微觀下的肌肉世界，健身到底如何增大肌肉

【導語】我們要想了解肌肉是如何在身體上組織的，那麼必須要知道肌肉的最小構成單位。我們都知道生物體是通過一個個細胞構成的，同樣的肌肉組織也是細胞構成的，只不過這種細胞叫做肌肉細胞，和其他細胞形態有些不一樣罷了，僅此而已。

細胞都包含那些物質呢，或者說細胞是如何構成的，接下來我們看下細胞的定義。細胞（英文：Cell）是生物體結構和功能的基本單位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小單位，也經常被稱為生命的積木（病毒僅由DNA/RNA組成，並由蛋白質和脂肪包裹其外）。細胞可分為兩大類：原核細胞和真核細胞。細菌界和古菌界的生物由原核細胞構成。原生生物、真菌、植物和動物均由真核細胞構成。生物可分為單細胞生物（僅由單個細胞構成，包括大多數的細菌）和多細胞生物（包括植物和動物）。人體包含數十萬億個細胞（局部樣本實驗估計總計約3.72 × 10^13個）。植物細胞和動物細胞的大小在1μm到100μm之間，所以在顯微鏡下可見。

我們人類當然歸屬動物了，那自然是真核細胞構成，又引出來一個新概念----真核細胞。真核細胞 eukaryotic cell 指含有真核（被核膜包圍的核）的細胞。除細菌和藍藻植物的細胞以外，所有的動物細胞以及植物細胞都屬於真核細胞。由真核細胞構成的生物稱為真核生物。原始真核細胞大約在12～16億年前出現，現存的種類繁多，有些真核細胞極為原始，如渦鞭毛蟲（甲藻），真核生物包括大量的單細胞生物或原生生物，全部多細胞生物。凡是真核細胞構成的有機體現在統稱為真核生物。

言歸正傳，上面闡述了人是真核生物，人的細胞由真核細胞構成，我們來看一個通常的真核動物細胞是如何組成的，看下圖就很直白了，如果你學過高中的生物對這個圖應該不是特別陌生，如果你沒有學過那也不要緊，你可以把人體的細胞想象成以下這個樣子。動物細胞有細胞核、細胞質和細胞膜，沒有細胞壁，液泡不明顯，含有溶酶體。動物細胞的結構有細胞膜、細胞質、細胞器、細胞核，它們的主要作用是控制細胞的進出、進行物質轉換、生命活動的主要場所、控制細胞的生命活動。動物細胞的細胞器包括：內質網、線粒體、高爾基體、核糖體、溶酶體、中心體等。內質網分為粗面的與滑面的，粗面內質網表面附有核糖體，參與蛋白質的合成和加工；光面內質網，表面沒有核糖體，參與脂類合成。這些在細胞質中分佈的內質網等都是細胞器。這裡的重點就是動物細胞由細胞膜、細胞質、細胞器、細胞核構成，記住這句話就可以。我在下面的圖中加入紅框。

可以這樣理解，細胞就是一個小型工廠，裡面有各種車間（如內質網、線粒體、核糖體、高爾基體、溶酶體等等），這些車間的作用就是將「物料」加工成所需的商品（如蛋白質）。再看一個三維的的動物細胞圖，好有一個直觀印象在腦子中。好了對細胞有一個大體概念后我們繼續分析我們的肌肉細胞。

肌肉細胞也稱為肌細胞或肌肉纖維，可以在肌肉組織中見到，這些細胞型態上屬於長型且管狀，肌肉細胞是從肌肉母細胞發育而來。經過肌肉生成后肌肉細胞會特化成數種型態，包括骨骼肌、平滑肌、心肌，這些肌肉各司其職，負責不同的類型。肌細胞內含有大量的肌絲（肌原纖維），具有收縮運動的特性，是軀體和四肢運動和體內消化、呼吸、循環、排泄等生理活動的動力來源。骨骼肌負責人體的運動；心肌主要負責心臟的搏動、全身血液循環。平滑肌則和人類腸道活動有關。肌細胞內的細胞質（這就是位於細胞膜和細胞核中間的物質，基質中包含了各種細胞器）稱肌漿，肌細胞的內質網稱肌漿網，肌細胞的細胞膜稱肌膜。肌肉細胞之間有少量結締組織、血管、淋巴管及神經再構成肌肉組織時，各肌肉細胞一般外形為紡錘狀乃至纖維狀，特稱為肌（肉）纖維。以下是顯微鏡下肌肉細胞形態（很多肌細胞）。

再來看一個單獨的肌肉細胞示意圖。

人體各種形式的運動，主要是靠一些肌細胞的收縮活動來完成的。上面這也有提到，例如，軀體的各種運動和呼吸動作由骨骼肌的收縮來完成；心臟的射血活動由心肌的收縮來完成；一些中空器官如胃腸、膀胱、子宮、血管等器官的運動，則由平滑肌的收縮來完成。不同肌肉組織在功能和結構上各有特點，但從分子水平來看，各種收縮活動都與細胞內所含的收縮蛋白質，主要與肌凝蛋白和肌動蛋白的相互作用有關；收縮和舒張過程的控制，也有某些相似之處。關於肌凝蛋白和肌動蛋白後面提到，這兩種蛋白主要包含在肌原纖維中。增肌一般都是說的骨骼肌，下面了解一下。骨骼肌是體內最多的組織，約佔體重的40%。在骨和關節的配合下，通過骨骼肌的收縮和舒張，完成人和高等動物的各種軀體運動。

每個肌肉細胞都含有肌原纖維，肌原纖維是由很多的肌小節所構成，例如肱二頭肌的肌細胞有多達100,000個肌小節，不過平滑肌的肌原纖維並不具有肌小節的構造。肌小節由粗纖維與細纖維所組成，細纖維由肌動蛋白組成；粗纖維由肌凝蛋白組成，另外肌小節並不含胞器或細胞核（對上面細胞有所了解的話，這不難理解，肌原纖維是分佈在細胞質中的「小型工廠」當然不包含細胞核和細胞器了）。 肌肉細胞周圍被肌內膜包覆著，而一束一束的肌肉細胞被肌束膜捆綁在一起，然後被稱作肌肉肌束，肌肉肌束聚集在一起就被稱為肌肉組織，肌肉組織的最外圍會由肌外膜所圍繞。 特化的肌原纖維——肌梭可以偵測肌肉被伸展的程度，並將感覺訊息回傳到中樞神經系統。

上圖為神經肌肉接合處與肌肉細胞整體結構，圖中序號代表：

1. 軸突

2. 神經肌肉接合處

3. 肌肉纖維/肌肉細胞

4. 肌原纖維

這裡注意區分這些名詞的不同，肌肉纖維指的是肌細胞，而肌原纖維是在肌細胞內部，構成肌肉纖維的組織，下面來一探究竟肌原纖維。

肌原纖維細部介紹，圖中畫出肌小節構造：

S = 肌小節，肌肉收縮的最小單位

A = A帶，肌凝蛋白的分布區域

I = I帶，肌動蛋白的分布區域

H = H區，只有肌凝蛋白的區域

Z = Z線，肌小節的分界處

M = M線，肌小節的中央區域

肌肉的生長主要依賴於兩類物質：肌原纖維是一種微絲，組成較細的蛋白絲，與肌肉收縮有關，這一點從上面分析可以得出（包含肌動蛋白、肌凝蛋白），肌漿則是包裹在肌原纖維外面給它提供燃料的基質，當你進行大重量、小組數的練習時，主要是肌原纖維增厚，增加的是體積和力量。而當你進行小重量、大組數的練習時，肌漿的容量得到刺激，增加的是體積和耐力。無論你需要哪方面的增長，都必須向肌肉施加超過它們日常承受的壓力，至於練習方法則取決於你想得到什麼效果。我們建議你在一段時間裡採用不同的重量和組數結合，具體來說：小重量8～12組，中重量4～6組，大重量1～3組。

肌肉增長實際上就是肌肉細胞的增大，如何增大其實就是肌原纖維增厚和肌漿容量得到提升。如何提升，按照上述方法訓練即可。

參考資料：

1. 劉凌雲, 等. 普通動物學(第三版)[M]. 高等教育出版社:2004.

2. 道蘭氏醫學詞典中的myocyte

3. MeSH（醫學主題詞）上面的Myocytes

4. Assuming that the length of biceps is 20 cm and the length of sarcomere is 2 micrometer, there are 100,000 sarcomeres along the length of biceps.

5. Dowling JJ, Vreede AP, Kim S, Golden J, Feldman EL. Kindlin-2 is required for myocyte elongation and is essential for myogenesis. BMC Cell Biol. 2008, 9: 36. doi:10.1186/1471-2121-9-36. PMC 2478659. PMID 18611274.

6. Zhao R, Watt AJ, Battle MA, Li J, Bondow BJ, Duncan SA. Loss of both GATA4 and GATA6 blocks cardiac myocyte differentiation and results in acardia in mice. Dev. Biol. 2008-05, 317 (2): 614–9. doi:10.1016/j.ydbio.2008.03.013. PMC 2423416.PMID 18400219.

7. page 395, Biology, Fifth Edition, Campbell, 1999

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