一、小结
1、不管是否健身,补充蛋白质都有助于你增肌减脂,倾向于变得更有型(即便不运动);
3、蛋白粉能保护肝脏,减少脂肪肝;
4、不健身直接吃蛋白粉,不但对肾脏没有负面影响,反而能降尿酸,对肾脏起到潜在保护作用;
5、由于尿酸与高血压/糖尿病/冠心病/心血管疾病/肝病/炎症等关联,所以蛋白粉理论上对上述疾病具有一定的益处
二、值得一提的错误观点:只喝蛋白粉不训练就没用
有些人想当然的认为,蛋白质只是提供肌肉生长的原料,它本身并不刺激肌肉生长,只有锻炼才刺激肌肉生长。
显然,这种说法是错的。
这种说法认为,蛋白质只是营养而已。
其实,蛋白质不但是营养、是原材料,也是肌肉合成的生物信号,它跟训练一样,能刺激肌肉合成。
只吃蛋白质不训练,一样也会导致增肌(只是幅度大小有不同)
三、凡事讲证据:吃高蛋白饮食,不运动,增肌了
《肥胖》期刊上有一份研究,针对30名健康、不吸烟的肥胖男性和女性进行。
该研究把它们随机分为低蛋白组(蛋白质占总热量的15%)和高蛋白组(占35%),总热量摄入相同。
研究分为两个阶段:
维持阶段,29天(基本没有热量缺口)减重阶段,28天(有热量缺口)。
结果,在维持阶段的一个月,两组总热量相等,但是高蛋白组增加了接近1KG瘦体重,而低蛋白组基本无变化。
也就是说,吃高蛋白饮食,不运动,增肌了。
中国台湾省一项对老鼠的研究支持了人类身上的实验结果,给大鼠吃蛋白粉,不运动,也增肌[69]了。
在研究中,他们把大鼠分了4组:
SC组(sedentary control,不活动的对照组)
SC+WP组(Whey Protein,不活动但喝蛋白粉)
ET组(exercise training,运动组)
ET+WP组(蛋白粉+运动)
结果:
(1)在绝对力量方面(绝对握力值),喝蛋白粉不运动也会明显增强(运动也是一样);
(2)在相对力量方面(相对体重的握力值)喝蛋白粉不运动也会明显增强(运动也是一样);
值得一提的是,在体重和减肥方面,SC+WP(不活动+蛋白粉组)比SC(不活动不喝蛋白粉组)老鼠的体重更低。
为什么喝蛋白粉不运动也会瘦呢?
原因很简单,蛋白粉能调节神经,抑制食欲,减少进食[70]。
而且有趣的是,有些研究发现蛋白粉比其他肉类产生的饥饿感更少[71]。
也就是说,哪怕是静坐不动,只要喝了蛋白粉,肌肉和力量就会增加,脂肪和体重也会减少。
用通俗的话拉说:躺瘦,躺长。
令人惋惜的是,蛋白粉厂商却不知道这些,让我这样一个不带货的人来说,真是浪费资源。
四、为什么吃高蛋白饮食,就算不运动,也能增肌?
因为,对于人体来说,蛋白质不只是构成身体的原材料,同时也是合成肌肉的刺激信号。
打个比方来说,如果我们把人体比喻成一个工厂,蛋白质一方面就是原材料;
但要生产,除了需要原料和工具,还需要“生产指令”。
企业回奥利司他是长效的特异性胃肠道脂肪酶抑制剂,能阻止甘油三酯水解为可吸收的游离脂肪酸和单酰基甘油,使其不被吸收,从而减少热量摄入,控制体重。奥利司他胶囊在我国作为非处方药管理,对肥胖或体重超重的患者的治疗有效果。推荐舒尔佳奥利司他。
如果工厂放假,没有生产指令,就算有原材料摆在那,生产也不会进行。
饮食摄入的蛋白质,除了“提供原料”,也起到了“下达生产指令”(释放增肌信号)的作用。
从这个角度说,训练和营养具有一定相似性。
这就是为什么,不运动单纯只是吃高蛋白饮食,也会有所增肌。
当然,单纯营养的增肌信号作用,可能没有训练/运动那么强,但它必然是存在的。
凡事讲证据。
Douglas等人进行了研究[9]。
研究发现,不运动,单纯补充氨基酸,能刺激青年和老年人肌肉蛋白质的合成。
他们对13名健成人进行了测试,在他们摄入一些必要氨基酸后,测试了他们的血液游离氨基酸水平和肌肉合成率。
在摄入必要氨基酸的约3个多小时内,我们能看到血液中的苯丙氨酸浓度有明显上升。
A、B分别是股动脉/静脉的苯丙氨酸浓度
与之相随的是肌蛋白合成率上升,白柱是老年人,黑柱是年轻人。
摄入氨基酸前后的肌纤维合成率有所提升
amino acid supplementation acutely stimulated muscle protein synthesis in both young and elderly individuals.
补充氨基酸能刺激青年和老年人肌肉蛋白质的合成。
Daniel等人的研究。
该研究测定了44名健康的青年和老年人在摄入不同数量必需氨基酸(EAA)后的肌原纤维和肌浆蛋白合成率。
结果显示,不运动,摄入氨基酸就可以提升肌原纤维和肌浆蛋白的合成率。
Bart等人的研究。
该研究对象是48名老年人,该研究发现:
(1)摄入乳清蛋白、酪蛋白,都会提升老年人的肌肉内蛋白合成,摄入乳清蛋白(喝蛋白粉)造成的肌蛋白合成效果大于另外两者;
(2)血液种的必要氨基酸浓度与肌蛋白合成率具有中高的正相关性;
4、练肌肉的人群。 最后,服蛋白粉不能盲目。过量用蛋白粉会给肝肾带来额外负担。肝功能衰竭、出现血氨升高或有肝性脑病前兆时应暂时避免摄入蛋白质丰富的食物,包括蛋白粉。不建议婴儿吃蛋白粉,其他人群也不宜过量补充。
血液亮氨酸浓度与肌蛋白合成具有较高正相关性。
类似的证据还有很多:
Volpi等人低对15名健康成人(7名年轻人和8名老人)研究表明[10],不运动,口服混合氨基酸刺激老年人和年轻人的肌肉蛋白质合成。
Smith等人对7名年轻男子灌输缬氨酸、亮氨酸后发现,他们的肌纤维合成率提高[11];
Volpi等人对14名健康老人的研究发现,补充必要/非必要氨基酸都能刺激他们的肌肉蛋白质合成[12];
Garlick等人对鼠类的研究发现,氨基酸,尤其是支链氨基酸,增加了肌肉蛋白质合成对胰岛素的敏感性[13];
Koopman等人发现,摄入水解酪蛋白会加速消化和吸收,提高血浆氨基酸的利用率,并提高餐后肌肉蛋白质的合成速率[14];
所以,蛋白质不仅仅有原料作用,也有合成代谢信号作用;光是多吃蛋白质不运动,也能有一定程度的增肌或者减脂。
五、打破砂锅问到底:为什么摄入蛋白质会刺激肌蛋白合成?
为了解释为什么,我们得复习下以前的知识。
我之前有一篇文章讲生长激素的原理:“PI3K/AKT信号通路”[15,16,17,18]。
生长激素到底能够增加肌纤维数量吗?
生长激素刺激增肌的原理,粗略归纳有7个步骤:
(1)Igf-1与细胞膜表面的跨膜受体结合;
但是需要知道的是,对于不健身的人群来说,蛋白粉还是要适量食用,过量吃蛋白粉,会造成肠胃和肝脏的负担,会出现胀气腹胀等现象,日常生活中吃蛋白粉也起不到增肌的作用。体重或增加或不变 也要看吃蛋白粉不健身的人从事。
(2)引发一种酶被激活:PI3K(磷脂酰肌醇激酶);
(3)PI3K激活下游蛋白Akt;
(4)Akt激活更下游的蛋白:mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)[19]
(5)mTOR再激活下游的S6k(S6激酶)和eIF4E(真核细胞起始因子4E);
(6)S6k和eIF4E都是DNA转录启示因子[20,21,22],能激活DNA转录[22,23,24];
(7)DNA转录为RNA,RNA翻译为蛋白质;
我们肌肉中的蛋白质就是这么来的:
从激活细胞膜上的受体开始,一个个蛋白/酶依次被激活,最后激活DNA转录,然后mRNA翻译为蛋白质。
六、“DNA表达”跟蛋白粉有什么关系?
别急,当然有密切关系。
我们在前面展示了许多证据,证明增加蛋白质摄入,可以增肌。
具体怎么增肌的呢?
蛋白质是用DNA作为开头,合成出来的。
最重要的有两步。
步骤1(转录):DNA先复制出自身的单螺旋解构临时复制品:mRNA
步骤2(翻译):mRNA以它自身为模板,合成蛋白质。
如果我们再说细一点,在步骤2,mRNA是如何合成蛋白质的呢?
我们的身体会运来各类氨基酸,这些氨基酸能识别mRNA上的碱基序列,从而精确的“对号入座”,这样也就初步的合成了蛋白质。
当然,上图是个示意,其实蛋白质的结构比这个复杂多了,而且新生的蛋白质(肽链)还需要经过折叠、化学修饰,运载到细胞相应部位等,才能发挥作用。
看完了上面的,我们就明白了:
增肌,或者说蛋白质合成,是以DNA的转录开始的(上文所说的“步骤1”)。
转录,需要一个因子(起始因子)。
反应快的同学已经想到了,我要说的就是eIF4E(真核细胞起始因子4E)[32,33]。
激活了eIF4E,DNA转录水平就会提升,然后合成蛋白质——它们是蛋白质合成的关键[34,35]。
此外,S6激酶也是重要的DNA转录起始因子[28]。
跟真核细胞起始因子4E一样,S6也能被蛋白粉(亮氨酸)所激活[30];
Liu等人证实,氨基酸不仅是蛋白质合成的原料,也是促进骨骼肌mRNA翻译和蛋白质合成的信号,因为供应BCAA能激活eIF4E-BP1和S6[31];
七、再深些:氨基酸如何激活eIF4E和S6呢?
通过“磷酸化”。
磷酸化是一个生化术语,也是自然界一种非常普遍的、对蛋白质进行化学修饰的过程。
生物在磷酸激酶的作用下,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。
eIF4E和S6都是蛋白质,所以磷酸化后,它们的活性会提高。
又由于他们是DNA的转录起始因子,所以磷酸化eIF4E和S6之后,它们就被“激活”了,就上调了DNA的转录水平,最终实现了增肌。
当然,上述只论口述,我们还是得看证据。
只吃蛋白粉不训练,肌肉不会生长。高蛋白粉不起作用。就像喝一杯食物一样,它最终会在体内被消耗掉,而消耗的脂肪也会储存在体内。重量变化,现在很多人想用最简单的方法减肥。所以减肥是很多人的最爱。很多人希望白眼食物。
Liu等人在《临床内分泌与代谢杂志》上发表的了一项以10名健康年轻人为对象的研究,对他们注射氨基酸,观察他们肌细胞内的变化。
如下图,灰柱“AA”是注射氨基酸后,白色是注射前。
纵轴是磷酸化水平。
其中,4E-BP1是eIF4E(真核生物起始因子4E)的结合蛋白,结合状态下能抑制eIF4E的作用。
氨基酸注射后,这种结合蛋白被磷酸化,抑制状态解除,释放eIF4E。
同时,氨基酸注射,导致p70S6K磷酸化,进而增加了核糖体蛋白S6的磷酸化[36]。
S6被磷酸化后,促进了一些在蛋白质合成中起重要作用的核糖体蛋白的合成[35,37]。
这些,也就证明了氨基酸注射或摄入能磷酸化4E-BP1、eIF4E、S6,进而引发蛋白合成。
当然,如果只有一个研究是说服力不高的,我们还得有更多支持数据。
Satoshi等人的研究也支持上述结论。
Satoshi等人发现,让14名年轻健康的人摄入必要氨基酸+碳水化合物,可以提高他们体内的mTOR(上)、4E-BP1(中)、S6K1(下)的磷酸化程度[28];
上面两个是对人类进行的研究,对动物的研究结果也一样:
Jeffery等人研究发现,对猪注射亮氨酸,可增加细胞中真核细胞起始因子4E的结合蛋白-1的磷酸化程度[25];
Anthony等人发现,缺乏蛋白质的老鼠,其细胞中的真核细胞起始因子4E磷酸化程度较低,DNA的翻译受阻;给老鼠口服亮氨酸后,真核细胞起始因子4E的磷酸化程度提高了3倍[26];
Anthony等人的进一步研究发现,对老鼠使用了mTOR抑制剂后,发现老鼠的蛋白质合成被“阻止”了[27];
说个题外话,有些读者非常懵懂,来问我,难道健身还跟DNA有关?DNA不是传宗接代用的吗?
上面的章节就是答案:如我们之前的系列文章所说,DNA是生命活动的中心。只要你活着,DNA就在不停的发挥作用。
例如,我们细胞内的蛋白质在不断的分解、又在不断的合成,这些过程都由DNA为核心的,我们所有的生命活动都离不开它——无时无刻。
八、回到题主的问题:打篮球
现有证据无争议的显示,运动前后摄入蛋白质有助于长肌肉。
Koopman等人发现运动后,与单纯摄入碳水化合物相比,摄入蛋白质和亮氨酸可促进肌肉蛋白质合成[1];
Rasmussen等人发现运动后饮用氨基酸比安慰剂能明显的提高肌肉蛋白质合成[3];
Tip等人发现,运动后摄入或注射必要氨基酸,使动脉血中氨基酸浓度增加了大约150%-640%,但同时,摄入安慰剂,则导致肌蛋白分解显著增加[3];
Tip等人发现,运动后摄入的氨基酸,会向运动部位(腿部)输送,从而导致肌蛋白质合成增加[7];
Sharon等人发现,运动后只摄入碳水、只摄入蛋白质、混合摄入,都能提高蛋白质合成率,并且混合摄入提升最多[4];
CHO指碳水、MIX指碳水+氨基酸混合、AA是氨基酸
Beelen等人发现,运动后摄入蛋白质,比单纯摄入碳水,导致肌蛋白和成更多[8];
注意,如果只是单纯运动,不摄入任何能量/蛋白质,那么运动引起的肌蛋白质净增长为负[5,6],也就是说,会导致肌肉分解。
因此,运动前后的蛋白质和能量补充相当重要。
九、有些人老在提“过量蛋白质如何如何”,其实很难过量
目前,没有足够的证据证明高蛋白饮食对健康人的肾有伤害[45]。
现有的证据要么是基于推测,要么是基于对肾功能不全的人[46,47]。
有些观点认为在蛋白质代谢产生的代谢物可能会引发血液酸化、血尿素过多等问题,但反驳的数据也存在,如William等人的研究发现,高达3.6g/kg体重/日的蛋白质摄入量,对体液的状态影响非常小[48]。
吃过量蛋白质,非常难。
就目前主流营养学界推荐的每日营养供给量(RDA),建议是每KG体重0.8g蛋白质/日,但是这个数据只考虑了维持氮平衡[1]的最低所需量[39];
更多的数据表明,即便对于老年人来说,RDA也是不够的[41,42]。
比如,某些氨基酸的额外代谢作用需要血液和细胞内水平高于蛋白质合成的最低需要[49];
有研究发现蛋白质摄入量>1.0g/kg体重/天,对健康老年人的有害肌肉萎缩有保护作用[44];
一项为期6年的纵向观察研究,拥有较高的蛋白质摄入量的老年女性,有更好的身体机能[43]。
此外,RDA也也没考虑运动健身、肌肉修复、组织增长对于蛋白质的额外需求,通常运动人群比一般人需要更高的蛋白质摄入。
因此,美国食品和营养委员2002年设置了的建议的蛋白质摄入量区间,建议是0.8-2.5g每KG体重/日[39],并且没有提出上限风险(without any identifiable Upper Limit risk)。
2.5g是个什么概念呢?
一个75kg的成年男子,他每日吃到187g蛋白质。这相当于60个蛋清、接近2斤鸡胸肉,或者接近13斤牛奶。这个量,我相信绝大多数人吃下去,更不可能每天都这么吃。
比方说,我们用电商网站上某常见牛排品牌来计算:一盒牛奶250g(半斤)含有7.5g蛋白质。要吃够187g,那需要25盒*250g=6250g牛奶=12.5斤牛奶。
蛋白质吃多了,理论上确实是有危害的,但是实际上,并不容易吃“过多”。
原因很简单,蛋白质比脂肪或者碳水都更难消化,更胀肚[40]。
也就是说,很可能还没吃过量,已经吃不下了。
十、目前尚无证据证明过量蛋白质对肝脏有损害
1、“氨基酸代谢在肝脏”这个说法本身就很不准确。
准确的说,只有部分氨基酸代谢在肝脏。
进入血液后,有两条路可走。
(1)作为原材料使用:拿去合成我们的身体组织;
(2)糖异生供能、或者转化为糖类/脂肪[52,53]。
只有路径(2)的氨基酸才在肝脏代谢。
2、肝脏如何处理氨基酸?
当氨基酸用于供能时,要脱氨基,转化为α酮酸[55];肝脏用氨合成尿素,从而解毒。
1932年,德国学者hans等人提出了“鸟氨酸循环”学说,来解释肝脏把氨被合成尿素的过程。
(1)鸟氨酸与氨、二氧化碳、ATP,在一系列酶的作用下,生成精氨酸;
(2)精氨酸在一系列酶的作用下,生成尿素和鸟氨酸。
这样,肝脏就把氨基酸脱下的氨转变为了尿素。
3、肝脏能处理多少?
根据Rudman等人对10名普通人和34名肝硬化病人进行了研究[61],他们发展了一种计算方法可以量化人类排出尿素的速率。
普通人的肝脏在24小时内,可将吃下去的蛋白质脱氨基、加工成尿素的水平,取决于体重和个体差异。
当然,有些人由于个体差异存在,耐受力更低,可能会出问题;但是反过来,耐受力更强的个体,即便吃到更多,可能也没事。
请注意,上述研究针对的是不运动的人。
如果进行健身,系统训练的人,吃下去的蛋白质,会有更多的氨基酸走“原材料路径”,而不走糖异生,这也就会导致可承受的蛋白质摄入量,在上述值的基础之上(3.5-4.5g/每kg体重/日)还可能进一步增加。
很显然,普通人是不太可能每天吃不下这么多蛋白质的。
而一般健身者每日蛋白质摄入量在1.5-2g每kg体重,所以是完全没有问题的,吃到饱甚至撑也不会超过肝脏的处理能力。
4、肝脏处理氨,会产生“负担”吗?
在上面,我们说了,肝脏处理氨,是通过“鸟氨酸循环”,细说大概有5个复杂的步骤。
(1)氨+二氧化碳+ATP=氨基甲酰磷酸;
(2)氨基甲酰磷酸+鸟氨酸=瓜氨酸;
(3)瓜氨酸+天门冬氨酸=精氨酸代琥珀酸;
(4)精氨酸代琥珀酸裂解=精氨酸+延胡索酸;
(5)精氨酸水解=尿素+鸟氨酸
在这5个步骤中,肝脏需要增加很多的工作量吗?
并不会,因为肝脏只是它们合成的场所。
主要的工作是由酶来完成的,在氨合成尿素的鸟氨酸循环中涉及的酶主要包括:
N-乙酰谷胺酶;
氨基甲酰磷酸合成酶;
鸟氨酸氨基甲酰转移酶;
精氨酸代琥珀酸合成/裂解酶;
精氨酸酶;
当然,肝脏有问题的人,的确不能吃太多蛋白质,因为他合成尿素的能力可能会受损[58,59]。
如果不能合成足够的尿素,血液中的氨水平可能会过高,会积累,成为高血氨症,这也就是“兔肉饥荒”的原理:
一些北美旅行者吃的动物是兔肉之类富含蛋白质的食物,但缺乏碳水和脂肪,结果他们过度依靠氨基酸氧化供能,这个过程会产生大量的氨,而人体处理氨的速率是有限的,所以他们可能出现高血氨症状,出现头晕、恶心,氨中毒,甚至在2-3周内死亡[51]。
目前,医学上只仅仅证明了肝病或者基因有缺陷的个体会的肝脏会缺乏处理氨的能力。
例如,我们在上面所说,肝脏将氨合成尿素有5个步骤,第一步就 需要用酶:磷酸氨基磷酸合成酶1(CPS1)。这种酶也是一种蛋白质,有它自己的基因:CPS1基因。如果CPS1基因突变,个体的磷酸氨基磷酸合成酶的活性不足,就无法实现鸟氨酸循环。
因此,他们的肝脏处理氨的能力不足,突变者可能在40岁以内、甚至是婴儿期死亡[60]。
十一、蛋白质摄入对肝脏有保护作用
所谓保护作用,指的是高蛋白饮食有助于减少脂肪肝。
一般来说,对于动物,采用高脂肪或者高果糖饮食,都可导致脂肪肝[62,63,64]。
Mur等人发现,相对于热量不超标的对照组(下图C组)而言,高热量/高脂肪饮食造成肝脏脂肪堆积最为严重(下图HF组);
而同样的高热量下,如果有部分脂肪被蛋白质替代(下图HFHP组),则肝脏的脂肪堆积减少了大约22%[65]。
研究人员推测,这可能是因为,虽然两个高热量组摄入的热量相等,但是高脂高蛋白组当中,有更多的氨基酸在肝脏走糖异生路径,这可能会导致肝脏消耗更多的能量,从而减少了肝脏的脂肪堆积;
还有一点是很多人忽略的,高蛋白饮食会增加胰高血糖素的分泌(胰高血糖素是一种分解代谢激素),这会导致脂肪分解增加[67,68]。
十二、蛋白粉通过降低尿酸来保护肾脏
蛋白粉能降尿酸,实锤,没有争议。
肉崽:肌酸跟蛋白粉到底对肾脏有没有影响?
高尿酸会增加心脏疾病、心血管疾病、代谢综合征(如糖尿病、高血压)、肥胖等疾病的几率。
所以,蛋白粉对肾脏和上述疾病很可能会有保护作用。
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