Kodėl auga raumenys? II dalis - mechanizmai

Šiame straipsnyje pagrindiais aspektais aptarsiu raumenų hipertrofiją (augimą) skatinančius mechanizmus.
Perskaitę šį straipsnį, viliuosi, suprasite kodėl griaučių raumenys didėja, kokie mechanizmai tai sąlygoja. Supratimas - geresnio praktinio pritaikymo prielaida.
Prieš pradedant skaityti šį straipsnį rekomenduoju turėti bent menkiausią supratimą apie raumens sandarą.

Kodėl didėja raumenys ir jėga? Mechanizmai

Raumenų hipertrofija - tai raumenų masės ir skerspjūvio padidėjimas, kurį sąlygoja atskirų raumeninių skaidulų pastorėjimas ir kiekio padidėjimas. Esant sunkiam fiziniam krūviui tiek širdies, tiek ir griaučių raumenys hipertrofuojasi. Esant fiziologinei širdies raumens hipertrofijai, širdis sugeba išstumti daugiau kraujo vienu metu, o griaučių raumenys, savo ruožtu, gali išvystyti didesnę jėgą. Taigi, raumenų hipertrofija yra specifinis organizmo atsakas į jėgos krūvius (hipertrofinės jėgos lavinimą).
Yra skiriami šie raumenų masės, jėgos padidėjimo mechanizmai:

• raumeninių skaidulų hipertrofija (raumeninių skaidulų sustorėjimas);
• raumeninių skaidulų hiperplazija (raumeninių skaidulų kiekio padidėjimas dėl jų skilimo);
• hiperplazija - dėl audinio, esančio tarp raumeninių skaidulų padaugėjimo (nedidina jėgos, tik apimtį).

Hipertrofija

Tai fizinio krūvio sukeltas kontraktilinių baltymų (aktino ir miozino) kiekio bei sarkomerų skaičiaus padidėjimas miofibrilėje bei padidėjęs pačių miofibrilių kiekis. Nauji filamentai prisijungia miofibrilės periferijoje ir ši storėja. Taip pat daugėja anaerobinės apykaitos fermentų, sintetinami kiti raumeninių skaidulų baltymai formuojantys miofibrilių citoskeletą (nebulinas, titinas ir kt). Stambėja raumeninės skaidulos, o kartu ir pats raumuo.

Hiperplazija

Tai raumeninių skaidulų skaičiaus padidėjimas. Manoma, kad atliekant labai intensyvų darbą raumeninės skaidulos gali skilti, t.y. iš vienos gali susiformuoti dvi. Nustatyta, kad labiau skyla greito susitraukimo tipo skaidulos ir ypač tada kai darbas atliekamas anaerobinėmis sąlygomis (nedalyvaujant deguoniui).
Tiesa, hiperplazijos mechanizmo egzistavimas žmonių raumenyse vis dar labai diskutuotinas. Yra patvirtintas hiperplazijos faktas gyvūnų tarpe, tačiau rezultatai gauti tyrimuose atliktuose su žmonėmis, labai kontraversiški. Buvo priimta manyti, kad žmogus gimsta genetiškai nulemtu raumeninių skaidulų potencialu ir jo peržengti tiesiog negali. Vėliau buvo atrasta įrodymų patvirtinančių hiperplazijos, kaip raumenų augimo mechanizmo, egzistavimą tarp žmonių. Kai kurie atlikti tyrimai su žmonėmis nustatė, kad sportuojantys asmenys turi didesnį raumeninių skaidulų kiekį lyginant su nesportuojančiais, bet vėlgi, nežinia ar taip yra dėl treniruotumo, ar nulemta genetinių faktorių.
Kaip bebūtų, manoma, kad hiperplazija yra vienas iš tų mechanizmų, prisidedančių prie raumenų masės padidėjimo.

Hiperplazijos šalininkai mano, kad hiperplazija gali pasireikšti dvejopai:

1. Skylant egzistuojančioms raumeninėms skaiduloms.
2. Aktyvuojant satelitines ląsteles, kurios turi potencialą subręsti ir tapti naujomis raumeninėmis skaidulomis.

Sarkoplazminė hipertrofija

Keliama hipotezė, kad hipertrofija gali būti skatinama didinant raumens audinio įvairių nekontraktilinių elementų ir skysčio kiekį. Tai vadinama „sarkoplazmine hipertrofija“ ir gali lemti raumens tūrio padidėjimą be proporcingo jėgos padidėjimo.
Jos metu padaugėja skysčio tarpuose tarp raumeninių ląstelių. Tai siejama su ląstelių pabrinkimu ir manoma, kad yra nefunkcionalu. Tačiau, tokia ilgalaikė adaptacija, sietina su ląstelės pabrinkimu, gali sudaryti sąlygas vėlesniam baltymų sintezės suaktyvėjimui ir kartu funkcinių elementų (aktino, miozino siūlai) pagausėjimui.

Satelitinės ląstelės ir raumenų augimas

Satelitinės ląstelės - tai nesubrendusios raumeninės ląstelės išsidėsčiusios tarp bazalinės laminos ir sarkolemos. Kiekviena satelitinė ląstelė turi branduolį. Paprastai šios ląstelės yra neaktyvios. Veikti jos pradeda griaučių raumenims gavus pakankamą mechaninį stimulą (jėgos treniruotė), patyrus sužalojimą, mikrotraumą.Suaktyvintos satelitinės ląstelės dauginasi, dalijasi bei susilieja su jau esančiomis raumeninėmis skaidulomis, arba formuoja naujas ląsteles ko pasekoje raumuo didėja (hipertrofuoja). Šis saltelitinių ląstelių suaktyvėjimas trunka iki 48 val.
Taip pat yra žinoma, kad satelitinių ląstelių yra iki 5 - 6 kartus daugiau lėtojo tipo (I) raumeninėse skaidulose, kai tuo tarpu II tipo skaidulose jų mažiau. Tai siejama su tankesniu I tipo raumeninių skaidulų kapliliarų tinklu, o kartu ir aktyvesne kraujotaka. Kita priežastis, tai Henmano dydžio principu pagrįstas modelis, kad I tipo raumeninės skaidulos yra daugiau apkraunamos ir patiria daugiau miktrotraumų fizinio krūvio metu, kai tuo tarpu II tipo raumeninėms skaiduloms apkrauti reikia kurkas intensyvesnio krūvio. Įdomu tai, kad I tipo raumeninės skaidulos, kad ir kiek kartų daugiau satelitinių ląstelių jos turėtų, yra mažiau linkusios į padidėjima - hipertrofiją negu II tipo skaidulos.

Tai įdomu:

Yra žinoma, kad jėgos treniruotės keičia apie 70 genų aktyvumą. Aktyvinami tokie baltymai kaip Ankrd2, Smpx, Sehrl ir kitus, kurių aktyvumas padidėja prieš pasireiškiant hipertrofijai. Taip pat aktyvinami tokie veiksniai kaip myogeninas ir MyoD, dalyvaujantys raumenų regeneracijos procesuose (miogenezė) ir deaktyvuojantys augimą slopinančius veiksnius kaip miostatinas.
Panašu, kad baltymų sintezė būna suaktyvėjusi net 48 val. po treniruotės ir tai, kaip ją išnaudosime raumenų augimui priklauso nuo mitybos (gaunamų su maistu angliavandenių bei baltymų, amino rūgščių maiste ar suvartojamų su maisto papildais kiekio bei vartojimo laiko), nuo treniruotės (mechaninis stimulas), raumeninių skaidulų hidracijos ir anabolinių hormonų buvimo bei sąveikos su receptoriais.

Deja, hipertrofinės jėgos lavinimas turi ir savo trūkumų, kurie yra:

• Sumažėja raumens susitraukimo maksimalus greitis, nors padidėja jėga bei galingumas.
• Sumažėja raumens atsipalaidavimo greitis, kas labai neigiamai (jeigu hipertrofinė jėga išlavinta per daug) gali paveikti sprinto, lengvosios atletikos, įvairių sportinių žaidimų sportininkų sportinius rezultatus.

Apibendrinant:

• Raumenų apimtis didėja dėl raumeninių skaidulų dydžio (hipertrofija) bei kiekio (hiperplazija) pokyčių.
• Raumenų skerspjūvio padidėjimas nėra tikslus jėgos indikatorius (nėra tiesioginės priklausomybės tarp jėgos ir apimčių).
• Manoma, kad raumenų hipertrofiją reguliuoja satelitinės ląstelės.

Naudota literatūra:

• Beachle T.R., Earle R.W.(2008). Esentials of strength training and conditioning/National strength and conditioning asssociation - Human Kinetics.
• Hawke, T.J., and D. J. Garry. (2001) Myogenic satellite cells: physiology to molecular biology. Journal of Applied Physiology, 91: 534-551.
• Kraemer, W.J., Ratamess, N.A. (2005). Hormonal responses and adaptation to resistance exercise training. Sports Medicine, 35:339-361.
• Ratamess, N.A., Kraemer, W.J., Volek, J.S., Maresh, C.M., Van Heest, J.L., Sharman, M.S., Rubin, M.R., French, D.N., Vescovi, J.D., Silvestre, R., Hatfield, D.L., Fleck, S.J., Deschenes, M.R. (2005). Effects of heavy resistance exercise volume on post-exercise androgen receptor content in resistance trained men. Journal of steroid Biochem Mol Biol, 93:35-42.
• Russell, B., D. Motlagh,, and W. W. Ashley. (2000) Form follows functions: how muscle shape is regulated by work. Journal of Applied Physiology, 88: 1127-1132.
• Roth, S.M., Ferrell, R.F., Peters, D.G., Metter, E.J., Hurley, B.F., Rogers, M.A.(2002) Influence of age, sex and strength training on human muscle gene expression determined by microrrary. Physiology Genomics, 10:!81-190.
• Macdougal, J.D., G.C.B. Elder, D.G., Sale, and Sunton, J.R.(1980) Effects of strength training and imobilization of human muscle fibres. Eur Journal of Applied Physiology, 43:25-34.
• McCall, G.E., Byrnes, W.C., Dickinson, A., Pattany, P.M., Fleck, S.J. (1996). Muscle fiber hypertrophy, hyperplasia and capillary density in college men after resistance training. Journal of Applied Physiology, 81:2004-2012.
• McDougal, J.D., Gibala, M.J., Tarnopolsky, M.A., MacDonald, J.R., Interisano, S.A., Yarasheski, K.E. (1995). The time course of elevated muscle protein synthesis following heavy resistance exercise. Canada Journal Of Applied Physiology, 20:480-486.
• Philips, S., Tipron, K., Aarsland, A., Wolf, S., Wolfe, R. (1997). Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans. Am Journal of Applied Physiology , 273:E99-E107.
• Skurvydas, A., Zuozienė, J.I., Stasiulis, A., Kamandulis, S., Vizbaraitė, D., Masiulis, N., Mačiukas, A., Rėklaitienė, D. (2006).Fizinis aktyvumas ir sveikata. LKKA. Kaunas.
• Zatsiorsky VM (1995). Science and practice of strength training. Champaign, IL: Human Kinetics