高负荷与低负荷抗阻训练对肌肉肥大和激素反应的影响：一项针对业余训练男性的九周干预研究

《Journal of Functional Morphology and Kinesiology》：Epidemiology of Musculoskeletal Injuries Among Climbers—A Systematic Review

本文系统比较了九周高负荷（85% 1-RM）与低负荷（30% 1-RM）抗阻训练对业余训练男性肌肉厚度（Muscle Thickness）、最大重复次数（1-RM）及唾液激素（睾酮Testosterone、皮质醇Cortisol）的影响。结果表明，在训练至力竭（Failure）的前提下，两种负荷方案均能诱导相似的肌肉肥大（Hypertrophy）效应，且基础激素水平无显著差异，但高负荷组在力量增益（Strength Gain）方面更具优势。这为优化训练方案提供了重要的实证依据。

　　

引言

抗阻训练是提升肌肉力量和体积的有效方法。通过渐进性超负荷，可以引起肌肉肥大和更强的神经肌肉激活，主要目标是增加肌肉尺寸和收缩力量，从而提升速度和爆发力表现。肌肉的肥大和随之而来的力量变化可以在不同的训练强度下发生，尽管传统上推荐低次数、高负荷范围用于增肌，高次数、低负荷范围用于诱导更大的肥大。肥大和力量之间的中等相关性表明这两种适应可以同时发生，但不同的训练刺激可能会优化其中一种结果的增益。此外，训练变量如重复次数、总训练量和训练频率都可能影响适应程度。荟萃分析表明，当训练量相等且组数接近力竭时，肥大发生在广泛的负荷范围内，但大部分研究涉及的是未经训练的参与者，其训练的新颖性会导致快速的增长，而不论负荷大小。

对训练的内分泌反应为了解训练和恢复状态提供了额外的视角。睾酮和皮质醇分别作为关键的合成代谢和分解代谢激素被频繁研究，这些激素的反应可能为抗阻训练引起的适应提供更多背景信息。急性睾酮升高在大量抗阻运动后持续被观察到，在高强度方案下反应更大。皮质醇反应较难预测，常受昼夜节律和一天中的时间影响。因此，静息浓度的长期变化可能更好地反映训练的长期生理影响。

纵向研究报告了持续抗阻训练后睾酮的持续升高，而停训则使水平回归基线。皮质醇对长期训练的反应不一致，有报告称其升高、降低或无变化。变异性可能由性别、训练状态、昼夜节律或营养等因素解释，因为蛋白质和碳水化合物摄入可以增强睾酮并抑制皮质醇，但研究结果不一。这些观察表明，静息激素变化可能提供训练压力和适应的更综合视图，但负荷策略对此反应的影响仍不清楚。

近来，低负荷与高负荷方法受到更多关注，以确定最佳训练刺激和随后的适应，通常使用30%和>70% 1-RM的负荷分别代表低负荷和高负荷。虽然较重负荷通常产生更大的最大力量增益，但当努力程度相匹配时，肥大结果在不同负荷方案下似乎相似。然而，现有研究常常忽略NSCA定义的真正力量范围（≥85% 1-RM），并且很少纳入内分泌结果。此外，对未经训练参与者的依赖限制了对训练人群的普遍性。解决这些差距可能提供对抗阻训练反应更全面的视图。

因此，本研究旨在检验九周高负荷（85% 1-RM；HL）和低负荷（30% 1-RM；LL）抗阻训练对业余训练男性肌肉肥大和唾液激素的影响。假设低负荷组会表现出更大的肥大和皮质醇反应的扰动，反映与较高重复次数相关的代谢压力，而高负荷组会表现出静息睾酮的更大增加。

材料与方法

参与者

招募了二十名健康的、有抗阻训练经验的男性参与本研究。参与者入选标准是当前每周训练2-4天，且至少持续了前六个月，排除标准是存在任何会妨碍他们参与的医疗状况或损伤。研究期间有三人退出，最终有十七名参与者完成研究。退出原因与日程安排问题（2人）或研究外发生的损伤（1人）有关。参与者人口统计学数据见表1。本研究遵循赫尔辛基宣言的伦理标准，并获得了密西西比州立大学机构审查委员会的批准。

实验程序

研究第一周，参与者完成知情同意、身体活动准备问卷（PAR-Q）以筛查任何可能妨碍参与的潜在医疗状况、训练史问卷以筛查训练经验和当前训练习惯，以及3天饮食回顾以建立典型一周的基础热量摄入。在另一天，参与者完成所有练习和测试程序的熟悉。第二周，在至少间隔48小时的两天内，收集基线测量值。第一天，参与者醒来后立即收集基础唾液皮质醇和睾酮，并被指示将样本放入冰箱直至预定会话。通过超声测量肌肉厚度，通过生物电阻抗分析测量身体成分。这些测量的方法如下详述。肌肉厚度和身体成分测试在四个时间点完成，包括基线（T1）和训练计划的第3、6、9周（T2–T4）。

预测1-RM测试在第二个基线日使用所有训练干预中使用的动作的3-10次最大重复完成。所有参与者完成的所有举重动作均在此范围内。预测最大值用于计算整个训练协议中的百分比和负荷。最大测试程序根据NSCA指南完成。预测最大值在基线时和训练计划结束时再次评估，这些数据已先前发表。基线测试和熟悉后，参与者通过计算机随机数生成器随机分配到低负荷或高负荷训练（LL vs. HL），其中LL（n = 9）以30% 1-RM训练，HL（n = 8）以85% 1-RM训练。参与者负荷根据NSCA指南调整，如果参与者在连续两次训练会话的最后一组中能完成目标重复范围以上至少两次重复，则增加负荷2.5–5%。对于HL，此范围为六次重复，对于LL，范围在训练第一周后建立以确定个体参与者范围。这些增加是为了确保参与者在整个研究期间继续以85%和30% 1-RM训练。

从研究第三周开始，参与者每周完成三天抗阻训练，持续九周，总共27次训练会话。要纳入最终分析，参与者必须至少参加23次会话（85%），低负荷组平均依从性为91.1%，高负荷组为89.6%。训练会话因天气模式关闭校园设施、假日或研究期间出现的日程冲突而错过或取消。所有训练会话限制为一名参与者和两名研究工作人员，以遵守大学规定的COVID-19限制。

参与者被要求不在研究外训练，并避免对其饮食进行任何大的改变。如果参与者当前正在服用任何种类的补充剂（维生素、肌酸等）且已持续前60天，则被要求继续其正常习惯。每名参与者在训练和测试会话前至少禁食四小时。参与者被要求在训练会话前六小时内避免使用咖啡因产品或训练前补剂。这样做是为了维持所有参与者相似的训练刺激，并减少兴奋剂对整体训练和适应的影响。只有三名参与者报告在正常训练前有习惯性咖啡因或训练前补剂摄入。为检查整个干预期间的依从性，参与者每三周在当周最后一次会话完成3天饮食回顾。这三天包括一个训练工作日、一个非训练工作日和一个周末日。这些天数取平均值计算周平均值，并使用饮食软件（MyFitnessPal, version 25.0）分析。饮食变量包括绝对热量摄入和碳水化物、脂肪、蛋白质的绝对克摄入量。每次训练会话结束时，向参与者提供一份课后奶昔，包含20克ProTYM乳清分离蛋白（TYM Performance, Dallas, TX, USA）与475毫升水混合。

训练方案

此训练方案方法已先前发表。简言之，参与者每周到达三天进行训练，间隔48小时，所有训练会话在一天中的同一时间进行。所有会话在通过NSCA当前认证的认证力量与体能专家的直接监督下进行。交替两个不同的日子，练习顺序在日子间切换。第1天顺序为后蹲、硬拉、卧推、T杠划船、二头弯举和碎颅者。第2天顺序为硬拉、深蹲、T杠划船、卧推、碎颅者和二头弯举。在工作组之前完成两组热身组，所有组间休息120秒。后蹲、硬拉、卧推和T杠划船完成三工作组，二头弯举和碎颅者完成两工作组。训练量负荷计算为重复次数 × 组数 × 重量，并在别处报告，如果参与者在连续两次会话的最后一组能实现额外两次重复，则每周为每个举重动作计算进阶。为确保每次会话有足够的动机，允许参与者创建自己选择的歌曲播放列表，会话间保持顺序相同以控制额外的外在动机。

预测1-RM方案

所有参与者使用训练干预中所有动作的3-10次最大重复完成预测1-RM。预测1-RM已被证明是评估肌肉力量的可靠方法，并用于确保所有参与者的安全并考虑所招募人群的经验水平。所有测试程序根据NSCA指南完成，所有参与者完成的所有举重动作均在此范围内。预测1-RM值使用Brzycki方程计算。预测最大值然后用于计算各自组和参与者的训练会话负荷。每个预测1-RM以轻阻力热身开始，轻松完成5-10次重复。休息2分钟后，重量增加4–9公斤（10–20磅）用于上肢动作或14–18公斤（30–40磅）用于下肢动作。在此重量下完成第二组热身组3-5次重复，再次跟随2分钟休息间隔。重量再次增加4–9公斤用于上肢动作或14–18公斤用于下肢动作。第三组也是最后一组使用参与者感知1-RM的估计85%的近最大负荷。参与者被指示在正确的练习技术和研究团队的激励下完成尽可能多的重复。测试按以下顺序完成：后蹲、硬拉、卧推、T杠划船、二头弯举、碎颅者。预测1-RM在训练计划前和训练计划结束时再次评估。

唾液收集

每个测试日前，参与者收到他们标记的唾液收集瓶和收集说明。参与者被指示在醒来后立即使用非刺激性被动流涎完成唾液收集。所有参与者被指示在唾液收集前避免食物或咖啡因，并避免漱口。参与者被告知每个唾液样本至少需要1.0毫升，所有小瓶事先标记了最低目标线。小瓶在转移到研究团队后立即放入-80°C冷冻箱储存直至分析。在每个测试周（第3、6、9周）训练会话完成后收集额外的唾液样本。额外的运动后样本导致总共七个收集时间点（4个基础，3个运动后）。样本存储在-80°C冷冻箱中，然后解冻进行最终分析。样本以1500 rcf离心15分钟，酶免疫分析按照制造商说明（Salimetrics, Carlsbad, CA, USA）使用Pointe 180 II分析仪（Pointe Scientific Inc, Canton, MI, USA）重复进行。皮质醇试剂盒的灵敏度为0.028 μg/dL，睾酮试剂盒的灵敏度为0.67 pg/mL。重复样本的平均批内变异系数皮质醇为9.4%，睾酮为8.5%。

大学生压力量表

为解释与抗阻训练干预无关的潜在外部压力因素，使用了大学生压力量表（CSSS）。CSSS是一个11点量表，用于量化当前研究使用的大学人群中训练干预外部的额外压力因素（课业、考试和人际关系）。

肌肉厚度评估

使用超声（LOGIQ e Diagnostic Ultrasound System, General Electric, Wauwatosa, WI, USA）捕获图像并测量肱二头肌、肱三头肌、胸大肌、股二头肌和股直肌的肌肉厚度（MT）。所有测量在身体右侧进行，并由同一名研究人员为所有参与者完成。使用成像频率带宽5.0–23.0 MHz、足迹12.7 × 53 mm的传感器，每个肌肉取三次测量（增益 = 58 dB；图像深度 = 5 cm），平均值用于最终分析。使用标准化位置以确保所有参与者和时间点MT测量的一致性。肱三头肌在从鹰嘴过程到肩峰过程的距离的50%处沿肌腹测量。肱二头肌在肱三头肌位置正水平方向测量。测量肱三头肌和肱二头肌期间，参与者坐姿，放松，手臂垂放体侧，肘部处于自然舒适的位置伸展。测量胸大肌和股直肌期间，参与者仰卧在训练台上，膝盖放松，伸展放在台上。胸大肌在锁骨中点下第三和第四肋骨之间的位置测量。股直肌测量取于大腿前中线，腹股沟褶皱和髌骨顶部中间。股二头肌在腓骨头和坐骨结节后侧中间测量，参与者俯卧在训练台上。

数据分析

所有实验测量值以均值±标准差报告，事先设定alpha水平为p < 0.05。统计分析仅包括完成全部干预的参与者（n = 17）。使用独立样本t检验分析组间基线特征比较。使用双向重复测量方差分析（RM-ANOVA；组 × 时间；2 × 4）分析基础皮质醇、睾酮、CSSS和饮食摄入变量。计算从基础到运动后浓度的变化，并使用双向RM-ANOVA（组 × 时间；2 × 3）分析。使用单向ANCOVA分析预测1-RM的绝对和相对变化，以组为固定因子，基线为协变量。为所有RM-ANOVA计算偏eta平方。偏eta平方表示处理效应解释的方差比例，可用于解释差异。效应呈现如下：η_p²: 0.2 = 小；η_p²: 0.5 = 中；η_p²: 0.8 = 大。所有统计分析使用SPSS（Version 30, IBM Corporation, Armonk, NY, USA）完成。

结果

CSSS随时间（p = 0.657）、组间（p = 0.373）无显著差异，且无显著的组 × 时间交互作用（p = 0.638）。饮食摄入数据已先前报告，所有变量随时间无显著差异（p > 0.374），组间无显著差异（p > 0.098），且未观察到显著的组 × 时间交互作用（p > 0.061）。

皮质醇

基础皮质醇数据（均值 ± 标准误）呈现在图1中，从基础到运动后的变化显示在图2中。基础水平随时间（p = 0.929, η_p²= 0.033）、组间（p = 0.693, η_p²= 0.011）无显著效应，且无显著的组 × 时间交互作用（p = 0.739, η_p²= 0.089）。当比较每个测试时间点的变化分数（急性运动后值–基础值）时，时间效应（p = 0.659, η_p²= 0.058）、组效应（p = 0.479, η_p²= 0.034）或组 × 时间交互作用（p = 0.154, η_p²= 0.235）均不显著。

睾酮

基础睾酮数据（均值 ± 标准误）呈现在图3中，从基础到运动后的变化显示在图4中。基础水平随时间（p = 0.894, η_p²= 0.044）、组间（p = 0.612, η_p²= 0.018）无显著效应，且无显著的组 × 时间交互作用（p = 0.394, η_p²= 0.199）。当比较每个测试时间点的变化分数（急性运动后值–基础值）时，时间效应（p = 0.551, η_p²= 0.082）、组效应（p = 0.952, η_p²= 0.000）或组 × 时间交互作用（p = 0.059, η_p²= 0.332）均不显著。

预测1-RM

这些数据在别处报告。简言之，经过基线调整后，绝对预测1-RM无统计学显著组间差异（p > 0.179）。在相对预测1-RM中观察到深蹲（p = 0.011, η_p²= 0.362）、硬拉（p = 0.049, η_p²= 0.235）和二头弯举（p = 0.006, η_p²= 0.409）的显著组间差异，HL组表现出比LL组更大的增加。卧推、T杠划船或碎颅者的组间相对差异不显著（p > 0.106）。

肌肉厚度

所有肌肉的肌肉厚度数据呈现在表2中。观察到肱二头肌MT的显著时间效应（p < 0.001, η_p²= 0.363），成对比较表明从T1到T3（p = 0.012）和T4（p < 0.001）增加。无显著组间差异（p = 0.689, η_p²= 0.103）或组 × 时间交互作用（p = 0.542, η_p²= 0.046）。

肱三头肌也表现出显著的时间效应（p = 0.002, η_p²= 0.278），从T1到T4显著增加（p = 0.009）。此外，观察到显著的组 × 时间交互作用（p = 0.007, η_p²= 0.236）。事后分析显示85%组从T1到T2表现出显著增加（p = 0.026），在T3（p = 0.003）和T4（p = 0.003）保持增加。未发现显著组间差异（p = 0.103, η_p²= 0.168）。

胸大肌肌肉厚度随时间（p = 0.823, η_p²= 0.020）、组间（p = 0.092, η_p²= 0.178）或无组 × 时间交互作用（p = 0.342, η_p²= 0.220）无显著差异。

股二头肌表现出显著的时间效应（p = 0.028, η_p²= 0.181），成对比较显示从T1到T2（p = 0.020）、T3（p = 0.049）和T4（p = 0.036）增加。无显著组间差异（p = 0.318, η_p²= 0.066）或组 × 时间交互作用（p = 0.183, η_p²= 0.101）。

股直肌MT显示出显著的时间效应（p = 0.002, η_p²= 0.272），从T1到T2（p = 0.003）和T1到T3（p = 0.016）增加，然后从T3到T4下降（p = 0.011）。无组间差异（p = 0.110, η_p²= 0.162）或组 × 时间交互作用（p = 0.505, η_p²= 0.050）。

讨论

本研究检验了九周高负荷和低负荷抗阻训练至力竭对肥大和激素适应的影响。与我们的假设相反，皮质醇或睾酮的基础浓度或运动后浓度变化均未随时间或组间发生显著变化。然而，两种方案均产生了肌肉厚度的显著增加，只有肱三头肌显示出有利于高负荷训练的组 × 时间交互作用。

缺乏激素差异与先前的工作一致，表明静息或急性内分泌标志物不一定预测肥大结果。激素反应是短暂的，并高度受采样时间、昼夜节律和先前训练压力等因素影响。从基础水平到运动后立即的变化缺乏显著性可能主要归因于会话的安排和时间。LL组九名参与者中，六名有上午会话，而HL组八名参与者中只有两名在上午。虽然参与者被随机分配到干预组，但这可能影响皮质醇结果的解释。皮质醇在醒来后立即达到峰值，尽管在较早的训练会话中呈现了适当的刺激，但其浓度和/或分泌率可能保持升高。虽然个体会话时间可能比任何其他表现测量更影响激素结果，但让每个参与者在每次会话的同一时间训练最小化了昼夜变化。此外，皮质醇在运动后约30分钟达到峰值，而本研究要求参与者在运动