为什么减脂容易掉肌肉? 第1页

前 言

题主的问题是一个看似简单，实际相当复杂的问题、又非常有趣的问题。

这个问题的实质是：为什么人体在能量不足的状态下，不用分解脂肪的能量来增肌。

我大致看了下所有的答案，大多数都不靠谱，方向也不正确。

有几个稍微靠谱点的答案提出“蛋白质也会参与分解供能”的说法，虽然不能说是完全错，但也过于粗浅，也不触及问题的本质。

要把这个问题说清楚，必须涉及一些生物学基础知识，这可能对于一般的健身爱好者来说有点偏深了。但是这些内容，也是基础知识，对大家有好处。

一、既然谈到了掉肌肉，就得说说肌肉

人体的肌纤维，大致是下面这样的样子。

肌纤维中，有一些更细的结构，叫肌原纤维，也就是图中右上角的myofibrils，肌原纤维的内部是肌蛋白[35，36]。

爱好者们经常说，你增肌了，或者你肌肉围度掉了，其实这就是因为肌原纤维中的蛋白质增加了[37]、或者减少了[75]。

当然，肌原纤维中的蛋白质有很多种[76，77]，本文不详细介绍，就用一个“肌蛋白”来统称。

二、作为常识，人的肌肉中的蛋白质是一边合成一边分解的，处于动态平衡中

人活着，有生命。

生命的基本特征是新陈代谢[78]。

新陈代谢的重要特征之一，就是不断更新组织：

旧的组织不断死亡（被分解）[79]，新的组织不断产生（被合成）。

在我们的肌肉中也是一样，肌肉大小取决于肌肉中的蛋白质分解和合成的差值[1]。

在常态下，它们不断被分解、不断被合成，维持平衡，我们的肌肉大小就不变。

合成＞分解=正平衡=增肌=肌纤维变粗

分解＞合成=负平衡=减肌=肌纤维变细

在训练的刺激下，平衡被打破，合成大于增长[2，98，99]，就体现为增肌了。

但是，能刺激肌肉合成的刺激源，不光有训练。

我前不久才写的文章中列举了8大量证据表明，摄入蛋白质，也是一种增肌的刺激源。

不健身直接吃蛋白粉会怎么样？

三、肌肉（肌蛋白）是如何合成的？

以DNA为开端，制造出来的。

怎么制造呢？主要步骤两步。

步骤一：DNA转录

大家都知道，DNA是双螺旋结构的。

在转录过程中，它以自身为蓝本，复制出自身的单螺旋结构：mRNA[80]。

mRNA是在细胞核内产生的，会从核上的孔出去，进入细胞质。

步骤二：mRNA翻译

在细胞质中，mRNA作为模板，接受身体（实际上是tRNA）运来的氨基酸[81]。

这些氨基酸能识别mRNA上的特定识别区，从而精准的对号入座，组装成蛋白质的雏形。

下面是个示意图，真实的蛋白质具有更复杂的空间结构。

然后，还要经过折叠、加工、运载、修饰，才成为我们的肌蛋白[82]。

所以：肌肉中的蛋白质是怎么来的？

用DNA作为合成的起点，给造出来的。

四、DNA为什么会开始转录呢？

答案是，有什么东西（刺激源）刺激了它。

常见的刺激源包括：

1、训练[68，69，70]

2、营养[40，41，47，48，49，50，51，66，67]

3、激素[42，43，44，45，46]

所以我们说，训练也好，营养也好，激素也好，性质是一样的：

都是通过刺激DNA的表达，来得到更多的肌肉（肌蛋白）。

这就解释了为什么，健美圈子的人都说“不行的人，给他一吨药他也不行”；

这就解释了为什么，有些狂热的爱好者甚至会超过冠军们的剂量，但是他们成不了冠军。

这其中的原因，就在于DNA。

药物和训练还有营养，都通过刺激DNA（的表达）来生效；

它们只是刺激源，DNA对刺激的反应才是关键。

面对同样强度的刺激，不同的人的DNA产生的反应截然不同；

经历了同样的训练，有些人的增肌效果是另外一些人的几倍甚至十几倍之多。

五、这些刺激源，是如何刺激DNA转录的？

1、以训练为例：

（1）训练的物理刺激（机械刺激），通过生物传感器；

（2）生物传感器们，将这些刺激转化为细胞内的信息号；

（3）这些信号最终传递到DNA上，引起了DNA的转录；

（4）然后mRNA翻译为蛋白质。

所以，我们说，训练实际上是在刺激DNA，因为DNA才是生命活动的中心。

2、生物传感有哪些呢？

（1）肋节（Costameres）

肋节（Costamere）能将肌细胞膜与肌原纤维、细胞外基质、还有肌纤维上特点的点位（肌节）连接起来[3]，加强肌细胞膜的稳定性和强度[4]，在一定程度上保护它们免收外力损伤[5]。

肋节能感受、侦测到施加于及细胞的外力（例如我们所说的机械张力），将其传导到肌细胞内部，转化为生物信号[6，7]。

（2）71整合素（α7β1-integrin）

71整合素是一种横跨细胞膜的受体，它富含于骨骼肌中，它在基膜和肋节（Costamere）中的一些蛋白间，提供一种连接作用[8]。

一方面，它增加肌细胞与细胞外基质的 “粘附” ，增加细胞的稳定性；另一方面，它能将机械（训练外力）和化学信息从细胞外传递到细胞内，它在机械刺激（训练）转化为生物信号传递过程中，发挥了重要作用[9，10]。

还有磷脂酸（PA）、FAK—粘着斑激酶等也参与机械张力转化为细胞信号的传导传导，就不多说了。

六、从生物传感器到DNA之间的信号

从跨膜或细胞膜外的生物传感器到DNA之间，还有很长一段路要走。

我们在本文大致简介最基础、最重要、最著名的路径之一：

PI3K-Akt-mTOR途径[38，39，71，72，73]。

如图所示，在这条通路中，一般首先激活PI3K，然后是Akt，然后是mTOR[52，53，54，55，56]。

在mTOR的下游，有2个因子，分别是S6K（S6激酶）[57，58，59]和4E（真核生物起始因子4E）[60，61]。

S6K和4E能激活DNA转录（图中红色方框），从而引发蛋白质合成[62，63，64，65]。

这其中的重点，是mTOR。

mTOR是我们细胞内的一种蛋白，全称是“哺乳动物雷帕霉素靶蛋白”。

它由2549个氨基酸组成的大蛋白，预测它的分子量是28.9万道尔顿[11]。

但是，尺寸排除色谱法（SEC）显示它的分子量为1-2百万道尔顿[12]，这说明它实际上存在于一些大得多的蛋白复合物中。

进一步的分析表明，mTOR实际上以mTORC1（复合物1）和mTORC2（复合物2）的形式在我们体内存在。

mTORC1下游有2个因子：

S6激酶（p70S6K）和真核生物起始因子4E（4EBP-1），图中倒数第二行的小红圈。

在这张图上，大家可以看到，最大的红圈就是mTOR的大型复合物mTORC1；

它的下游有2个靶点，左边的小红圈是S6K（S6激酶），右边的小红圈是4E-BP（真核生物起始因子4E-结合蛋白）。

在这张图上，还有个红色方框，翻译过来就是转录（DNA转录）。

七、mTORC1与转录起始因子

1、mTORC1可以激活它的下游因子。

1999年，Baar等人发现大鼠的抗阻训练可以激活它们的S6激酶，并造成增肌[26]。怎么激活S6激酶的呢？

训练的物理刺激（机械张力）可以激活mTORC1[13，14，15，16，17，18]，然后激活其下游的S6激酶。

所以S6激酶是mTORC1的下游因子。

2、怎么激活呢？

通过“磷酸化”[96]。

磷酸化是一个生化术语，是自然界一种非常普遍的、对蛋白质进行化学修饰的过程。

在磷酸激酶的作用下，生物将磷酸基团加在蛋白质或蛋白类中间产物上，从而将蛋白质磷酸化（或者去磷酸化）。

经化学修饰后的蛋白质，功能/生物活性会显著不同。

S6激酶是重要的DNA转录起始因子[19]。

它被激活后，接下来核糖体蛋白6被磷酸化，从而增加了核糖体蛋白与5‘端寡核苷酸(5’-top)mRNA的亲和力，引起了DNA转录[90，91，92]；

而蛋白质不足则可以导致核糖体蛋白6的去磷酸化[92]。

3、mTORC1的下游因子不止一个

大家在图9和图11中看到，mTORC1的下游，除了S6激酶外，还有一个4E-BP。

4E，指的是真核生物起始因子4E[20，21]。

图上写的是4E-BP，它是4E-结合蛋白的缩写，这种蛋白“包裹”着4E，让它平时处于“不可用”状态，不发挥作用，就有点像粽子外面包裹的叶子一样。

磷酸化4E-BP后，就像拨开了粽子的叶子，粽子（4E）就暴露出来了。

接下来，4E与mRNA上的5′端帽结构相互作用，激发转录[22，23]。

也就是说，机械张力激活了mTORC1后，也导致了它的下游因子S6和4E-BP被磷酸化，然后引发了DNA的转录，然后我们得到了更多肌蛋白。

如果我们用上面的内容，把图7中的细胞信号替换掉的话，就是这样的概念：

不出意外，Dreyer等人发现，如果抑制mTOR信号，则会抑制肌肉蛋白质合成[74]。

所以，mTORC1的激活、S6相关蛋白的磷酸化，对于肌肉合成来说，来说非常重要[87]。

Ger等人的研究发现，S6磷酸化水平与1RM深蹲成绩、整体去脂体重、腿部瘦体重、IIA型肌纤维横截面积等，都存在极强的正相关性。

八、mTOR受细胞能量水平影响

我们离题主的问题的答案，已经越来越近了。

mTOR作为调节细胞分裂、生长、细胞尺寸的重要途径，它具有“能量敏感性”。

Dennis等人证实mTOR信号通路受细胞内ATP浓度的影响[34]。

那么，mTOR信号通路是如何被细胞能量水平影响的？

大家应该还记得：

1、人类的细胞自能使用ATP系统作为直接能量来源；

2、其他能量系统（CP、无氧糖酵解、有氧氧化系统等）都只能为ATP充能。

3、如果把ATP比喻为是充满了能量的电池，那AMP就是空电池。

所以，空电池与满电池的比值（AMP/ATP）的比值，就反映了细胞能量水平。

当细胞能量水平较低时，AMP多，ATP少。

此时，人体会激活一种激酶：AMP活化蛋白激酶，这是人体感知能量水平的机制[95，96]。

这是AMP活化蛋白激酶的立体结构。

AMP活化蛋白激酶被激活后，它会抑制增肌所需的mTORC通路[89]，如下图所示。

这个逻辑在生物学角度来说，也完全合情合理：

因为mTORC1驱动细胞生长、分化、增殖的过程，而这些行为会消耗大量的细胞能量。

如果人体面临总体上的能量不足，就必须把能量用于维持生命（心脏、脑等），而不能用于其它事情。

九、题主的问题，答案出来了

答案就是，细胞能量水平低，会激活AMP活化蛋白激酶，从而抑制mTOR，抑制肌蛋白DNA的转录/翻译。

这就解释了为什么有氧运动会抵消、减少力量训练带来的肌肉增长。

因为有氧耐力运动，会大量消耗ATP，从而产生更多的AMP，激活AMP活化蛋白激酶。

这也解释了为什么有氧运动前、中、后持续补糖，有利于肌肉的留存。

现在我们倒回来看题主的问题：人能不能大量分解自身脂肪，用这些能量来合成肌肉？

答案是不能，或者非常难。

因为人要大量分解自身脂肪，有个前提：能量不足。

例如在血糖/肝糖较低时候，身体分泌更多的胰高血糖素、皮质醇等，加速对脂肪的分解。

在这种情况下，mTOR信号通路被抑制，它下游的S6激酶、S6核糖蛋白、真核生物起始因子4E等被去磷酸化。

因此我们很难增肌，肌肉合成会小于分解，出现肌肉的“负平衡”。

这就是为什么人体很难动用自身脂肪来增肌。

这就是为什么，增肌和减脂之间存在明显的矛盾。

那为什么新手可以增肌同时减脂呢？

我们在前面已经提到了Atk、S6K（S6激酶）、rpS6（S6核糖蛋白）在mTOR信号通路中的激活，表现为磷酸化。

数据告诉我们，新手和老手接受训练后，mTOR通路中的磷酸化水平不一样。

（1）对人类的实验发现，2个多月训练后，新手的Akt、S6K的磷酸化持续时间比老手要长；

（2）另一项研究发现，职业举重运动员进行训练后，他们的S6K、rpS6磷酸化没有增加——但与之形成鲜明对比的是，未经训练的人的相应蛋白，则在训练后的发生了明显的磷酸化。

这些数据解释了：

• 为什么存在新手福利期
• 为什么新手经历了同样的训练能获得更大的增长
• 为什么新手可以在增肌同时减脂

——因为mTOR路径上相应蛋白（酶）的磷酸化程度存在差异。

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