雄性激素类固醇的主要生理功能和药理效应
雄性激素的生物学作用很广泛，主要是刺激雄性性器官的发育并维持其功能，刺激雄性副性征的出现并维持其正常状态，对中枢神经系统和代谢也有重要的影响。下面着重讨论雄性激素与运动能力有关的生理功能。
1.对身体组成成分的影响
所谓身体成分，生理学上包括两个概念，即体脂肪和瘦体重。体脂肪是指人体上脂肪组织的总量和分布；瘦体重则是除脂肪组织外身体其他成分的总和，包括骨骼、肌肉和内脏器官等，又称为去脂体重。其中肌肉占瘦体重的比例最大，其次是骨骼。
一个人的体脂肪和瘦体重在青春期会发生较大的变化，并体现其体格特征。
在青春期以前，男女性的瘦体重差别很小，男性的平均值稍高于女性。到了青春期，随着年龄的增长，瘦体重明显增加。在男孩瘦体重增加速度快，持续时间长，20岁时接近最高值；在女孩瘦体重增加相对缓慢，持续时间也短，18岁就达最大值。在15岁时，女孩的瘦体重为同龄男孩的81%；在20岁时，下降为同龄男孩的68%。在青春期前，体脂成分的性别差异也很小。青春期后差异明显，女孩比男孩脂肪积蓄多。在青春早期，男孩体脂逐渐增多，接着不再增加，甚至出现暂时减少，而女孩体脂的增加持续于整个青春期。发育成熟后，男孩往往比女孩多1.5倍的瘦体重和1.5倍的骨骼；女孩则比男孩多2倍的脂肪。这些都是男女性体内雄性激素的浓度差异所引起的。
长期注射雄性激素，可导致身体成分的改变，肌肉增加，脂肪丢失。动物实验证明，雄性激素合成类固醇的注射可增加雌性动物和阉割后的雄性动物的去脂体重，促进了氮的保留和肌肉的生长。阉割后的雄性动物，或者睾酮分泌量不足的男性人体，经合成类固醇注射一段时间以后，也出现氮保留，肌肉发达，瘦体重增加和体脂下降的结果。
有一些报告说，将力量训练，高蛋白膳食和大剂量的合成类固醇三者结合起来，可以有效地增加运动员的瘦体重，而瘦体重的增加有利于发挥更大的肌肉力量和爆发力。甚至有一个未设严格对照组的实验表明，大剂量的合成类固醇能使运动员的瘦体重在几周内增加30磅到40磅。据此，有人认为合成类固醇能有效地改变运动员的身体组成成分，对运动有利，并进一步指出肌肉增加的主要部位是躯干，特别是颈部、肩部、胸部和臂部，但对大腿肌肉的增加没有显著的作用。
然而另一些研究者不同意上述结果，认为有些实验设计不够严格，没有设置相应的对照组，因而实验结果并不可靠。
2.对肌肉的蛋白合成和肌力的影响
雄性激素对代谢的作用主要是促进机体蛋白质的合成。当给动物注射睾酮后，体内的蛋白质合成增加，氨基酸的分解代谢减弱，尿中的排氮量降低，出现氮的正平衡。对于正常的男性成人，外源性地额外增加雄性激素，对氮贮留的影响不大；但对性激素分泌不足的男子或正常的女子，额外地给予雄性激素类固醇，可产生明显的氮贮留增加的效应，直接可以观察到的现象就是肌肉的体积增大和力量增加。
至于合成类固醇为什么能够促进蛋白质的合成，目前认为可能是通过3种途径。
（1）刺激肌肉细胞中的特殊分子结构，从而触发细胞中蛋白质合成的基因过程；
（2）激活蛋白质合成的酶系统，从而加快蛋白质的合成反应速度，抑制蛋白质的分解（即所谓抗分解代谢作用）；
（3）增加细胞膜对氨基酸的通透性，从而能更多更快地摄取合成蛋白质的原料，加速蛋白质的合成过程。
一般认为，注射雄性激素所引起的肌肉体积的增大，主要是由于肌纤维的个体性增粗，而不是肌纤维的数目有所增加。
不少人提出，使用合成类固醇要与大强度的力量训练结合起来。因为实验发现，强烈的肌肉力量性收缩可以增强肌细胞上特异性的结构与睾酮相结合的能力，大强度的训练本身也能刺激氨基酸进入肌肉细胞，而氨基酸就是合成蛋白质的原料。如果再以适当的高蛋白质膳食作为外源性原料的保证，那么肌肉的体积和力量的显著增加是完全可能的。
合成类固醇对肌肉体积和力量的增加虽然有一定的促进作用，但其效应往往被某些教练员和运动员所夸大。关于类固醇增加体重的报道就很多，声称在几周内可以增加运动员的体重从几磅直至几十磅，使肌肉力量的增加可以达到10%～30%。在70年代，甚至有些著名教练员和运动员还在电视上公开讲话，以自身为实例宣扬合成类固醇对增加体能和提高运动成绩的好处。这些舆论上的误导对合成类固醇的滥用起了推波助澜的作用。
然而，有关合成类固醇促进肌肉力量增长的效果也受到一些怀疑，这方面的文献报道争议颇多。
有些运动医学家认为，力量素质的影响因素实在太多，包括遗传、训练程度、膳食和精神状态等等。在一个实验设计中控制所有这些因素是很困难的。在药物研究中，还包括剂量变化。虽然有报道说，使用治疗规定量（即低剂量）能得到力量增加的正结果，但绝大部分运动员声称必须使用更大的剂量才能获得增加肌肉力量的显著效果。
用所谓双盲法研究合成类固醇的作用也比较困难，因为药物的身心效果使一个双盲法的实验参与者都能正确地区分出用药的性质。如同所有的药物研究一样，安慰剂的效应在合成类固醇研究中也是一个影响因素。因此有些研究者指出，合成类固醇的心理作用大于生理或药理作用，是安慰剂的作用使运动员振奋而增大了力量的发挥。
甚至还有人认为，合成类固醇所引起的体重增加，并不完全是肌肉蛋白质的合成增加，而是由于体内组织液的水潴留所引起的，实际上是类似醛固酮的效应。因为合成类固醇具有与醛固酮相似的化学基团，而后者在体内的作用是减少水分的排出，引起过多的水分滞留在机体内，造成体重增加。因此这种看法实际上是从根本上否定了类固醇促进肌肉体积和肌肉力量增加的效果，也是一种比较极端的观点。
尽管在合成类固醇与肌肉关系的问题上尚存颇多争议，甚至有些看法还相当矛盾，但总体上仍可得出几点相对比较一致的结论：
在大运动负荷的经常性训练和高蛋白质膳食的条件下，使用合成雄性激素类固醇有利于骨骼肌纤维蛋白质的合成和抑制脂肪的合成，还可以增加其体积与力量，但这一效应通常并不是十分强烈，也并不必然地体现在所有个体上。如女子使用雄性激素合成类固醇所获得的效果，就比男子使用时获得的效果更强，因为女子体内该物质的自然生物学浓度比男子的低。在很多情况下，合成类固醇表现出明显的心理安慰剂效应。把合成类固醇对肌肉的效应用于体育竞技中，会影响比赛的公正性。
3.对骨骼系统的影响
雄性激素可以促进骨组织的蛋白质合成，因而使骨基质总量增加，有利于骨骼的生长发育。雄性激素还能促使骨组织对钙的摄取、保留和沉积，使骨皮质增厚，有利于骨骼坚硬度的增加，同时还能促长骨的骨骺融合。(https://www.daowen.com)
少年儿童发育生长期，骨骼的生长与雄性激素的关系非常密切，但雄性激素对骨生长的良性作用还要通过增加生长激素的分泌来协同实现。当然适当的运动训练更能强化和巩固雄性激素的作用，特别是对骨骼的伸长与增厚更是如此。由于雄性激素的促钙化作用，所以对未发育成熟的儿童少年使用雄性激素合成类固醇，反而会因骨骺的提早融合而阻碍长骨的伸长，而影响身高。因此对少年运动员和体校学员使用合成类固醇是相当有害的。
总之雄性激素只是在人体生长发育期对骨骼有某些良性影响。从未有直接的证据说明，外源性摄入合成类固醇对成人运动员的骨质产生显著的适应性和形态方面的良性影响。
4.对血红细胞生成的影响
正常人体的血液总量，约占体重的7%～8%，按每千克体重为标准，男性成人的血容量比女性成人的血容量要多9%左右，形成这种性别差异的主要原因之一是男性成人体内雄性激素的分泌量比女性成人大得多。而雄性激素对红细胞及血红蛋白的生成具有强烈的刺激作用。实验证明，雄性动物被阉割后可以引起贫血，但如再给予注射雄性激素，血容量等血液指标又可以恢复。动物实验结果显示，给去势的雄性动物注射睾酮，确实可以使红细胞数目回升20%左右。这提示，雄性激素对造血功能有一定的良性作用。雄性激素促进红细胞生成增加的原理有两个方面：
（1）增加促红细胞生成素的分泌。研究表明，雄性激素能有利于体内物质促红细胞生成素的分泌，而促红细胞生成素是一种直接刺激造血器官骨髓产生红细胞的激素（后文将述及，促红细胞生成素也是一种有潜在性使用可能的运动兴奋剂）。促红细胞生成素是由肾脏所分泌的，而恰恰在肾脏发现了也有雄性激素结合蛋白。这证明，雄性激素是通过对肾脏作用增加了促红细胞生成素的释放，而促红细胞生成素又使血液红细胞的数量得到了增加。
（2）直接促进骨髓造血。这是指雄性激素直接作用于造血器官骨髓，使之功能增强，从而更多地产生红细胞，致使红细胞数量增加。
但对正常人体的研究发现，额外过多地给予雄性激素合成类固醇，对参加运动训练的运动员来说，并不能引起血液红细胞的明显增加。可见只对雄性激素分泌不足的人注射外源性类固醇，才能产生增加红细胞的效果。
5.对肌糖原合成的影响
肌糖原是体内的能源物质，在运动中有很重要的意义。
有人报道，给去势的雄性动物注射睾酮，可以使动物体内的肌糖原贮存量增加。有人以猪为观察对象，发现肌糖原的含量多少由慢性活动水平来决定。睾酮对运动后出现的肌糖原的超量恢复起了部分调节作用。然而对这一现象的意义仍有待进一步的深入研究，才能作出正确的评估。
6.对磷酸肌酸合成的影响
磷酸肌酸是机体在运动时最重要的快速供能物质，特别是在从事速度型运动项目时发挥的作用更大。雄性激素能减少尿肌酸的排出量，使肌酸有更大的可能合成磷酸肌酸，有利于快速供能物质的贮备。
7.对有氧、无氧代谢能力的影响
在雄性激素合成类固醇对有氧代谢能力的作用方面尚存在疑问。
仅有几项研究报道了类固醇对有氧能力的正效应，但在以后的研究中没有对这些结果获得更有支持力的例证，大多数证据反而表明，类固醇使用后并不产生比单独的有氧训练更好的正效应。有人以未经训练者作为受试对象，以6～8周作为试验过程所需要的时间，同时设置有可比性的对照组，结果发现，使用类固醇者的最大吸氧量并无改善。
但关于雄性激素对无氧阈的作用研究，则是另一种情况。
在70年代以及80年代初，有几个研究小组分别研究了睾酮对肌纤维成分，糖酵解能力、乳酸无氧阈的作用，报道了青春期前或青春发育初期，男孩无氧阈比成人高的一个原因，是与体内睾酮分泌量少，因而对骨骼肌的作用小有关。低水平的睾酮使儿童骨骼肌氧化能力相对高于无氧能力。动物实验表明，正常或去势动物注射睾酮能使骨骼肌的快肌纤维相对比例增大，以及作为糖酵解能力标志和糖原分解限速酶作用的磷酸化酶活性增加。这些都有利于增加骨骼肌的无氧代谢能力，并使乳酸无氧阈降低。从上述结果可以推测，睾酮分泌量的增加对乳酸无氧阈起一定的调节作用。
8.对神经肌肉传导的营养性作用
雄性激素可能改善神经肌肉接头部位的营养状况，而使运动神经末梢的化学递质乙酰胆碱更容易释放，加速了信息由神经向肌肉的传递过程，有利于运动单位的募集。
9.对钙离子代谢的作用
钙离子在生命活动过程中，特别是在维持和加强肌肉收缩力的机制中起着重要的作用，而雄性激素能增加肾脏的远曲小管对水钠和钙的重吸收，具有避免钙的过多丢失和保留体内钙离子的作用，从而间接对肌力的维持和增强有利。
10.对进攻意识的心理作用
有人通过一些现象的观察和实验，把雄性激素同进攻意识的心理状态联系起来。比如，有人曾做过这样一个简单的实验。把10只雄性的小白鼠和10只雌性的小白鼠分别关养在空间大小相等的两个笼子里面，并放在同一个房间内，使所有的外界环境，包括温度、湿度、照明等都一样，而且喂饲条件也完全一样。5天以后，检查两个笼子中的动物，奇怪地发现，雄性小白鼠的尾部几乎都出现了咬伤，有的甚至破溃断离，鲜血淋漓。但雌性小白鼠中只有一二只出现上述惨状。这说明，在这5天中，雄鼠笼中发生了数十次的互相殴斗和咬伤，而雌鼠笼中则相对平静得多。观察者由此得出推论：雄性动物的进攻意识较强，而这种进攻意识又是雄性激素作用的结果。某些社会生物学家们片面地不恰当地用这个观点来解释一些社会现象，比如认为男性犯罪率高和某些性犯罪是由于体内雄性激素浓度引起的。
然而体育界也受到这种错误观点的影响。有些教练员和运动员认为睾酮与积极进攻的行为有直接的关系，从而把赛场上的拼搏精神与雄性激素联系起来，相信使用雄性激素类固醇能使运动员更能耐受激烈的运动训练，使训练时更刻苦，特别是能焕发出在赛场上的积极主动和凶狠的拼抢意识。
但是人的进攻意识实际上是受多种生理和心理因素影响的，不能单纯用雄性激素的作用来解释。多数研究者指出，人体内雄性激素水平的变化对运动竞技中的积极进攻意识和健康的拼搏精神并无直接的因果关系。