
运动完后冲个冷水澡能使人快速回复精神,但“冷”对于不同人会有不同的影响,每个人对于寒冷的忍受度可能天生就不同。
气温对人的行为表现有强烈影响。在寒冷的状态下肌肉收缩较慢,需要更长的时间才能完成动作并产生能量。而暖身则可以稍微减缓低温的影响。
低温之所以降低行为表现并非单一原因造成,其中一种原因是因为低温下肌肉细胞产生能量的速率下降,但在这其中包含基因、皮下脂肪、体型等都会影响一个人耐寒的程度。
有些运动员在低温中更能发挥实力
基因的差异也造成有些人可能天生就比较能在低温下生存。全球约有五分之一的人肌肉纤维内缺乏α-辅肌动蛋白3(α-actinin-3),这种基因变异在人类演化保存下来,也解释为什么有些运动员比其他人更能在低温发挥实力。
人类的骨骼肌由快缩肌纤维(fast twitch fiber)及慢缩肌纤维(slow twitch fiber)两种纤维组成,但组成的比例不同人不同位置的肌肉各有不同。慢缩肌纤维负责较慢的有氧动作,让我们能够垂直站立不倒,下颚不会自然放松打开,也让我们行走慢跑等缓和运动。相反的,快缩肌纤维(fast twitch fiber)负责无氧快速动作,快速收缩但也容易累,提举重物、跳跃、冲刺等快速运动时运行。
通常一般人体内两种肌纤维的比例十分接近,但科学家发现顶尖运动员体内可能会出现其中一种肌纤维高达80%的情况。爆发型运动员有很高比例的快缩肌纤维,反之耐力型运动员则慢缩肌纤维较多。例如,体型修长的长跑选手体内以慢缩肌纤维为主,肌纤维虽然较小但不容易疲惫,让他们能保持体力完增长时间奔跑,同样时间所需的能量也比较低。相反的,美式足球员或曲棍球员体内会有高比例的快缩肌纤维进行快速且强力的运动,但也较容易疲惫。肌纤维的比例是先天决定的,无法通过训练或运动改变,也就是说,顶尖运动员通常是天生的运动员。
肌肉收缩不只产生动作也快速产生热量,我们运动时有高达70%~80%热量消耗在产热。快缩肌纤维收缩颤抖帮助我们对抗低温,慢缩肌纤维则是平时就会产热帮助维持体温恒定。这些肌纤维不只影响肌肉运动功能,也在维持体温功能扮演重要角色。当环境温度下降,快缩肌纤维会反复快速收缩,通过颤抖肌肉产生热能。每次肌纤维收缩都消能耗量让身体稍微温暖,虽然十分能耗但能快速有效使体温回升。
α-辅肌动蛋白3是一种只存在于快缩肌纤维内的蛋白质。 α-辅肌动蛋白3和α-辅肌动蛋白2是组成肌纤维中Z盘(Z-disks)结构的主要分子,当表现α-辅肌动蛋白3的基因ACTN3带有特定变异时,虽然不会直接导致疾病,但会使快缩肌纤维内的α-辅肌动蛋白3表现量较低,而α- 辅肌动蛋白2表现量增加。
过去研究中显示当肌纤维中α- 辅肌动蛋白2比例较高时,肌肉收延时较不稳定。此外,先前科学家就已经发现ACTN3基因表现影响运动表现,让运动员能快速爆发力量并影响肌肉回复情形,因此也称为“速度基因”(gene for speed)。但研究发现,ACTN3基因的影响力可能不仅止于此。
全球约有15亿人体内完全没有α- 辅肌动蛋白3,肌肉爆发力较弱,慢缩肌纤维较密集,因此在需要爆发力与肌力的运动项目很难有表现,但却能在需要耐力的项目脱颖而出。无氧运动比较吃力,但能更有效率运用身体能量。
研究显示,这种导致α-辅肌动蛋白3缺乏的ACTN3基因突变源自于5万年前从非洲迁往欧洲的祖先。或许正是这样的基因突变让欧洲人祖先能在寒冷气候生存,更有效率产生热能,减少由颤抖生热消耗大量能量,更有效运用身体能量御寒,在更冷的环境生存。此外,这种缺乏α-辅肌动蛋白3的基因型,生活于较温暖区域的人种也较少见。
低温环境可活化棕色脂肪细胞
另一种影响御寒能力的因素,体现于脂肪层面。人体脂肪分为白色脂肪细胞与棕色脂肪细胞,棕色脂肪细胞对维持体温很重要,和慢缩肌纤维一样能帮助维持体温。
暴露于低温环境可活化棕色脂肪细胞,导致体重下降。美国俄亥俄州立大学细胞生物学家Kristin Stanford研究团队认为这或许也是一种改善肥胖问题的方式。此外低温运动可能让心脏更健康,增强免疫力并将体内白色脂肪细胞转变为棕色脂肪细胞。因此寒冷环境安全进行运动可能对健康有益。
虽然低温可能防止棕色脂肪细胞消耗,降低神经传导速率及运动表现。但只要做好热身,身体就能快速暖起来,因此低温运动还是有不少好处,低温可帮助身体运动时不需消耗更多资源散热。但也要注意低温运动一些风险,低温运动更容易引发运动性气喘(exercise-induced asthma)。因冷空气通常湿度较低,可能因干空气引起肺部发炎导致支气管收缩。
每个人对于冷适应程度不同的原因,包含基因、肌肉组成、脂肪层面等。单ACTN3基因一个因素就能让人们有不同身体组成与反应,养成不同生活形态,导致有些人习惯早起晨泳,有些人却难以在冷天气时离开被窝出门慢跑。
(首图来源:pixabay)