1. 引言
离心运动常被与“肌肉损伤”联系起来，尤其对于未经适应的个体，其典型特征包括延迟性肌肉酸痛（DOMS）和持续一天以上的肌肉力量生成能力下降。然而，当相同的离心运动被重复执行时，这种损伤效应会减弱或减轻，即重复运动效应。通过包含低强度离心收缩或在长肌肉长度下进行最大等长收缩的预适应训练，以及从低强度、非损伤性离心收缩开始逐步增加强度和量，肌肉损伤在很大程度上是可以预防的。因此，肌肉损伤不应阻碍人们参与离心运动。
与向心或等长运动相比，离心运动具有独特优势，尤其在促进神经肌肉适应方面。离心运动训练为体适能和整体健康带来诸多益处，使其适用于从儿童到老年人、从临床人群到运动员、从久坐人群到高度活跃人群的广泛个体。这些益处远比潜在的肌肉损伤风险更值得强调。我们应将离心运动确立为标准实践，使其成为普遍、可及且被广泛接受的“新常态”运动方式，以提升生活表现和运动表现。本文总结了离心运动的关键特性，包括肌肉损伤和重复运动效应，及其在运动表现、体适能和健康方面的应用，旨在促进离心运动在实践中更广泛和更有效的应用。
2. 离心收缩的特性
肌肉收缩传统上分为等长、向心和离心收缩，分别指原动肌长度不变、缩短和延长状态下的力生成。在离心收缩中，肌肉产生的力小于施加于肌肉的负荷；而在向心收缩中，肌力大于外部负荷；等长收缩时，肌力等于外部负荷。
离心收缩的特点在于其能够产生比向心或等长收缩更大（>20%）的力，同时代谢成本更低。离心收缩中更大的力源于激活时肌联蛋白（Titin/Connectin）的参与；然而，离心收缩中肌小节横桥行为的确切机制尚未完全阐明。与等长和向心收缩相比，离心收缩的这种力量优势使得能够在较低主观努力下实现更大的机械负荷，这使得离心运动对力量发展和康复具有吸引力。离心运动可根据离心收缩强度分类如下：
• （a）最大离心负荷：负荷超过向心1次重复最大负荷（1-RM），需要辅助或专门设备。
• （b）增强离心负荷：离心阶段的负荷大于向心阶段。
• （c）延长离心负荷：与向心阶段持续时间相比，延长离心阶段持续时间（例如，离心3秒 vs. 向心1秒），两阶段使用相同负荷。
• （d）偏心和低负荷运动：如下坡行走、下楼梯等包含低强度离心收缩的活动。
离心收缩不易引起疲劳，允许在可比相对强度下进行更多重复次数，并且在重复最大努力过程中产生的力输出下降较小。在代谢方面，在相同做功负荷下，离心运动所需的耗氧量显著较低，且心率低于向心运动。然而，离心收缩需要更高的认知需求，要求更高的注意力和控制力。另一个显著特性是交叉教育效应，即单侧离心训练不仅能增强训练肢体的力量和肌肉体积，也能增强对侧未训练肢体。这种效应在离心训练中似乎比向心训练更强，对于固定期间或单侧损伤的康复具有重要意义。
3. 离心运动诱导的肌肉损伤
离心收缩是运动诱导肌肉损伤的主要刺激因素，而向心运动产生很少或不产生损伤，但在长肌肉长度下的等长收缩已被证明可诱导损伤，只是程度低于离心运动。离心运动诱导肌肉损伤的标志性症状包括DOMS、肌肉功能丧失、活动范围减少、僵硬增加和肿胀。
DOMS通常在运动后数小时出现，在离心运动后24至72小时达到高峰，而最大力量损失在运动后立即最为严重，并在随后几天逐渐恢复。重要的是，DOMS和力量损失的时间进程不同，表明这些症状源于部分不同的机制。DOMS被理解为一种机械性痛觉过敏，由结缔组织中伤害感受器的敏化引起，由炎症和神经营养因子如神经生长因子（NGF）和胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）介导。关键的是，DOMS并非直接由肌纤维断裂引起，因为在没有明显肌纤维损伤的情况下也可能发生严重酸痛。
离心运动后的症状群与经典的炎症体征高度相似；疼痛、肿胀、僵硬、功能减退和局部发热，这表明炎症，而非单纯的结构性肌肉损伤，是运动后反应的基础。肌肉损伤通常通过血液生物标志物如肌酸激酶（CK）、肌红蛋白以及其他肌肉来源的酶和结构蛋白来评估，这些指标在离心运动后因膜通透性增加或膜破坏而升高。快肌骨骼肌肌钙蛋白I在离心运动后升高，表明快肌纤维似乎更容易受到影响。
超声和磁共振成像（MRI）等成像技术分别显示回声强度增加和横向（T2）弛豫时间延长，反映了肌肉肿胀和组织特性的改变。这些变化通常在运动后几天达到高峰，与最大肿胀而非初始力量损失同时发生。鉴于间接标志物与功能结果之间的弱相关性，有主张认为肌肉功能测量，特别是最大自主收缩力量，是评估肌肉损伤程度和时间进程最可靠的指标。
离心肌肉损伤的经典模型强调细胞内钙增加、蛋白酶激活、膜破坏和最终的纤维坏死。然而，来自人类研究的证据表明，这一途径并不能完全解释典型的离心运动诱导的肌肉损伤。相反，损伤和炎症似乎在细胞外基质（包括肌内膜和肌束膜，即伤害感受器所在位置）更为突出。炎症细胞在离心运动后更常见于细胞外基质而非肌纤维内部。这一发现强化了离心运动主要影响肌纤维周围结缔组织结构而非导致广泛纤维坏死的观点。结缔组织损伤为DOMS、僵硬增加、肿胀和活动范围减少提供了合理解释，即使在没有广泛肌纤维损伤的情况下也是如此。以极高CK或肌红蛋白水平为特征的离心收缩诱导的严重肌肉损伤病例很可能涉及膜损伤和纤维坏死，但这并不代表训练或运动中大多数自愿性离心运动的情况。
4. 影响肌肉损伤程度的因素
多种因素决定了离心运动导致的肌肉损伤程度。关键的运动相关因素包括强度、重复次数、速度和肌肉长度。高强度、高容量、快速速度且在长肌肉长度下进行的离心收缩诱导的损伤最大。
肌肉群差异明显，手臂肌肉通常比腿部肌肉更易受损，可能是因为腿部肌肉通过日常活动更适应离心负荷。年龄也影响对肌肉损伤的易感性，儿童经历的损伤少于成人，老年人经历的损伤少于年轻人，这可能与肌肉肌腱顺应性和肌纤维类型组成的差异有关。这表明儿童和老年人进行离心运动所需的担忧少于年轻人。性别差异不太明确，动物研究表明雌激素具有保护作用，但人类研究结果不一致。训练状态是一个主要决定因素；受过阻力训练的人经历的肌肉损伤远少于未训练者，柔韧性训练也能提供一些保护。
重复运动效应是指单次离心运动诱导的一种适应，能对后续相同或类似运动的肌肉损伤产生持久保护。这种保护可以持续数周至数月，随时间逐渐减弱。重要的是，首次运动时并不需要严重的肌肉损伤来诱导这种保护效应。低强度离心运动甚至少量在长肌肉长度下的最大等长收缩也能对离心诱导的肌肉损伤提供显著保护，这种现象称为预适应效应。
保护效应也可以转移至对侧肢体，称为对侧重复运动效应，其持续时间短于同侧效应，可能由神经适应而非结构变化介导。这些保护效应的机制是多因素的，涉及神经适应、肌肉僵硬变化、结缔组织强化、肌小节增加、炎症反应改变和热休克蛋白表达。皮层和脊髓水平的神经适应对侧保护似乎尤为重要。
虽然许多治疗干预措施（按摩、振动、轻度运动和营养补充剂）已被研究，但其效果通常有限且不一致。因此，最有效的策略是预防，通过谨慎的运动处方实现。逐步引入离心运动，并从低强度、较少重复次数、较慢速度和较短肌肉长度开始，可显著降低严重肌肉损伤的风险。进展应优先考虑控制和技术，然后再增加负荷或速度。
5. 运动中的离心运动训练
尽管存在训练适应，但许多运动的运动员在比赛后仍会经历某种程度的肌肉损伤，尤其是在涉及重复加速、减速和身体接触的团队运动中。足球和橄榄球产生的肌肉损伤和炎症反应最大，恢复通常需要四天或更长时间。篮球、排球、羽毛球和网球通常引起的损伤较小，允许较短的恢复间隔。比赛日程安排对表现起着关键作用。有证据表明，比赛间恢复间隔较长的球队通常比间隔较短的球队表现更好，这突出了精英比赛中公平安排日程的重要性。离心运动训练对于提高力量、爆发力、速度和变向表现以及降低损伤风险至关重要。它诱导独特的神经肌肉和结缔组织适应，这些适应与运动中常见的减速和力吸收任务特别相关。
研究表明，纯离心等速力量训练对于改善最大自主收缩（MVC）离心力量更有效，同时它在改善MVC向心和MVC等长力量方面产生相似的效果。这可能表明纯离心阻力运动训练对运动表现所需的神经肌肉功能改善具有多方面的效果。值得研究的是，除了针对每项运动所需特定动作的训练外，纯离心运动训练是否足以提高运动表现。需要进一步研究来探讨纯离心训练背后神经肌肉适应的机制。
6. 促进健康的离心运动训练
从健康角度来看，离心运动适用于老年人、临床人群和久坐个体。研究表明，离心运动训练可以显著改善肌肉力量、爆发力、瘦体重、平衡和功能能力。额外益处包括更好的心血管健康、代谢功能，甚至认知改善。传统的阻力运动训练对于肌肉和心血管功能水平降低的个体可能较为困难，因为它会引起较高的主观用力感，并且运动期间使用的负荷受限于向心阶段处理的最大负荷。然而，主要采用低强度离心收缩的阻力运动似乎非常适合这些个体。
进行强调离心收缩的日常活动（例如，下楼梯、下坡行走）已成为有用的离心运动。Chen等人的研究显示，老年肥胖女性每周进行两次、持续12周的下楼梯行走比上楼梯行走获益更大，具体表现在心血管功能（静息心率：–10% vs. 4%；收缩压：–9% vs. 3%）、胰岛素敏感性（例如，口服葡萄糖耐量试验：–12% vs. 0%）、血脂谱（例如，低密度脂蛋白胆固醇：–13% vs. 0%）得到更大改善，此外最大自主等长收缩力量（34% vs. 15%）和许多其他功能性体适能指标也得到提高。重要的是，通过逐渐增加运动量，可以引入下楼梯行走运动而不引起肌肉损伤。似乎在离心运动训练中使用次最大强度就足以引发显著的功能益处。未来的研究应探讨离心运动与其他类型运动（如等长运动、向心运动、有氧运动）相比的作用机制。离心运动很可能有助于增加健康寿命，即我们保持健康的时间长度。
7. 体重离心运动
行走仍然是最易进行的运动形式之一，因为它不需要设备，技能要求最低，且损伤风险低。尽管有其益处，但行走可能无法提供足够的机械负荷来改善下肢肌肉力量，也可能无法改善平衡和柔韧性。看来，要增加下肢肌肉力量，特别是对日常功能活动至关重要的膝、髋伸肌，需要在正常行走中增加更大的机械负荷。因此，包括下坡行走和下楼梯行走在内的体重离心运动形式受到了关注。如上所述，与上楼梯行走相比，老年肥胖女性每周进行两次、持续12周的下楼梯行走训练，在下肢肌肉力量、骨密度、血脂谱、葡萄糖和胰岛素水平方面带来了更大的改善。尽管有这些益处，但下楼梯行走和下坡行走的实际实施常常受到环境限制和安全问题的制约。
研究表明，一项为期8周的离心行走计划，将受控的前向弓步融入正常行走，显著改善了下肢肌肉力量、身体功能和认知功能，这些效果通常不会在单独进行常规行走时观察到。这些改善很可能是由于每次弓步的离心阶段对下肢肌肉（特别是膝伸肌）在单腿支撑体重时承受了更大的离心负荷。Kirk等人显示，一项基于家庭的5分钟离心运动计划，包含4个基于体重的练习（椅子深蹲、墙壁俯卧撑、椅子后仰和提踵下落）及其进阶变式，在8周内显著改善了健康但久坐参与者的肌肉力量、柔韧性和心理健康，且参与度很高。重要的是，超过90%的参与者在干预结束后继续参与定期运动或身体活动，凸显了这种极简方法在培养持久运动习惯方面的潜力。这种持续的参与说明了该计划在将久坐个体转变为更积极生活方式方面的有效性。此类干预可能对旨在通过提供可及且可持续的常规身体活动入门途径来减轻久坐行为相关风险的公共卫生策略至关重要。
8. 结论
离心运动既是肌肉损伤的一个原因，也是促进健康和体适能的强大刺激因素。肌肉损伤并非不可避免，也并非肌肉尺寸、力量或表现改善所必需。通过逐步进展、预适应和智能化方案设计，离心运动可以安全有效地应用于不同人群，因此应被确认为所有个体的理想干预措施。未来研究应探索其机制，并将离心训练与其他模式进行比较，以优化健康寿命。
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