综述:触发肌节生成:考察关键刺激因素及离心训练的作用——历史性、系统性和荟萃分析综述

【字体: 时间:2025年07月06日 来源:Journal of Sport and Health Science 9.7

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  这篇综述深入探讨了骨骼肌串联肌节数量(SSN)增加的机械刺激机制,系统回顾了历史研究证据并采用荟萃分析方法验证了离心训练(eccentric exercise)的效应。核心结论指出:高主动/被动张力在长肌纤维长度下的施加(而非单纯动作幅度)是触发串联肌节生成(sarcomerogenesis)的关键因素,而离心训练在动物模型中未显示显著促进SSN增加(Δ=1%, p=0.449),人类研究证据仍有限。

  

引言
自17世纪Borelli的观察研究以来,肌肉结构与功能的关系便成为科学探索的重点。近年研究表明,肌纤维长度通过调节串联肌节数量(SSN)显著影响肌肉力-长度和力-速度特性,而SSN的增加可能降低运动损伤风险。尽管动物实验已积累大量证据,人类研究仍局限于少数采用离心训练(如北欧腘绳肌训练)的试验,且结论存在分歧。

历史性回顾
早期学者如Cleland和Haines提出假说,认为肌纤维长度与关节运动范围需求相关。20世纪Speidel的蝌蚪尾肌实验首次证实功能需求驱动SSN差异:近端肌节数达435个,远端仅70个。Crawford的兔胫骨前肌手术模型显示,增加力矩臂迫使肌肉在更大活动范围工作后,肌腹长度显著增加(伴力-长度曲线右移),提示SSN可能随机械需求改变。

关键转折来自Williams等的研究:当腓肠肌切断迫使比目鱼肌在更长长度工作时,其SSN增加;而恢复自然步态后SSN回落。这一发现颠覆了Haines的"常见长度适应"理论,确立"长长度高张力"的核心地位。电刺激实验进一步验证——大鼠伸趾长肌在长长度等长收缩8周后SSN激增32%,显著优于被动拉伸效果。

离心训练:SSN的有效刺激?
尽管离心收缩常被假设为SSN增加的关键触发因素,动物模型的荟萃分析(纳入6项研究)显示:

  • 下坡跑(假定离心主导)整体仅引起5% SSN增加(ES=0.78),但效果集中于股中间肌(VI)和比目鱼肌(Sol),股外侧肌(VL)等无变化
  • 电刺激离心训练组SSN变化仅1%(p=0.449)
  • 确认发生离心收缩的肌肉综合分析无显著效应(ES=0.27, p=0.240)

Butterfield的精细实验揭示了潜在机制:兔胫骨前肌不同区域SSN变化差异显著,与收缩时的"松弛应变"(relaxation strain)密切相关——当肌肉力下降时弹性组织回弹导致的纤维拉伸程度,可能比离心模式本身更具决定性。

人类研究启示
现有两项人体试验采用微内镜技术测量SSN:

  • 3周北欧训练后SSN无变化(Δ≈1.4%),尽管静息筋膜长度增加21%
  • 9周训练显示SSN显著提升(中央区25%,远端49%)
    值得注意的是,北欧训练中筋膜实际在收缩末期才经历大幅拉伸(松弛应变),这或许解释了延迟效应。

未来方向
肌肉区域异质性和纤维类型差异(快肌纤维更易在短长度工作)提示需开发针对性干预策略。新型测量技术如二次谐波生成显微内镜虽突破局限,但成本与复杂性制约进展。优化长长度等长训练方案、量化松弛应变剂量效应,以及比较不同收缩模式的联合干预,将是揭示人类SSN调控机制的关键路径。

结论
现有证据不支持离心训练作为SSN增加的特异性刺激,而强调长肌纤维长度下的高张力(尤其主动收缩)的核心作用。从训练实践看,刻意设计包含长长度力产生的动作(无论收缩模式)可能更有效促进肌节生成,从而优化肌肉功能并降低损伤风险。未来需通过对照实验明确人类SSN调节的最佳机械刺激参数。

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