Механизмы мышечной гипертрофии

Использование специальных методов тренировки, вызывающих максимальную гипертрофию мышц

Хорошо известен факт, что тренировка с прогрессивным повышением отягощения может вызывать существенное увеличение размеров мышц. Площадь поперечного сечения (ППС) мышцы увеличивается примерно на 10 – 15% после 10 – 14 недель динамической тренировки с отягощениями (48, 58, 32). В начальном периоде тренировок гипертрофия ограничена, а увеличение силы у нетренированных людей обусловлена нервной и архитектурной адаптацией (63). Со временем, значение гипертрофии повышается, при этом в верхних конечностях рост мышц опережает рост в нижних конечностях (52, 70). Несмотря на то, что мышечная гипертрофия наблюдается в волокнах и I и II типов, волокна II типа увеличиваются значительно больше (42, 70). К факторам, определяющим степень и границы мышечного роста, относятся генетика, возраст и пол (43).

Значительное число занимающихся с отягощениями делают это для максимального развития мышц. Принимая во внимание прямую корреляцию между силой и ППС, гипертрофия особенно важна для спортсменов, которым нужна сила (американских футболистов, толкателей ядра и т. д.) (29, 37, 46), а также бодибилдерам, которые соревнуются в уровне развития мускулатуры. Множество специализированных методов тренировки предлагаются с целью увеличения мышечного роста. В частности, для максимального увеличения мышц в результате тренировки с отягощениями предлагают выполнять форсированные повторения, подходы со снижением веса, суперсеты и тяжёлые негативные повторения. Цель данной статьи - обзор потенциального значения этих методов для гипертрофии мышц и предоставление рекомендаций по их применению в программах тренировок с отягощениями.

Механизмы мышечной гипертрофии

Несмотря на то, что механизмы мышечной гипертрофии, вызванной упражнениями, выяснены не полностью, согласно современным представлениям, она запускается механохимическими сигналами, стимулирующими внутриклеточные сигнальные пути, и включает комплексное взаимодействие гормонов, факторов роста, миокинов и других сигнальных агентов. Эти первичные регуляторы влияют на различные миогенные пути: PI3K/Akt/mTOR (6, 39, 71), MAPK (44, 60) и кальциевые сигнальные пути (11, 12). Инициирование одного или нескольких путей запускает каскад ферментативных реакций, которые, в конечном счёте, увеличивают скорость синтеза белка и/или уменьшают скорость протеолиза, что приводит большему накоплению белков миофибрилл (61).

Три основных фактора рассматриваются в качестве способствующих гипертрофии, вызванной упражнениями: механическое напряжение, повреждения мышц и метаболический стресс. В зависимости от стимулов, факторы могут работать в тандеме, оказывая синергическое влияние на развитие мышц (61). Коротко рассмотрим эти факторы. Для более глубокого ознакомления с темой можно обратиться к обзорной статье Schoenfeld (61).

Механическое напряжение, по-видимому, наиболее значимый фактор для гипертрофии мышц (18, 33, 34, 73). Предполагают, что механическое напряжение воздействует на целостность скелетной мышцы, вызывая преходящий механохимический молекулярный и клеточный ответ мышечных волокон и клеток- сателлитов (72). Если рассматривать тренировку с отягощениями, механическое напряжение в первую очередь зависит от интенсивности (величины нагрузки) и времени под нагрузкой (продолжительность приложения нагрузки). Оптимальное сочетание этих переменных приводит к максимальному рекрутированию двигательных единиц (ДЕ) и скорости активации, тем самым вызывая усталость широкого спектра ДЕ и, таким образом, большей ответной гипертрофии (59). Локальные повреждения мышц, вызванные тренировкой с отягощениями, также могут рассматриваться как фактор мышечного роста (14, 31). При повреждении мышц возникает воспалительный ответ, включающий увеличение количества нейтрофилов, макрофагов и лимфоцитов. Это приводит к производству миокинов, которые, как полагают, потенцируют высвобождение различных факторов роста, регулирующих пролиферацию и дифференциацию клеток-сателлитов (72, 74). Механозависимый фактор роста (МФР) – разновидность инсулиноподобного фактора роста (ИФР-1), который экспрессируется локально в мышечных волокнах, проявляет особенную чувствительность к повреждениям мышц (5, 18) и, таким образом, может быть напрямую ответственным за увеличение активности клеток-сателлитов, наблюдаемую при травме мышц.

Наконец, существуют исследования, показывающие, что метаболический стресс, вызванный упражнениями, может действовать как мощный стимул гипертрофии (59, 62, 65, 66). Метаболический стресс, возникающий при выполнении упражнений с отягощениями, преимущественно связан с анаэробным гликолизом, который восстанавливает уровень аденозинтрифосфата, что, в свою очередь, приводит к накоплению метаболитов, таких как, лактат, ионы водорода и неорганический фосфат (67, 70). Метаболические изменения, предположительно, способствуют созданию анаболической среды, которая модулируется сочетанием гормональных и других факторов (включая ИФР-1, тестостерон и гормон роста (ГР), клеточную гидратацию, продукцию свободных радикалов и/или активности, связанных с ростом факторов транскрипции) (19, 20, 68). Некоторые исследователи полагают, что низкий рН, связанный с «быстрым» гликолизом, может дополнительно усиливать адаптационную гипертрофию путём стимуляции активности симпатических нервов и увеличения деградации волокон (8).