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生长激素与肌纤维数

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前言

大家好。

最近有学员询问了我关于的问题。

我本来打算简答，但是最后决定将回答整理成以一篇文章。

全文多字，介绍了生长激素、IGF-1的作用机理，以及与肌纤维数之间的话题。

本文对于有生物基础的人来说是皮毛，但对毫无基础的人来说，可能会是痛苦的阅读经历。

如果觉得难，直接看要点概括就行了。

要点概括

1、从健身爱好者的增肌视角而言，总体上，生长激素本身并不发挥太多作用，而是它的下游激素IGF-1发挥作用；

2、IGF-1的生成，主要靠生长激素作用于肝；

3、IGF-1能造成增肌，主要是通过基因（上调肌内蛋白的基因表达等）。

4、对于而言，目前不但缺乏支持证据，还存在一些中等强度的反对证据。因此我个人不支持该观点。

5、对于，本文因为篇幅不足，没有讨论。

但是，总体上更多的证据认为不能。

虽然有一些争议，但是这不重要。

重要的是，即便能增加，它对于增肌的贡献来说也是微乎其微的。这一点，是主流看法，包括运动生理学上教材也是直接下结论的。

生长激素

生长激素，Growthhormone，缩写GH。

众所周知，GH是一种由垂体前叶分泌的肽类激素（1，2）。虽然它由垂体分泌，但由下丘脑调节。下丘脑可上调、下调GH的分泌（3，4）。

当下丘脑释放释放“生长激素释放因子”（GHSs）时，上调垂体对GH的分泌；当它释放释放“生长抑制素”（GHRH）时，下调垂体对GH的分泌。

（为了照顾没基础的健身爱好者，略啰嗦，见谅）

也就是说，对分泌GH这件事而言，下丘脑是垂体的“上级”。

健身健美爱好者们都知道，生长激素的主要作用是增肌减脂（还有对骨骺未闭合的儿童/青年可以长高），但其作用远远不仅如此。

张等人年的研究发现，患有生长激素缺乏症的儿童，其大脑功能和结构均出现异常（16）。

事实上，GH的功能多、用途广。除了促进细胞生长、分裂和再生（6，7）外，在维持新陈代谢/免疫系统功能、调节生殖系统和心血管系统、神经系统（8，9）等个个领域都有作用。

人体几乎所有细胞上都有生长激素受体（13）。

GH的作用途径

途径一：GH直接作用于身体各类细胞（77）。

途径二：GH作用于肝（77）。

这两条生效途径，第一种是相对次要的，第二种是相对主要的（2，4，5）。

我们都听说过“健美运动员使用外源性GH来增肌”这件事。好像以为GH就能增肌，其实这么说非常不准确，甚至可以说是错的。

GH的效能，主要靠的是IGF-1（类胰岛生长因子-1）（5）。

IGF-1是骨骼肌发育（儿童/青少年）、增粗（成人）、再生（创伤）所的重要生物因子（76，77，78，79，80）。

比方说，如果GH是大老板，那IGF-1就是他的一个经理。大多数具体的工作，老板不会亲自做，只需要下达指令给部门经理。

当然，极少数工作老板是要亲自去的，比如携带咖啡零食慰问通宵加班的员工。

所以，考虑GH的增肌效果，我们的眼光主要落在IGF-1上，而不是GH本身。

IGF-1怎么来的？

GH主要作用于肝，然后由肝产生IGF-1，IGF-1再作用于肌细胞，实现增肌（10，11）。所以，IGF-1也被称为GH的下游激素。

这是简要概括。不过大家可以稍微多了解一点。

我们都知道，激素需要与受体结合才能生效，GH当然也是（68）。

GH的受体叫GHR（GrowthHormoneReceptor）。

GHR大量存在于肝细胞上（当然，全身其他细胞也有），它是一种蛋白，一种跨膜蛋白。

跨什么膜？当然是细胞膜。

为什么要跨膜？因为进不去。

那GH进不去，难道其他激素就能进去？

当然，类固醇类（如睾酮/皮质醇/雌激素等）就可以。

有印象的读者应该还记得我在连载讲过的基础知识，激素分为类固醇激素和非类固醇激素。

类固醇激素可以穿过细胞膜，进入细胞内，最后落到基因上发挥作用。而非类固醇激素，则不能进入细胞，只能在细胞膜上，与受体结合。

就像有些小区，骑手可以把外卖直接送到住户门口（像类固醇激素），有些就只能放在门卫那（像非类固醇激素）。

GH属于非类固醇激素，不能进入细胞，只能在细胞膜上与受体（GHR）结合。但是这样还不够啊，还没生效呢。所以，后的事情才是关键。

这些事件的名称大家可能不熟悉，但我们要知道生长激素的作用原理（IGF-1怎么来的），就必须了解下面的基础信息。

上图中，黑色竖立的粗线，就是GHR，它镶嵌在细胞膜上。

GH在细胞表面与GHR结合，引发一种名为JAK2的蛋白磷酸化（），再激活多条细胞内的分子信号通路（13）。

其中，中间的那条红色通路的激活（STAT5），最引发致IGF-1基因的转录增加（13）。

我们的IGF-1，很大一部分就是这么来的。

当然，如果JAK2和STAT5通路受损，就会出现“有生长激素，但是IGF-1不足”的情况，这也被称为“生长激素抵抗”（）。

IGF-1的来源，除了GH-肝，还有部分是来自全身其他各类细胞分泌的。例如有研究发现，运动本身也会导致一些细胞分泌IGF-1（16，17）。

不过，GH不光是可以作用于肝来生成IGF-1，作用于肌肉也能生成一些（，，）。

这就是GH主要作用的简单梳理：与GHR结合后，激活多条细胞信号通路、最终导致IGF-1的基因表达上调、IGF-1在肝的合成增加。

所以，我们也清楚了，类固醇/非类固醇激素的最终落脚点都是基因。

其实，不仅仅是GH和外源性激素，就连训练也是一样的，并不是直接生效，而是通过改变基因的表达来生效（制造更多的肌原蛋白等）。

很明显，基因是第一位的，是绕不过的，激素和训练紧随其后。

体育界发现，药物使用后，有些运动员进步很大，有些进步甚微，也就是我们之前在连载说过的高反应者、低反应者（还有无反应者）。

这说明，“使用外源性激素之后的效果好坏”，主要是基因决定的。

健美爱好者经常会说：不行的人，给他一吨药他也不行。

为什么呢？原因主要是基（yun）因（qi）方面的事。

IGF-1与增肌

众所周知，肌纤维是有丝分裂后的细胞，其大小取决于骨骼肌内的新蛋白合成和旧蛋白分解之间的平衡。

在一般情况下，蛋白质的合成和分解速率是平衡的，肌纤维的大小保持不变。

在疾病、营养不良、停训、睡眠不足、某些激素水平紊乱、工作/精神压力、紧张/焦虑/过度用脑（比如我）等情形下，肌纤维蛋白分解速度加快，蛋白质合成速率降低，导致肌肉体积缩小、力量下降、易疲劳。

IGF-1可以调节蛋白质合成和降解途径。骨骼肌中IGF-1信号的改变，对肌纤维的大小和功能有很大的影响。它是调节骨骼肌合成/分解代谢、决定肌肉大小的关键因子（17，76，77，78，79，80）。

那IGF-1具体是如何生效的？可以归结为一句话：“通过某些分子信号通路，影响基因表达”（42，43，77）。

这样说或许有些模糊，具体影响了什么东西的基因表达？

当然是组成我们肌纤维的那些蛋白质的基因表达了。

不熟悉生物的同学可能会有疑问，蛋白质还有基因吗？

就构成我们身体（肌纤维）的蛋白质来说，当然有。

蛋白质有很多种类，它们一般是由多个氨基酸构成的长链大分子。

我们吃下去的蛋白质，并不是直接就到了肌肉里面，而是被拆解为各类氨基酸等，再由身体把它们“组装”成我们肌肉所需、特定分子机构的蛋白。

身体如何组装？当然是靠设计图（DNA）。

对于“我们如何把吃下去的蛋白质合称为我们自身的肌纤维”这件事来说，大致有点像：

我们把大房子拆了（比如吃的鸡胸肉、喝的蛋白粉），拆分为小的砖头（氨基酸），然后我们再依据设计图（我的肌内蛋白的基因），来修建新的建筑—这就是我们的肌纤维（肌原纤维、粗/细肌丝）。

因此，我们前面说的“IGF-1通过一些分子信号通路，来上调了基因的表达”，意思就是，就是上调了肌肉内的各种蛋白的表达。

具体什么蛋白呢？比如肌源蛋白（77）。它是组成肌纤维、肌原纤维的重要蛋白之一。

下面这张图就是IGF-1的作用原理示意图。不要怕，其实不复杂。

图中，蓝色的像墙一样的东西是细胞膜。

同时，大家会看到细胞膜上有黄色的、穿过细胞膜的“IGF-1R”，这就是IGF-1的受体（74）。

IGF-1也不是类固醇激素，不能进入细胞内。它在细胞膜表面与受体结合后，引发后续系列细胞事件：

IRS-1和PI3K被激活（69，70，71，72，73），接着AKT被激活（44）。

所以，这一条细胞信号通路也叫做IGF-1/PI3K/AKT通路。第一次见？没关系，以后你会很熟悉它的。

这条细胞信号通路对于肌肥大极为重要（20，21，24，25），甚至于有些研究者认为它是必不可少的（26）。

在AKT途径的下游，又产生了几个分支通路。

第一个分支是mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）及其下游细胞因子（45，46，48）。（下图的红圈和线）

在该信号通路上，IGF-1通过AKT，激活mTOR，最终（47）增强了2个下游细胞因子：S6和eIF4E（20，21）。

S6是“核糖体S6蛋白激酶”的缩写，主要作用包括基因转录、调节细胞周期、细胞代谢等；

eIF4E是EukaryoticInitiationFactor4-E的缩写，中文名真核细胞起始因子4E，又叫帽蛋白，它能与另一种蛋白EIF4G（真核细胞起始因子4G）相互作用，在DNA的翻译、表达中起重要作用（22，23，49）。

也就是说，具体的途径是IGF-1→PI3K→AKT→mTOR→S6eIF4E（图上画的红圈）。

S6和eIF4E是分子信号终端的因子，他们直接作用于肌源蛋白（还有其他蛋白）的基因，上调其表达，导致肌内蛋白合成增加，从而增肌（22，23，49）。

第二个分支是GSK3β（糖原合成酶激酶3β，下图黄色的圈和线）。

在这条路径上，AKT通过将GSK3β磷酸化的形式来抑制它（50）。

然后呢？就激活2种GSK3β下游因子的活性（eIF2B和β-catenin）（27，28）。

再然后呢？这两种下游因子如何导致增肌？当然，还是通过作用于基因。

eIF2B是EukaryoticInitiationFactor2-B的缩写，中文名真核细胞起始因子2B，与前面的elF4E类似，它在mRNA的翻译中，发挥了重要的作用（36，49）。

β-catenin是一种调节蛋白，在一定条件下进入细胞核激活转录活动（35）。

心细的同学可能会发现，为什么抑制上游因子（GSK3β）的同时还能激活2种下游因子呢（eIF2B和β-catenin）？

可能因为它们具有相反的功能。

GSK3β对肌蛋白合成起抑制作用（51，52，53，54，55），它的2种下游因子对肌肉合成起正面上调作用（49）。

我们做个梳理。

GH是公司董事长，IGF-1是公司总经理，AKT是部门经理。所谓IGF-1/PI3K/AKT信号通路，就有点像是领导层。

AKT手下有多个科长，我们已经介绍了2个主要的。

第一个科长叫mTOR，他手下有2个员工（eIF4E和S6）。

第二个科长叫GSK3β，也有2个员工（eIF2B和β-catenin）

第一个科室全员都是OK的。

第二个科室的科长总是不干事（GSK3β），但2个员工是积极干事的。

于是副经理（AKT）通过打压这个不干事的科长（GSK3β），来激发该科室内2个员工（eIF2B和β-catenin）的工作积极性。

现有的科学证据发现，上述通路对维骨骼肌体积极为重要。现已证明，在各种肌萎缩的模型中，这些通路都受到了负面影响（30，31，32，33）。

特别要注意的是，整个IGF-1分子信号通路的底层因子（那4个员工：eIF4E、S6、eIF2B、β-catenin）都是通过基因环节制造“增肌效果”的。

IGF-1的另一种增肌方式：抑制肌萎缩

我们讲了半天，主要讲了2个科长和他们的科室（mTOR和GSK3β），这2条信号路径都是“增肌”路径。

其实IGF-1的“增肌”方式，还有另一类：抑制那些会导致肌肉萎缩的细胞信号。

这就有点像，领导层不光会激励生产/业务部门产生“收入”，还要管控财务，来减少“支出”，严格审批预算、控制报销等。

可能有些同学不解，身体还有细胞信号会导致肌肉萎缩的？

当然有，而且很多。例如，大家都知道的用进废退。肌肉不用了，就要逐渐减小、萎缩。

为什么会萎缩呢？因为肌肉自己会分泌一些细胞因子，如肿瘤坏死因子-TNFα（75），让肌纤维内的蛋白分解多于合成，肌纤维尺寸就会缩小。

作为证明，David等人的研究报告说，IGF-1/PI3K/AKT途径不但能激活一些“合成代谢信号通路”（37，38）（之前说过的科室一、二），也能抑制一些分解代谢信号通路（19），例如TNF路径。

这就像领导要考虑两件事：增加业务收入、控制经营成本。

接下来我们简单了解下TNF路径。它是肿瘤坏死因子的缩写。

顾名思义，它具有杀伤、坏死、萎缩、抑制等作用。它能抑制肿瘤细胞生长，破坏其血管导致其死亡，也能抑制正常细胞的“增肌”。

所以我们打比方说，如果说你的肌肉是花园，那么癌细胞就像是杂草。你给花园施肥，花会生长，杂草也会生长。你喷洒毒药，杂草死了，花也不行了。

许多药商会说：XXX激素是你自身就有的，是天然的，所以无害，放心用，放心买！

这就叫谋财害命。

强力合成代谢的激素，是2A级的致癌物。这意味着在动物实验上，就是明确致癌。在人类身上为什么不确定？因为人道关系、实验不足。

但是他们不会告诉你，许多强力的合成代谢因子、激素，也被医学上的肿瘤研究视为癌症发展的关键因素，例如增肌增力效果是普通睾酮好几倍的去氢睾酮，它的致癌性也成比例增加。

记住，“科技”是致癌物。

反过来，许多抑制肌肉生长的物品，如二甲/阿司匹林，也具有一定的抗癌作用。回到本文，TNF的作为一个抑制肌肉生长的因子，它的具体作用由一系列下游的分子信号通路来实施。

如图所示，TNFα后面有个诱导骨骼肌萎缩的分子信号通路，它的2个下游因子（MAFbx和MuRF1）作用是促进骨骼肌萎缩、蛋白质分解（56，58，59，60）。

有研究指出，MuRF1能引起肌纤维内的粗肌丝上的肌球蛋白降解，从而引发肌肉萎缩（62）。

那这些东西跟我们要说的GH、IGF-1有啥关系呢？

IGF-1的下游因子AKT，可以减少MAFbx和MuRF1的数量。

MAFbx和MuRF1是促进骨骼肌萎缩的，所以它们少了，你的肌肉就会大一点。

那AKT为何能减少MAFbx和MuRF1的数量呢？

因为AKT能通过抑制FOXO基因（有趣的是，这是长寿基因），从而抑制MAFbx和MuRF1的转录上调，这样，这两个家伙就少了。

所以，我们刚才看了增肌与致癌的关系，在这里也看到了长寿与肌肉萎缩的一个薄弱关系（抑制了长寿基因FOXO也就抑制了MAFbx和MuRF1的转录水平）。

这方面，我们可以回忆起一些新闻，说一些大剂量使用激素然后得了癌症的不幸运动员的例子。

那么，AKT而使MAFbx和MuRF1的数量减少了，减少了骨骼肌分解、萎缩，也就变相增肌了。

凡事不能靠猜。研究发现IGF-1基因突变型小鼠的肌肉水平明显高于对照组，提示可能是IGF-1/PI3K/AKT路径对TNF等分解代谢通路的抑制（39，40）。

除了我们上面介绍的TNF，还有大家耳熟能详的肌肉生长抑制素（Myostatin），它也有点像IGF-1的“仇家”。

肌肉生长抑制素（Myostatin）是转化生长因子-β（TGF-β）家族成员之一，主要由骨骼肌分泌，作用是下调骨骼肌体积（63）。

研究已经确定了肌生长抑素和IGF-1之间，存在相互拮抗关系。

一系列研究发现，肌肉生长抑素会阻碍IGF-1/PI3K/AKT途径，导致蛋白质合成减少，导致细胞大小缩小（64，65，66）。

反过来，在缺乏肌生长抑素的小鼠中，IGF-1的下游细胞因子如Akt和S6，总量增加（64，67）。

所以，这就部分解释了为什么有些人的肌肉，天生就特别大。那可能仅仅是因为他的肌肉生长抑制素比较少（当然，还有其他很多可能）。

肌肉生长抑制素是怎么来的呢？它有自己的上游基因。如果说基因就是设计图，那么身体就依照这设计图，造出肌肉生长抑制素来。

如果该基因表达不好，那么某人的肌肉生长抑制素就少，他就可能成为形体运动员、肌肉网红什么的。

大家要明白，这是基（yun）因（qi）的问题，不是训练的问题。

回到主题，医学发现，在癌症、心脏病、HIV和衰老中，发现肌肉生长抑素的数量上调。

此外，大量注射肌抑素会引起啮齿类动物的一些恶性疾病。

IGF-1可以对抗肌肉生长抑制素。有研究发现，IGF-1注射，可以在一定程度阻断肌肉生长抑素导致的Akt的下调和肌纤维直径减少（66）。

总的来说，IGF-1/PI3K/AKT同时途径影响我们体内多个“增肌”“减肌”的细胞因子，进而通过影响基因表达的方式（42，43），调节骨骼肌细胞内的蛋白合成、分解的比值，从而决定肌肉大小（57）。

外源性GH与肌纤维数

回到我们最初探讨的话题，外源性生长激素的使用，能增肌肌纤维数吗？

某些网友之所以会认为“会”，因为他们看了些药商文章。

上述图片就是网友所谓的“资料来源”。

请记住：

没有证据的文章的就是口嗨。

有些网友说，那你能证明生长激素不能增加肌纤维数？

这简直就是神逻辑。非常可怕，连常识都没有。

正常人都知道，“谁主张，谁举证”是保障人类社会能够运行的基本的逻辑。如果不遵循这种逻辑，这个世界就要乱套了。

例如：

A：你欠我一个亿

B：证据呢，你有欠条吗？

A：欠条你可能烧了，请你证明你没有欠我一个亿

B：那我银行存款、