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運動生理週訊(第14期)

乳酸的產生與排除(July 09, 1999)

王順正

　　長期以來，乳酸(lactate)一直被運動教練、體育教師、運動員、以及一般社會大眾，認為是引起肌肉疲勞(muscle fatigue)、肌肉酸痛(muscle soreness)、肌肉痙攣(muscle cramp)、無氧閾值(anaerobic threshold)和氧債(oxygen debt)的主要原因。其實，這種將運動時或運動後的特殊生理反應，皆歸罪於乳酸的說法，早已被運動生理學研究者否定。

　　除此之外，有關乳酸與「肌肉酸痛」密切關連的論調經常被提出來，甚至在網路上也經常看到這些錯誤的資訊。「大量丙酮酸異化為乳酸，乳酸堆積造成爬山後肌肉酸痛(cgicenter.csjc.edu.tw/csjcshow/Student/S-1/t12.htm)」。「因乳酸堆積而造成肌肉酸痛(www.kmc.edu.tw/~mt/f2.htm)」。「長跑活動後產生肌肉酸痛的原因是機體處於缺氧狀態，產生大量乳酸(web2.tmc.edu.tw/851/hcc049/climb/run-03.htm)」。「少運動的人，有氧代謝的能力亦通常較低，偶爾進行運動時，肌肉內的血液供應不足，就會產生一些酸性物質 (例：乳酸 )。由於未能把這些物質及時排出體外或氧化掉，積聚起來就會刺激到肌肉中的神經末梢，或引起滲透壓的變化，令水分增加滲入肌肉纖維內，使肌肉膨脹，這些現象都會導致肌肉酸痛……只要勤加鍛煉，運動後就不會那麼容易感到肌肉酸痛了(www.hksports.net/faqs/phy08.htm) 」。其實，乳酸在激烈運動過程中的堆積，確實會形成肌肉pH值的下降，造成肌肉酵素活性的降低，進而形成肌肉活動的疲勞現象(急性肌肉酸痛)，但是，運動後1至3天的遲發性肌肉酸痛(delayed onset muscle soreness，簡稱DOMS)現象，根本就與乳酸的形成沒有顯著關連。

　　有兩個理由可以簡要說明乳酸與遲發性肌肉酸痛無關。首先，在激烈運動後1至2小時，血乳酸的濃度即恢復到安靜休息水準，運動後1至2天才出現遲發性肌肉酸痛的運動者，其血乳酸的濃度根本沒有顯著上昇；其次，一群同時參與跑步競賽的跑者，很有可能部份較少參賽者，會有遲發性肌肉酸痛的症狀，另一部份則沒有這種困擾。似乎，突然急遽增加運動量與強度、進行大量的肌肉離心收縮(eccentric contraction) 運動，造成肌肉纖維的輕微斷裂傷害，才是遲發性肌肉酸痛的主要原因。

　　早期，乳酸被認為是無氧性激烈運動下的產物，肌肉在緩慢的氧化代謝過程中，並不會產生乳酸。人體在輕負荷的運動條件下，會將葡萄糖(glucose) 糖解(glycolysis)代謝成丙酮酸(pyruvate)，然後再代謝分解進入Krebs 循環，氧化產生大量能量。其實，這種說法並不正確。

　　人體在安靜休息時，消化系統、骨骼肌、紅血球和肝臟等部位都會產生乳酸；血乳酸的排除，則透過循環系統的輸送，在肝臟與腎臟中再合成葡萄糖，或者直接氧化代謝產生能量。休息時，血中乳酸所以能夠維持1 mM的原因，在於乳酸的產生與排除達到平衡。由於乳酸是糖解作用的產物(產生的速度快)，而且分子較小、容易通過細胞膜，在葡萄糖的代謝反應過程中，是相當重要的中間產物(intermediate)。而且，人體飲食後也會增加血液中的乳酸濃度，同時達成降低胰島素分泌與輸送碳水化合物的雙重功能。

　　開始運動的初期，由於能量需求的時間效率提高，肌肉不得不透過糖解作用產生乳酸的方式來迅速產生能量，此時血乳酸的濃度即會顯著的上昇；如果，運動的強度不高，幾分鐘後，肌纖維中粒腺體的氧化作用即會活化，此時，糖解作用的要求降低，血乳酸即不會再上昇，甚至會有下降的情形出現。通常，非最大運動(submaximal)時的乳酸產生和移除速率，可以達到安靜休息時的3至5倍。而且，在不同運動強度下，血乳酸濃度也常能維持不同濃度的穩定狀態。

　　例如：某人跑步前的血乳酸濃度為1 mM，以每秒2公尺的速度走路時，血乳酸的濃度可能仍然為1 mM；以每秒3公尺的速度慢跑時，血乳酸的濃度可能維持在1.5 mM；以每秒4公尺的速度跑步時，血乳酸的濃度則可能維持在 2.5 mM。對於優秀長跑選手而言，血乳酸能夠維持穩定的最大值 (maximal lacate steady state，簡稱MLSS) ，可能達到4 mM以上；當運動員的血乳酸出現最大穩定值時，代表血乳酸的產生與排除速率確實是在平衡的狀態。由此可見，優秀跑步選手的乳酸排除能力，確實顯著優於一般運動參與者。

　　通常，2至3分鐘的最大運動，可以產生最大的血液乳酸濃度(可達安靜休息時的20倍，即20 mM)。由於，乳酸的產生除了受到運動強度的影響以外，還受到運動持續時間的顯著影響，因此 100公尺、 200公尺等短距離的「無氧性」激烈運動後，血液中的乳酸濃度，仍然會有顯著低於 800公尺跑步後的情形。由乳酸排除的觀點來看， 800公尺左右的最大努力跑步，其實是評量乳酸系統能量供應能力的有效測驗方式。

　　對於一般社會大眾而言，如果長期沒有進行適當強度的運動，不僅不會產生大量的乳酸，對於乳酸的排除能力也會降低，當人體在特殊的狀況下(例如被狗追)，需要進行比較激烈的運動時，乳酸排除能力不足的缺點即會顯現，體力不濟的危機(被狗咬)即會浮現。對於運動選手而言，透過激烈運動下乳酸大量產生的現象，達成提昇乳酸排除能力的效果，正是中長距離跑步選手的重要課題。例如多次1000公尺跑步的間歇訓練、7成速度跑300公尺後全速跑100公尺、6成速度跑 350公尺後全速跑50公尺等訓練方式，都是增加運動時乳酸產生的有效訓練方式，進而達到增進乳酸排除能力的訓練效果。

　　運動後的休息方式，也會顯著影響乳酸的排除效率。由於，運動時產生的乳酸，在運動結束後，大約有75％會成為有氧能量代謝的來源，只有25％左右會由肝臟與腎臟再儲存。因此，運動後若以慢跑或其他輕鬆的運動方式(強度為最大攝氧量的35％至65％左右)，進行整理運動，不但可以加速血乳酸送到肝臟儲存與氧化的反應，而且還能夠增加心臟與工作肌利用乳酸做為燃料的量，確實提昇運動後血乳酸的排除效率。