<p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 退休后不久，我開始堅持每天至少一個小時的鍛煉。鍛煉的過程中，常常會冒出一些以前從未認(rèn)真想過的問題。比如，在四肢訓(xùn)練器的鍛煉過程中，究竟是哪些部位在真正“出力"？身體的哪個部位會先出汗？又有哪些部位會出汗最多、受益最大？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 按照最直觀、也最常見的理解，我最初的判斷是：大腿和臀部的肌肉貢獻(xiàn)最大，其次是兩臂，再其次可能是腰部或腹部的肌肉。但很快我就意識到，這樣的分析未免太過簡單。如果沒有心血管系統(tǒng)持續(xù)不斷地輸送營養(yǎng)物質(zhì)，這些肌肉真的能獲得足夠的能量來驅(qū)動身體和器械的運轉(zhuǎn)嗎？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 進(jìn)一步想下去，如果沒有高效的糖代謝系統(tǒng)，包括糖酵解和三羧酸循環(huán)，肌肉又如何獲得足夠的三磷酸腺苷（ATP）來完成一次次收縮？如果沒有呼吸系統(tǒng)提供氧氣，僅靠糖酵解，能否支撐這樣的鍛煉強(qiáng)度？這樣一層層追問下來，“哪一個部位貢獻(xiàn)最大”這個問題，顯然已經(jīng)無法簡單回答。但馬上就提出另外一個無法回避的問題，那就是ATP是怎樣形成的？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 三句兩句很難說清楚ATP是怎樣形成的。但我們可以分析一下光靠糖酵解能不能提供足夠的ATP。在糖酵解的過程中，一克分子的葡萄糖被分解為兩克分子的丙酮酸，與此同時，產(chǎn)生兩克分子的ATP。在氧氣不足的情況下，丙酮酸被還原為乳酸。因此，在糖酵解的過程中只有兩克分子的ATP 可被利用。在有氧的情況下，兩克分子的丙酮酸經(jīng)過脫氫和脫羧形成兩克分子乙酰輔酶A，它們進(jìn)入線粒體后就被氧化成二氧化碳和水，與此同時，在這一系列反應(yīng)中產(chǎn)生30克分子的ATP。因此，在有氧的條件下，一克分子的葡萄糖可產(chǎn)生32克分子的ATP（具體計算見附錄1）。很明顯，只有在有氧的條件下鍛煉才能產(chǎn)生足夠的ATP來驅(qū)動肌肉的運動。脂肪酸是通過beta 氧化形成一克分子乙酰輔酶A，若以人體脂肪酸的平均鏈長為16個碳原子計算的話，一克分子的脂肪酸可以形成8克分子的乙酰輔酶A。將它們氧化成二氧化碳和水后會產(chǎn)生96克分子的ATP（具體計算見附錄1）。若一個脂肪分子里含有三個16碳原子的脂肪酸的話，氧化一克分子的脂肪（不包括甘油）相當(dāng)于氧化9克分子的葡萄糖。這對于那些持久活動的人們來說（比如馬拉松運動）脂肪是最好的燃料。與此同時，說明線粒體在我們的生活中起著至關(guān)重要的作用。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 我所關(guān)心的問題是鍛煉的時候先氧化葡萄糖還是脂肪，或者在什么情況下氧化葡萄糖，在什么情況下氧化脂肪。這不僅僅是一個理論問題，更重要的是一個實踐問題。我的血脂一直在正常范圍之內(nèi)，而我的血糖卻一直在邊界線上徘徊。因此，我很想通過鍛煉來降低血糖含量。在大學(xué)的時候就已經(jīng)知道飯后血糖含量會迅速升高，血糖升高后就會誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島素，進(jìn)一步將血液中葡萄糖轉(zhuǎn)移到肝臟，在那里形成肝糖元。一旦血糖下降到一定程度，就會刺激胰島alpha細(xì)胞產(chǎn)生胰高血糖素，導(dǎo)致肝糖元水解，并提高血糖含量。這些結(jié)論都有實驗數(shù)據(jù)支撐，但我對血糖高誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島素的機(jī)理卻一竅不通；也對血糖降低誘導(dǎo)產(chǎn)生胰高血糖素的機(jī)理毫無概念。也許我想問的問題太多了，應(yīng)該專注于怎么樣能通過鍛煉來降低血糖。事實上我一直想在書本里尋找答案，但苦于我所讀過的書里沒有找到這種答案。也許我應(yīng)在運動醫(yī)學(xué)的書里尋找這種答案，但苦于我從來沒有讀過運動醫(yī)學(xué)的書籍。思來想去我終于想到了網(wǎng)絡(luò)，很快我就找到了答案（見下一段）?？磥砦业哪X袋也該與時俱進(jìn)了。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上獲得的信息，我們可以把“運動是先消耗葡萄糖還是脂肪”總結(jié)如下：1）運動開始時（0—20分鐘），身體優(yōu)先使用血液里的葡萄糖作為能量來源。此時由靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)，能量需求高，快速的糖酵解使得血液中的葡萄糖濃度降低，從而刺激產(chǎn)生胰高血糖素，導(dǎo)致糖原分解，將生成的葡萄糖轉(zhuǎn)入血液中，補(bǔ)充由于運動導(dǎo)致的低血糖；2）當(dāng)運動的持續(xù)時間超過20分鐘后，脂肪的氧化逐漸成為主要供能方式。此時，身體會分解脂肪細(xì)胞中的甘油三酯，形成一克分子的甘油和三克分子的脂肪酸；3）長時間的耐力運動（一個小時以上，比如馬拉松運動）會導(dǎo)致糖原儲備逐漸耗盡，脂肪供能的比例會逐漸升高。我平常的鍛煉一般控制在一個小時左右。因此，我每天的鍛煉以消耗葡萄糖為主，脂肪次之。雖然這種消耗能量的方式與我鍛煉的目的相符，但為什么我的血糖含量一直在邊界線徘徊？也許應(yīng)該與飲食搭配一起考慮才能有效地降低血糖。另外一個不解的問題是我們?nèi)梭w通過什么途經(jīng)從糖代謝轉(zhuǎn)化為脂代謝。也許我問的問題太多，哪來的這么多為什么？不過很明顯鍛煉能調(diào)節(jié)激素的合成和分泌，調(diào)節(jié)與糖的轉(zhuǎn)移，代謝，脂肪的代謝有關(guān)的酶的合成，以及線粒體里酶類的合成等。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 退休后開始去健身房鍛煉，每一次鍛煉我都有一個非常明確的感受，那就是最先出汗的總是頭部，而且出汗最多的也是頭部。這一點完全出乎我的意料。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 按我原先的理解，每次鍛煉明明是腿部肌肉出力最多，水解ATP的量也應(yīng)該最大，那么腿部理應(yīng)最先出汗、并且出汗也應(yīng)最多；而頭部肌肉并不多，看起來也并沒有為鍛煉“出太多力”，理應(yīng)是出汗最晚、出汗最少的部位。然而，一天又一天的實際體驗卻反復(fù)證明：事實恰恰相反。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 百思不得其解之下，我只好求助書本，卻又不知道該從哪一類書中去尋找答案。最終，我還是在網(wǎng)絡(luò)上找到了一些相關(guān)資料。綜合這些信息，大致可以得出這樣的解釋：頭部汗腺的密度大約是軀干或四肢的三到六倍；運動時，汗腺的活躍程度與其密度呈正相關(guān)，因此頭部更容易、更迅速地分泌汗液；此外，大腦對溫度極其敏感，體溫哪怕升高一到兩度，都可能影響其正常功能，所以在運動過程中，身體會優(yōu)先通過頭部散熱，以保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 這些解釋聽起來都很有道理，但我心里仍然存有疑問：難道腿部肌肉在水解ATP過程中產(chǎn)生的熱量，真的要“轉(zhuǎn)移”到頭部去散發(fā)嗎？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 帶著這個問題，我繼續(xù)深挖，試圖弄清楚大腦在運動中的真實“貢獻(xiàn)”。雖然運動主要依賴肌肉水解ATP來獲取能量，但大腦在其中同樣起著至關(guān)重要的作用，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個器官和組織的動作，維持身體平衡，調(diào)節(jié)心跳和呼吸，并統(tǒng)籌身體其他系統(tǒng)的運作。同時，運動還會刺激神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，如多巴胺、內(nèi)啡肽和血清素等。這一切活動都離不開ATP的水解，也同樣會產(chǎn)生熱量，而這些熱量需要通過排汗的方式散發(fā)到體外。這樣一來，鍛煉時頭部更早、更大量地出汗，也就不難理解了。由此甚至可以大膽推測：運動并不只是鍛煉四肢和肌肉，同時也在鍛煉中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而在整個運動過程中，頭部所消耗的能量，恐怕遠(yuǎn)比我們直覺中想象的要多得多。 </b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 67歲退休那年，我的三角肌、胸大肌、肱二頭肌和腹直肌都清晰可見。有時照著鏡子會自我欣賞一番。心里想著，退休以后有了更多時間鍛煉，這些肌肉應(yīng)該會變得更加明顯。于是，我增加了蛋白質(zhì)的攝入量，延長了鍛煉時間，也提高了鍛煉強(qiáng)度。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 可沒想到，隨著時間的推移，這些肌肉不僅沒有增加，反而一點點地減少了。到現(xiàn)在，腹直肌基本已經(jīng)看不出來了，胸大肌也只剩下些許痕跡。我知道，人體骨骼肌會隨著年齡增長而逐漸衰退，但讓我難以理解的是：為什么在強(qiáng)化鍛煉的情況下，連原有的肌肉狀態(tài)都無法維持？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 在無法用經(jīng)驗解釋現(xiàn)實時，我只好再次求助書本和網(wǎng)絡(luò)。常見的解釋包括：隨著年齡增長蛋白質(zhì)合成能力下降，激素水平降低，線粒體功能衰退，運動神經(jīng)元數(shù)量減少等。這些說法并沒有錯，但作為一個“老書呆子"，我很自然地又會追問：為什么蛋白質(zhì)合成能力會下降？為什么激素水平會下降？為什么線粒體會衰退？這些更深一層的問題，在網(wǎng)絡(luò)上往往難以找到令人滿意的答案。</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> </b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 不過，我依然對未來抱有一種復(fù)雜的期待。現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到前所未有的高度，科學(xué)家們可以在相對較短的時間內(nèi)，系統(tǒng)地比較不同年齡人群的基因表達(dá)差異，并進(jìn)一步探究這些差異產(chǎn)生的原因。借助現(xiàn)有的基因編輯技術(shù)和干細(xì)胞技術(shù)，理論上甚至有可能調(diào)控基因表達(dá)，達(dá)到某種程度上的“返老還童”，也許還能突破人類壽命的極限。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 對此，我既期待，又隱隱感到恐懼。期待的是，人類或許能夠避免許多因衰老而帶來的疾??；恐懼的是，一旦這些技術(shù)進(jìn)入臨床應(yīng)用，它們很可能并不會惠及所有人，而只會成為極少數(shù)富裕人群的專屬。如果真是這樣，這個世界又會變成什么樣子？或許，這些技術(shù)不僅會改變?nèi)梭w本身，也可能沖擊人類幾千年來逐漸形成的倫理與價值觀。與此同時，隨著人工智能在發(fā)達(dá)國家的迅速發(fā)展，國家與國家之間的差距會越來越大。到那時窮國與富國之間的關(guān)系會是什么樣子？聯(lián)合國在國際上能起到什么樣的作用？</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 文中部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)，致謝原作者。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 附錄1: 在這一段附錄里我們來分析一下光靠糖酵解能不能提供足夠的ATP。在糖酵解的過程中，一克分子的葡萄糖被分解為兩克分子的丙酮酸，與此同時，產(chǎn)生兩克分子的ATP和兩克分子的NADH。在氧氣不足的情況下，丙酮酸被還原為乳酸。因此，在糖酵解的過程中只有兩克分子的ATP 可被利用。在有氧的情況下，兩克分子的丙酮酸經(jīng)過脫氫和脫羧形成兩克分子乙酰輔酶A和兩克分子NADH；兩克分子乙酰輔酶A進(jìn)入線粒體內(nèi)，經(jīng)由三羧酸循環(huán)被氧化成二氧化碳和水，與此同時，產(chǎn)生兩克分子的ATP，6克分子的NADH和兩克分子的FADH2；在這一系列反應(yīng)中產(chǎn)生的10克分子NADH通過電子傳遞和氧化磷酸化反應(yīng)生成25克分子的ATP；兩克分子的FADH2則通過上述反應(yīng)產(chǎn)生3克分子的ATP。因此，在有氧的條件下，一克分子的葡萄糖可產(chǎn)生32克分子的ATP。很明顯，只有在有氧的條件下鍛煉才能產(chǎn)生足夠的ATP來驅(qū)動肌肉的運動。脂肪酸是通過beta 氧化形成一克分子乙酰輔酶A，一克分子FADH2，一克分子NADH。乙酰輔酶A進(jìn)入線粒體內(nèi)，經(jīng)由三羧酸循環(huán)被氧化成二氧化碳和水，在這一過程當(dāng)中形成一克分子的ATP，三克分子的NADH。若以人體脂肪酸的平均鏈長為16個碳原子計算的話，將一克分子的脂肪酸分解成8克分子的乙酰輔酶A，進(jìn)一步被氧化成二氧化碳和水后會產(chǎn)生96克分子的ATP，相當(dāng)于氧化3克分子的葡萄糖。若一個脂肪分子里含有三個16碳原子的脂肪酸的話，氧化一克分子的脂肪（不包括甘油）相當(dāng)于氧化9克分子的葡萄糖。這對于那些持久活動的人們來說（比如馬拉松運動）脂肪是最好的燃料。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 附錄2: 前面提到鍛練導(dǎo)致產(chǎn)生多巴胺，內(nèi)啡肽和血清素，但沒有提到這些物質(zhì)的功效?，F(xiàn)將它們的功效列出來，供有興趣的讀者參考。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 多巴胺：多巴胺是一種重要的神經(jīng)介質(zhì)，其主要功能包括：a) 調(diào)節(jié)情緒，使人產(chǎn)生愉悅感；b) 參與調(diào)節(jié)運動的流暢性和協(xié)調(diào)性，缺乏多巴胺時可能會導(dǎo)致運動障礙；c) 調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，影響體內(nèi)的激素平??；d) 調(diào)節(jié)心血管功能，影響血管收縮，提高心血輸出量，利于改善低血壓和心力衰竭；e) 參與記憶，學(xué)習(xí)和注意力的調(diào)節(jié)，對情感和動機(jī)產(chǎn)生影響。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 血清素：血清素也是一種神經(jīng)介質(zhì)，稱之為抑制性神經(jīng)介質(zhì)，其主要功能包括：a) 大腦中關(guān)鍵的快樂激素，通過增加神經(jīng)細(xì)胞間的信號傳遞，改善抑郁和焦慮；b）作用于下丘腦的食欲中樞，抑制對高糖、高碳水食物的渴望，增加飽腹感，從而幫助控制體重；c）參與調(diào)節(jié)腸道的蠕動和消化酶的分泌，保護(hù)腸道粘膜屏障，減少炎癥反應(yīng)，改善腸易激綜合癥；d）通過與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的受體結(jié)合，降低疼痛敏感度，對偏頭痛和慢性疼痛等有一定的緩解作用；e）促進(jìn)血管收縮和血小板聚集，加速止血過程；f）通過作用于骨細(xì)胞，抑制骨形成并促進(jìn)骨吸收；g）增強(qiáng)注意力、記憶力和決策力，改善學(xué)習(xí)效率；h）調(diào)節(jié)體溫，幫助維持正常體溫；i）天黑后血清素會被轉(zhuǎn)化為褪黑激素，褪黑激素可以調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律和睡眠質(zhì)量。</b></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 內(nèi)啡肽（包括alpha內(nèi)啡肽，beta內(nèi)啡肽和gamma內(nèi)啡肽）：內(nèi)啡肽的主要功能包括：a) 內(nèi)啡肽是大腦中的主要鎮(zhèn)痛物質(zhì)，雖然結(jié)構(gòu)與嗎啡不同，但具有與嗎啡相似的鎮(zhèn)痛效果，能夠緩解身體和心理的疼痛；b）可以改善抑郁和焦慮的癥狀，提高情緒和生活的質(zhì)量；c）有助于調(diào)節(jié)母親和嬰兒之間的關(guān)系，促進(jìn)情感交流；d）有助于身體放松，緩解疲勞，改善睡眠質(zhì)量；e）通過抗氧化應(yīng)激反應(yīng)和抑制炎癥反應(yīng)來提高免疫功能，起到保護(hù)神經(jīng)元，維持神經(jīng)系統(tǒng)的健康。</b></p>