Ендокринология на мускулния растеж
Пътят на един сериозен и отговорен към себе си атлет трябва да включва разбиране на това, какво всъщност причинява мускулния растеж. Често опрестено като термин "синтез на протеини", мускулният растеж действително е един много сложен процес, който включва много повече от просто изграждане на протеини от аминокиселини. Мускулната хипертрофия изисква сливане на нови клетки, наречени сателитни клетки със съществуващите вече мускулни влакна. Тези клетки са открити и изследвани през 1961г., след което е предпирето голямо изследване на техните механизми. Учените са установили, че за разлика от нормалните мускулни клетки, сателитните клетки могат да се регенерират през целия живот на един възрастен. Освен това те не служат като функционални единици, а предоставят някои необходими компоненти за възстановяване на повредените мускулни клетки.
Сателитните клетки се наричат така заради разположението им във външната повърхност на мускулните влакна, между мембраната на клетъчните мускули (сакролемата) и най-горния слой на долната мембрана (основен тънък слой).
Тези сателитни клетки обикновено са пасивни и извън съществуващите мускулни фибри. Те се активират, когато травма или контузия засегнат мускулните влакна. Повредите карат сателитните клетки да се размножават в миобласти (миобласти са по същество донорски клетки, които експресират миогенни гени), а множество други фактори, както ще стане ясно впоследствие, ги карат да мигрират към наранената зона.
Сателитните клетки след това се съединяват с наранените участъци, като добавят ядро към съществуващите тъкани, което спомага процеса на регенерация. Този етап на хипертрофия често се нарича като сателитна клетъчна пролиферация. Това не добавя нови мускулни влакна, а води до увеличаване на контратилни протеини - актин и миозин, вътре във фибрите. Този етап от процеса обикновено се нарича диференциация. Клетките на мускулите са полиядрени, което означава, че притежават много ядра. Увеличаването броя на ядрата позволява на клетката да регулира повече цитоплазма, което позволява повече производство на актин и миозин. Това увеличава общия размер клетки и съдържание на протеин в мускулната клетка.
Ефектът на всичко това е мускулен растеж и сила. Процесът е в своя пик след 48 часа, но продължава четири дни след появяването на първоначалната травма (упражнение). Затова е необходимо време на мускула да се възстанови след тренировъчна сесия. Важно е да се отбележи обаче, че така се увеличава само размера на клетката и съдържанието на протеин в нея. Възможно е миобласти да се слеят и всъщност да образуват нови мускулни влакна. Това се нарича мускулна хиперплазия и се изразява в растежа на нова мускулна тъкан. Това обаче не е основният механизъм за растежа на мускулите при възрастните.
Анаболна верига
Тригер
Известно е на всеки, че силовите тренировки са фундаментални за постигане растеж на мускулната тъкан. Днес не съществува друг начин. Ако попаднете на "хапче", което ви обещава, че ще придобиете впечатляващ атлетичен вид като си стоите на стола зад бюрото, значи са ви излъгали. Необходими са драстични изменения и стресиране в мускулната тъкан за да бъде провокиран нейния растеж. Тригерът на растежа всъщност е тренировката. Тя е началото на пътя на анаболизма. Мускулният растеж винаги е цикличен процес, с една стъпка назад от нанесените щети, за да се пристъпи няколко стъпки напред към растеж.
Фаза I: първоначален отговор
Фазата на първоначалния отговор обхваща тези промени в мускулната химия, които започват веднага по време на тренировка и поставят основите за по-късното възстановяване и растеж. В анаболния процес при тази фаза се освобождава арахидонова киселина от мускулните клетки и се образуват простагландини, цитокини, левкотриени и простациклини. Външния фосфолипиден слой на мускулните клетки се разкъсва, причинено от физическото натоварване. Създава се микротравма, която играе важна роля в растежа на мускулите. Тялото реагира чрез свръхкомпенсиране, замяна на повредените тъкани с нови за да избегне риска от повторна травма.
Освободеното количество арахидонова киселина, която е централен биоактивен липид в анаболния процес, локално от ензими се конвертира в редица анаболни крайни продукти, като простагландини. Тези вещества до голяма степен контролират следващата фаза от мускулното изграждане. Простагладинът също увеличава нивата на азотен оксид, който активно участва в анаболния процес. Той разширява кръвоносните съдове (за увеличаване на потока от хранителни вещества и хормони към мускулите) и увеличава производството на HGF (хепатоцитен растежен фактор) за сателитното клетъчно активиране. Арахидонова киселина допринася за възпалението и усещането за мускулна треска, като тя е основната причина за изпитване на болка.
Интензивността на трениране и относителната плътност на арахидонова киселина във фосфолипидния слой диктуват колко от този мощен липид може да бъде освободен по време на тренировка. Обемът арахидонова киселина се съхранява в скелетните мускули и също е в състояние на постоянно движение. Редица фактори отговарят за нейното регулиране. Редовното трениране изчерпва запасите от арахидонова киселина, заменяйки я с друга, по-богата мастна киселина. С по-малко арахидонова киселина в запас, отзивчивостта на системата на простагландин към редовни упражнения започва да намалява. Чудили сте се защо изпитвате толкова болка след първата тренировка или след дълъг период на почивка? Голяма част от това е пряко свързано с вашите запаси арахидонова киселина.
Фаза II: пълнене на тъканите
Фаза II се характеризира с локализирано нарастване на експресията на растежен фактор и чувствителност на тъканите към анаболни хормони. Казано по-просто, мускулите трябва да се разкъсат за да пожелаят действието на стероидите. Един от начините тялото да постигне тази цел е като увеличи плътността на някои рецептори в мускулите. Това включва андрогенни, IGF-1, MGF и инсулинови рецептори. Рецепторната плътност е важна, защото тя определя в кои части на тялото трябва да подействат анаболните хормони и в кои те не са необходими.
Инхибиране на ензима 2-циклооксигеназа с противовъзпалителни лекарства като ибупрофен, ацетаминофен или аспирин предотвратява образуването на активни простагландини. Без достатъчно образуване на простагландини се пречи на нормалното увеличаване на синтеза на протеини след тренировка. Често се препоръчва да се използват такива лекарства само когато е необходимо, ако мускулният растеж е основен акцент.
Има два отделни компонента, които взаимодействат преди мускулната клетка да получи сигнал за растеж. Това са хормонът растежен фактор като тестостерон, IGF-1, MGF или инсулин от една страна и съответния му рецептор от друга. Колкото повече хормони има около клетката, толкова по-обвързващо е активирането на рецептора. Наличието на повече рецептори, вместо повече хормони улеснява този процес.
Докато от една страна имаме увеличение на тъканната чувствителност към анаболните хормони от друга имаме увеличаване на локалната експресия на някои важни растежни фактори като GF-1, MGF, FGF, HGF, TNF, IL-1 и IL-6. Тези съединения се освобождават върху повредените мускулни влакна и сателитните клетки и работят в анаболизма, като всеки играе своя собствена жизнено важна роля в следващия процес.
Фаза III: възстановяване
Тази фаза е най-продължителната на анаболно действие, в която комбинирано участват много хормони и растежни фактори, включително андрогени, инсулин, IGF-1, IGF-2, MGF, FGF, HGF, TNF, IL-1 и IL-6.
Хепатоцитен растежен фактор
HGF е растежен фактор, разположен върху външната повърхност на клетъчната стена. При травма, това съединение мигрира към сателитните клетки и ги активира. Освобождаването на HGF се регулира от азотния оксид.
Инсулиноподобен растежен фактор I (IGF-I)
IGF-I е инсулиноподобен хормон с маркирани анаболни ефекти. Той увеличава протеиновия синтез и поддържа пролиферацията и диференциацията на сателитните клетки. Простагландинът PGF2alpha е известно, че силно увеличава локалната рецепторна експресия към IGF-I и синтеза на IGF-I.
Инсулиноподобен растежен фактор II (IGF-II)
IGF-II е вторият инсулиноподобен растежен фактор, който играе роля в разпространението на сателитните клетки. За разлика от IGF-I, експресията на IGF-II не се увеличава в отговор на тренирането.
Фибробластен растежен фактор (FGF)
FGF всъщност е семейство растежни фактори, с девет различни изоформи (FGF-1 до FGF-9). Ролята, която играе FGF в мускулната хипертрофия в зряла възраст не е напълно изяснена, но се смята, че е силен пролифератор на сателитните клетки. Както при много растежни фактори, FGF експресията се увеличава пропорционално с травмирането на мускула.
Инсулин
Освен че притежава способност да увеличава синтеза на протеин и инхибира разграждането на белтъчините, инсулинът е главният транспортен хормон на хранителни вещества в организма. Инсулинът позволява транспортиране на глюкоза и аминокиселини през клетъчните мембрани.
Цитокини (IL-1, IL-6, TNF)
Цитокините са група имуномодулаторни съединения. IL са наречени интерлевкини, а TNF е съкращение на фактор на туморната некроза. Известно е, че цитокините стимулират миграцията на лимфоцити, неутрофили, моноцити и други лечебни клетки към мястото на увреждане в тъканите за да спомогнат тяхното възстановяване. Те помагат и с други механизми като отстраняват увредените клетки и регулират възпалителните реакции включително производството на някои простагландини.
Простагландини
Те са основните реакционни химикали, играещи роля в процеса на изграждане на мускулите във фаза II и фаза III. Клетките, върху които действат, обикновено са много близо до мястото, където се синтезират. Те не са хормони, а локално действащи молекулни медиатори (посредници). Една от основните им функции е да регулират контракциите (отпускането и свиването) на гладката мускулатура. В резултат от тяхното дествие настъпва свиване или разширяване гладката мускулатура в кръвоносните съдове (което води до повишаване или понижаване на кръвното налягане), изменя се вътреочното налягане, настъпва агрегация и разпад на тромбоцитите. Простагландините участват в развитието на възпалителните процеси, и контрола на хормоналната регулация и растежа на клетките. Веднъж синтезирани, простагландините съществуват много кратко време в свободно състояние.
Естрогени
Естрогените също играят важна роля в анаболния процес. Те помагат за увеличаване на андроген рецепторната плътност, стимулиране на GH / IGF-1 и повишено използване на глюкоза за възстановяване на тъканите.
Миофибрилна и саркоплазмена хипертрофия.
Мускулно влакно
Миофибрилна хипертрофия – това е нарастване на мускулните влакна (съкратителните структури) в мускула, наричани още миофибрили. Съпроводено е с увеличаване на силата, тъй като миофибрилите са в основата на мускулната контракция. Към такъв вид хипертрофия се стремят повечето атлети и спортисти, още повече тези, които се състезават в категории и нямат нужда от много излишно тегло.
Миофибриалната хипертрофия се постига по-трудно, тъй като това са „истински“ мускули – увеличава се напречното сечение на мускулните влакна. Как да тренираме за подобна хипертрофия? Големи тежести (над 80% от макса), малко повторения (до 5-6 е перфектно), експлозивно повторение. Целта е травматична тренировка – т.е., разграждане (микротравми) на мускулните влакна, от което да последва хипервъзстановяването им и от там нарастване на обема им. Взривното (максимално бързото) изпълнение активира максимално количество бързо съкращаващи се мускулни влакна, които както е известно имат най-голям потенциал за растеж. И освен това учи нервната система да активира максимално количество влакна за кратко време. Освен прилични тежести, имате нужда и от достатъчен обем (повечко серии и повторения общо), за да има микротравми, а от там и протеинов синтез. Ако тренирате само с големи тежести и малко повторения, но държите общия обем малък, ще качите сила, но не и много размери. Това са чисто силови тренировки, които са подходящи за спортисти, които вече имат изградена определна основа (мускулна маса и координация).
Накратко – миофибрилната хипертрофия се нарича още функционална, защото освен размерите, нараства пропорционално и силата на мускулите. Атлетите и спортистите трябва да се насочат към тренировки, насочени основно към функционалната хипертрофия. Повече серии от 3 до 5 повторения или в краен случай няколко с по 6-8 повторения. Като методи може да се ползва също така почивка-пауза (клъстери). Желателно е почивките между сериите на едно и също упражнение да са по-дълги, примерно 2-3 минути. Популярни методи и системи за целта са 5х5, 5х3, 6х3, 10х3, с използването основно на базови (многоставни) упаржнения. Клъстери - няколко серии в 5х1 (5 повторения с тежест за 2-3, с почивки след всяко), "вълни" (5,3,1,5,3,1) и други. Като цяло, целта е да се вдига тежко, експлозивно и с приличен обем, като това разбира се е подплатено с подходящо хранене.
Саркоплазмена хипертрофия.
Наричана още енергийна. При нея има нарастване на мускулите за сметка на несъкратителните елементи – саркоплазмата. Тя включва най-вече вода, гликоген и други хранителни вещества, които се намират в мускула. Кой има нужда от нея? Разбира се, най-вече културистите, манекените, фитнес моделите и всички, които тренират основно за външен вид. За да се постигне подобна хипертрофия се правят повторения с по-леки тежести. Използват се методи като комбинирани серии (суперсерия от две упражнения за един и същи мускул), постоянно напрежение в мускулите, дроп серии (разтоварване на тежестта след достигане на отказ). Ползват се доста изолиращи упражнения и машини. Много е възможно, докато тренираме изцяло по такива методи, силата да страда, т.е., да не се увеличава изобщо или даже максималната такава да падне. Популярна система, която набляга на подобен вид хипертрофия е примерно Германския обемен тренинг, при който се правят 10 серии по 10 повторения за група, обикновенно в 1 упражнение. Или типичния бидибилдинг тренинг, при който се правят 3-4 упаржнения по 3-4 серии за група, обикновенно в 8-12 че и 15 повторения.