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贻贝为什么这么“粘人”？

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以组织工程（tissue engineering）为基础的再生医学（regenerative medicine）发展情况及应用前景如何？

谢谢

@袁霖

邀请！要充分地回答这个问题需要写个综述了，显然这不是你们想看到的。所以，答主就自己的了解做出一些概括性的解释和讨论。

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首先，还是先讲一下两个重要的概念：组织工程(Tissue Engineering) 和 再生医学(Regenerative Medicine)。

组织工程 （Tissue Engineering）是一个多学科交叉的研究领域，它充分应用工程科学，生物科学，基础医学的原理，开发制造出具有生物活性的组织或器官替代物，用于保持，替代，修复，甚至于加强病变组织器官的功能。这个概念是由 Robert Langer (麻省理工学院)和 Joseph Vacanti （麻省总医院）于八十年代末，九十年代初提出，并在 Science上发表研究论文阐述这个概念和基本原理。

再生医学（Regenerative Medicine）是一个更广的定义，它包括组织工程（Tissue Engineering），但同时还包括 身体组织系统的自身修复 （Self-healing）. 组织工程（Tissue Engineering）和 再生医学 （Regenerative Medicine）目前被大范围的混用，主要是因为目前来看组织工程的最终目标就是替代或加强组织的自身修复，用以治愈复杂的慢性疾病。

（Tissue engineered human ear, credit: Harvard University）

经过二十多年的发展，组织工程无论在基础研究，临床应用，和市场转化方面都取得了非常大的发展，其研究成果已经在很大程度上改变了临床治疗思路，使大量病人受益。虽然是一个相对来说比较新的学科，但是自诞生以来就一直吸引了大量的关注度。各国 （美国，日本，新加坡，中国，等等）都在投入高额的研究资金来推动这个学科的发展，与此同时，大量相关的研究人员 （临床医生，工程师，生物学家，化学家，材料学家，等等）都被吸引到这个充满潜力的领域，用他们在各自领域更专业的知识和技能来不断推动组织工程学科的发展。

值得指出的是，中国在近年来，在组织工程领域投入的前所未有的人力和财力，1999-2009 这十年间，中国政府投入了过5亿RMB 在组织工程的研究和临床应用上。Science杂志在2012年就曾发表评论 “China's Push in Tissue Engineering”对中国在这方面的发展做了报道，还报导了中国在此领域的先驱人物：南通大学顾晓松 （神经系统），上海交大曹谊林（骨骼系统），清华大学崔福斋（脑组织）。

对于再生医学来说，目前组织工程主要在以下几个方向不断取得发展和突破：

1. 细胞来源

再生目标组织或器官，通常需要使用相应的细胞，比如心肌细胞 （心脏），上皮细胞（皮肤），骨骼肌细胞（肌肉），等等。然而，很多细胞脱离了自体的原生环境，并不能在体外长期保持其功能和活性，比如肝脏细胞的体外培养一直是一个难题。所以新的细胞来源的取得就显得异常重要。多能干细胞 （Pluripotent Stem Cells）的使用可以很大程度解决这个问题。胚胎干细胞 （Embryonic Stem Cells）, 诱导多能干细胞 （iPS cells）都是目前研究的热点，尤其是 iPS 细胞，因其独特的功能和不会造成伦理问题，已经成为全世界研究人员的宠儿，不断开发其新的应用，用于特定组织和器官的定向分化。与此同时，比多能干细胞更有特异性的组织干细胞，比如骨髓间充质细胞 （Bone marrow stromal cells），脂肪干细胞 （Adipose-derived stem cells）, 脐带血干细胞 （Umbilical cord blood stem cells）等等，也被研究人员用于不同组织的再生。更特异性的细胞比如软骨祖细胞 （chondrogenic progenitor cells），心肌干细胞 （cardiac progenitor cells）也已被成功分离，并用于相应组织的再生。

(iPS cells forming a colony, credit: Flickr)。

2. 新型生物材料

成功地组织工程，一定离不开生物材料学科的发展。再生具有不同特性的生物组织，材料的选择至关重要。组织工程发展初期，材料通常被用做支架用以支持细胞的贴附和生长。目前新材料的开发主要侧重于材料的生物学特性，新的材料不但要能作为支架，还要能与细胞相互作用，诱导细胞迁移，扩增，定向分化。同时新材料还被赋予了调节细胞生长的微环境的功能，比如释放生长因子，传递信号因子，抑制炎症，等等。更有能自组装 （self-assembly）的新型生物材料，能在外部刺激的情况下，实现在特定时间，特定微环境中自我组装成目标组织或器官的形态。虽然这些研究还在早期的探索阶段，但可以预见未来会出现激动人心的突破成果。

( Biomimetic liver tissue engineered from novel biomaterials, credit: NIH)。

3. 信号因子

对于体外细胞培养来说，缺乏了体内的原生环境和相关的信号因子，很难成功地有效率的分化为目标组织器官。经过多年的研究，部分组织定向分化所需的生长因子已经逐渐被确定。传统的组织工程方法通常直接应用已确定的生长因子组合，用于培养细胞或者装载了细胞的支架材料。然而，生长因子分离纯化耗时耗力耗钱，所以并不是长期使用的最佳选择。目前这个领域的发展主要侧重于化学小分子，基因，物理刺激，等等。通过化学小分子的作用，可以激活与生长因子作用相当的生物信号通路，因而诱导细胞分化。基因的转导，使细胞本身能在不需要外界刺激的情况下实现分化，以及功能的获取。对于不同目标组织分化过程中的物理刺激，比如失重，加压，支架材料的表面结构，等等也可以促进细胞的分化。结合新型生物材料，将不同信号因子和材料合并，也是一个研究的热点，所谓的 “Smart Material”。比如，具有药物缓释功能的支架，加载的质粒DNA的水溶胶，等等。

(Recellularization of decellularized rat kidney, credit: Harvard Medical School)。

4. 生物制造方法

生物制造 (Biofabrication)是一个相对较新的名词，顾名思义就是利用构成生物体的基本元素 （细胞，生长因子，生物材料，等等），制造出具有功能的生物组织或器官，或者用于研究的生物系统，这里主要谈一下前者。最传统的组织工程制造方法就是将细胞装载到3D支架，并在具有生长因子的环境中培养。经过多年的发展，大量针对于不同组织的制造方法被开发出来。举例来说，去细胞器官 （Decellularization）的重新细胞化 （Recellularization）已经在实验中用于肝脏，肾脏，心脏，等的组织工程；细胞膜片 （Cell sheet）的3D组装也已经被成功应用于软骨，血管，皮肤等组织，并已经有临床产品用于病人； 微组织 (micro-tissue) 作为基本结构单元，也被成功用于血管，肝脏组织，肌肉组织等的再生。目前很热门的3D生物打印技术的出现，给组织工程和再生医学带来了又一轮新的革命。由于其精确地控制能力和个性化特点，使得定制人体组织器官成为可能。虽然3D生物打印处于初期研究阶段，有很多困难要克服 （请参见:。

3D生物打印的主要难点是什么

），但是随着技术的成熟和组织工程自生的发展，成功3D生物打印出人体器官并不是幻想。

(3D bioprinting for tissue engineering, credit: Wake Forest University)。

组织工程 （Tissue Engineering）一直在不断发展和进步，虽然大量的研究成果还仅限于实验室阶段，但已经有很多技术进入了临床转化，甚至于市场化。不仅仅在其医学领域的应用，利用再生出的组织进行药物测试和毒物测试也被认为是未来5-10年的一项研究热点，这也将给生物医药产业带来革命性的突破。

(Human-on-a-chip drug testing model, Credit: Wyss Institute, Harvard University)。

参考：

1.

China's Push in Tissue Engineering。

2.

The Laboratory for Tissue Engineering and Organ Fabrication。

3.

Langer Lab: Professor Robert Langer。

4.

http://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/tissue-engineering-and-regenerative-medicine。

5.

http://www.popsci.com/tags/tissue-engineering。

（推荐阅读）

6.

http://www.sciencedaily.com/terms/tissue_engineering.htm。

（推荐阅读）

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Dr. YY

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郑直的人物简介

野生状态的贻贝往往都是粘在在岩石、礁石的表面，展现出了很强的黏结力，不光在石头表面，还会经常粘附在船体外表面，为海上作业的人带来了很大的困扰。后来人们渐渐发现，好像没有这东西粘不住的表面，在玻璃、云母、石英、木头、塑料等人们常用材料的表面都有着不错的粘力，甚至可以粘在著名的超疏水材料聚四氟乙烯（PTFE）表面上。它的奇特之处在于，人工粘合剂往往见水就失去功效，这东西却风吹雨打浑不怕。人们就想看看，到底是什么赋予了它这种能力。

当然，生物体实现的特殊的功能往往是其精细化学结构、高级组装结构、宏观物理结构等共同作用的结果。我们逐级来看：

生物器官结构

从生物体本身器官结构来讲，实现贻贝类表面粘附性能的器官就是从贻贝体内伸出来的足丝结构。而真正实现与表面接触的是足丝末端的那一个小“斑块”。

显微结构

如果拿一个显微镜的话，就能看见足丝末端的显微结构，实际上是一种疏松多空的泡沫状结构。当然这样的结构更多提供了足丝的强度与韧性。

化学结构

再来分析一下表面接触的部分的化学结构。主要是一些特殊结构的蛋白，命名为Mfp1至Mfp6。当然这些蛋白本身之间就有着非常复杂的相互作用，每种蛋白的具体功能也不尽相同。

再进一步分析这些蛋白的分子结构，就发现，它们的氨基酸序列中含有丰富的多巴胺结构。更严格地一点说，是含有多巴胺氨基酸残基（图片中的红色序列）。而这些多巴胺残基中的邻二羟基结构是粘性的重要来源。

当然，有的小伙伴会说，天然氨基酸中并没有多巴胺氨基酸。不错，但是别忘了，天然氨基酸中有着与多巴胺氨基酸非常类似的酪氨酸（只少一个酚羟基），一般认为蛋白中的多巴胺氨基酸残基衍生自酪氨酸。

邻二羟基结构为什么对多种表面有那么强的粘结力？实际上学界对此也是争论不休，一般认为一种原因是氢键，另一种原因是邻二羟基结构对其他原子，尤其是金属原子的强配位作用。另外一方面，邻二羟基在某些条件下是不稳定的，会氧化为邻二醌结构，而邻二醌结构彼此之间可以反应使得蛋白质发生交联，这也在一定程度上增加了粘性。

对新材料的开发有哪些借鉴意义？

我们简单地看几个例子。

模仿秀一：仿生粘合剂（用于材料界面粘结）。

粘合剂在生产生活中发挥了重要的作用。小到你用的固体胶、即时贴，大到汽车、航空航天产业都离不开粘合剂的身影。而人们对于新材料的性能与要求是无止境的。

目前人们使用的人工粘合剂都是高分子化合物。虽然上文所讲的贻贝粘性蛋白性能很好，但是总不能一个一个把上面的粘性成分刮下来。而从合成的角度说，人工制备这些粘性蛋白更是不可能的。所以，既然不能完全模仿，就使用这里面最有效的粘性成分——邻二酚羟基结构。美国学者Johnason曾经进行过这样的探索，在聚苯乙烯聚合物中共聚上邻二酚结构（注意仅仅是邻二酚，而不含有多巴胺中的氨基结构），就完全可以实现其粘结性能，这些仿生粘合剂在对于多种表面都展现出了较强的粘结能力，可以接近于现在已经商业化的一些强力粘合剂。

但是，目前的人工粘合剂还有一个重要缺点，就是粘了几次之后粘结能力迅速下降。为了解决这样的难题，有学者就利用邻二酚类仿生粘合剂制备出具有特殊的纳米柱阵列形貌的可粘结表面。

为什么要使用这样的阵列形貌，实际上还是跟生物学的。这次学习对象是壁虎。壁虎我们知道，可以在垂直的墙面快速行走，展现出了特殊的生物粘性。壁虎爪的粘性更多的是源于爪子表面特殊的微纤毛物理结构。

所以，结合了物理结构仿生和化学结构仿生，一个粘结剂大杀器就出现了。这个是美国学者Messersmith, P. B.的巅峰之作。它逆天在什么地方呢？就是即便你把这个表面揭开-粘上上千次，粘结力都没有明显的下降。而且这样一个过程在水环境中也可以保持。

模仿秀二：仿生粘合剂（用于外科手术）。

用于外科手术的粘合剂的性能要求是非常高的。首先，在水存在的环境中，以及复杂的生理液体环境中要具有一定的粘结性；其次，要具有较低的生物毒性，不会引起生物体的过敏反应、排异反应等等；最后，通过改变多巴胺聚合物的主链结构与连接基团，可以广泛调节这类材料的固化时间、溶胀性质、力学性能和降解速度。目前，初步的研究结果表明，多巴胺类人工粘合剂对生物组织具有强力粘结性，粘力甚至超过了纤维蛋白胶。

Messersmith, P. B.曾经一小鼠为研究对象研究过一类PEG-多巴胺的生物体内粘结性能。

在小鼠脂肪组织施加粘合剂之后，加入高碘酸盐就可以使这类粘合剂原位地固化。小鼠养了一年以后，他获得了这样的组织切片结果：

可以看到，粘合剂与脂肪组织的界面清晰可见，脂肪组织健康，血管分布良好，同时也没有发现炎症与纤维囊病变的发生。这样的结果在外科手术粘合剂材料的开发中的确是可遇不可求的，该实验室也在积极开发相应的商业化产品。

总之，贻贝的“粘人”特性很大程度上来源于其足丝分泌蛋白中特殊的多巴胺氨基酸序列。而这种特性被科学家们模仿，用来开发新型粘结剂材料，展现出了很大的发展前景。

参考资料：

    Lee, B. P.;Messersmith, P. B.; Israelachvili, J. N.; Waite, J. H., Mussel-InspiredAdhesives and Coatings. In Annual Review of Materials Research, Vol 41,Clarke, D. R.; Fratzl, P., Eds. 2011; Vol. 41, pp 99-132.。

    Anderson, T. H.; Yu,J.; Estrada, A.; Hammer, M. U.; Waite, J. H.; Israelachvili, J. N., TheContribution of DOPA to Substrate–Peptide Adhesion and Internal Cohesion ofMussel-Inspired Synthetic Peptide Films. Advanced Functional Materials 2010,20 (23), 4196-4205.。

    Boesel, L. F.; Greiner,C.; Arzt, E.; del Campo, A., Gecko-Inspired Surfaces: A Path to Strong andReversible Dry Adhesives. Advanced Materials 2010, 22(19), 2125-2137.。

    Ye, Q.; Zhou, F.; Liu,W., Bioinspired catecholic chemistry for surface modification. ChemicalSociety Reviews 2011, 40 (7), 4244-4258.。

    Matos-Pérez, C. R.;White, J. D.; Wilker, J. J., Polymer Composition and Substrate Influences onthe Adhesive Bonding of a Biomimetic, Cross-Linking Polymer. Journal of theAmerican Chemical Society 2012, 134 (22), 9498-9505.。

    Lee, H.; Lee, B. P.;Messersmith, P. B., A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels andgeckos. Nature 2007, 448 (7151), 338-341.。

    Lee, H.; Dellatore, S.M.; Miller, W. M.; Messersmith, P. B., Mussel-Inspired Surface Chemistry forMultifunctional Coatings. Science 2007, 318 (5849),426-430.。

    Brubaker, C. E.;Kissler, H.; Wang, L.-J.; Kaufman, D. B.; Messersmith, P. B., Biologicalperformance of mussel-inspired adhesive in extrahepatic islet transplantation. Biomaterials2010, 31 (3), 420-427.。

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如何缓解健身后的肌肉酸痛？

目前，他主要从事表面材料科学的研究工作，主要研究方向为微纳米材料的设计、开发及应用。他的研究工作涉及材料化学、无机化学、高分子化学、表面化学、摩擦化学、材料物理等多学科的交叉；他主要致力于能源材料特殊微纳米结构与性能之间的关系及器件组装等方面的研究，最终目的是旨在材料合成、组装及材料改性两个层面上解决新能源材料研制过程中的关键性问题，在节能的基础上进一步提高新能源材料的利用效率。坚持不懈的潜心研究已经取得了阶段性成果，近年来共发表SCI源期刊论文40 余篇，分别发表在《J.Am. Chem. Soc.》、《Chem. Commun.》、《Chem. Eur. J.》、《J. Mater. Chem.》、《J. Phys. Chem. C 》、《Cryst. Growth Des.》、《Chem. Mater.》《Appl. Phys. Lett.》等国际著名化学、材料和物理类杂志上，其中影响因子大于5.0的有7篇，影响因子大于4.0的有22篇，总的引用次数近200次，其中他引160多次；研究论文《新型硼酸酯润滑油添加剂的合成、水解稳定性及摩擦学特性研究》和《由超高热质子碰撞引发的表面吸附有机小分子的交联反应及超薄聚合物薄膜的形成》曾两次（第七和第九届）获得河南省自然科学优秀学术论文一等奖；《原位生长由完美六角形单晶组成的碘化铅薄膜》等7篇研究论文获得河南省教育厅优秀科技论文一等奖；曾参加第一届亚洲摩擦学大会并作会议报告；三次参加香港化学年会，并在2002年的年会上代表香港中文大学博士研究生作大会报告。

1、低能量离子束对表面材料的改性；

2、无机微纳米材料的制备及表征；

3、有机、无机及其杂化半导体薄膜的制备及在能源材料等领域的应用；

4、仿生合成的研究及其在相转变材料（PCM）等领域中的应用 近年来代表性论文（影响因子3.0以上）及专利：

9. D.P. Li,Z. Zheng*,Z.Y. Shui,M.Q. Long,J. Yu,K.W. Wong,L. Yang,L.Z. Zhang,W.M. Lau，“Using Elemental Se and Ag to Grow Pure Ag2Se Dendrites/ Dendritic- Films of Highly Oriented (001） Nanocrystals” J. Phys. Chem. C 112,2845 （2008）.。

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17. Z. Zheng,R.W.M. Kwok,W.M. Lau，“A New Cross-linking Route via the Unusual Collision Kinematics of Hyperthermal Proton in Unsaturated Hydrocarbon: the Case of Poly(trans-isoprene）” Chem. Comm. 3122,（2006）. (impact factor: 4.5）.。

16. H. Qiao,X. Zhu,Z. Zheng,L. Liu,l.Z. Zhang，“Synthesis of V3O7.H2O nanobelts as cathode materials for lithium–ion batteries” Electrochemistry Comm. 8,21 （2006）,(impact factor: 3.4）

15. J.C. Yu,X. L. Hu,Q. Li,Z.Zheng,Y. M. Xu，“Synthesis and Characterization of Core-Shell Selenium/Carbon Colloids and Hollow Carbon Capsules” Chem. A Eur. J. 12,548 （2006） (impact factor,5.0).。

14. A.R. Liu,S.M. Wang,Y.R. Zhao,Z.Zheng，“Low-temperature preparation of nanocrystalline TiO2 photocatalyst with a very large specific surface area” Mater. Chem. Phy. 99,131 （2006）. (impact factor: 1.1）

2004-2005

13. Z. Zheng*,A.R. Liu,S. M. Wang,Y. Wang,Z. S. Li,W. M. Lau,and L. Z. Zhang，“In situ growth of epitaxial lead iodide films composed of hexagonal single crystals” J. Mater. Chem. 15,4555 （2005）. (impact factor,4.3）.。

12. L. Z. Zhang,J.C. Yu,Z. Zheng,and C. W. Leung，“Fabrication of hierarchical porous iron oxide films utilizing the Kirkendall effect” Chem. Comm. 21,2683 （2005）. (impact factor,4.5）.。

11. Z. Zheng,X.D. Xu,X.L. Fan,W.M. Lau and R.W.M. Kwok，“Ultrathin Polymer Film Formation by Collision-Induced Cross-Linking of Adsorbed Organic Molecules with Hyperthermal Protons” J. Am. Chem. Soc. 126,12336 （2004）,(impact factor,7.7）.。

2000-2003

10. J.C. Yu,L.Z. Zhang,Z. Zheng,and J. Zhao，“Synthesis and characterization of phosphated mesoporous Titanium dioxide with high photocatalytic activity”，Chemistry Material 15,2280 （2003），（impact factor,5.1）.。

9. J.G. Yu,J.C. Yu,B. Cheng,X.J. Zhao,Z. Zheng,and A.S.K. Li，“Atomic force microscopic studies of porous TiO2 thin films prepared by the Sol-Gel method”，J. Sol-Gel Sci. And Tech. 24,229 （2002）. (impact factor: 1.2）

8. Z. Zheng,R.W.M. Kwok，“Surface modification of docosanoic acid thin film using low energy hydrogen beam” Ninth Symposium on chemistry in HK,Oral-7 （2002）.。

7. G.Q. Shen,Z. Zheng,Y. Wan,X.D. Xu,and L.L. Cao,Synergistic lubricating effects of borate ester with heterocyclic compound,Wear 246,55 （2000). (impact factor: 1.4）

1998-1999

6. G.Q. Shen,Z. Zheng,Y. Wan,and L.L. Cao Hydrolytic stability and triboligical properties of organic borate esters as lubricant additives”，Journal of Tsinghua University 39,（1999）.。

5. X.H. Wu,J.Y. Liu,X.Q. Qiu,Y. liang,Z. Zheng,C.W. Liu,and Q.M. Zhu，“Properties of the ultra-thin Cu/ZnO/Al2O3 catalyst obtained by oxalate colloid method”，Chemical Engineering of natural gas 24,（1999）.。

4. Z. Zheng,G.Q. Shen,Y. Yong,X.D. Xu,L.L. Cao,T.J. Sun,and Q.X. Yue,Synthesis,hydrolytic stability and tribological properties of novel borate esters containing nitrogen as lubricant additives,Wear 222,135 （1998）. (impact factor: 1.4）

3. X.D. Xu,Y. Wan,L.L. Cao,Z. Zheng,and G.Q. Shen,Synthesis and tribological characteristics of S-（1H-benzimidazo-2-yl) methyl,N,N-dioctyldithiocarbamate as novel lubricant additives,Proceedings of ASIATRB'98,151 （1998）.。

2. Y. Wan,X.D. Xu,Z. Zheng,and L.L. Cao,Performance evaluation of 2-mercaptobenzole derivatives as potential lubricant additives,Proceedings of ASIATRB'98,182 （1998）.。

1. Z. Zheng,G.Q. Shen,Y. Yong,X.D. Xu,L.L. Cao,T.J. Sun,and Q.X. Yue,New types of borate esters containing nitrogen as lubricant additives: synthesis,hydrolytic stability,friction reducing and anti-wear properties,Proceedings of ASIATRB'98,Vol 1,159 （1998）. 《实用化学》副主编；1998年9月，陕西师大出版社，ISBN7-5613-1901-0。

三、专利：

1. 郑直等，“一种制备纳米金属碘化物薄膜的化学方法” 专利申请号：200610146056.3（第一发明人）

2. 郑直等，“一种制备交联聚合物薄膜的化学方法”，专利申请号：200610107389.5（第一发明人）

3. 杜如虚,黄家伟，郑直等，“制备特殊微纳米结构水合盐相转变材料的化学方法”，专利申请号：200610107390.8.。

4. 郑直等，“树枝状硒化银纳米晶薄膜材料及制备方法”，专利申请号：200710052721.7（第一发明 1、以低能氢离子束为引发剂制备表面功能性可控的交联聚合物薄膜的研究（国家自然科学基金[20574058]，2005，25万元，主持人）

2、纳米单晶碘化物薄膜材料的原位生长及表征 （河南省自然科学基金[611021900],2006年，2万元，主持人）。

3、醌基（线型或树状）分子器件的分子设计、合成及性质研究（首届河南省高校新世纪优秀人才支持计划[2005HANCET-17]，2005,20万元，主要合作人）

4、聚合物表面碳主链接技COOH (香港政府科学研究基金： 4106/98P,1999，主要完成人）

2.郑直，原名王宗周。研究员。河南荥阳人。北京大学肄业。1951年赴苏联学习。1956年获莫斯科地质勘探学院地质矿物学副博士学位。历任地质矿产部矿床地质研究所研究室主任、副所长，中国海洋学会、中国湖沼学会理事。对粘土、磷矿和钾盐矿产地质进行了研究，并取得成果。合撰有《中国高岭土矿床》、《中国磷矿形成分布的规律圾今后需要研究的问题》、《中国南方风化壳矿床的地质特征》等论文。

你们是否有这样的疑问：

为什么运动后会出现酸痛？

运动完有肌肉酸痛才算有效地运动吗？

为什么有时候酸痛会持续很多天？

为什么有时候训练完肌肉不会酸痛，反而是第二天开始剧烈疼痛和酸痛？

为什么有时候运动有酸痛感，有时没有？

肌肉酸痛是因为乳酸吗？

为什么有的时候肌肉酸痛就一个动作都完成不了，有的时候肌肉酸痛却可以标准地完成一个动作呢？

肌肉酸痛和肌肉增长到底有什么样的联系？

关于肌肉酸痛的这些问题是否困扰你很久了？没关系，这篇文章会很通俗详细地告诉你所有的答案。看完文章之后，我相信你能够很完整地回答上述的问题，甚至可以去拿这些问题考考你健身房的教练们。

一、肌肉酸痛的类型

肌肉酸痛分为两种：一种是在运动时和运动后马上就产生的肌肉酸痛，可以称之为急性肌肉酸痛。如果你平常有做俯卧撑，就不难发现你的大臂后侧肌肉（肱三头肌）在运动时很容易出现肌肉酸胀的现象；如果你有做仰卧起坐或者卷腹，也不难发现你的腹部（腹直肌）在运动时很容易出现肌肉酸胀的现象。这就是急性的肌肉酸痛。这种肌肉酸痛产生的原因有点复杂，涉及到人体三大供能系统的知识，可以简单的认为是由于血液的氧气不足，代谢的产物无法完全反应，最终产生了乳酸。乳酸的增加经过一系列的反应，最终导致你肌肉收缩能力的减少，并遏制你供能系统的供能，使得你无法再通过肌肉收缩完成下一个标准动作——这是你身体的自我保护机制。乳酸一般在停止运动后一两个小时就会从身体里完全清楚干净，所以急性的肌肉酸痛不会持续太长时间。

（如果你对产生人体三大供能系统感兴趣，可以回复109见本人文章《人体三大供能系统详解》）

另一种则是具有延迟性的肌肉酸痛（DOMS），这种酸痛一般是会在你运动后的24~72小时内达到顶峰，有些人甚至会持续5天以上的酸痛，一般5~7天后酸痛就会消失。关于延迟性的肌肉酸痛，学界仍然有很多的争议，有许多关于延迟性肌肉酸痛的理论。比如肌肉痉挛论，肌纤维损伤论，急性炎症论，骨骼肌蛋白质降解论等等。共同点是，它们都认为肌肉酸痛是由于离心运动收缩产生的（比如卧推时候杠铃下放就属于离心收缩，关于肌肉收缩的类型，会在本系列的第3课中进行详细介绍），特别是强度过大、不熟悉的离心运动产生的。

我比较倾向于认为延迟性的肌肉酸痛产生的原因在于肌肉纤维损伤，因为理解起来方便，也更符合大家训练时候观察到的现象。我之前在很多地方说过：“实际上肌肉并不是在锻炼时长出来的。在锻炼时中，你的训练会使肌肉被破坏，而回家补充的蛋白质就是用来补充被破坏的肌肉的，在补的过程中，原先的肌肉纤维会慢慢变大，这就是肌肉生长的基本原理。所以一种方式锻炼久了，也就不会酸痛了，也是这么个道理。因为你的肌纤维已经能够适应这种运动的方式和强度，所以不会被破坏太多，也就达不到不酸痛的强度了。”

可以简单地看看下面这两组图片。第一组图片显示的是骨骼肌损坏的样子，这四张图就是肌肉正常状态——肌肉损伤——肌肉修复正常的一个过程。

第二组图片则显示的是肌纤维内部的超微肌肉，根据王瑞元最新提出的“蛋白质降解理论”，他认为这是骨骼肌中蛋白质降解重组的过程，我们可以把第二组图片简单理解为：肌肉损伤（有撕裂感）——蛋白质降解（你的肌肉开始非常酸痛）——蛋白质补充进入（你的肌肉非常酸痛）——重组完毕、肌肉增强（酸痛结束）。

图组1（图组来自：Mark Juhas, George C. Engelmayr, Jr., Andrew N. Fontanella, GregoryM. Palmer, and Nenad Bursac. Biomimetic engineered muscle with capacityfor vascular integration and functional maturation in vivo. PNAS, March 31,2014; doi:10.1073/pnas.1402723111）

图组2（图组来自：王瑞元,苏全生主编.运动生理学[M],人民体育出版社,第55页）

二、肌肉酸痛和锻炼效果到底是否有关系？

通过前文，我们之前已经了解到了，肌肉酸痛分为两种，一种是急性的，在运动时产生，产生原因就是乳酸，一般在运动停止后短时间内就会消除。另一种是延迟性的，产生的原因是肌肉纤维损伤，蛋白质会在损伤时讲解和重组，最后恢复成正常状态，一般在运动后24~72小时酸痛达到顶峰。

只有“DOMS”跟肌肉增长有一定的联系，急性的肌肉酸痛没有。只有你肌肉纤维损伤后，蛋白质进入你的损伤纤维，你的肌肉才有可能增长。

那么，运动完第二天有肌肉酸痛才算有效地运动吗？——这是很多人都关心的一个问题。很多健身教练以及健身的自媒体都没能够认真地回答这个问题。因为这个问题需要去细分讨论：

1. 运动完第二天有肌肉酸痛才算有效地运动吗？

答案是否。如果你的训练目的并非是增加肌肉，而是为了提高绝对力量、或是增强你的供能系统、或是提高运动表现水平、或者是提高心肺能力总之是出于和增强骨骼肌无关的目的，那么运动第二天是否酸痛，与你锻炼是否有效基本无关。

如果你锻炼的目的并非是增加肌肉，那么你完全不必在意第二天是否有酸痛。

力量举的练法（高强度低次数）相比起健美练法（中低强度中等次数）就没有那么强烈的酸痛感。但是他在训练后他的绝对力量提高了。

2.没有延迟性肌肉酸痛（DOMS），是否意味着肌肉不会增长？

答案是否。你的肌纤维受损，然后传递到你的痛觉感受器，你感觉到了酸痛。但是这个酸痛只有在你的肌纤维受损到一定程度才足够引起你的痛觉的反应。所以没有DOMS，并不意味着肌肉不会增长，只是增长得缓慢。

如果你能一口气做50个蛙跳，那么你每天只做20个蛙跳的时候会发现，第二天肌肉是不会酸痛的。那么你的肌纤维有受损吗？有。肌肉有增长吗？有。

3.酸痛很强烈是否意味着这次训练的效果很好？

答案是不一定。酸痛很强烈也可能意味着你的动作做错了（比如用硬拉练下背），也有可能是你过度训练了，还有可能是因为你某个方面的训练水平（耐力、绝对力量、神经募集能力）下降了，也有可能是因为你训练的方法中肌肉离心收缩比较少。

门泽尔的训练方法（强度极大、训练时间短、竭尽全力）和施瓦辛格的方法不同，就不太在乎DOMS。

三、如何缓解DOMS？

目前学界和体育界对待延迟性肌肉酸痛问题，一般还是按照“肌肉纤维损伤”和“炎症反应”的方式去处理的。急性炎症论认为延迟性肌肉酸痛是一种急性炎症，急性炎症的诸多症状和延迟性肌肉酸痛都非常相像，几乎所有的教练都会采用治疗炎症的方法去缓解肌肉酸痛，比如冰敷（24小时内）和热敷（72小时后），这些是物理手段。一般人没这个条件，步骤也有一定的技巧性，所以不多做介绍。

除此之外，教练们还会根据“肌肉纤维损伤”的理论，采用营养手段对运动员进行恢复，这一点，我们普通的健身爱好者就可以参考了。

1． 摄入大量的水果和蔬菜，补充抗氧化剂，防止自由基攻击正在修复的肌细胞。

2． 补充蛋白质（牛肉、鱼肉、牛奶等），为修复肌纤维提供直接的原料。根据个人操作经验，在补充足够量蛋白质的情况下，延迟性酸痛会被大大缓解。

3． 运动后及时补充糖分，填补运动时损失的肌糖原。

还必须提一下，训练后的拉伸（静力牵张）和泡沫轴挤压、按摩（骨骼肌与筋膜放松）对于缓解DOMS也有很大的帮助。拉伸缓解DOMS的原理是静力牵张可以减轻肌肉纤维的损伤（即超微结构的改变），具体的原因学界也正在研究之中。泡沫轴挤压、按摩可以缓解DOMS的原理是利用身体自我抑制的原理放松紧张的肌肉，减少肌肉张力，从而缓解DOMS。在这里推荐泡沫轴的挤压放松，有兴趣者可以自行百度。

个人认为，对于一般的健身爱好者，最有效最直接的方法就是营养手段，多补充蛋白质和果蔬！

以上就是本期关于肌肉酸痛的全部内容。大家可以拿这篇文章里的知识去考考你们健身房的教练。如果有不同观点欢迎批评指正。

我来分享我的经验，你来成为自己的健身教练——微信公众号「陈柏龄的酱油台」 ID：soychen01。

原文地址：http://www.qianchusai.com/biomimetic-50.html