作者\\ 陳林生 (美國德州大學奧斯汀分校 運動生理學 博士)

相信很多教練都被學員問過類似的問題:「教練,我聽說練深蹲、硬舉這種大肌群的動作,可以刺激生長激素分泌,肌肉會長比較快,那我今天可以不要練手臂嗎?」這個說法在健身圈流傳很久,甚至有人建議「練手臂那天記得最後加幾組深蹲,讓荷爾蒙衝高一點,手臂才會長」。但事實上,運動後短暫的荷爾蒙上升,跟你長期的肌肉生長並沒有太大的關係。這個章節會先帶大家認識跟訓練最相關的六種荷爾蒙,看看它們在運動中和運動的變化趨勢,再來看科學研究怎麼破解這個迷思。最後討論年紀增長之後,荷爾蒙的變化會怎麼影響訓練效果。

先認識一下內分泌系統

荷爾蒙就像身體裡的「化學訊息」,由內分泌腺體分泌到血液中,跟著血液運送至全身 。不過只有帶有對應「受體」的細胞才收得到這個訊息,就像收音機要轉到對的頻道才聽得到節目。大部分荷爾蒙的分泌都是靠「負回饋」來調控。以睪固酮為例,下視丘會刺激腦下垂體分泌黃體成長激素 (LH),LH 再刺激睪丸製造睪固酮;當睪固酮濃度夠高,就會反過來抑制下視丘和腦下垂體,讓濃度維持在一定的範圍,有這如同空調的恆溫系統,溫度過高時啟動冷氣,過低時啟動暖氣,藉此將室溫維持在動態平衡。

談到運動和荷爾蒙,要先分清楚兩件事:第一個是「急性變化」,也就是單次運動中和運動後短時間內的濃度起伏。第二個則是「長期的基礎濃度」,例如隨著年齡下降,或是用藥造成的長時間改變。這兩件事對肌肉的影響非常不一樣,等一下會再提到。

跟訓練最相關的六種荷爾蒙

接下來我們來看這六種荷爾蒙在運動中和運動後的變化:

  1. 睪固酮:主要由睪丸分泌 (女性的卵巢和腎上腺也會分泌少量),它同時是「同化」和「雄性化」的類固醇荷爾蒙,會刺激蛋白質合成,也是男生在青春期肌肉量明顯增加的原因。不管是長時間的中等強度運動、力竭運動,還是重量訓練,血中睪固酮都會上升約 10% 到 37%,而且是跟著 LH 一起上升,代表身體真的分泌比較多,不只是流汗造成的血液濃縮。
  2. 生長激素:由腦下垂體前葉分泌,在成長期幫助骨骼和組織生長,也會刺激肝臟製造 IGF-1。運動強度越高,生長激素上升越多。不過在運動當下,生長激素主要的工作其實是「調度燃料」:動員脂肪酸、促進糖質新生、減少組織使用葡萄糖,幫身體維持血糖穩定。
  3. 類胰島素生長因子 (IGF-1):IGF-1 是生長激素的「下游」,大部分由肝臟製造,會促進細胞生長和蛋白質合成。比較特別的是,肌肉在受到負荷時也會自己製造 IGF-1,直接在局部發揮作用。相較之下,血液中的 IGF-1 在單次運動後的變化通常不大。
  4. 皮質醇:由腎上腺皮質分泌,常被叫做「壓力荷爾蒙」。早在 70 多年前,Hans Selye 就發現燒燙傷、骨折、劇烈運動等壓力都會讓皮質醇上升,幫助身體適應與修復。高強度或長時間運動時,皮質醇會上升,把蛋白質分解成胺基酸送去肝臟做糖質新生,同時動員脂肪酸。很多人因此擔心「皮質醇會吃掉肌肉」,但教科書也提到,阻力訓練或耐力訓練帶來的肌肉負荷,可以預防糖皮質素造成的肌肉萎縮。所以運動後皮質醇短暫上升是正常的適應反應,不需要太緊張。
  5. 胰島素:由胰臟的 β 細胞分泌,是吃完東西後最重要的荷爾蒙,會幫助葡萄糖和胺基酸進入細胞,合成肝醣和蛋白質,也能抑制肌肉蛋白質分解。運動中胰島素反而會下降 (原因留到之後介紹血糖調控的文章再說)。
  6. 兒茶酚胺:包括腎上腺素和正腎上腺素。腎上腺髓質分泌的荷爾蒙有 80% 是腎上腺素,正腎上腺素則主要來自交感神經。它們是「戰或逃」反應的主角,運動時兒茶酚胺會隨著強度上升,讓心跳加快、分解肝臟和肌肉裡的肝醣、從脂肪組織動員脂肪酸,幫身體快速準備好能量,運動結束後就會很快下降。

迷思破解:荷爾蒙上升比較多,肌肉就長比較多?

這個說法的源頭,可以追溯到 1990 年發表在 Journal of Applied Physiology 的研究,研究發現訓練量大、使用 10RM 重量、組間只休息 1 分鐘的課表,生長激素上升最多。於是大家就推論:荷爾蒙上升越多,肌肉應該長越多。聽起來很合理,但「荷爾蒙上升比較多」跟「肌肉長比較多」其實是兩件事。2010 年同樣發表在 Journal of Applied Physiology 的研究,剛好直接測試了學員的說法。研究招募 12 位年輕男性,進行 15 週的手臂訓練,每個人的兩隻手用不同方式訓練:一隻手只做彎舉 (低荷爾蒙組),另一隻手做完彎舉後,馬上接著做大量的腿部訓練 (高荷爾蒙組)。

研究結果發現:高荷爾蒙組在運動後,生長激素、IGF-1、睪固酮都明顯上升,低荷爾蒙組則沒有。但是 15 週後,兩隻手的肌肉橫斷面積分別增加 12% (低荷爾蒙組) 和 10% (高荷爾蒙組),兩者沒有差別,肌力進步也一樣。

2016 年另一篇研究讓 49 位有重訓經驗的年輕男性進行 12 週的全身訓練,也發現運動後荷爾蒙上升的幅度,跟肌肉量與肌力的進步都沒有相關。教科書也提到,睪固酮大約只能解釋肌肥大個別差異的 10% 左右。原因如下:

  1. 上升幅度小、持續時間短:運動後睪固酮只上升 10% 到 37%,而且大約一小時內就回到運動前的數值。這跟用藥物讓荷爾蒙連續好幾週維持在高濃度,是完全不同等級的刺激。
  2. 荷爾蒙跑遍全身,但肌肉只長在被練到的地方:上面的研究已經告訴我們,接著練腿、荷爾蒙衝比較高的那隻手並沒有長比較多。肌肉細胞本身就能感受到「機械張力」,並啟動蛋白質合成的訊號,這些發生在被練到的肌肉裡的反應,才是肌肥大的主要因素。

當然,這不代表練大肌群沒用。深蹲、硬舉這些多關節動作一次就能練到很多肌肉,效率很高,只是好處來自動作本身,而不是那一點點荷爾蒙。

年紀越大,荷爾蒙下降,還練得起來嗎?

隨著年紀增加,跟肌肉有關的荷爾蒙基礎濃度會慢慢下降。美國麻州男性老化研究追蹤 1,156 位 40 到 70 歲的男性 7 到 10 年,發現總睪固酮每年下降約 1.6%,具生物活性的睪固酮每年下降 2% 到 3%。生長激素從青春期之後就開始減少,估計每 10 年下降約 14%,IGF-1 也會跟著下降。女性則是在停經後雌激素大幅減少,教科書提到雌激素有減少蛋白質分解的效果,而且長期雌激素偏低會讓骨質流失,所以停經後的女性更需要重量訓練來維持肌肉和骨骼。

不過,荷爾蒙下降不代表練不起來。1999 年一篇研究比較了平均 30 歲和 62 歲的男性,年長組的睪固酮和 IGF-1 都比較低,但經過 10 週重量訓練,兩組的深蹲肌力和大腿肌肉橫斷面積都有進步。更驚人的是 1990 年發表在 JAMA 的研究,讓 10 位平均 90 歲、住在安養機構的長者進行 8 週高強度重量訓練,肌力平均進步 174%,大腿中段肌肉面積增加 9%。

年紀增長後,肌肉對訓練和蛋白質的合成反應本來就會變得比較遲鈍,加上基礎荷爾蒙下降,增肌速度可能比年輕人慢一些,但絕對不是練不起來。對中高齡學員來說,規律重量訓練加上吃夠蛋白質,比在意運動後荷爾蒙衝多高重要得多。如果懷疑自己荷爾蒙真的偏低,應該找醫師評估,而不是自己找藥來用,教科書也提醒,長期用藥物改變睪固酮濃度對健康有害。

簡單來說,運動後荷爾蒙的短暫上升幅度不大、時間也短,跟長期的肌肉生長關係有限。肌肉要長大,靠的是被練到的那塊肌肉承受足夠的機械張力,再配合足夠的營養和休息。

下次再聽到有人說「練腿可以刺激生長激素,手臂會長比較快」,記得想起這篇文章,告訴他想要手臂變大,還是乖乖練手臂吧。

參考文獻:

Feldman, H. A., Longcope, C., Derby, C. A., Johannes, C. B., Araujo, A. B., Coviello, A. D., … & McKinlay, J. B. (2002). Age trends in the level of serum testosterone and other hormones in middle-aged men: Longitudinal results from the Massachusetts Male Aging Study. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 87(2), 589-598.

Fiatarone, M. A., Marks, E. C., Ryan, N. D., Meredith, C. N., Lipsitz, L. A., & Evans, W. J. (1990). High-intensity strength training in nonagenarians: Effects on skeletal muscle. JAMA, 263(22), 3029-3034.

Fink, J., Schoenfeld, B. J., & Nakazato, K. (2018). The role of hormones in muscle hypertrophy. The Physician and Sportsmedicine, 46(1), 129-134.

Kraemer, W. J., Marchitelli, L., Gordon, S. E., Harman, E., Dziados, J. E., Mello, R., … & Fleck, S. J. (1990). Hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise protocols. Journal of Applied Physiology, 69(4), 1442-1450.

Kraemer, W. J., Häkkinen, K., Newton, R. U., Nindl, B. C., Volek, J. S., McCormick, M., … & Evans, W. J. (1999). Effects of heavy-resistance training on hormonal response patterns in younger vs. older men. Journal of Applied Physiology, 87(3), 982-992.

Liu, H., Bravata, D. M., Olkin, I., Friedlander, A., Liu, V., Roberts, B., … & Hoffman, A. R. (2008). Systematic review: The effects of growth hormone on athletic performance. Annals of Internal Medicine, 148(10), 747-758.

Morton, R. W., Oikawa, S. Y., Wavell, C. G., Mazara, N., McGlory, C., Quadrilatero, J., … & Phillips, S. M. (2016). Neither load nor systemic hormones determine resistance training-mediated hypertrophy or strength gains in resistance-trained young men. Journal of Applied Physiology, 121(1), 129-138.

Powers, S. K., Howley, E. T., & Quindry, J. Exercise physiology: Theory and application to fitness and performance. McGraw Hill. (Chapter 5: Hormonal responses to exercise)

Sattler, F. R. (2013). Growth hormone in the aging male. Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism, 27(4), 541-555.

Staples, A. W., Burd, N. A., West, D. W., Currie, K. D., Atherton, P. J., Moore, D. R., … & Phillips, S. M. (2011). Carbohydrate does not augment exercise-induced protein accretion versus protein alone. Medicine & Science in Sports & Exercise, 43(7), 1154-1161.

West, D. W., Burd, N. A., Tang, J. E., Moore, D. R., Staples, A. W., Holwerda, A. M., … & Phillips, S. M. (2010). Elevations in ostensibly anabolic hormones with resistance exercise enhance neither training-induced muscle hypertrophy nor strength of the elbow flexors. Journal of Applied Physiology, 108(1), 60-67.

Yarasheski, K. E., Campbell, J. A., Smith, K., Rennie, M. J., Holloszy, J. O., & Bier, D. M. (1992). Effect of growth hormone and resistance exercise on muscle growth in young men. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 262(3), E261-E267.