【跑步訓練】「乳酸」「閾值」三部曲之一:乳酸是什麼?不是什麼?

Yen-ting Mona Chen
發表於2018/07/08
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被錯怪的乳酸

常見的乳酸迷思:

  • 「快速奔跑時腳痠的感覺跟乳酸有關」
  • 「高強度訓練隔天的痠痛跟乳酸有關」
  • 「當運動員耗盡氧氣或是進入氧債時,肌肉中會出現乳酸」
  • 「快速跑步時,乳酸造成疲勞反應」


實際上,乳酸……

  • 「不會」造成你跑步時腿痠
  • 「不會」造成延遲性痠痛
  • 有氧運動「也」會有乳酸生成
  • 「不會」讓你疲勞


乳酸:能量儲存 / 運送 / 即時提供,三大角色於一身!

你可以把乳酸想成一種能量在體內儲存 / 運送 / 供給的型式!


乳酸的作用:

  • 立即性的能量來源
  • 在肌肉、心臟、血液、肝臟等體內器官之間運送能量
  • 儲存能量以便未來使用


(圖片來源:Yen-ting Mona Chen)


乳酸並不是會傷害肌肉細胞的危險分子,它其實在體內處理碳水化合物的過程中扮演重要角色。你可以把乳酸看成是能量在體內運送的一種捷徑

首先,進食後,肝臟藉由把一部分的葡萄糖轉變成乳酸,讓血液中的碳水化合物更快消失。葡萄糖會在肝臟中形成肝醣,再運送到身體各處去。

為何不要直接運送葡萄糖呢?因為葡萄糖進入身體組織的速度很慢,須由胰島素來引導。乳酸可以很快地進入肌肉還有其他細胞

(註:所以當你吃了含有碳水化合物的餐點後,肌肉還有血液中的乳酸就會暴增。)

這樣做的一個關鍵好處是:減少餐後需要的胰島素。減少胰島素生成也許可以幫助改善身體組成,因為胰島素其中一個特徵就是把葡萄糖拐到脂肪細胞中,在那裡可以被轉變成脂肪。

運動時,醣解作用產生的丙酮酸酯如果來不及進入克雷伯氏循環,會變成乳酸。但乳酸可以被轉變回去變成丙酮酸,然後很快地進入克雷伯式循環,所以運動時乳酸是不可取代的立即性能量來源

另外,高達五成劇烈運動時產生的乳酸最終可以用來合成肌肉中的肝醣。肝醣是體內碳水化合物的重要儲存模式。乳酸形成的肝醣不僅遠遠不會傷害肌肉,還為之後的高品質訓練提供了所需的能量。


總之,肌肉中的乳酸有兩種命運:

  1. 成為肝醣,成為能量儲存模式
  2. 經由變成丙酮酸酯,作為能量來源


穿梭自如的乳酸

等等,丙酮酸酯是啥?能量?肝醣?這時要來提到乳酸穿梭理論(lactate suttle)。


闡述乳酸穿梭理論前,有幾個名詞要先認識一下:

  • 乳酸(lactate/lactate acid):乳酸(lactate acid)在體內其實多以乳酸鹽(lactate)的形式,以下文中統一都直接稱「乳酸」。
  • 醣解作用(glycolysis):肝醣或葡萄糖分解成能量還有丙酮酸酯。不需要氧氣。
  • 丙酮酸酯(pyruvate):醣解作用的產物,有氧氣的狀態下可以進入克雷伯氏循環(krebs cycle),繼續產生能量。
  • 克雷伯氏循環(krebs cycle):又稱三羧酸循環或是檸檬酸循環,三大營養素的代謝樞紐,提供細胞能量,也提供合成醣類、脂類及胺基酸的前驅物。
  • cytochrome c:有氧酵素,克雷伯氏循環中的關鍵酵素。
  • 粒線體:位於細胞中的微小結構,克雷伯氏循環的關鍵反應發生地點 。


(圖片來源:Yen-ting Mona Chen)


乳酸穿梭包含了下列的連鎖事件:

  1. 高強度運動時,高速的醣解作用會把肝醣和葡萄糖分解成丙酮酸酯,而丙酮酸酯可被轉變成乳酸
  2. 如果乳酸移動到細胞外,醣解作用則可以保持高速運轉,而且其他細胞可以把乳酸當作能量取用。如果丙酮酸酯沒轉變成乳酸,丙酮酸酯越積越多,會讓糖解作業停止,阻礙能量生成,肌肉的發力率下降,跑者會被迫降速。
  3. 接收到乳酸的細胞組織可以把乳酸轉變回丙酮酸酯,回到克雷伯氏循環去取出能量,或者轉變成肝醣儲存,以便未來需要能量時使用。


整個乳酸穿梭過程可以讓你了解:乳酸完全不是一個造成你痠痛的毒素,也不是一個代謝廢棄物,或者引起疲勞的關鍵因子。


(圖片來源:Yen-ting Mona Chen)


(圖片來源:Yen-ting Mona Chen)


運動時,乳酸發生了什麼事情?

以上這些敘述有助於我們了解「乳酸閾值速度」(threshold velocity)。

剛開始跑步的時候,如果有足夠的氧氣,醣解作用生成的丙酮酸酯會進入克雷伯氏循環,釋出能量。

但一開始的時候,肌肉中的微血管還沒有完全舒張,所以達到肌肉的血流還有氧氣其實是有限的。這時相當數量的丙酮酸酯會轉變成乳酸,這些乳酸會「滿」出來流到血液裡面。如果在運動的這個階段抽血,即使運動員只以中等的速度在前進,以會發現乳酸高得驚人。

繼續以中等強度運動時,心率持續爬升,微血管擴張,氧氣得以傾注到肌肉細胞中,丙酮酸酯得以氧化釋出能量,這時乳酸濃度會下降。

只要沒有跑得太快,氧氣進入肌肉細胞的速度夠快,肌肉細胞把醣解作用產生的丙酮酸酯處理得夠快,血液中的乳酸濃度會維持穩定。

但是到達某一個速度之後,來不及進入克雷伯氏循環的丙酮酸酯開始變多,乳酸開始變多,溢出到血液中的量開始劇烈增加。


這樣的情形是因為進入細胞的氧氣不夠。背後有各種原因:

  • 心臟可能無力以夠快的速度運送含氧血液
  • 肌肉纖維外的微血管密度可能不足
  • 經由克雷伯氏循環把丙酮酸酯高速代謝的有氧酵素可能不夠
  • 肌肉細胞的粒線體缺乏


如果肌肉跟組織不擅長於在乳酸出現時大量地將它們從血液中時清除,也可能會讓你達到血乳酸開始劇烈增加的閾值速度,這是一個對於訓練有重要意含的事實。不管背後的機制是啥,乳酸出現在血液中的速率突然遠超過乳酸消失的速率,所以血乳酸開始劇烈攀升。所謂的乳酸閾值速度就是當高於這個速度時乳酸會開始增加。


重點:氧氣不夠(不管是有氧酵素不夠 / 粒線體不夠 / 還是心臟血管運送的不夠)

  • 丙酮酸酯變多
  • 乳酸形成
  • 如果溢出的乳酸如果沒有被組織拿去用
  • 乳酸持續變多


預告:再來幾篇要來談,「閾值速度」在訓練上的意涵,「乳酸轉折點」,還有現今的研究,在探討提升閾值速度的訓練方式時,有怎樣的發現與建議。


參考資料 / 延伸閱讀

Owen Anderson的Running Science
「乳酸」「閾值」三部曲:前言
「乳酸」「閾值」三部曲之二:「乳酸閾值」的訓練意義?


本文由 Mona's Running Lab 授權刊出
原文出處:『乳酸』『閾值』三部曲之一:乳酸是什麼?不是什麼?


延伸閱讀:【跑步訓練】兩篇 Matt Fitzgerald 關於乳酸閾值訓練的文章



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