2016年2月18日 星期四

心臟與肺不是引擎,只是幫浦

近一個月來第二次聽到有朋友把心臟比喻為引擎,這聽在以「意象」為碩論研究主題的人耳中,因為「意象不明」會產生誤解所以覺得不安。趁還有動機就花了點時間把跑者的心、肺與能量產生間的關係整理出來:

身體裡「跑步引擎」的動能來源在哪?它不在心臟,也不在肺部,而是在於肌纖維裡的小細胞--粒線體。就像汽車引擎裡主要作功的位置在汽缸一樣,當化油器將「燃料」和「氧氣」送來此處,火星塞傳送電流將兩者點燃,以受到控制的爆炸來使活塞上下運行,進而驅動曲軸,轉動輪胎。在這個過程中,肌肉裡粒線體的角色就像引擎裡的汽缸,裡頭會透過激烈的氧化反應產生能量(運動生理學家把產生的能量單元簡稱為ATP)驅動骨骼。身體裡的汽缸愈多,所產生的動能愈多也愈快。

不少人會把最大攝氧量跟肺活量劃上等號,但其實它們所代表的意義是相當不同的。我們只要把它想成「幫浦」跟「引擎」的功能就可以分辨兩者的差別。肺部就像你的進/出氣幫浦、心臟則像照片中我家後院的打水幫浦一樣。


強力的幫浦(強大的心肺能力)當然有助於引擎的作功效率,可是如果只練肺活量而很少練跑,運送氧氣和二氧化碳或代謝氧氣的機制不夠流暢、肌肉裡的粒線體也不夠多的情況下,肺活量再大或心臟再強壯都用不著。就像肺容量大的人,進氣量多;心臟強而有力的人,輸送帶氧的紅血球比較快。進氣量又多又快當然對大引擎有幫助,但如果你的引擎還很小,氣缸不夠多、效能不足,使得送過來的氧氣來不及燃燒,所以此時心肺能力再練得更強也沒用。那就像原料與能源充足但產能不足的工廠一樣。

拿我阿爸開了十多年的TOYOTA CAMERY來說,裡頭有一具3000CC的V6引擎,意思是引擎裡頭有六個汽缸來驅動曲軸,每個氣缸500CC,總共 3000CC,能燃燒的容量愈大愈多,產生的動能也愈大。

做了那麼多解釋,重點是:跑者的引擎不在我們認為最重要的那顆心臟,而是分佈在肌肉裡的眾多粒線體上,心臟只是輸送血液的幫浦。肌肉裡的粒線體愈多,我們的體能也愈好。

我們無法精確計算身體裡的粒線體數量與產能,但在代謝的過程需要氧氣,所以我們可以直接從每分鐘所消耗的氧氣量來評估跑者的有氧體能。能量代謝與氧氣消耗之間有著基本的對應關係:身體每消耗 1公升的氧氣,大約會產生5大卡的能量(包括動能與熱量)。因此,只要我們知道身體在運動過程中總共消耗了多少氧氣,就可以計算出身體所代謝的能量是多少。這也是最大攝氧量這個數據被一再強調的原因。