知道这是什么吗?
这是在显微镜下观察的,细胞培养的骨骼肌细胞,经过荧光染色后呈现出的艳丽多彩的细胞结构:蓝色的是细胞核,斑纹的是肌肉蛋白纤维。漂亮吧?这是我来美国读研究生的研究项目。
肌肉细胞在人出生时是单核细胞,细胞间传导信号的效率低,可通过神经中枢控制的力度较低。这是婴儿无法行走的生理原因。当细胞融合成多核的肌肉纤维细胞之后,神经末梢的电信号,会直接迅速地传到整条多核细胞(而没有细胞膜的阻碍)。但骨骼肌需要不断地运动收缩才会逐渐加强力度,肌纤维蛋白才会排列出如此漂亮的结构。运动越多,肌蛋白排列越整齐,力度也越大。如果肌肉细胞完全不收缩,肌蛋白的排列会是完全混乱的,不会有斑纹。在动物界,这种情况自然地出现于一种钙离子通道缺失的基因变异的老鼠中。这种老鼠只有杂合体能存活,纯合体在出生的时候,由于胸腔的肌肉无法得到钙离子信号而收缩,老鼠无法呼吸而死亡。幸亏人的基因比老鼠复杂,同样的变异,不会导致人的死亡。我们对变异老鼠的肌细胞培养、染色后的照片是看不到上面的斑纹的。
运动之后的酸痛不是肌肉细胞撕裂的结果,是肌肉在无氧呼吸中产生的乳酸的刺激作用。肌肉细胞是长条形的多核细胞,它的伸缩性非常强,不会因一般的运动而撕裂。人在剧烈或强度很大的运动过程中,血液氧气的供应有限,肌细胞中的氧气不足,必须进行无氧呼吸才能提供所需能量。这种无氧呼吸是对葡萄糖的不完全氧化,其副产物是乳酸,并积存在肌细胞中。骨骼肌与神经末梢是紧密相连的。积累在肌肉细胞中的乳酸的刺激信号直接被神经末梢接收,产生疼痛的感觉。乳酸在运动后,氧气充足时会被进一步代谢而转换成能量、二氧化碳和水。这个过程的速度会决定疼痛持续的时间。游泳运动员在参加单项比赛后,教练会要求他们在赛场外的泳池慢游几分钟,为肌肉提供足够的氧气、消耗乳酸,为十几二十分钟后的下场比赛,把肌肉调整到最佳状态。同时,经常运动的人的肌细胞中的能量工厂“线粒体”的数量比不运动的人多,消耗乳酸的速度快,疼痛感低或者消失得很快。因乳酸堆积引起的肌肉酸痛不应该超过一周,如果疼痛在停止运动后持续两周以上,有可能是肌腱炎,需要看医生。
肌肉细胞的再生能力很差,一般人的肌肉细胞的数量是固定的。但每个细胞的体积是可变的。从图片中可以看到肌肉细胞中肌蛋白占绝大部分空间,细胞核反而被挤到细胞膜的边上了。肌肉在做承重和剧烈运动时消耗热量,也会消耗一定的肌蛋白,细胞的反馈机制会促使细胞核肌蛋白基因的表达、各种肌蛋白的合成及组合排列,使新曾的肌蛋白纤维更紧密、有序、有效率和有力度。
人的肌肉组织是用进废退的,需要一定的运动量来维持现有的肌肉,这就是为什么瘫痪病人肌肉萎缩的原因。有研究显示,人到了40岁以后,如果不增加肌肉的运动强度,每10年会有8%左右的肌肉萎缩。这会导致肌肉力度的下降和人体新陈代谢的减缓。由于人大部分的骨骼肌在腿部,其表现为,随着年龄的增长,腿部越来越没力气,上楼、爬山、甚至行走逐渐吃力。肌肉又是人体的耗能大户之一(还有大脑和肝脏),它体积的减少会直接导致能量消耗的减少,在饮食不变的情况下,人会积累脂肪,这是四十多岁的人容易发福的原因。
增加肌肉的有效方法是在承重运动后半小时内补充蛋白质和碳水化合物,市场上有很多“蛋白粉”类的商品。对于剧烈运动后的孩子,我建议喝巧克力奶。自制的巧克力奶比商品的要健康一些。我家用新鲜的(有机或当地农场的)全脂奶加巧克力粉(我家孩子喜欢Nestle的Nesquik)。
科学地维护好骨骼肌是中老年人保持或提高生活质量必不可少的。