA之比(MVC/CSA)年轻人比老年男性高。Lindle等研究发现膝关节等速向心力矩和等速离心力矩和肌肉质量随年龄而下降[6]。经过27年追踪研究,发现中年到老年,握力每年下降1.0%。也有报道,肌肉力量在25~35岁达到最大值,并维持到40~49岁或略有下降,50岁以后,每10年肌力下降约12~14%。这些与年龄有关的力量差异和随年龄变化肌肉体积的差异有高度相关性。虽然与年龄有关的肌力下降的特定机制还没有完全弄清,但最基本的原因是随年龄增长肌肉体积的减小。Frontera等推测肌肉CSA的减少是随年龄增长肌肉力量下降的主要原因,他们的实验结果是50岁后,CSA下降1.4%/年,则肌力下降3.2N·m/年;同时毛细血管网密度的下降影响了肌肉耐力出现肌肉总功率(TW)的明显下降。Akima认为,肌肉力量的下降主要是由于肌肉体积的减少;而与年龄相关的肌肉功能的下降可能由神经因素引起,如肌肉的募集或特定的张力。曹永廉等研究了14~69岁正常男女的躯干伸屈肌肌力与年龄变化的关系,结果显示男性49岁前,女性39岁前,躯干伸屈肌群肌力随年龄增长略有增加,女性在30~39

岁,男性在40~49岁,肌力达到峰值,此后肌力随年龄增长而降低,而随着年龄的增长,躯干伸屈肌肌力比值逐渐失去平衡。二、发育顺序儿童少年身体各部分肌肉的发育,躯干肌先于四肢肌,肌先于伸肌,上肢肌先于下肢肌,大块肌肉先于小块肌的发育。肌力的逐年增长也是不均匀的,在生长加速,肌肉纵向发展较快,但仍然落后于骨骼的增长,肌力耐力均较差。生长加速期后,肌肉横向发展较快,肌纤明显增粗,肌力显著增加。三、性别若以绝对肌力大小表示肌肉力量,一般男子的力量通常比女子要大,女子上肢肌力比男子低约50%,下肢肌力低约30%,这是由于肌肉横断面积或肌肉数量多少的差异所致。正常成年男子肌肉重量约占体重的40~45%,而女子则占35%。随年龄增长,男孩手臂的最大功率(PP)和平均功率(MP)显著增加,而女孩则没有,PP和MP的绝对值男孩比相同年龄的女孩明显要大。12岁女孩伸肌峰力矩出现增长高峰(相对于11岁,力量增加了41%),14岁达到高峰值;而男孩在14岁后,力量仍在不断增长。男孩的肌肉力量相对于他们的身体大小,股四头肌和股二头肌的力量显得要强大些,而女孩的力量则要弱些。C.M.neu等人发现在青春期前,男孩前手臂的肌肉横断面积(CSA)和最大握力都大于女孩。从10岁开始,因女孩肌肉CSA和握力增长的速度更快,性别之间的差异减小,到13岁时男、女孩间的差异不明显。男孩在14岁以后,肌肉CSA和握力都出现最大增长,而女孩的肌肉CSA不再随年龄增长,仅是握力略有增长,故性别之间的差异再次增大。立定跳远和仰卧起坐成绩增长幅度的年龄与肌肉力量的自然增长有关。主要反映下肢肌肉爆发力的立定跳远,男生在14~16岁之间提高幅度最明显,18~22岁各年龄组也有提高,但提高幅度出现随年龄增长而下降的趋势,而女生在14~17岁之间提高幅度最大。代表腰腹肌耐力力量的仰卧起坐,女生在15~17岁提高幅度最大,18~22岁各年龄组成绩也有不同程度的提高,但有随年龄递减的趋势。反映男生上肢肌肉耐力的引体向上,13~17岁增长速度最快。随年龄老化,男性手臂和腿的肌肉质量(MQ)以相近的速率下降,而女性腿部MQ的下降速率比手臂的高约20%,而且不论是向心PT还是离心PT,手臂MQ的下降男性比女性更快。膝伸肌等长收缩力量和横断面的比值(force/CSA),在男性中随年龄增长而明显下降,但在女性中没有。虽然膝伸肌的等长力量、向心和离心PT在男女中均随年龄增长而下降,但女性离心PT随年龄的变化较小。四、肌纤维类型Jansson报道出生时,无区别的Ⅱc型纤维占较大的比例(10~20%),以后Ⅰ型纤维的百分率增加较快;Ⅰ型和Ⅱc型纤维的比例在童年期比成年期高,Ⅱ型纤维分布的百分率在童年期较低,童年期和青春期Ⅱa型纤维比Ⅱb型纤维占优势。男性从出生到35岁,Ⅰ型纤维是呈倒“U”型变化,从出生到9岁Ⅰ型纤维的百分率显著增加,19岁后则显著减少,而在女性中Ⅰ型纤维与年龄之间没有明显下降的关系。尽管青春期的男性比女性有较高的Ⅰ型纤维百分率,但20~29岁年龄组的女性Ⅰ型纤维百分率比男性高,Ⅱ型纤维在青春期后期达到成年人的百分率。青春期女性比男性有较

高的Ⅱ型纤维百分率,青春期女性(46%)与男性(34%)存在显著的差异。肌肉力量的大小取决于快肌纤维(FT)和慢肌纤维(ST)在肌肉中所占的比例。FT%高的人,肌肉收缩力量也大,这是由于FT较ST具有更高的ATP酶的活性。因此,ATP分解速度FT比ST更快,随神经刺激后,FT肌浆网释放Ca2+的速度比ST快。五、肌肉横断面积(CSA)从出生到青春期随年龄增长肌纤维大小呈线性增加。出生到1岁肌纤维直径增加约75%,1岁和5岁时的肌纤维直径分别是成年的30%和50%。男性的平均肌纤维面积一直增长到25岁。Glenmark等报道,男女肌纤维径向值在16岁时达到高峰。从童年期早期到青春期肌纤维连续增长,女性增长约3.5倍,男性约4.5倍。下肢肌纤维面积约增加20倍,而上肢肌纤维面积在相同时期内约增加7~12倍。在女性中,青春期肌纤维直径达到最大,而男性达到最大数值是在成年期早期。Jansson等研究发现,青春期男性的平均纤维面积比女性大,而男性的Ⅱ型纤维特别是Ⅱb型纤维的大小增加更多。肌肉的绝对力量取决于该肌肉的生理横断面积,由肌纤维的数量和大小决定。横断面越大,肌肉收缩时产生的力量也越大,两者接近正比例关系。肌肉CSA每增加1cm2,肌肉力量可提高3~4kg。男性的肌肉CSA呈指数增加并持续到17岁,从20岁起达到一个平稳期;女性在13岁到17岁的年龄跨度中肌肉CSA增加比男性小。Ferrettin等指出8~13岁儿童的最大跳跃功率是20~35岁普通成年人的65%;相应地,儿童的肌肉CSA比成年人小45%。六、神经因素大脑皮层具有相适应的神经兴奋和抑制过程,又具有最适量的灵活性,从而积极动员了植物神经系统和内分泌功能,人体肌肉在进行最大用力收缩时,并不是所有的肌纤维都同时参加收缩,动员参与活动的肌纤维数量越多,则收缩时产生的力越大。即神经过程强度愈大愈集中,肌肉力量发挥愈大。普通人只能动员肌肉中60%的肌纤维参加收缩,而训练有素的人动员的肌纤维可高达90%以上。研究证明,肌肉收缩的最佳效果不是由于肌肉,而是由于神经冲动的合理频率的提高,即运动兴奋性提高,从而引起调动肌肉工作能力的较多肾上腺素、去甲肾上腺素、乙酰胆碱及其生理活性物质的释放,使力量增大。因此,中枢神经系统的功能状态可以直接影响肌肉的力量,并对力量素质的发展和发挥起着极为重要的作用。Sale认为,部分力量的增强,是神经适应的发挥,而非肌肉增大的结果。实验证明,通过向心和离心收缩训练,神经协调能力的改善有助于肌肉力量的增加。影响肌肉力量发育的神经学变化有:髓鞘形成的过程;协作肌和拮抗增加协调性;充分激活肌肉能力的增报道肘屈肌运动肌肉单位活性(MUA)的百分率没有大的年龄差异。但膝伸肌的MUA却存在年龄间的差异。改善运动肌肉的协调性可增加部分的肌肉力量,并且是在复杂、多关节运动中增加肌力的较重要的因素。七、激素水平Florini等报道,与年龄和性别相关的肌肉力量的变化在很大程度上归因于激素的影响。睾酮是肌肉生长最直接的刺激因素,另外,甲状腺素、生长激素和胰岛素是已知的肌肉生长和肌力发展的重要因子。睾酮激素水平的高低与力量的大小有密切的关系、由于睾酮在人体内的分泌

数量不同,因此在一定程度上造成不同年龄、性别人群肌肉力量大小的不同。男孩在青春期早期睾酮增加约4倍,在青春期中后期,又增加20倍;而女孩在青春期早期和后期,睾酮仅增加4倍。睾酮是通过促进肌肉蛋白质的合成,使肌肉肥大,从而提高肌肉力量。故青春期男孩高水平的睾酮,使他们的最大肌力明显高于睾酮水平较低的同龄女孩。生长激素主要是增加肌肉中的结缔组织蛋白质(胶原蛋白)的数量,使结缔组织蛋白质比收缩性蛋白质增加得多,这与肌力的增加并不平行于肌肉量的增加相一致。也有研究显示甲状腺素是肌纤维类型强力的调节因子。血中甲状腺素超过正常值时,会造成快肌纤维百分比增加;相反,血中甲状腺素量减少时,慢肌纤维百分比增加。

