机械张力三部曲（一）底层逻辑

凯圣王

编辑于 2026年02月08日 18:49

收录于文集

共6篇

健身研究所

由抗阻训练引起的肌肉肥大可以主要归于三种机制，机械张力、代谢压力以及肌肉损伤，换句话说，这三个机制就是小伙伴们练肌肉的三个口诀。

那么，很多小伙伴在看完我和凯哥关于机械张力的视频后还是充满疑问，那么本期内容李指导就带着大家从0到1的去了解作为健身领域最重要（没有之一）的机制--机械张力的定义及在运动健身的作用。

本期内容较为“硬核”，但是小伙伴理解透本期内容后，说不定会让你成为健身房里的“懂王”。

一、机械张力是什么？What？

（一）基础定义

所谓机械张力是指作用于该区域的力，单位为牛顿每平方米或帕斯卡。当我们的肌肉进行向心（肌肉缩短）和离心阶段（肌肉拉长）时，肌纤维内部会产生持续的张力，换句话说是我们的肌肉被“拽住、绷住”时内部产生的拉力。

（肌肉的宏观与微观连续示意图）

（此图为肌肉产生张力的过程）

在这里李指导举一个简单的例子，当我们在健身房进行仰卧哑铃卧推时，我们的上肢主要完成了内收以及伸肘的过程，此时面对哑铃带来的重力，我们的胸大肌、三角肌前束以及肱三头肌就不得不发力对抗哑铃重力，所以哑铃重力使胸大肌、三角肌前束以及肱三头肌产生了机械张力，而这就是为什么卧推是练胸的而不是练背的，因为机械张力主要发生在你的胸肌上，而不是后背上。

那么以此类推，肱二头肌弯举主要是弯曲手臂对抗阻力，外部重力就会让肱二头肌产生机械张力来去对抗，哑铃臂屈伸主要是伸直手臂对抗阻力，外部阻力就会让肱三头肌产生机械张力来去对抗。可以说只有了解机械张力的定义，我们才知道什么叫做“抗阻运动”。本质上就是肌肉产生了机械张力对抗外部阻力而产生的运动。

二、机械张力有啥用？Why？

机械张力目前在学界被许多研究人员推测是规律抗阻训练产生的肌肉肥大的主要驱动力。

在这里李指导举一个例子，我们在看宇航员返回地球是总是被抬出来的，其实并不是宇航员不想走回家，这背后部分原因是因为外太空与地球相比，重力是不同的，宇航员长期处于外太空的微重力环境，所以宇航员因缺少了最基本的机械张力，例如维持站立、行走，这种环境下身体处于“无负荷”状态，导致了全身肌肉流失，所以宇航员是被抬出来的，而这就体现了机械张力的作用。

另外一个例子就是骨折制动或者长期卧床患者，对于这类患者因长期缺乏最基本的张力刺激，所以会导致肌肉废用性萎缩，也就是用进废退。

由此可见，无论是增肌还是我们日常生活生产，机械张力都是非常重要的，那么机械张力是如何让身体知道并让肌肉“重生”的呢？这就来到了机械转导。

（一）机械转导

小伙伴不要怕，其实这个机械转导就是个“纸老虎”，李指导用通俗的语言解释让大家秒懂。

（机械转导过程注：ECM Proteins：细胞外基质蛋白 Integrin：整合素）

机械转导的过程其实就像你拉了一下肌肉细胞外面的“弹性网”→细胞表面的“抓手”被拽动后报警→细胞内部层层传递信号→细胞核下令生产新的“肌肉零件”（转录）→最后组装成更强的肌纤维，让肌肉更大更强（翻译）。

这个“弹性网”就叫做细胞外基质蛋白ECM proteins，“抓手”就叫整合素Integrin。

接下里我们分部将上面的图片拆解，对于机械转导我们可以大致分为五步：

外界给了“机械刺激”。最上面的“mechanical stimulus (stretch)”就是肌肉被拉长（比如运动、举铁时的拉力）。这个机械力会拉扯细胞外面那层“细胞外基质蛋白（ECM proteins）”，它就像一张裹在细胞外面的弹性网。

细胞表面的“抓手”被激活。细胞膜上的“整合素（integrin）”就像细胞的 “抓手”，一头勾住外面的ECM蛋白网，另一头伸进细胞内部。当ECM被拉伸时，这些 “抓手” 也跟着被拽动，于是就被“激活”了。敲黑板！！！此步是重中之重，若缺少整合素，细胞核就不知道，细胞核不知道就不会生产肌肉！

细胞内的“信号多米诺”被推倒。激活的整合素会在细胞里触发一连串的“信号传递”（信号级联反应cascade of intracellular signaling），就像多米诺骨牌一样，把 “拉伸” 这个机械信号，转变成细胞能看懂的化学信号。

细胞核收到信号，开始“下订单”。这些化学信号最终传到细胞核（nuclear response），细胞核里的DNA就会启“转录（transcription）”过程，相当于把基因里的“生产指令”抄成一份，这就是 “基因表达（gene expression）” 的第一步。
细胞开始“生产零件”，组装新结构。mRNA（抄写员）从细胞核出来带着指令来到细胞质，启动“蛋白质翻译/合成（protein translation/protein synthesis）”，生产出肌纤维需要的蛋白质。这些蛋白质最后就会组装成新的肌原纤维（myofibrillogenesis），让肌肉“重生”变得更大更强。

关于“转录与翻译”：转录是将细胞核中DNA的遗传信息抄录成mRNA的过程，翻译则是细胞质中依据mRNA的信息把氨基酸组装成蛋白质的过程。一言以蔽之，转录就是抄图纸（DNA信息转成mRNA）,翻译就是造房子（利用mRNA信息把氨基酸组装成蛋白质也就是肌肉），下图为具体流程。

（“转录与翻译” 流程）

总体而言我们可以机械转导概括为将机械信号转导为化学信号的过程，将细胞听不懂的语言转化成细胞能理解的语言，从而开动肌肉工厂，生产更多蛋白质也就是肌肉（翻译与转录）。

（二）胞内级联反应

我们讲完了转导过程，接下来我们来细细讲讲“多米诺骨牌”被推倒后发生的事儿，也就是胞内级联反应。

其实当细胞外面的“弹性网”即细胞外基质蛋白（ECM Protein）受外力刺激被拽动后，“抓手”即整合素就被激活了，整合素不仅启动了胞内信号级联，同时还会激活多种通路，如下图所示：

（主要的细胞合成代谢信号通路注：红色代表抑制、蓝色代表促进）

这张图展示了抗阻训练（Resistance exercise）如何激活细胞内代谢信号通路，促进肌肉蛋白合成（PI3K/Akt通路、MAPKs通路、Ca²⁺依赖通路）、抑制蛋白降解（PI3K/Akt通路）。大家现在要对这个图有印象，在这里先按下不表。

简单来说，肌肉生长就像你攒钱一样，那就是减少花销，增加收入，正是通过这种开源节流的方式，实现了肌肉净生长。

（肌肥大机制词云图，其中mTOR位居C位）

我们主要来介绍下最重要的蛋白--mTOR雷帕霉素靶蛋白（mechanistic or mammalian target of rapamycin），mTOR本质上是一种丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。

已有证据表明，机械张力可直接刺激mTOR，他也是PI3K/Akt通路手下的一员“猛将“。

（注：图中的左侧为合成代谢即肌肥大）

mTOR受上级调控即PI3K/Akt通路，机械转导过程中激活Akt后，mTOR得到上级指示就会让他两个手下即P70S6K和4E-BP1开始干活。

mTOR的手下之一即P70S6K,会找到工人(核糖体)催促他们干活，让工人们提高生产效率。

而另一个手下就是4E-BP1,但特别的是这个手下需要献祭自己（磷酸化）来让eIF4E苏醒，从而开启生产线，需要注意只有献祭4E-BP1才能让eIF4E醒来，但是牺牲自己这事儿一般做不到，所以这也是生产肌肉的瓶颈(翻译起始的限速步骤)。

三、结语

本期内容我们主要讲了机械张力的定义以及其作用，在作用部分我们主要讨论了机械转导即外界刺激产生的机械信号转变为化学信号，从而发生细胞级联反应，进行转录和翻译产生新的蛋白质，让我们的肌肉又大又强。

需要注意的是在机械转导中，整合素激活了PI3K/Akt通路，Akt又激活mTOR等物质，从而破除了翻译起始的瓶颈，使身体的合成代谢大于分解代谢，产生了净肌肉生长。

总体而言机械张力显然是肌肉生长最重要的机制性因素，可以说小到你从床边坐起，大到你在健身房挥汗如雨，机械张力可以说一直在你左右，这也是为什么，几乎所有爱运动、想运动的人都需要简单了解机械张力。

那么在下一期文章李指导会带着大家了解机械张力如何应用，还会讲述力量与肌肉间的关系，还请小伙伴们不要错过！

（健美爱好者与职业力量举运动员的对比）

本篇文章也是李指导与拓德时代合作的第一篇文章，在此，感谢凯哥和一涵的指导与帮助。

无论是本频道的新伙伴还是老朋友，欢迎你们的到来，在中国健身事业的发展中，你们并不是旁观者，而是这个故事的一部分，若小伙伴喜欢本文章，请多多点赞、转发和评论，这是我创作的源动力。

最后，李指导作为严谨的训练者，对机械张力的底层逻辑讲解仅作抛砖引玉，对于本文的不足和错误，还望不吝赐教。

李彦（NSCA-CSCS、FMS-L1&L2、康复治疗师）