肌肉成長三大因素：機械張力、代謝壓力、肌肉損傷······是什麼＆仍然成立嗎？

大家都知道，要長肌肉要重訓。但為什麼重訓可以讓肌肉成長呢？為什麼許多健美選手都要追求肌肉充血的 pump 感或訓練後的痠痛感呢？肌肉成長三大因素可以解釋。這個理論是大家耳熟能詳的健身知識，卻很少人真正理解這三大因素，也很少人知道：連三大因素的提出者都認為這個理論其實尚未完全被證實。

簡介

2010 年，健身界最有名的科學家之一 Brad Schoenfeld 在他的回顧性論文 The Mechanisms of Muscle Hypertrophy and Their Application to Resistance Training 提出了直至今日仍影響全球健身界的「肌肉成長三大因素」，分別為機械張力、代謝壓力、與肌肉損傷。2014 年，Brad Schoenfeld 上知名健身 youtuber Omar Isuf 的頻道談論這三大因素，更被翻譯成中文影片。或許是因為這「三大因素」簡單又具體，所以到現在仍可看到許多人談論、甚至教導這個觀念。不過，鮮少人真的有注意到，Brad Schoenfeld 打從一開始就只稱之為「假說」，而非確定的事實。其實，他對代謝壓力仍持相對保守的態度，而對肌肉損傷更是明講「還不確定是否有因果關係」，只有機械張力是相當確定有因果關係的機制。

當初只是在論文中提出假設，卻變成許多人深信不移的定理，我想這應該不是 Brad Schoenfeld 樂見的。因此，本篇將介紹他當初提出的「肌肉成長三大因素」，並解釋其中還未獲得科學認證的內容。

請注意，本文不是指「三大因素」是錯的。其實我跟 Schoenfeld 一樣，都仍認為「三大因素」是解釋肌肉成長很好的理論，但有幾分證據說幾分話，還未確定的東西就不該講的像真理一樣。

重點

1. 機械張力確定是運動造成的肌肉成長的最主要因素
2. 代謝壓力確實能幫助肌肉成長，但它本身是真的有使肌肉成長的特性、抑或是它只能幫住機械張力刺激肌肉成長，就尚未確定了
3. 肌肉損傷有很好的理論依據能幫助肌肉成長，但目前還無法做出足夠完美的實驗去證實，因此肌肉損傷到底能不能使肌肉成長，仍然是未知數

機械張力（mechanical tension）

「重量訓練」的重點就是在「重量」上，沒有重量負荷，就沒有肌肉成長。重量負荷其實就是讓肌肉承受機械張力，而機械張力就是三大因素中最確信的一項，有許許多多的研究都一再證實機械張力是使肌肉成長的最主要刺激。「機械」這兩個字讓人有點要懂不懂，講出來好像又很厲害。但其實 mechanical 在這裡跟我們常看到的「機械、機器」一點關係都沒有，它其實是物理學上的「力學」觀念才對，所以「機械張力」在理解上就等同於「張力」而已。

當肌肉細胞承受張力和拉伸形變時，細胞的完整性遭到擾亂，一些因張力而被激活的生理反應就會發生，並在結果上會增加蛋白質生成及減少蛋白質分解，使肌肉成長而更能承受張力。這就有點像鳥巢被風吹歪後，鳥會用更多的樹枝打造更堅固的巢一樣。

至於張力激活細胞生理反應的方法，是多種反映途徑的綜合結果，科學家也尚未完全搞懂。譬如其中一個途徑可能是因為張力變化促使肌肉細胞的細胞膜釋放磷脂酸（phosphatidic acid, PA），而 PA 能進一步活化 mTor pathway（一個能增加蛋白質合成與減少蛋白質分解的生理反應途徑），進而使肌肉細胞成長。

代謝壓力（metabolic stress）

如果機械張力是肌肉成長最主要的因素，那為什麼重訓不是做越重越好？為什麼傳統健美式訓練要做 8–20 下？為什麼有研究會發現，當受試者大腿被綁上血流限制器而造成缺氧及代謝壓力時，連「走路」都能長 4～7 ％的肌肉量？在回答這些問題時，讓我們來看代謝壓力到底是什麼，又是怎麼產生的：

人體的能量系統有三大類，從能量供給速度的快至慢分別為：磷化物系統、醣解系統（又分為快醣解和慢醣解）、與氧化系統。磷化物系統是最快提供能量、卻也最快耗盡能量的系統，只能撐 10 秒左右，之後就會由醣解系統接手。醣解是氧化系統的前半段，因為沒有氧氣幫忙，所以醣解系統（主要為快醣解）在生產能量時會產生許多代謝物，其中最主要的是乳酸鹽和氫離子：因為少了氧氣，葡萄糖（六個碳的分子）無法被分解到只剩二氧化碳（一個碳的分子）然後被呼出去，而是分解成乳酸鹽（三個碳的分子）並滯留在體內。當我們進行健美式訓練時，一組的時間長到需要用到醣解系統提供能量，因而在肌肉中產生許多代謝物並使 pH 值變低（變酸），再加上肌肉用力時會擠壓到血管，導致肌肉呈現相對缺氧/缺血狀態，更難代謝掉代謝物，所以肌肉中的代謝物濃度快速升高，這就是「代謝壓力」。

在結果上，我們已經屢屢證明代謝壓力有幫助肌肉成長的效果，但到底是代謝壓力本身就能促進合成反應，抑或只是幫助機械張力，就仍不確定了。2017 的回顧性論文 Do Metabolites That Are Produced During Resistance Exercise Enhance Muscle Hypertrophy? 認為代謝物本身可能不具有肌肉合成能力，但能提升肌肉激活，以幫助機械張力造成更多肌肉成長。但作者也認為，需要更多研究才能下定論。以下，就先介紹 Brad Schoenfeld 在 2013 年的回顧性論文 Potential Mechanisms for a Role of Metabolic Stress in Hypertrophic Adaptations to Resistance Training 中提到的代謝壓力使肌肉成長的可能機制：

1. Fiber recruitment（纖維徵召/運動單元徵召）：當阻力越高時，肌肉會徵召更多、更大、更快的運動單元來應付力量輸出的需求，而被徵召的運動單元越多，代表有更多肌纖維（肌肉細胞）會承受機械壓力而獲得成長。但當代謝壓力夠大時，就算不用很大的阻力也能增加運動單元的徵召，而達成肌肉成長的效果。
2. 化學物質（含賀爾蒙、肌肉激素 myokine、和活性氧化物質 reactive oxygen species）：運動後在肌肉中積累的代謝物可能會增加合成性賀爾蒙、合成性肌肉激素、及活性氧化物質的濃度，這些化學分子都有增加肌肉成長的能力。
3. Cell swelling（細胞腫脹）：做完高次數（8 下以上）的訓練後，肌肉會有 pump 感，且視覺效果有增大的感覺，這是因為細胞內代謝物濃度升高後，為了平衡細胞內外的濃度，所以水分進入肌肉細胞中，因而使細胞膨大。細胞腫脹是短期的反應，但可能會因往外壓迫細胞的完整性而使細胞想要適應這個壓力而增大、也可能是細胞腫脹能增加肌肉內肝糖量而使肌肉變大（因為肝糖會帶著水分子，所以肌肉體積會撐大）。但這方面的研究較不完全，需要更多實驗。

肌肉損傷（muscle damage）

肌肉損傷或許是大家剛接觸健身時最常聽到的肌肉成長原理，「運動造成肌肉微創傷，當身體修補肌肉後，肌肉就會變得更大更強壯」。訓練後的延遲性痠痛跟肌肉損傷也有關係，因此許多人把痠痛當成訓練有效的指標。但其實運動損傷反而是最不確定的肌肉成長因素，因為雖然理論上有很好的推測，但實際上卻很難找到肌肉損傷真的能造成肌肉成長的證據。讓我們先來看看 Brad Schoenfeld 在 2012 的回顧性論文 Does Exercise-Induced Muscle Damage Play a Role in Skeletal Muscle Hypertrophy? 中推測的肌肉損傷能使肌肉成長的機制：

1. 發炎反應：肌肉受損時會引起發炎反應，並吸引白血球到損傷的部位，清除壞掉的部分並啟動修補機制。
2. 衛星細胞（肌肉幹細胞）：肌肉受損時，衛星細胞會增生並分化、融入肌肉細胞來修復損傷，因此推測肌肉損傷能使肌肉生長。但訓練導致的損傷是否能造成肌肉成長就還不確定，因為機械張力也可使衛星細胞增生與分化，因此不確定此反應為損傷結果還是張力結果。
3. IGF-1：IGF-1 是能使肌肉成長的「合成型賀爾蒙」，但運動造成的肌肉損傷到底是否能提升 IGF-1，科學研究的成果仍然不一致，因此需要更多、更完善的實驗來證明。
4. Cell swelling（細胞腫脹）：發炎會造成 cell swelling，而 cell swelling 可能有使肌肉成長的能力，但也還不確定發炎造成的 cell swelling 是否跟代謝壓力造成的 cell swelling 有相似的特性。

看了以上四點，應該會覺得肌肉損傷能使肌肉成長的證據已經很充分了。但理論是一回事，實際有沒有效又是另一回事（就像研發新藥，根據藥品結構可推估它「理論上」有效，卻仍需要人體實驗證明新藥效用，而時常實際上是沒有效的）。目前已有許多研究想探討這個主題，但得出的結果仍然很不一致。

舉幾個肌肉損傷無法使肌肉成長的研究：

1. 有氧運動（如下坡跑）可以產生很多肌肉損傷，卻沒有肌肉成長的效果。
2. 進行的離心阻力訓練實驗中，有先做一些簡單的運動讓身體慢慢適應的受試者，雖然在進行阻力訓練後得到的肌肉損傷比其他受試者少很多，卻仍有相同的肌肉成長幅度。
3. 2017 年的回顧性論文認為，訓練初期的肌肉增大效果是暫時性的發炎 cell swelling，此時提升的肌肉蛋白質合成（muscle protein synthesis, MPS）也只會幫助損傷復原，對肌肉成長沒有幫助。等幾次訓練後、當損傷減少時，MPS 才能真正造成肌肉成長。他們結論，肌肉損傷並不會造成肌肉成長。

但以上提及的研究和其他沒有被我列舉的研究，都不能完全抹除肌肉損傷是肌肉成長的因素，因為實驗設計上仍難以完美控制或分離我們在意的變因。Brad Schoenfeld 本人在 2018 年也有針對上述的 2017 年論文做回應，他認為這篇回顧性研究仍然不夠完備，並再一次強調「肌肉損傷能否使肌肉成長？」這個問題的答案仍然是無法確定的。

實際應用

目前看起來，至少機械張力與代謝壓力是確定有用的，因此訓練時要記得：一定要有足夠的負重、不然就要有很大的代謝壓力（pump 感），或二者綜合。

那麼，能造成許多肌肉損傷的離心收縮到底重不重要呢？其實還是很重要！就算我們不在乎肌肉損傷也不代表離心沒有它的意義在。有不少研究認為離心比向心收縮能產生較大（或至少相同）的肌肉成長，也有研究認為離心收縮與向心收縮造成的肌肉成長會著重於一塊肌肉的不同位置。因此，離心收縮還是非常重要的，更何況在離心時放鬆就代表那時缺少了機械張力，對肌肉成長更沒好處。

回到標題，「肌肉成長的三大因素仍然成立嗎？」我的回答是「至少它還沒被破除」。這是有點模稜兩可的答案，但現實既然就是如此，自信地給出一個肯定的答案反而貽笑大方。

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