肌肉痠痛,為什麼隔天才出現?
― 「犯人」早就離開現場了
你可能聽過「肌肉痠痛是因為乳酸堆積」這種說法。這個說法流傳已久,但只要算一下時間就會發現說不通。乳酸在運動後1〜2小時內就幾乎會從體內消失。然而肌肉痠痛出現,卻是在那之後將近一整天。犯人早就離開了現場,痛楚卻姍姍來遲,這是件奇怪的事。
久違地運動之後的隔天,上下樓梯特別吃力。但運動剛結束時,其實意外地不覺得怎樣。
「因為乳酸堆積了」——很多人聽到這個說法就這麼接受了。但這個說法,其實有時間上的問題。
乳酸的確會在劇烈運動中增加。然而只要停止運動,相對短的時間內就會恢復到原本的量。它並不會一直留到隔天。
也就是說等到痛楚出現時,乳酸早已恢復到平常的量了。那麼,究竟是什麼引起了疼痛?
運動中增加的乳酸,在運動後1〜2小時左右,幾乎就會恢復到原本的量。不會殘留到隔天。
尤其是「邊伸展邊出力」的動作,會讓肌纖維產生細微損傷。由此展開的身體反應,需要時間。
痛楚的延遲,並不是身體在偷懶。而是修復用的反應,需要時間按順序啟動。我們依序來看。
乳酸並不是疼痛的直接原因
乳酸是劇烈運動時,在肌肉中增加的物質。「乳酸堆積」這種說法,讓大家以為它會一直留到隔天並引起疼痛。
然而,乳酸在停止運動後,會相對迅速地被代謝掉。如果邊活動邊休息(例如輕鬆走動)會更快消退,就算靜止不動,也會在數小時內幾乎回到原本的量。
另一方面,肌肉痠痛加劇,是在運動後半天〜兩天左右才發生的。因此這種現象被稱為「延遲性肌肉痠痛」。
從乳酸消失,到疼痛真正加劇,中間有相當大的時間差。這段時間差,正是乳酸說無法解釋的部分。
乳酸早已離開身體了。
真正的原因,是肌肉裡出現了細微損傷
那麼,究竟發生了什麼事?關鍵在於肌肉被使用的方式。
肌肉有邊收縮邊出力的動作,也有邊伸展邊出力的動作。上樓梯時主要用前者,「下」樓梯、緩慢放下重物時則是後者。可以想成是邊踩煞車邊承受力量的動作。
這種「邊伸展邊承受」的動作,被認為容易讓負擔集中在肌肉上。組成肌肉的細小纖維中,有一部分會出現肉眼看不見等級的極細微損傷。
這個損傷本身,並不會立刻引起疼痛。損傷產生之後,身體要察覺到它、並展開修復反應,需要時間。
身體的反應,有順序也需要時間
正如割傷的文章中所見,身體的修復,是按階段逐步進行的。肌肉的極微小損傷,也發生著類似的事。
- 損傷剛產生時,還不會有明顯的反應。
- 耗時約半天,免疫機制才會察覺到該處,細胞開始聚集過來。
- 聚集的細胞,會釋放容易刺激周圍神經的物質。這時才會第一次被感受為「疼痛」。
- 1〜2天後這個反應會達到最強,形成高峰。
- 之後花數天時間修復逐漸完成,疼痛也隨之消退。
「產生損傷」和「感受到疼痛」之間,夾了這麼多道程序,所以疼痛才會延遲出現。
劇烈運動時,肌肉有時會出現像是灼熱的感覺。這和延遲出現的肌肉痠痛是不同的現象。
運動中,肌肉內部的環境會暫時出現很大變化,一般認為是神經對此產生反應。這種感覺只要停止運動,就會相對很快消退。它和殘留到隔天的「延遲性肌肉痠痛」,無論是時間經過還是體內發生的事,都不一樣。
如果把「運動中感受到的那種感覺」和「隔天的肌肉痠痛」都當成同一個乳酸造成的,就會在時間上對不上。這篇文章最重要的重點就在這裡。
為什麼第二次以後會變輕鬆?
第一次經歷某種動作(久違的運動、新的項目)時,特別容易出現強烈的肌肉痠痛。然而過一段時間後再做類似運動,就算沒有降低強度,肌肉痠痛也會輕很多。
這種現象稱為「重複訓練效應」,據說效果可以持續數週左右。一般認為,經過第一次的經驗後,肌肉及其周圍組織,對同類型的負擔變得更強韌了。
不過,為什麼效果會這麼大、而且這麼快出現,目前還沒有完全解釋清楚。最後的折疊區塊會詳細說明。
可以自己確認的事
- 選擇平常比較少做的動作(例如一次跨兩階下樓梯、多做幾次緩慢蹲下的深蹲動作等)
- 記住運動結束後立刻的腿部感覺。多數情況下,並不會太痛
- 當天晚上、隔天早上、後天,用同樣的方式活動同一個部位,記錄感覺的變化
- 確認疼痛的高峰,並非運動當天,而是在1〜2天後才出現
- 幾週後,再做一次同樣的運動,比較疼痛強度是否有變化
第4點是這次觀察的重點。你可以用自己的身體確認,疼痛的高峰不在「運動的當下」,而在「時間差」之後。如果平常沒有運動習慣,或對心臟、關節有疑慮,請不要勉強,從輕度負荷開始。若持續劇痛、腫脹嚴重或出現麻木感,請勿自行判斷,應諮詢醫療機構。
總結
肌肉痠痛之所以隔天才出現,並不是乳酸的錯。乳酸在運動後數小時內,就幾乎恢復到原本的量。真正的原因,是肌纖維產生的極微小損傷,以及由此展開的修復反應。從察覺損傷、細胞聚集,到被感受為疼痛,需要花上半天到兩天的時間。
並不是疼痛姍姍來遲。
而是身體的反應本身,需要按順序、花時間進行。
想知道更多 ― 用語、數值、與教科書的關聯從國中理科到研究中的話題,皆明確標示程度等級
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「生物基礎」「化學基礎」課程範圍
- 高中+高中「生物」課程,或教科書中發展、專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目(運動生理學)的內容
- 研究連大學都還不會當作「定論」教授、研究者正在調查中的話題
國中用語:與肌肉痠痛相關的詞彙
- 乳酸:劇烈運動中,肌肉在產生能量的過程中形成的物質。
- 延遲性肌肉痠痛(DOMS):運動後約半天〜兩天才加劇的肌肉痠痛。本文討論的就是這個。
- 離心收縮:肌肉邊伸展邊出力的動作。下樓梯、緩慢放下重物等動作即屬此類。
- 向心收縮:肌肉邊收縮邊出力的動作。例如上樓梯的動作。
- 發炎:身體對組織損傷或異常所產生的防禦、修復反應。會伴隨腫脹、發熱、疼痛。
高中用公式確認:疼痛出現時,乳酸還剩多少?
本文中提到「乳酸幾小時內就會消失」。我們用計算來確認這是否屬實。用到的是「半衰期」(減半所需時間)這個概念。
剩餘比例 = (1/2) ^ (經過時間 ÷ 半衰期)
| 剩餘比例 | 以運動剛結束時為1時的比率 |
| 經過時間 | 運動結束後經過的時間[分鐘] |
| 半衰期 | 量減半所需的時間。血液中的乳酸約為25分鐘 |
解讀方式是這樣的。每經過25分鐘,剩餘的量就會減半。經過2次(50分鐘)就剩四分之一,3次(75分鐘)就剩八分之一。
| 運動後25分鐘(1個半衰期) | (1/2)¹ = 0.5(50%) |
| 運動後50分鐘(2個半衰期) | (1/2)² = 0.25(25%) |
| 運動後90分鐘(3.6個半衰期) | 90 ÷ 25 = 3.6個半衰期 |
| 90分鐘後的剩餘比例 | 約 0.083(約8%) |
經過1個半小時,乳酸就已經減少到運動剛結束時的一成以下。實際上也有報告指出恢復速度更快,但光憑這個計算,就足以看出速度有多快了。
| 肌肉痠痛開始加劇的大致時間 | 運動後約半天(720分鐘) |
| 肌肉痠痛高峰的大致時間 | 運動後約1〜2天(1440〜2880分鐘) |
| 720分鐘是幾個半衰期 | 720 ÷ 25 = 28.8個半衰期 |
| 此時乳酸的剩餘比例 | (1/2)^28.8 ≒ 幾乎為零 |
重複28.8次半衰期後,剩下的量已經小到幾乎不會出現在計算結果裡了。就算肌肉痠痛「還很輕微」的時候,乳酸也早已接近零。到了高峰的1〜2天後,這個差距只會更大。
「因為乳酸堆積所以會痛」,在時間上完全對不上。這就是乳酸說被推翻的原因。
※ 乳酸的半衰期會依運動強度、恢復方式(靜養或輕度運動)而異,不同報告的數值也有落差。這個計算只是為了抓出大致的數量級。
| 從損傷產生,到免疫細胞開始聚集 | 一般認為需要數小時〜半天左右 |
| 細胞聚集、刺激神經的物質逐漸增加的期間 | 一般認為需要半天〜1天左右 |
| 反應最強烈的時期 | 一般認為是1〜2天後 |
把這些時間加總起來,就會與「高峰出現在半天〜兩天後」這個實際觀察到的肌肉痠痛時間經過相當吻合。
換句話說,比起乳酸的時間經過(數小時內消失),發炎的時間經過(耗時半天〜兩天逐漸增強)更能解釋肌肉痠痛出現的時間點。這正是「原因並非乳酸,而是肌纖維損傷及其後續反應」這個說法,在時間層面上的根據。
高中+為什麼損傷集中在「邊伸展邊出力」的動作?
肌肉邊收縮邊出力時,是肌肉本身在製造動作。另一方面,邊伸展邊出力時,則是為了不輸給外力(例如重力),邊踩煞車邊承受的狀態。
已知在這種「承受」的動作中,要輸出同樣的力量,所需的神經指令量較少。一般認為參與運作的纖維數量會被限縮,而每一條纖維承受的負擔卻增加了,這被認為是容易產生細微損傷的原因之一。
下樓梯、下山、緩慢放下重物——如果你想到的是「放下」「承受」這類動作,那就是邊伸展邊出力的動作。隔天肌肉痠痛容易特別強烈,原因就在這裡。
大學疼痛,和實際的損傷,並不完全一致
比較肌肉痠痛的強度,和肌肉實際的損傷程度(肌力下降幅度,或代表損傷程度的血液中物質含量),會發現兩者未必完全對應。
有時幾乎不痛,肌力卻大幅下降;也有相反的情況。也就是說,「疼痛的強度」並不是能直接反映體內損傷程度的量尺。
這在實務上也很重要。並不是「沒有肌肉痠痛,就代表鍛鍊得還不夠」,也不是「肌肉痠痛越嚴重,效果就越好」。疼痛和體內的變化,必須分開來看。
研究目前仍不清楚的事
- 引發疼痛本身的確切導火線,至今尚未完全確定。一般認為是發炎過程中產生的多種物質刺激了神經,但究竟哪一種是主角、又是如何組合作用的,目前仍在研究中。
- 「重複訓練效應」(第二次開始肌肉痠痛變輕的現象)的真正機制,也尚未有定論。有肌纖維本身變強韌的說法、周圍結締組織產生變化的說法、神經使用方式改變的說法等,被認為單一說法都無法完整解釋。
- 伸展、按摩、冰敷等措施是否真的能減輕肌肉痠痛,不同研究的結果並不一致。既有報告指出有效果,也有報告指出看不出明確效果,目前尚未確立一種廣受認可、效果一致的方法。
- 疼痛強度與實際組織損傷不一致的原因,也尚未完全解釋清楚。一般認為感受方式的個體差異、神經敏感度的不同等多重因素都有關聯,但整體樣貌仍在整理中。
「都是乳酸害的」這個誤解雖然已逐漸被澄清,但「究竟是什麼確切引起了疼痛」這個問題,目前還沒有完整的答案。我認為這正是一個誤解解開後,下一個問題又緊接而來的例子。
與教科書的關聯(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・運動與能量 | 乳酸產生機制的基礎 |
| 高中 | 生物基礎・呼吸與能量代謝 | 使用乳酸半衰期進行的時間計算 |
| 高中 | 生物基礎・免疫與發炎 | 免疫細胞聚集、修復展開的流程 |
| 高中+ | 生物・肌肉收縮的機制 | 離心收縮與向心收縮的差異 |
| 大學 | 運動生理學 | 疼痛與損傷指標的不一致 |
| 研究 | 肌肉生理學(未解決) | 疼痛導火線的確定、重複訓練效應的機制 |
| ― | 健康・運動 | 劇痛持續時的就診參考 |
- Cheung, K., Hume, P. A. & Maxwell, L., Delayed onset muscle soreness: treatment strategies and performance factors, Sports Medicine 33, 2003。
- Schwane, J. A. et al., Delayed-onset muscular soreness and plasma CPK and LDH activities after downhill running, Medicine and Science in Sports and Exercise 15, 1983。
- Hyldahl, R. D., Chen, T. C. & Nosaka, K., Mechanisms and mediators of the skeletal muscle repeated bout effect, Exercise and Sport Sciences Reviews 45, 2017(重複訓練效應)。
- Nielsen, O. B. & de Paoli, F. V., Regulation of Na+-K+ homeostasis and excitability in contracting muscles 等,運動生理學教科書中關於乳酸代謝清除的說明。
- 日本臨床スポーツ医学会(日本臨床運動醫學會)等機構發布之運動後肌肉痠痛與恢復相關的一般大眾資料。
※ 乳酸的半衰期、發炎反應的時間經過,會因個體差異、運動強度、條件而有所不同。本文所列為一般常被引用的參考數值。
※本文為一般大眾取向的科學解說。若肌肉痠痛劇烈且持續,或伴隨腫脹、麻木等症狀,請勿自行判斷,應諮詢醫療機構。開始運動時,請依自身狀況及既往病史,在不勉強的範圍內進行。文中數值僅為理解原理之參考。