Гипертрофия миофибрилл
Миофибриллы представляют собой пучки миофиламентов (сократительных частей мышцы – т.е. тех частей, которые тянут и выжимают вес). Они находятся во всех скелетных мышечных тканях.
Каждая мышечная клетка содержит множество миофибрилл. Гипертрофия миофибрилл происходит из-за увеличения физической нагрузки (когда вы поднимаете веса большие, чем те, к которым привыкло ваше тело), которая приводит к повреждению отдельных мышечных клеток. Ваше тело реагирует на это как на «травму» и при восстановлении «компенсирует с запасом» полученное повреждение, увеличивая объём и плотность миофибрилл, чтобы «травма» больше не повторилась.
Это – одна из причин, по которой для того, чтобы продолжать добиваться результатов, надо подвергать тело постоянно увеличивающейся нагрузке. На фото ниже вы видите строение мышечного волокна.
Как растут мышцы: промежуточные волокна
В последние годы ученые выделяют еще один вид мышечных волокон – промежуточные. Это значит, что в них меньше миоглобина и митохондрий, чем в медленных (красных) мышечных клетках, но чуть больше, чем в белых. Важная особенность промежуточных волокон заключается в том, что при тренировках они приобретают признаки волокон первого или второго типа, помогая приспособиться к определенной нагрузке.
Считается, что у каждого человека от рождения преобладает определенный тип мышечной ткани. Иначе говоря, существует наследственная предрасположенность к определенному виду спорта. Именно поэтому у одного хорошо получается бежать кросс, а у другого – тягать штангу. Хотя регулярные занятия способны немного выровнять количественное соотношение видов волокон, общей картины это не изменит.
Рассказ о структуре мышечной ткани будет неполным, если не упомянуть о фасции. Миофибриллы образуют пучки, которые покрыты своеобразным футляром, это и есть фасция. У одних людей она более мягкая и наполненная большим количеством капилляров, а поэтому не препятствует росту мышц. У других, наоборот, она довольно жесткая, и набрать мышечную массу получается труднее.
Гипертрофия саркоплазмы
Саркоплазма – это жидкость, окружающая миофибриллы в мышцах и являющаяся источником энергии. Она содержит в себе такие «штуки», как АТФ, гликоген, креатин фосфат и воду.
Саркоплазматическая гипертрофия в целом происходит так же, как миофибриллярная. Тело в период восстановления после истощения ваших энергетических запасов «компенсирует с запасом» утраченное. Таким образом, повышается количество запасов энергии – таких, как АТФ и гликоген – чтобы в последующем предотвратить их быстрое истощение.
Увеличение размеров кровеносных сосудов, которые «доставляют» кровь в мышцы, так же может быть включено в саркоплазматическую гипертрофию. Это явление часто называют капилляризацией.
Итак, теперь вам известны два типа гипертрофии. Как лучше всего достичь обоих из них? Перед тем, как ответить на этот вопрос, я бы хотел подчеркнуть: подбирайте веса под количество повторов, а НЕ количество повторов под веса.
Прогрессивные сверхнагрузки означают постепенное увеличение нагрузки на мышцу, которая становится более сильной или выносливой. Это значит, что вам необходимо использовать такие веса и количество повторов, одолеть которые будет очень непросто.
Вам надо выбирать ровно такой вес, с каким вы сможете еле-еле сделать необходимое число повторов. Не берите такие веса, с которыми не сможете сделать необходимое число повторов или, наоборот, по завершении сета быть способным сделать ещё много повторов. Поэтому, если в упражнении надо сделать 12 повторов, подберите такой вес, с каким вы сможете сделать ровно 12 повторов.
Что стимулирует рост мышц
Пора сказать о том, что стимулирует рост мышц. Вряд ли кто-то будет спорить с тем, что мужской гормон тестостерон оказывает мощное анаболическое действие. Многие бодибилдеры, подражая примеру заокеанских звезд, применяют «фарму» — анаболические стероиды. Это синтетические аналоги природного тестостерона, представляющие серьезную угрозу для здоровья. Прежде всего, страдают печень, щитовидная железа, при постоянном употреблении снижается эректильная функция.
Между тем в нашей стране разработана безопасная спортивная добавка «Леветон Форте», которая стимулирует рост мышц. Она создана только из натуральных компонентов, таких как корень левзеи сафлоровидной, трутневый расплод и пчелиная пыльца-обножка. Подтверждено исследованиями, что трутневый расплод содержит большое количество гормонов-тестостероидов и действует в качестве стимулятора центральных механизмов регуляции интенсивности образования андрогенов.
Благодаря грамотно подобранным компонентам препарат «Леветон Форте» является отличным помощником тех, кто хочет нарастить мускулатуру и сохранить здоровье. Кроме анаболического эффекта, он обладает антикатаболическим свойством, а также укрепляет иммунитет.
Мы рассмотрели несколько концепций, описывающих рост мышц, описали структуру мышечной ткани. Выяснилось, что согласия среди исследователей данной темы пока нет. Ясно только, что силовая тренировка вызывает увеличение площади поперечного сечения мышечного волокна. Получается, вопрос о том, благодаря чему растут мышцы, нуждается в дальнейшей разработке.
Тренировка на гипертрофию миофибрилл
Силовые тренировки с весами в 80% и более от одноповторного максимума. 3-8 повторений с паузами между подходами в 2-4 минуты. Подобная система обеспечит максимальное увеличение объёма и насыщенности миофибрилл. А значит, если вы хотите добиться миофибриллярной гипертрофии, вам надо работать с большими весами. Чем больше веса, тем большее количество мышечных волокон задействуется, а значит, и повреждается. Однако рекомендуется придерживаться 3-5 повторов в сете, поскольку меньшее количество приводит скорее к нейромышечной адаптации, которая главным образом развивает силу.
В действительности, малое количество повторов критически важно для максимального роста.
Как на рост мышечной ткани влияют гормоны?
Гормоны – еще один важный фактор, значительно влияющий на мышечный рост и восстановление, поскольку гормоны регулируют активность миосателлитов. Инсулиноподобный фактор роста ИФР-1, в частности механический фактор роста (MGF) и тестостерон – основные механизмы активации мышечного роста.
Тестостерон увеличивает синтез белков, подавляет их разрушение, активирует миосателлиты и стимулирует другие анаболические гормоны. Подавляющая часть этого гормона в организме недоступна для использования (до 98%), но во время силовых тренировок не только высвобождается тестостерон, но и повышается чувствительность к нему мышечных клеток. Тестостерон также стимулирует реакцию на гормон роста, увеличивая присутствие нейромедиаторов в местах поврежденных мышечных волокон, что также помогает активировать рост мышечной ткани.
Инсулиноподобный фактор роста регулирует рост мышечной массы, стимулируя синтез белка, способствуя поглощению глюкозы и перераспределению поглощения аминокислот (строительных блоков белка) в скелетных мышцах, а также активирует сателлитные клетки для интенсификации мышечного роста.
Тренировка на гипертрофию саркоплазмы
Саркоплазматическая гипертрофия достигается так называемыми тренировками на выносливость. Берутся веса примерно в 75% от тех, которые вы можете сделать на раз, а количество повторов составляет 10-15. Пауза между сетами – 45-90 секунд. Это называется тренировкой на выносливость, поскольку она очень быстро расходует большое количество энергии в мышечных клетках, истощая мышцы.
Подбирая число сетов для таких тренировок, вам необходимо учитывать количество времени, проведённого под нагрузкой. Есть минимальное количество времени, которое необходимо провести под нагрузкой для достижения гипертрофии. И для тренировок на выносливость это время больше, чем для силовых тренировок.
В тренировках на выносливость время под нагрузкой должно быть больше запасов доступной для расхода энергии. Основные источники энергии для анаэробных нагрузок – это АТФ и креатин фосфат. Они недолговременны и истощаются через 7-10 секунд. После этого ваше тело прибегает к запасам гликогена, что в свою очередь вызывает выделение молочной кислоты (это от неё в мышцах появляется жжение). А значит, в тренировках на выносиловсть время под нагрузкой должно превышать 10 секунд. А это в свою очередь означает, что выполнение замедленных повторов и суперсетов – прекрасный способ достичь саркоплазматической гипертрофии.
Гиперплазия миофибрилл в окислительных мышечных волокнах
Методика гиперплазии миофибрилл в ОМВ (ММВ) похожа на ранее описанную методику для ГМВ. Основным отличительным условием является требование выполнять упражнение без расслабления тренируемых мышц. В этом случае напряженные и утолщенные МВ пережимают капилляры (Физиология мышечной деятельности, 1982), вызывают окклюзию (остановку кровообращения). Нарушение кровообращения ведет к гипоксии МВ, т. е. интенсифицируется анаэробный гликолиз в ОМВ, в них накапливается лактат и Н. Очевидно, что создать такие условия можно при работе против силы тяжести или тяги резинового амортизатора.
Приведем пример такого упражнения. Выполняются приседания. Человек из максимально глубокого приседа встает до угла в коленных суставах 90–110°:
— интенсивность — 10–40 %;
— продолжительность упражнения — 30–60 с (отказ из за болей в мышце);
— интервал отдыха между подходами — 5–10 мин. (отдых должен быть активным);
— число подходов к снаряду — 7–12;
— количество тренировок в день: одна, две и более;
— количество тренировок в неделю: упражнение повторяется через 3–5 дней.
Правила могут быть обоснованы следующим образом. Интенсивность упражнения выбирается такой, чтобы были рекрутированы только ММВ. Продолжительность упражнения не должна превышать 60 с, иначе накопление Н может превысить оптимальную концентрацию для активации синтеза белка. Для увеличения времени пребывания в ОМВ Кр и Н следует выполнять упражнение в виде серии подходов, а именно: первый подход не до отказа (секунд 30), затем — интервал отдыха 30 с. Так повторяется три или пять раз, затем выполняется длительный отдых или упражняется другая мышца. Преимущество такого упражнения (в культуризме его называют «суперсерией») заключается в том, что Кр и Н присутствуют в ОМВ как в ходе упражнения, так и в паузах отдыха. Следовательно, суммарное время действия факторов (Кр, Н), вызывающих образование и РНК, значительно увеличивается в сравнении с ранее описанными вариантами тренировки.
Следует сделать одно важное замечание. Тренировки, направленные на увеличение синтеза белка, необходимо проводить в конце тренировочного занятия и желательно на вечерней тренировке. Дело в том, что в ответ на силовую тренировку образуются белковые молекулы; если же после силовой тренировки будет выполнена длительная и с высоким потреблением кислорода тренировка, то при исчерпании запасов гликогена будут интенсивно метаболизироваться белки, что в конечном итоге приведет к снижению эффективности тренировки.
Методы гиперплазии миофибриллярных митохондрий
Цель аэробной подготовки развитие в мышечных волокнах митохондрий. Митохондриальный белок синтезируется на 85–95 % в цитоплазме и только 5–15 % белкового содержимого является продуктом собственно митохондриальной трансляции (Ленинджер А., 1966; Лузиков В. Н., 1980).
Белки, синтезируемые на митохондриальных рибосомах, включаются во внутреннюю митохондриальную мембрану. Внешняя мембрана, межмембранное пространство и матрикс комплектуются белками, продуцируемыми на цитоплазматических рибосомах. Набухание митохондрий является одним из проявлений их деградации. Причиной набухания митохондрий могут быть (Лузиков В. Н., 1980; Шмелинг с соав., 1985; Friden et al, 1988; Gollnick et al., 1986) нарушения трансформации энергии (например, за счет исчерпания эндогенных субстратов, при подавлении переноса электронов, при изменении проницаемости внутренней мембраны по отношению к водородным ионам). Предполагается, что исчерпание внутримитохондриального запаса АТФ вызывает набухание митохондрии, что приводит к разрыву внешней мембраны и растеканию компонентов в межмембранное пространство. Имеется естественное старение митохондрий и отдельных ее компонентов (время полужизни — от 1 до 10 суток). Формирование митохондрий в клетке контролируется на основании принципа отбора по функциональному критерию. Согласно этому принципу, митохондриальные структуры, собранные так, что они не могут эффективно трансформировать энергию, элиминируются в ходе мито-хондриальной дифференцировки (Лузиков В. Н., 1980).
Одним из естественных факторов, приводящих к деструктурированию митохондрий, является гипоксия (например, пребывание в среднегорье) и сопровождающий ее анаэробный метаболизм. В условиях кислородного голодания ухудшаются показатели капилляризации скелетных мышц, появляется внутриклеточный отек, очаговые нарушения сократительного (миофибриллярного) аппарата, деструктивно дегенеративные изменения митохондрий, расширение саркоплазматического ретикулума и резкое снижение содержания гликогена (Шмелинг с соав., 1985)
Аналогичные структурные перестройки имеют место при проведении гликолитических тренировок.
Суммирование положений многочисленных исследований позволяет сделать следующее обобщение:
— митохондрии являются энергетическими станциями клетки, поставщиками АТФ за счет аэробного метаболизма;
— синтез превышает распад митохондрий в случае интенсивного их функционирования (окислительного фосфорилирования);
— митохондрии имеют тенденцию к образованию в тех местах клетки, где требуется интенсивная поставка энергии АТФ;
— усиление деструктуризации митохондрий происходит в условиях интенсивного функционирования клетки с привлечением анаэробного метаболизма, вызывающего значительное или длительное (как в условиях высокогорья) накопление в клетке и в организме ионов водорода.
В соответствии с этими положениями можно разработать методику аэробной подготовки мышцы.
Каждую скелетную мышцу можно условно разделить, например, на три части:
— регулярно активируемые — те мышечные волокна, которые активируются в повседневной жизни (ОМВ);
— активируемые только в условиях тренировок, приближенных к мощности бега на средние дистанции (ПМВ);
— редко активируемые — включаются в работу только при выполнении максимальных усилий, например, при выполнении прыжков, спринта (ГМВ).
Мышечные волокна, которые регулярно рекрутируются (ОМВ) с предельной для них частотой импульсации, имеют максимальную степень аэробной подготовленности. Максимальная степень аэробной подготовленности ОМВ достигается в том случае, когда все миофибриллы оплетаются митохондриальной системой так, что образование новых митохондриальных структур становится невозможным. Такое явление хорошо показано для миокардиоцитов (Физиология и патофизиология сердца, 1990; Хоппелер Г., 1987). Гипертрофия миокардиоцита не сопровождается увеличением концентрации ферментов аэробного метаболизма. Косвенно эту точку зрения подтверждают многочисленные исследования, посвященные влиянию аэробной тренировки, выполняемой с мощностью до аэробного порога (Аулик И. А., 1990; Зациорский В. М., 1970; Карпман В. Л., 1974, 1978, 1982, 1985, 1988 и др. ). Все эти исследования убедительно показывают, что эффективность таких тренировок для уже подготовленных спортсменов равна нулю.
Следовательно, для повышения аэробных возможностей ОМВ необходимо создать в МВ структурную основу новые миофибриллы; после этого около новых миофибрилл образуются новые митохондриальные системы. Если согласиться с этим методом повышения аэробных возможностей, то увеличение силы (гиперплазия миофибрилл) ОМВ должно привести к росту потребления кислорода на уровне АэП и АнП.
Эффективными для повышения МПК или потребления кислорода на уровне АнП являются непрерывные упражнения на уровне АнП или повторный метод тренировки с мощностью работы на уровне МПК. В этом случае рекрутируются как ОМВ, так и более высокопороговые ПМВ, в которых мало митохондрий. Увеличение мощности требует рекрутирования все более высокопороговых ДЕ, в МВ которых преобладает анаэробный гликолиз, что ведет к закислению БМВ, а затем ОМВ и крови. Закисление ГМВ и ПМВ ведет к деструктивным изменениям в митохондриях, снижению эффективности аэробной тренировки.
Теоретически рассчитанные митохондриальные изменения под влиянием продуктов анаэробного гликолиза совпадают с теми наблюдениями, которые имеют место при ишемии (Friden, 1984; Hoppeler Н., 1986). В этом случае многочисленные ненормальные митохондрии были заметны под сарколеммой. Эти митохондрии имеют увеличенную плотность, измененную форму и паракристаллические включения. Кристаллические включения в митохондриях обнаруживаются при различных патологических состояниях (смотрите, например, обзор Carpenter and Karpati, 1985). Это дает основание к предположению, что структурно нарушенные клетки не могут функционировать нормально. Полирибосомы располагаются либо под сарколеммой, либо рядом с поврежденными миофибриллами; предполагается их участие в процессе реконструкции поврежденного материала. Авторы делают вывод, что частое использование такого варианта тренировки может привести к серьезным повреждениям в мышцах.
Одним из аргументов против предложенной методики увеличения аэробных возможностей ОМВ за счет роста силы (МФ) является мнение: с увеличением размера МВ затрудняется процесс диффузии О2 к центру МВ. Однако, исследования Т. Gayeski e. a. (1986) показали, что рО2 не коррелирует с диаметром МВ. Минимальное рО2 наблюдается не в центре МВ. Эти экспериментальные данные хорошо воспроизводят модели, которые учитывают облегченную диффузию кислорода внутрь МВ посредством миоглобина (Р. Stroeve, 1982). Следовательно, размер МВ не является препятствием к росту аэробных возможностей ОМВ.
Правила методики аэробной подготовки могут быть представлены так:
— интенсивность: соответствует мощности АнП;
— продолжительность: 5–20 мин., большая продолжительность может привести к значительному закислению крови и ПМВ в случае превышения заданной мощности;
— интервал отдыха: 2–10 мин., необходим для устранения возможного закисления организма;
— максимальное количество повторений в тренировке ограничивается запасами гликогена в активных мышцах (примерно 60–90 мин. чистого времени тренировки);
— тренировка с максимальным объемом повторяется через 2–3 дня, т. е. после ресинтеза гликогена в мышцах.
Высокую эффективность имеет вариант аэробной подготовки, который в последнее время получил большое распространение в практике подготовки спортсменов в циклических видах спорта. Это тренировки, требующие проявления «мышечной выносливости». Смысл их заключается в том, что в циклическом упражнении каждое сокращение мышцы должно выполняться с околомаксимальной интенсивностью, но средняя мощность упражнения не должна превышать мощности АнП. В этом случае в упражнении активны все МВ, однако, благодаря управлению паузой отдыха или периодом расслабления мышцы, должно полностью обеспечиваться устранение продуктов метаболизма анаэробного гликолиза.
Упражнения с околомаксимальной мощностью сокращения мышц и редким темпом изучали J. Karlsson e. a. (1981). Было показано, что упражнения с темпом 4 максимальных сокращения в минуту вызывают снижение концентрации АТФ на 20 %, КрФ — на 40 %, концентрация лактата в мышце увеличивается до 4,5 мМ/л. В целом упражнение было аэробным, энергия поступала из эндогенного гликогена ОМВ и ГМВ.
Рост аэробных возможностей может происходить на основе увеличения силы ОМВ, т. е. можно заниматься стато-динамическими упражнениями для гиперплазии миофибрилл в ОМВ, и одновременно будут разворачиваться процессы по обеспечению новых миофибрилл новыми митохондриями. Это предположение подтверждается результатами экспериментов С. К. Сарсании (1972).
Студенты-добровольцы ИФК были разбиты на две группы: экспериментальную и контрольную. Обе группы выполняли одинаковую программу силовых упражнений с напряжением мышц 60 % произвольного максимума (ПМ). Упражнения выполнялись по кругу (круговая тренировка) на мышцы-разгибатели рук, сгибатели рук, разгибатели ног, разгибатели спины, мышцы живота. В каждом подходе груз медленно поднимался 10 раз, последние два раза выполнялись с явным локальным утомлением, но не до отказа. Каждый испытуемый проходил три круга. В неделю было 3 тренировки, тренировались 4 недели. Экспериментальная группа (8 человек) принимала анаболические препараты (ритоболил или нейробол) по 0,18 мг/кг массы тела (тера-певтическая доза). В контрольной группе был прием плацебо в виде комплекса витаминов.
До и после эксперимента все испытуемые прошли антропометрическое и функциональное тестирование в ступенчатом тесте с определением потребления кислорода.
В контрольной группе произошли изменения по всем показателям, однако достоверность различий была менее 90 %. Применение анаболичес-ких препаратов ускорило ход анаболических процессов, что позволило получить статистически достоверные различия (Р>99 %) по всем зарегистрированным показателям. К наиболее интересным результатам следует отнести:
1) Увеличение силы всех мышечных групп на 25 %, что составило 2 % за одно занятие. Когда силовая тренировка идет без применения стимуляторов, то средний прирост составляет 1,0–1,2 % за трнировку. Тощая масса увеличилась на 3,55 кг.
2) Уменьшение массы общего жира на 0,88 кг. Стресс стимулирует выход в кровь гормонов гипофиза и активизирует симпатическую нервную систему. В результате начинается выделение гормонов мозгового вещества надпочечников (катехоламинов) — адреналина и норадреналина (норадреналин также выделяется из окончаний симпатической нервной системы). Эти гормоны, а также тестостерон и соматотропин, стимулирует выход жирных кислот из жировых депо в кровь. Повышенная концентрация гормонов и полирибосом удерживается в тканях тела в течение 1–2 суток, что повышает основной обмен и использование жирных кислот из жировых депо для функционирования сердца, дыхательных мышц и пластических процессов в скелетных мышцах.
3) Увеличилось потребление кислорода (МПК) на 0,231 мл О2 и мощность на пульсе 170 уд/мин на 22,7 Вт (136 Кгм/мин). Увеличение потребления кислорода (МПК) и мощности PWC-170 подтверждает ранее высказанное предположение о том, что с ростом силы ОМВ, т. е. с ростом в них числа миофибрилл, создаются морфологические предпосылки для разрастания всех необходимых для деятельности клетки органелл (теория симморфоза), поэтому увеличивается саркоплазматический ретикулум и митоходрии. Изменение последних было зафиксировано в виде прироста МПК и мощности PWC-170.
Таким образом, стато-динамические упражнения являются эффективным средством усиления пластических процессов в скелетных мышцах. Применение анаболических препаратов в терапевтических дозах значительно интенсифицирует анаболические процессы, что ускоряет проверку эффективности разработанных вариантов тренировочного процеса; стато-динамические упражнения стимулируют обмен белка, жировой обмен, повышают аэробные возможности медленных мышечных волокон.
Совокупность изменений в результате применения стато-динамических упражнений дает основание к предположению о высокой эффективности применения их в оздоровительной физической культуре.
