Transcript 與運動有關的激素（續）
國際教育融入課程 主題：2012倫敦奧運 運動、神經、內分泌系統與 使用禁藥對其造成的影響 製作人：林淑慧 老師 私立及人中學 生物科 人體的運動系統 (1) 骨骼 人體的骨骼由206塊骨連結而成， 大體上可分為顱骨(29塊)、軀幹骨(51塊)和 四肢骨(126塊)三大部分。 由骨膜、骨質和 骨髓組成。 (2) 關節 關節由關節面、關節囊和關節腔構 成。 (3) 骨骼肌 人體約有400 塊大小不一的骨骼 肌，約佔體重的36-40%；大體上可以分為 頭頸肌、軀幹肌和四肢肌三大部分。 來源： http://www.lifetechgroup.com/chinese/content/csport_sys.htm 骨膜 骨膜是一層堅韌的結締組織膜， 覆蓋在骨的表面。骨膜內含豐富 的血管、神經和成骨細胞等。它 對骨的營養、生長和再生有重要 作用。 骨質 骨質：骨質由於結構不同可分為兩種：一種 由多層緊密排列的骨板構成，叫做骨密質； 另一種由薄骨板即骨小梁互相交織構成立體 的網，呈海綿狀，叫做骨鬆質。 (一)骨密質質地緻密，抗壓抗扭曲性很強。 (二)骨鬆質則按力的一定方向排列，雖質地疏 鬆但卻體現出既輕便又堅固的性能，符合以 最少的原料發揮最大功效的構築原則。 不同形態的骨，由於其功能側重點不同，在 骨密質和骨鬆質的分布上也呈現出各自的特 色。 骨質(續) 《1》以保護功能為主的扁骨，其 內外兩面是薄層的骨密質叫做內 板和外板，中間鑲夾著適量的骨 鬆質，叫做板障，骨髓即充填於 骨鬆質的網眼中。 《2》以支援 功能為主的短骨和長骨的骨骺， 外周是薄層的骨密質，內部為大 量的骨鬆質， 《3》以運動功能 見長的長管狀骨骨幹，則有較厚 的骨密質，在靠近骨骺 (epiphysis)處，內部有骨鬆質 充填，但骨幹的大部分骨鬆質甚 少，中央形成大的骨髓腔。 骨鬆質主要分布在骨骺及短骨、 扁骨、不規則骨。它的內部結構 疏鬆，呈海棉狀，彈性大。 圖來源： http://tw.myblog.yahoo.com/jw!CxwDIQiRGAJJNbAcPAg3Em48/article?mid=78 骨髓 分佈於骨髓腔和骨鬆質的間隙內，可分紅 骨髓、黃骨髓兩大類。 紅骨髓：是造血器官，有造血功能，胚胎 及嬰兒時期的骨髓都是紅骨髓，以後隨年 齡的增長，骨髓腔內的紅骨髓逐漸被脂肪 組織代替成為黃骨髓，從而失去造血功能， 但長骨、短骨、扁骨的鬆質內的紅骨髓都 終身保存。 黃骨髓：在人類大量失血或貧血時可轉化 為紅骨髓從而恢復造血功能。 關節 關節由關節面、關節囊和關節腔構成。 關節面是兩個或兩個以上相鄰骨的接觸面，關節面 上覆蓋著一層表面光滑的關節軟骨，它可減少運動 時兩骨的關節面的摩擦和緩衝運動時的震動。 關節囊是由結締組織構成的膜，包繞著整個關節， 把相鄰的兩骨牢固地聯繫起來。它由兩層構成，內 層為滑膜層，平滑柔潤，能分泌滑液，浸潤關節面。 外層為纖維層，厚而堅韌，內含丰富的血管和神經。 有些地方的纖維層增厚，形成韌帶，加強了關節的 穩固性。 關節腔是由關節囊與關節面共同圍成的空隙，關節 腔內有少量滑液，可減少關節運動時的摩擦。 關節(續) 來源：http://www.lifetechgroup.com/chinese/content/csport_sys.htm 肌肉的種類 肌肉可區分為骨骼肌、平滑肌 與心肌 骨骼肌依生化功能特性，可分 I 型 (紅肌或慢縮肌纖維) 與II型 (白肌或快縮肌纖維) ，其中II型 肌纖維又可分為 IIa與 IIb兩類。 三種不同類型的肌纖維，產生 張力的大小與時間不同。 肌肉的種類(續) 一般坐式生活的人，慢縮肌纖維的 比率約47-53%。不同運動項目的運動 員，擁有不同比率的紅白肌纖維。這 是因為不同運動項目，在體能、生理、 生化學上的需求，互不相同之故。 影響肌力與肌耐力的因素有肌纖 維類型比率、肌肉橫斷面積、微血管 密度、中樞神經的控制、肌肉收縮前 的長度、肌肉收縮速度、肌肉溫度、 年齡、性別與最大肌力比等。 平滑肌 心肌 骨骼肌 來源：http://wenwen.soso.com/z/q212226839.htm 人體的主要內分泌系統 神經與內分泌系統 神經系統（nervous system）與內分泌系統 （endocrine system）均有引發運動和管制運動 的功能，惟兩者之間仍有些差異 神經系統的作用迅速，但不持久，且作用範圍較 侷限；內分泌系統的作用緩慢，但較持久，且作 用範圍較廣泛 人體主要的內分泌腺包括腦垂體、甲狀腺、副甲 狀腺、腎上腺、胰島、睪丸和卵巢 內分泌腺釋出的激素（hormone）經血液運經某 些特定的目標器官（target organs），作用於它 們的接受器，因而達成調節的功能 激素的分類 激素可因化學結構的不同，分為類固醇激素 （steroid hormones）和非類固醇激素 （nonsteroid hormones）兩種： 類固醇激素為脂溶性，易通過細胞膜，包括： 腎上腺皮質分泌的腎上腺皮質素(皮質醇) （cortisol）和醛固酮 （aldosterone） 睪丸分泌的睪固酮（testosterone） 卵巢分泌的雌二醇(動情素)（estrogen）和黃體 激素（progesterone） 類固醇激素的接受器位於細胞質或細胞核 激素的分類（續） 非類固醇激素為水溶性，不易通過細胞膜，包 括： 甲狀腺分泌的甲狀腺素（thyroxine）和三碘甲狀腺 素（triodothyronine），以及腎上腺髓質分泌的腎 上腺素（epinephrine），皆屬於胺基酸。 其餘的激素為胜肽或蛋白質 非類固醇激素的接受器位於細胞膜 激素分泌的調節 大多數激素的分泌皆經由負迴饋（negative feedback）的管制，亦即當調節目的已經達成， 它的分泌將不再進一步地增加，以維持內在環境的 恆定（homeostasis）， 例如胰島素（insulin）和 血糖的關係。 下調節（down-regulation）：當激素的分泌量 增加時，目標器官將會減少接受器的數目，以降低 它對激素的敏感性。 與運動有關的激素 (一)抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH）： 1. 為腦垂體後葉所分泌，其作用為藉增加腎臟集尿管 對水分的通透性（重吸收↑）來保留體內的水分 2. 避免運動時過度流汗導致的脫水 3. 當血液中的電解質（主要為Na+）濃度增加，將刺 激下視丘的滲透壓接受器（osmoreceptors），間 接地促進ADH的分泌。 與運動有關的激素（續） (二)生長激素（growth hormone, GH）： 1. 為腦垂體前葉所分泌，其作用為藉促進胺基酸之 運送至肌肉細胞，來增加其生長發育。 2. 藉提升脂解酶的活性，增進脂肪的代謝。 3. 有氧運動可增加GH的分泌，且與運動強度有關。 與運動有關的激素（續） (三)甲狀腺素（thyroid hormones, TH）： 1. 包括甲狀腺素（thyroxine, T4）和三碘甲狀腺 素（triodothyronine, T3），可增加人體的基 礎代謝率達60～100％。 2. 其他增加的功能包括：蛋白質的同化作用、細 胞粒線體的數目和大小、血糖（葡萄糖）的攝 取、醣解和醣質新生、脂肪酸的游離 3. 運動時，腦垂體前葉將釋出甲狀腺素刺激素 （thyroid-stimulating hormone, TSH），藉 以增加TH的分泌。 與運動有關的激素（續） (四)副甲狀腺素（parathyroid hormone, PTH）： 1. 長期運動的結果可藉由PTH的作用，增加小腸對 Ca+2的吸收，減少腎臟對Ca+2的排泄，以及刺激 蝕骨細胞(破骨細胞)（osteoclast）形成並活化， 蝕骨細胞的作用使得骨骼釋放鈣離子和磷酸鹽到血 液中。 2. 以上的過程均有利於骨骼的重塑（remodeling） 與運動有關的激素（續） (五)礦物質皮質素（mineralocorticoids）： 1. 為腎上腺皮質所分泌，其中最重要者為醛固酮 （aldosterone），其作用為維持細胞外液的電 解質之平衡（Na+和K+）。 2. 作用機制為增加腎臟對Na+和水的再吸收及對 K+的排泄。 3. 當血液的容積減少（如出汗），則刺激醛固酮 的分泌。 與運動有關的激素（續） (六)葡萄糖皮質素（glucocorticoids）： 1. 為腎上腺皮質所分泌，其中最重要者為氫皮質酮 (副腎皮質荷爾蒙)（hydrocortisone），其作用 為增加醣質新生作用、促進脂肪酸的游離、蛋白 質的異化作用（釋出胺基酸）、腎上腺素引起的 血管收縮。 2. 分泌過量將抑制骨骼的形成（造骨細胞↓）和導 致肌肉無力。 與運動有關的激素（續） (七)兒茶酚胺（catecholamines）： 1. 為腎上腺髓質所分泌，包括腎上腺素（epinephrine） 和正腎上腺素（norepinephrine），前者佔80％， 後者佔20％，均與打或跑反應（fight-or-flight response）有關。 2. 作用猶如刺激交感神經的結果，包括增加心跳速率、 心肌收縮力、代謝率。肌肉中的肝醣分解、骨骼肌血 流量（重新分佈）、脂肪分解、呼吸速率。 3. 當運動強度超過最大耗氧量的50％，血中正腎上腺素 的濃度首先升高，強度續增至最大耗氧量的60～70％， 血中腎上腺素的濃度亦升高。 4. 運動停止後，血中正腎上腺素濃度的降低較腎上腺素 為慢。 與運動有關的激素（續） (八)胰島素（insulin）： 1. 為胰臟胰島（islets of Langerhans）的β細胞 所分泌，其作用主要為降低血糖的濃度。 2. 作用機制為血糖（葡萄糖）進入肌肉細胞並合 成肝糖、促進醣質新生作用。 3. 當耐力性運動超過30分鐘，胰島素的分泌量將 降低，此乃胰島素接受器（insulin receptor） 的敏感性增加所致。 與運動有關的激素（續） (九)升糖素（glucagon）： 1. 為胰島的α細胞所分泌，其作用為升高血糖的濃 度。 2. 當血糖濃度降低至正常值（80～120毫克／100 毫升血液）以下，將刺激升糖素的釋放；但受 過運動訓練者的反應較緩慢。 3. 作用機制為促進肝醣分解及醣質新生。 與運動有關的激素（續） (十)睪固酮（testosterone）： 1. 為睪丸中的「萊狄氏細胞」（Leydig cell）所分 泌，可促進蛋白質的同化作用，增進骨骼肌的成 長。 2. 促進骨骺板閉合，限制骨骼的生長。 3. 為重量訓練所致的肌肉肥大（hypertrophy）之 必需物質，人工合成的睪固酮常為運動員所濫用。 古代使用藥物的案例 1.西元前三世紀，希臘醫生Galen曾發表古希臘運 動員使用興奮劑以增進運動表現的事實。 2.古代奧林匹克運動會，部分運動員使用特殊的飲 食與各式能改善生理能力的物質。 3.傳言西元前668年，就有短跑冠軍選手用乾燥無 花果的特殊飲食（許美智，2000）。 4.古羅馬時代，鬥劍者則經常使用興奮劑來維持受 傷後的體能 。 近代使用禁藥的實際案例 1.1865年荷蘭阿姆斯特丹的游泳比賽。 2.1879年在法國舉行的自由車比賽也發現有服用藥 物的事例發生（林文煌，1999)。 3.1904年第三屆奧運會在美國聖路易舉行，英國馬 拉松選手Tomas Hick公開飲用滲雜蛋與砷的白蘭 地，差點遭致死亡。 4. 1960年羅馬奧運會，丹麥自由車選手Kund Jensen在100公里 團體賽中猝死，檢驗發現體中 存有安非他命與硝酸尼古丁的反應。 近代使用禁藥的實際案例(續) 5.1967年，英國自由車選手Tommy Simpson在法 國自由車公路賽中死亡，之後在其身上發現安非 他命、甲基安非他命與白蘭地 。 6. 1968年，自由車選手Arthur Linton據言亦因服 用番木鱉鹼（strychnine）的藥物而死亡。 7. 1976年加拿大蒙特婁奧運會，東德在獎牌排行榜 超越美國與蘇聯躍居第一，奧運結束後，東德秘 密警察在選手村中蒐集了十大皮箱的針筒與試管， 將之投入羅倫斯河；在兩德合一後，東德政府大 規模有計畫研究與使用運動禁藥的秘密檔案始告 揭開 。 近代使用禁藥的實際案例(續) 8. 1988年漢城奧運會，9月24日 被視為世紀對決的 男子100公尺決賽，加拿大短跑選手Ben Jenson 以9.79秒的優異成績，領先美國選手Carl Lewis 等人率先抵達終點；兩天之後被檢驗出尿液呈現 陽性反應，證實係使用同化性類固醇的 stanozolol（中譯：康力龍）。 9.花蝴蝶的美國女子短跑好手葛瑞菲絲˙喬納 （Florence Griffith Joyner），於1998年在睡夢 中去世，其死因引起諸多揣測，唯多數人都認為 是早期服用運動禁藥之後遺症(比賽時傳出其使用 同化性類固醇之類的禁藥) 。 使用禁藥被處分的案例 1.加拿大短跑好手班強生 2.英國百公尺奧運金牌得主克利斯堤 3.古巴世界跳高紀錄保持人索托梅爾 4.阿根廷足球明星馬拉度納 5.德國奧運男子5000公尺 金牌選手鮑曼 6.羅馬尼亞女子鏈球世界冠軍選手梅琳特 7.體操全能冠軍鄧肯 8.美國短跑好手瓊絲的夫婿—世界鉛球冠軍亨特等 9.甚至判決處罰取消保加利亞與羅馬尼亞全體舉重選 手參加雪梨奧運會 10.2002年美國鹽湖城舉行的冬季奧運，西班牙越野滑 雪選手 使用禁藥被處分的案例 11.2004年雅典奧運，有地主希臘之田徑與棒球選 手因使用運動禁藥被禁賽、舉重選手遭取消獎牌 情事。 12.俄羅斯鉛球選手柯澤漢娜 13.匈牙利鐵餅選手法賽克斯 14.鍊球選手阿努斯被取消金牌 15.舉重選手尤科維奇被取消銀牌 16.2004年12月，美國職棒大聯盟選手吉昂比與邦 斯承認使用禁藥，BALCO生物科技公司指控田徑 選手瓊絲使用禁藥。 運動禁藥檢驗難以全面實施的原因 1.藥物檢測所需儀器、設備昂貴 2.高水準檢驗人員培訓困難，合格之檢驗中心設置不易 3.各類賽會頻繁、參與運動員人數甚多 4.檢驗費用昂貴，部分國家無力管制運動禁藥，缺乏運 動禁藥研究與檢測的條件，難以負擔相關經費支出 5.視藥檢為侵犯人權而加以反對的論點與作法 只賴少量樣本的檢測、處罰等措施，期望達到完全根 絕違規用藥的目標，成效令人質疑，因此抱持投機心 理而使用運動禁藥者大有人在。 根據美國一份對頂尖運動選手所做的調查報告，竟有 高達50％以上的選手願意使用禁藥以求在奧運會獲勝， 而無視於一年後面對死亡。 運動禁藥種類及影響 1.興奮劑(STIMULANTS) 興奮劑可以減少疲勞，提高警覺性，增強競爭意 志，然而會影響判斷力。另外，服用安非他命， 可能會造成意外的死亡。麻黃素（Ｅｐｈｅｄｒ ｉｎｅ）也是興奮劑的一種，這類藥物會刺激神 經、增加血流量及血壓，會導致頭痛、心跳加快 及憂慮。因此，服用這類藥物，是非常危險的。 市面上所售的感冒特效藥或一般診斷醫師之處方， 多少含有麻黃素。因此運動員必須小心，避免不 當的服用。 運動禁藥種類及影響(續) 2.麻醉劑(Narcotics) 這類藥物是很好的止痛藥，然而使用過量後，會 導致呼吸衰竭，長久使用會有成癮性，因此被國 際奧會禁止使用。例如：海洛英 (Heroin)，嗎啡 (Morphine)等及其他相關藥物。 運動禁藥種類及影響(續) 3.同化性藥物(Anabolic Agents) 這類藥物被大家認為可以增強肌力及戰鬥意志。 然而長久使用後會引起肝、心肺及內分泌機能障 礙。成年男性會導致睪丸萎縮及性功能障礙；成 年女性會變得男性化、體毛、乳房萎縮、月經失 調；而未成年之青少年，服用這類藥物，將會影 響骨骼的成長。像是：同化性類固醇 (Anabolic Androgenic Steroid)、 貝他乙型催動劑 (Beta-2 Agonist)如： Clebuterol及相關藥物,Bambuteral 運動禁藥種類及影響(續) 4.利尿劑(Diuretics) 利尿劑對於清除體內的水分是非常有用的，但是 必須小心使用。有些以體重分級的運動〈如拳擊、 舉重、空手道、柔道等項目〉，運動員會利用利 尿劑來快速減重，以便能參加較輕量級別的比賽， 以爭取勝利。另外，有些運動員服用禁藥後，也 會企圖以利尿劑來稀釋尿液中的藥物含量，以求 隱瞞犯行。這些不當的行為，都會對身體產生不 良的影響。 例如：丹木斯Acetazolamide〈Diamox〉, Furosemide 〈Lasix〉,安達通Spironolactone 〈Aldactone A〉及相關藥物。 運動禁藥種類及影響(續) 5.胜肽類荷爾蒙及同類化合物(Peptide Hormones and Analogue) 藥物之使用，只限於醫療上必須使用的狀況，參加比 賽前，應由內分泌專家或隊醫出示公證文件給比賽單 位的醫療負責權威。參加比賽的運動員，若小便中出 現不正常濃度的內分泌荷爾蒙或診斷表徵，除非能證 明生理或病理狀況引起的，否則即構成違規行為。 例如：1.人類絨毛膜性腺激素(Human Chorionic Gonadotrophin, HCG)。2.腦下垂體綜合激素 (Pituitary and Synthetic Gonadotrophin, LH)。3. 腎上腺皮質素(Corticotrophins, ACTH)。4.生長激素 (Growth Hormone)。5.胰島素相仿的生長激素 (Insulin-like Growth Factor, IGF-1)。6.紅血球製造 激素(Erythropoietin, EPO)。7.胰島素(Insulin)。 腦 力 激 盪 1.人體的運動主要會運用到哪些系統來完成？試簡述 之。 2. 「飛躍的羚羊—紀政女士」曾是田徑選手，但在 比賽時拉傷了腿部肌肉，從此無法再保持紀錄，如 果你也是田徑選手，應如何避免肌肉拉傷？ 3.林書豪左膝半月軟骨進行修復手術，對他將來在 NBA的地位勢必會有影響，如果你是林書豪，應 如何調整身心再站上舞台？ 4.不同的運動項目，會運動到不同的部位，為了達到 每個部位都能均衡運動，你可以進行哪些項目的運 動？ 5.如果你是選手為了在國家比賽能夠得名，你會不會 服用禁藥來提升成績？試說明理由。 資料來源 1.人體的運動系統 2.人體解剖學–維基百科，自由的百科全書 3.溫德生：運動的內分泌調節 4. 林輝雄(2000）：運動禁藥管制。國立台灣體育學院競技運動學 系系刊，第四期 5.http://www.nanya.edu.tw/civil/wangdau/myweb3/medical .htm 6.中華奧林匹克委員會譯印（2003）：世界反運動禁藥規範。台北： 中華奧林匹克委員會。 7.劉興華、趙國芳、楊筱蕙（1997）：醫護藥物學。台北市：華杏。 8.邱永智（2002）：家庭常用藥品須知。台北市：聯經。 9.陳再晉等（1998）：華杏醫學大辭典。台北市：華杏。 10.黃阿文（2006）：最新健美運動詳解。台北市：文景。 11.許美智（2000）：運動與禁藥。台北：合記圖書出版社。 12.詹德基（2002）：運動禁藥之管制。講義。