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2017年11月15日 星期三

血乳酸濃度的生理意義

作者:廖歆迪
校閱:黃俊霖
 
 
近年來,你一定多少有看過或聽過「乳酸不是壞東西、我們要停止把乳酸汙名化」這類的文章或口號。多到你可能以為,這件事情我早就已經知道了,大家不是都已經講到不要講了。
 
嗯... 今天寫這篇的目的就是告訴你,你很可能還是搞錯了。
 
用懸疑小說的概念來講就是,雖然已經搞清楚「人是誰殺的」,但其實犯案過程不是你所以為的那樣。看完今天這篇之後,希望你能了解,為什麼我們還是要做血乳酸濃度檢測,以及為什麼(普遍來說)血乳酸濃度高依然是不好的。
 
 
我可以肯定的說,高強度運動會產生疲勞,兇手就是乳酸!

 

 
首先,要來幫乳酸這個用字正名一下。我們常常在講乳酸乳酸,但在化學上來說,乳酸其實是一種解離度相當低的有機酸;用白話來講就是:把很多乳酸分子(比方說一莫耳)丟到水裡溶解,其實不會解離出很多的氫離子,從而大幅度降低這個溶液的pH值(也就是「變酸」)。這就是所謂「弱酸」的意思。相較之下,存在於人體胃部的鹽酸就是一種「強酸」,呼吸代謝所產生的碳酸(二氧化碳溶解於血漿內)以及無氧醣酵解所產生的丙酮酸也是屬於「強酸」。
 
事實上,真正我們在分析「血乳酸」濃度的時候,以及我們在探討人體內的乳酸的絕大多數時候,我們在講的都不是真正的「乳酸」(lactic acid) 這個有機酸,而是「乳酸鹽」(lactate),也就是陰極乳酸根與陽極金屬離子結合所產生的有機鹽... 這並不是什麼高深的學問,而是國中理化就有教過的東西。你也許不記得細節,但你一定記得考卷上面的酸鹼中和計算題,以及燒瓶裡面溶液會變色的滴定實驗,或者某某白目同學的實驗袍不小心被燒一個洞。
 
(其實作者我也有這種程度而已,從上高中以後我的化學成績就很差,而大學更是連普化都沒修過,所以更細節的生化機制請不要來問我。)
 
看到這裡,你大概會說啊哈!所以乳酸的堆積並不會造成體內酸化,這東西是無害的!我們根本不用擔心血液中有高濃度的乳酸產生出來,大家都去把低強度耐力訓練那種沒用的東西丟掉、通通做 HIIT 高強度耐乳酸間歇就可以了!
 
 
我又可以拿這張圖出來用啦!



讓我們來回顧一下乳酸是怎麼產生的。傳統的運動生理學課本裡,寫到醣類的氧化路徑,通常是如下圖所示:葡萄糖經由無氧醣酵解產生丙酮酸(其實也是「丙酮酸鹽」pyruvate, 而不是真的丙酮「酸」pyruvic acid),然後再依據氧氣的充足程度與否、決定是否產生乳酸堆積起來,等候被運輸到人體其他部位排除,或者直接把丙酮酸送入粒腺體,跟氧氣起作用燒掉。
 
 
(圖片取自 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2011.00096)

 
這是傳統的觀點,也就是說,乳酸產生的原因是缺氧。然而,在九零年代以柏克萊大學 Brooks 教授為首的學者們,以新的實驗證據提出了下圖如右所示的新觀點:
 
 
(圖片取自 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2011.00096)

這個新觀點所講的是,乳酸也可以在肌肉中進入到粒腺體內燒掉,而不一定要先被丟進血液裡,運送到體內的其他地方才有辦法排除;而運載乳酸的「交通工具」就是MCT這個東西。這個乳酸運輸機制以及相應的訓練方式,在我們之前所舉辦的競技運動體能訓練講座當中,曾經由 Daniel 教練解釋過。(如欲節省時間請由7分20秒處開始觀看)
 
 

 
 
有了這個新發現之後,就有科學家提出,其實產生乳酸搞不好是人體所比較「喜歡」的方式,而不是特別會造成什麼不良影響。原因是,丙酮酸在被催化轉變成乳酸的過程中,其實會吸收掉一個氫離子;也就是說,乳酸的產生,其實是一個肌肉細胞質用來抗酸化的緩衝機制。
 
甚至,此作用也不只但單一肌肉細胞內作用而已。大家應該有約略概念,白肌(快縮肌纖維)的粒線體數量較少、比較倚賴無氧醣酵解作用產生能量,不太喜歡吃脂肪酸。所以在運動中,白肌會很快產生出一大堆的乳酸分子。這些乳酸如果不能在白肌內部自行處理,那就會由MCT4運送出去到附近的紅肌(慢縮肌纖維)接收,再由紅肌的MCT1運送到紅肌內的粒腺體去燒。
 
這就像是你吃甜點的時候只愛棗泥和豆沙,所以中秋節吃到蛋黃酥的時候都把鹹蛋黃撥出來,而你旁邊的朋友則拼命嚷嚷著「蛋黃給我給我!」這樣。
 
有注意到發生什麼事嗎?這些作用都依然是在肌肉內發生,與血液無關。也就是說,如果乳酸的生成和排除在末梢是達到良好的平衡,就不會有多餘的乳酸分子進入到血流中,血乳酸濃度依然不會上升。換句話說,血乳酸濃度大幅上升的時候,依然代表著你的有氧代謝不行了;白肌丟太多乳酸出來、紅肌來不及把它們處理掉。
 
(至於為什麼來不及處理掉就要丟進血液當中呢?原因其一當然是傳統上所講的、要在人體其他地方排除,例如心肌、肝臟和腎臟 -- 這部分以前的科學家沒有搞錯;然而更重要的原因是,肌肉內部過高的乳酸濃度,會反過頭去擾亂「產生乳酸之前」的能量代謝反應,造成系統大塞車。所以絕對不是說因為乳酸也可以當燃料使用,它就可以存放得越多越好。)
 
撇開遺傳因素這種天分無法改變的事情不講,在「相同的絕對強度下」血乳酸濃度較高,就代表要嘛你的白肌太容易缺氧、產生的乳酸過多,不然就是你的長時間低強度耐力練太少,導致紅肌太弱,該由他們來救急的時候跟不上白肌的步調。
 
 
結論就是,雖然我們知道了乳酸的累積不會產生「太多」嚴重的負作用,但它的產生依然是不好的;一旦當血液中的「最大乳酸衡定濃度」(maximal lactate steady state, MLSS)被打破,依然代表著你的耐力能量供應失衡。我們不再是從「會發生什麼可怕的後果」來看無氧閾值,而是把乳酸當作耐力能力的指標、當作產生有氧能量的「限制因素」來看。

畢竟同樣的運動強度之下,如果乳酸值比較高,要嘛就是代表你的白肌只知道把責任丟給別人、自己缺乏基本的氧化能力;要嘛就是代表你的紅肌缺乏鍛煉,無法挺他的隊友,有充足的燃料卻沒有夠強大的引擎來燒。再更簡單講,就是你利用氧氣製造能量(作功)的能力差,而作功的速度慢就是功率不夠高、「power」太差… 總歸一句話:因為你太弱!

還在以為只做耐乳酸訓練是硬漢的表現?其實那只是你在逃避自己真正的弱點…
 
 
[資料來源]
 
http://www.velonews.com/2017/10/podcast/fast-talk-ep-30-myth-busters-why-we-cant-talk-about-lactic-acid_450639
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2011.00096/full
Lactate as a Signaling Molecule That Regulates Exercise-Induced Adaptations
http://ox-dep.blogspot.tw/2015/09/lactate-intolerance.html
 
 
關於作者:

廖歆迪,國立體育大學教練所畢業,personal trainer 資歷四年。

客戶群包括籃球、棒球、桌球、羽球、路跑與鐵人三項。四屆國際自由車環台賽隨隊按摩師。本身是自由車運動業餘愛好者。








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