疲勞

疲勞是指身體經過一段時間的運作後導致無法維持在一定水平上運作，且 各器官的工作能力也有下降之趨勢。換句話說，身體因過於劇烈的活動或於長 時間運動下，造成肌肉無法維持一定水準的力量，而導致身體機能及活動能力 下降時則稱之為疲勞。當疲勞產生後若不進行適當的休息減緩疲勞，則會因身 體活動力的下降進而導致反應遲緩或無法進行精密操作，便容易產生無法處理 緊急狀況作或使得機器操作的失誤增而發生危險。現在隨著人們越來越忙碌，

即便身體感到疲勞也無時間作適當的休息減緩疲勞，而導致疲勞的持續累積無

14

法降低，最後造成身體的不適或工作上的失誤等。

1. 疲勞的成因 (1) 能量耗竭學說

工 作 中 人 體 肌 肉 使 用 之 能 量 為 腺 嘌 呤 核 苷 三 磷 酸 (adenosine triphosphate，ATP)，而 ATP 是藉由肝醣分解釋放到血液中的葡萄糖經由肌肉 代謝所產生，並提供肌肉運動時所需之能量。故肌肉於劇烈運動或長時間運動 時，會大量消耗 ATP 而血糖濃度亦會快速下降，當血糖濃度降低而使 ATP 無 法及時補充各組織能量時，便會導致疲勞的產生 (Baker et al., 2010)。於此情況 下補充醣類物質促進血糖含量上升，使肌肉所需能量獲得補充，則肌肉工作能 力便會有所恢復。有文獻指出在運動當中補充丙胺酸，可以促進肝臟將肝醣轉 換成葡萄糖並釋放至血液中，如圖三所示。進而提升血糖濃度以提供肌肉組織 運動時所需的能量，因而延長肌肉運動的時間延緩疲勞的產生，進而達到抗疲 勞的效果 (Felig and Wahren, 1971)。

ATP 被 利 用 後 會 產 生 ADP 及 Pi， 當 ATP 含 量 下 降 時 ， 肌 漿 網 (sarcoplasmic reticulum) Ca²⁺ 運送蛋白的活性及肌漿網對 Ca²⁺ 的再吸收也會 隨 ATP 含量而降低。而 ATP 含量的降低意味著 ADP 與 Pi 含量的提升，則 亦會導致肌漿網對 Ca²⁺ 的再吸收提升。其中 P_i 含量的上升會直接影響肌漿 網上 Ca²⁺ 運送蛋白，使肌漿網內的 Ca²⁺ 釋出降低，導致肌肉收縮受阻而產 生疲勞 (Allen et al., 2008)。

(2) 代謝產物堆積學說

工作過程中身體會進行葡萄糖的代謝以提供肌肉等組織 ATP，葡萄糖代 謝可分為有氧及無氧，而在運動消耗大量 ATP 時，為達到快速產生大量 ATP 便會進行無氧醣解代謝，但在進行無氧醣解代謝時，同時會造成大量乳酸的產

15

圖三、運動中葡萄糖及丙胺酸循環

Fig. 3 The glucose-alanine cycle during exercise (Felig and Wahren, 1971)

16

生並堆積於肌肉中。乳酸在組織細胞內大量堆積，導致 pH 值下降進而降低肌 原纖維蛋白對 Ca²⁺ 的敏感性，使肌肉收縮發生阻礙而產生疲勞 (Allen et al., 2008)。

(3) 自由基損傷學說

運動時會造成氧的消耗量增加，而身體的代謝也會隨著上升，抗氧化酶活 性則會開始下降，人體內自由基含量也因此而逐漸增加。自由基的增加會使粒 腺體的功能產生障礙，阻礙體內產生 ATP，使肌肉工作能力下降進而產生疲勞 (Yin and Zhu, 2012)。而過多的自由基便會產生氧化壓力，氧化壓力的增加則會 造成肌漿網對 Ca²⁺ 的再吸收降低及降低肌原纖維蛋白對 Ca²⁺ 的敏感性，使 肌肉無法放鬆導致疲勞的產生 (Allen et al., 2008)。

綜合上述所說，當劇烈運動時血糖經無氧代謝而降低，當血糖已無法及時 提供能量時，其 ATP 便會下降而 ADP、Pi 及乳酸含量均上升，而因運動所產 生之氧化壓力也產生時，則如圖四所示。肌漿網對 Ca²⁺ 的再吸收、肌原纖維 蛋白對 Ca²⁺ 的敏感性以及肌漿網上 Ca²⁺ 運送蛋白的活性皆有降低。因此便 使得肌肉疲勞產生。

2. 疲勞對動作表現或運動表現之影響

肌肉持續收縮會逐漸造成肌肉疲勞的產生，而疲勞產生後肌力便會開始隨 運動時間增加而降低 (Amann and Calbet, 2008)。一般運動多屬肌肉離心收縮，

離心收縮所產生的肌力下降又較其他肌肉收縮快速，通常會產生較高的疼痛其 回復時間也較久 (Newham et al., 1987)，故肌力的回復為肌肉疲勞是否減緩的指 標。

3. 疲勞對生理壓力之影響 (1) 肝醣、血糖與游離脂肪酸

血液中的葡萄糖在長時間的運動中進行代謝提供肌肉組織能量，當血糖含

17

圖四、肌肉疲勞主要機制示意圖

Fig. 4 The major mechanisms of muscle fatigue (Allen et al., 2008)

18

量不足以提供充足能量時，肝醣便會被分解形成葡萄糖釋於血液提高血糖。而 肌肉中肝醣含量可做為長時間作功能力的相關指標 (Hermansen et al., 1967)。游 離脂肪酸亦可提供肌肉運動所需的能量，但游離脂肪酸須在長時間的運動下才 可被釋放及利用並有助於疲勞的延遲發生 (Lambert et al., 1997)。

(2) 乳酸

運動時體內將大量消耗能量，會促使體內進行無氧醣解代謝以在短時間內 增加大量 ATP，同時會產生大量乳酸堆積，造成氫離子濃度上升與 pH 值下 降，導致鈣離子的釋放並降低肌纖維的收縮能力，加快疲勞的發生 (Juel et al., 2004)。乳酸的堆積通位於肌肉組織，需藉由 monocarboxylate transporter (MCT) 將其運送至血液中，以減少乳酸堆積於肌肉當中。並藉由肝臟代謝轉換形成葡 萄糖及肝醣等，進而降低乳酸之含量 (圖五) (Halestrap and Price, 1999)。

(3) 血氨

血氨為蛋白質快速分解後之產物。血氨的堆積會導致 ATP 無法供給骨骼 肌並有助於乳酸產生 (Hermansen et al., 1967)。故在經過劇烈運動後會產生大量 血氨，而當血氨濃度升高疲勞便會發生 (Mutch and Banister, 1983)。血氨的清 除 則 需經 由肝 臟代 謝後 形成 尿 素排出 ， 而血氨 的代謝亦會 生成 麩醯氨酸 (glutamine)，而 glutamine 將會被釋放至血液中 (圖六) (Ikarashi et al., 2012)。

4. 疲勞對組織損傷影響 (1) 肌肉損傷

肌肉運動的過程中會因為肌節被破壞或肌細胞壞死等物理性及化學性傷 害，使某些只表現在肌肉細胞當中的蛋白出現在血液當中。常見的肌肉損傷指 標 如 血 漿 中 的 肌 酸 激 酶 (creatine kinase, CK) 、 肌 酸 磷 酸 化 酶 (creatine phosphokinase, CPK) 以及肌紅蛋白 (myoglobin) 濃度等。研究指出疲勞時肌肉 損傷指標的 CK、CPK 含量會有所增加，而當 CK、CPK 含量降低其疲勞亦

19

圖五、乳酸的運送及代謝

Fig. 5 Transportion and metabolism of lactic acid (Halestrap and Price, 1999)

20

圖六、血氨的代謝

Fig. 6 Metabolism of blood ammonia (Ikarashi et al., 2012)

21

較低 (Saunders et al., 2004)。

(2) 肝臟損傷

運動當中肝臟需加快代謝速度，以利代謝廢物的清除。而在高強度運動時 肝臟的功能性指標 aspartate aminotransferase (AST) 及 alanine aminotransferase (ALT) 都會有所上升 (Lee et al., 2009)。

(3) 氧化損傷

在長時間的運動下氧氣的消耗會不斷增加，而細胞中自由基也會持續增 加。產生過多的自由基則會對細胞膜及脂質等造成傷害而形成氧化傷害。因此，

氧化傷害的指標，如 thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) 便可反應運 動後的部分回復程度 (Urso and Clarkson, 2003)。

5. 抗疲勞之保健成分及作用機制 (1) 多酚類抗疲勞之相關研究

目前有研究顯示補充多酚類的抗氧化物質有助於延遲疲勞的發生，表示增 加體內抗氧化物質可以達到抗疲勞的效果 (Nishibe et al., 1990)。有研究以中藥 材鎖陽當中的類黃酮餵食大鼠，發現有餵食鎖陽類黃酮的大鼠其游泳時間與自 由基清除酶 copper, zinc-superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD) 與 glutathione peroxidase (GSH-px) 活性均有顯著的增加，證實餵食鎖陽類黃酮可以減少自由 基的形成和清除自由基的作用，同時也減少肌肉疲勞，提高耐力運動表現 (Yu et al., 2010)。

而蘋果多酚同樣也具有抗疲勞之功效，以蘋果多酚餵食大鼠會改變脂質的 代謝降並低脂肪的重量，以提高肌肉的緋腸肌的肌肉功能 (Nakazato et al., 2007)。綠茶所含有的多酚具有許多功效，而餵食綠茶萃取物具有增加小鼠的運 動耐力的效果。並由實驗中發現餵食綠茶萃取物會增加肌肉肝醣，並提升游離 脂肪酸的釋出以及降低了乳酸的濃度 (Murase et al., 2006)。綠茶中的主要成分

22

為兒茶素 (catechin)，而有研究發現兒茶素可增加肌肉有氧代謝的能力，從而延 緩疲勞的發生 (Nogueira et al., 2011)。

(2) 胺基酸類抗疲勞之相關研究

Citrulline 為一種非必須胺基酸，有研究證實補充 citrulline 可增加氨的代 謝及尿素循環的進行，以降低因運動所提高的血氨含量，進而達到延長運動時 間之效果 (Takeda et al., 2011)。Conclevan 主要成分為胺基酸，研究結果發現，

Conclevan 會促進肝臟合成 glutamine 增加肌肉的能量供給而增加其運動時 間，以達到抗疲勞之功效 (Ikarashi et al., 2012)。而丙胺酸是一種常存在於食物 中的胺基酸，當給予補充丙胺酸時，丙胺酸通過血液進入肝臟則會促進肝臟中 肝醣轉換成葡萄糖釋放至血液中，藉以增加供給肌肉的能量，因此而可提高運 動能力 (Felig and Wahren, 1971)。

(3) 抗氧化物抗疲勞之相關研究

3,4-二羥基肉桂酸 (3,4-Dihydroxycinnamic acid) 是具有高的抗氧化力的 一種天然化合物。餵食二羥基肉桂酸能有效減輕疲勞和運動引起的氧化傷害達 到抗疲勞之功效 (Novaes et al., 2012)。紅景天苷會增加肝臟超氧化物歧化酶、

穀胱甘肽過氧化物酶的抗氧化酶的活性，降低丙二醛 (malonaldehyde, MDA) 含量，紅景天苷亦會穩定血糖，增加肝醣原和肌肉肝醣儲備，增加血漿中總膽 固醇、甘油三酯和游離脂肪酸 (free fatty acid, FFA) 的含量達到抗運動性疲勞 (Li et al., 2012)。

23