观察：长期跑步如何保护膝盖？
提到跑步，作为一个跑了一年多的人也出来说两句。当初之所以选择跑步，是因为感觉身体被掏空，额，不对，是身体被填满了。天天坐在电脑前，每天除了吃饭出去走几步，没有其他运动（不要以为做生物就是一天到晚围着试验台，其实有相当一批人是负责处理数据的，比如我）。结果就是体重暴增，而且全年大大小小的节日，都得胖上几斤……我能怎么办？我也很绝望啊！
(资料图)
当时的想法是：要不节食，要不运动。节食，就不多说了，全是泪，不过跑步倒是坚持下来了。然而，运动又带来了一个问题，跑步是否会损伤我的膝关节？尽管健身教练啊，各种运动APP都在说运动损伤，但这些都是真的吗？有证据吗（做科研的嘛，要讲究科学精神～）？作为一个认死理的人，我属于那种只看科学的人，所以，我就大量的阅读文献来看别人的研究，今天和大家分享一下我的发现。
01，损伤关节的不是运动，而是“过量”
运动的确会造成损伤，但是人体有很强大的对抗机制，毕竟是进化了那么多年的生物，如果连对抗运动的能力都没有，岂不是人人都关节炎了？甚至有研究表明，人的膝关节足以承担25兆帕的压强而不会出现明显的损伤。
图1，人体关节的缓冲体系示意图
然而，很不幸的是，很多人的运动，往往过量了，从而对膝关节造成了损伤。这里的过量包括两方面。
1，运动强度过大：运动超过个人承受能力，比如一个很少运动的人，突然超长大规模运动
2，体重过重：运动本身的负荷超过个人的承受，这种情况对于体重太高的人很重要。超重或者肥胖，对于关节的压力巨大，体重太高的人，对膝盖冲击太大，跑步会造成严重损伤，因此，不建议肥胖者最初以跑步的办法减重，而是通过控制饮食以及其他辅助锻炼办法来进行初步的减重活动。
这是一个压力损伤模型示意图：
图2，轻重压力损伤模型
我们可以看到，高负荷和低负荷造成的影响是不一样的，而当高负荷，比如超重，或者剧烈的运动形成冲击，那么事实上软骨会承受巨大的压力，从而更容易造成损伤。
事实上，走路和跑步之间造成的压力也是完全不一样的。
图3，走路和跑步对关节压力的变化
这是走路和跑步造成的关节压力变化，我们可以看到走路基本维持一个正常的状态，压力波动较小，然而跑步的话，这个波动极其剧烈。所以，你想象一个超重甚至肥胖的人去跑步，那他对膝盖造成的损伤简直是难以想象。
那么我们是否就无法避免运动损伤了？
02，如何科学跑步？
如果你把跑步当做一种爱好或者一种标准健身模式的话，那么下面这些内容，一定要注意。
图4 跑步示意图
1，适量运动。前面说了运动过量会造成关节损伤，那么什么才是适量的运动呢？
首先，如果跑步是为了健康而跑，那么每周可以跑3次，每次跑5到8公里。
如果是为了马拉松而训练，那么可以按月跑量来看：
月跑量：马拉松训练基本月跑量是以200公里为基础，所以如果你的月跑量在200到300之间，只需要隔天跑就可以了；如一周跑3次，2次10~12公里，1次25~30公里的LSD，如果量不够，就跑4次。
如果月跑量300~400公里的话，一周一定要跑4~5次否则很难达到这个目标；超过400以上就不用说了，一周肯定是5~6次（几乎天天跑）。
另外当跑步频率增加、跑量上来之后，一定要有跑前热身、跑后的拉伸，不然会增加受伤几率，常见病征诸如岔气、肌肉拉伤、膝盖疼痛等等。
有一些人跑步是为了减肥，要想通过跑步减肥，一是要坚持跑步，二是同样需要掌握好跑步量。
如果体重过重，而且之前没有丰富锻炼经验的，为了避免膝伤风险，建议不要一上来就通过跑步减肥，因为这样膝伤的概率是非常高的。建议循序渐进，可以先从快走来燃烧体内的脂肪，等到身体充分得到舒展和适应后，想进一步提高基础代谢的话，再进行相对剧烈的慢跑运动。
每次快走或慢跑坚持三十分钟以上，因为有氧运动可以燃烧脂肪，跑步是一种有氧运动。一般建议是每周3到5次。既有足够的时间让身体休息，又有足够的时间来去保证消耗脂肪的量（这是一个建议的量，记得一个健康横断面研究里，每周维持一定量健身对身体有好处）。
2. 正确的步姿。很多跑步教学都提到了跑步姿势是很关键的，正确的步姿有利于减少来自地面的冲击力，最大程度保护膝关节。我们可以从下面这张图上领略一下跑步的正确姿态：跑得平稳，后蹬充分，人体重心能直线向前，尽量减少重心的上下起伏和左右摇摆，跑步中全身各部位，特别是头和上下肢要协调配合。
图5，跑步姿势示意图
被称为马拉松王子的 Ryan Hall也做过一系列视频科普
已有大神总结出来了要点
正确的慢跑姿势是怎样的？ 1. 身体向前，身体正直（不可前倾后倒） 2. 脚尖自然落地，每一个动作都放松 3. 手臂放低并向前摆动，手臂与肩膀向后扩以展开胸部使呼吸顺畅 4. 臀部收在身体正下方（跑步时感觉臀部在身体下方滚动） 5. 头部向前，并保持在肩膀正上方，不左右3，一双合适的跑鞋。在跑步的时候，每次撞击都要承受1.2到1.5倍自身重量，如果跑上5公里，那么就要和地面撞击4000-6000次，身体负荷可想而知。因此，一双合适的跑鞋对于膝盖的保护意义举足轻重。
跑鞋的核心部分是缓震部分，这个部位要求做到两方面，既能够承受人体重量和地面的冲击，又要在脚离地的似乎维持一定的回弹。除此以外鞋底提供的摩擦发力和鞋面的固定透气等问题，也是要考虑的。
图6，跑鞋结构示意图
因此建议大家购买专业的跑鞋，可以根据自己的需求进行选购。
03，合理营养补充
大量的研究表明，运动过程中，人体的能量物质消耗要远大于人的静息状态。运动导致人的物质代谢加强，比如，一个人在中等强度运动时，能量消耗可以达到日总消耗量的15-30%，而专业运动员能量消耗可达日均3500-4400Kcal，部分项目甚至可能超过5500Kcal。
图7运动能量消耗
这种急剧消耗之下，人体如果不及时补充相应的能量补充，那么就会形成很多问题。
因此，运动医学或者专业的运动机构，一般都会对运动员进行相应的营养补充。常见的补充分为两大类——基本营养补充和运动营养补充
1. 基本营养补充。基本营养补充是根据人体代谢的情况，补充运动过程中快速消耗的基本营养。人体中的基本营养物质包括糖类、脂质、蛋白质。
糖类是人体主要能源物质 , 人体有60%的能量是由糖类直接供给。而在运动过程中，糖类的消耗也是最大的，因此运动后糖类的补充至关重要。一般运动后糖原显著减少，因此就要及时补充糖类使得血糖恢复正常，防止由于血糖过低造成运动能力下降，甚至引发晕厥等。
图8常见糖类，可怕的生物化学
蛋白质是生命的基础物质，约占人体重量18%。它不仅是构成身体细胞结构的基本结构成分，是生命活动的基本承担者，而且还承担了调节机体生理功能和作为人体免疫系统的重要成分。此外，我们赖以生存的氧气运输依赖于蛋白质，各种营养进入细胞需要蛋白质，一些激素本身也是蛋白质。
图9 蛋白质的作用
因此运动后，对蛋白质的补充至关重要。
维生素是人体的重要必须成分，它们本身是对人体的酶系统有关键意义，对于调节人体的正常运作，维护新陈代谢具有重要意义。比如，
维生素B1在生成人体的能量货币ATP过程中起着重要作用；
维生素B2和人体细胞呼吸有关，对于有氧运动有很大益处；
维生素C是一种强烈的抗氧化剂，可以消除对人体有害的自由基成分；
维生素D3可以调节成骨细胞的钙、磷代谢有重要意义，可以加快骨基质形成。
当然，补充维生素也是日常久坐人士的一种常见做法。因此运动后适当的补充维生素，有利于疲劳消除，提高恢复速度。
2. 运动营养补剂。而与运动基本营养配合的，我们称之为运动营养补剂（国家体育总局用法），也有人称之为运动营养补品或者运动功能食品。
这一类主要是起到辅助的作用。尽管如此，但是它们对于运动是必不可少的，比如力量型锻炼一般需要提高肌肉力量，因此需要补充蛋白质、氨基酸和肌酸等；大量运动训练的过程，需要提高身体对新陈代谢负荷的补充以及免疫力的改善，比如磷脂或者辅酶Q。由于运动本身对于关节有较大的压力，甚至可能会造成关节磨损或者关节损伤等，所以一般需要补充氨基葡萄糖，软骨素、透明质酸（关节液）等物质。
蛋白质和肌酸的常见补充一般是通过蛋白粉以及蛋白含量较高的食物。蛋白粉，一般是通过对天然原料，比如动物或者植物来源的蛋白质进行处理后得到的，以满足人体常见的必须氨基酸补充。每天需摄入多少蛋白粉呢？一般普通人群每公斤体重需要摄入0.8克到1.0克的蛋白质，例如60公斤体重的人群需要摄入60克左右。运动健身人群，可以数字扩大到1.5~2.0克。
当然，大多数人对蛋白质的补充，主要是通过食物的办法，比如通过食用含有蛋白质较高的肉类来实现补充（健身或者喜欢补充蛋白的，可以了解下，其实他们三差不多，仅仅是国外偏好而已）
图10常见肉类营养成分
一般情况下运动补充，上述三者均可以，由于国内健身理论多来自国外，因此对于牛肉更偏爱，事实上，无论是从营养成分方面，还是从实际效果来看，瘦猪肉或者鸡胸肉，均可以达到较好的效果。
3.关节剂：氨基葡萄糖和软骨素。氨基葡萄糖是软骨的基本组成成分，对于关节软骨的形成有关键作用。通过对外源性摄入氨基葡萄糖一方面可以刺激软骨细胞合成性的蛋白多糖来补充软骨本身的损失，从而修复软骨，另一方面，也可以抑制体内的炎症，降低软骨损伤，缓解关节磨损带来的疼痛。
图11氨基葡萄糖对关节损伤的治疗作用
软骨素（CS）是结缔组织的重要组成部分，可以修复、保护软骨。
修复软骨: CS通过刺激软骨细胞合成透明质酸(HA)、PG和胶原进而促进软骨组织的形成。
保护软骨: CS具有明显的亲软骨性,可优先进入软骨组织,保护软骨:
• CS能抑制蛋白水解酶和溶酶体酶,如弹性酶,乙酰氨基葡 糖苷酶等损坏关节软骨的酶的生成。
• CS能够提高滑膜产生透明质酸(HA)的能力,关节腔内正常HA水平可以降低软骨面的退变,减轻骨关节炎患者的症状。
而透明质酸(HA)是人体的组成成分，一般分布于关节软骨和滑液中，是一种非硫酸化粘多糖，起到了润滑，支持等效果。从上世纪下半叶开始，透明质酸已经成为治疗骨关节炎的重要手段之一。
此外，其他一些比如辅酶Q等之类的，因人而异，需要根据需求来补充。
当大家对跑步这些基本常识有了一定了解后，然后在开始跑步，那么就可以最大程度的在锻炼的同时，保护好自己。
参考文献
1，运动关节压力 Miller R H. Joint Loading in Runners Does Not Initiate Knee Osteoarthritis[J]. Exercise and sport sciences reviews, 2017,45(2): 87-95.
2，走路和跑步压力Stephenson J, Zesiewicz T, Gooch C, et al. Gait and balance in adults with Friedreich"s ataxia[J]. Gait & posture, 2015,41(2): 603-607.
3，黄翔. 对影响学生速度素质的不正确“跑姿”的观察与分析.田径.2012,4
4，王金亮,彭云志.对运动营养补充的探讨.湘潭师范学院学报(自然科学版)2006,28(4)
5，何立群,徐琪.运动营养补剂的研究趋势.北京体育大学学报 2011,34(3)
6，氨基葡萄糖对于关节炎研究。戴冽. 氨基葡萄糖治疗骨关节炎的现状[J]. 中国新药与临床杂志, 2004, 7.
7，陈磊,等.硫酸软骨素在骨关节炎防治中的作用.中国生化药物杂志.2008,29(2):137-139
8，方忠, 李锋, 熊伟, 等. 维骨力联合透明质酸钠关节内注射治疗膝骨性关节炎的疗效观察[J]. 中国老年学杂志, 2006, 26(7): 871.
