Рост мышц за счет силовых тренировок играет ключевую роль в построении красивого и сильного тела.
В последние годы было опубликовано (и продолжает публиковаться) большое количество исследований, посвященных влиянию силовых тренировок на силу и размер мышц. Для всех нас, практикующих силовые тренировки, это очень интересная возможность, поскольку она позволяет постоянно улучшать эффект наших тренировочных программ, пополняя наши знания с течением времени.
Что такое рост мышц?
Поскольку мышцы состоят из многих отдельных волокон, их объём может увеличиваться двумя путями:
- гиперплазия - увеличение числа мышечных волокон в мышце
- гипертрофия - увеличение объёма (размера) каждого мышечного волокна.
Оба этих процесса предполагают увеличение общего белкового состава мышцы, то есть к её росту.
#1. Гиперплазия
Исследования на грызунах показали, что под воздействием механических нагрузок число мышечных волокон увеличивается. Причем чем выше нагрузка и больше растяжение мышцы, тем сильнее увеличивается количество волокон. Новые волокна часто меньше старых. Некоторые учёные полагают, что старые волокна делятся, увеличивая таким образом общее их число.
При исследованиях на грызунах наблюдается, что наряду с увеличением числа мышечных волокон, происходит и их деление. Однако волокна также делятся, если мышца получает травму, не стимулирующую её рост. Поэтому не ясно, является ли такое деление полезной адаптацией мышцы к нагрузкам или это лишь побочный эффект серьёзного повреждения.
В исследованиях на людях фиксировались признаки деления мышечных волокон после крайне интенсивных программ добровольных силовых тренировок. Однако на сегодняшний день нет убедительных доказательств того, что длительные силовые нагрузки приводят к увеличению количества мышечных волокон у человека.
#2. Гипертрофия волокон
Рост белкового состава (а следовательно и объёма) отдельных мышечных волокон может быть связан с:
- увеличением их диаметра или поперечного сечения
- удлинением волокон
Может показаться необычным, что мышечные волокна способны удлиняться после тренировок, поскольку точки крепления мышцы в целом не меняются. Но, тем не менее, мышца в целом может увеличиться в длину после нагрузок за счёт небольшого утолщения в средней части, даже если её начальная и конечная точки фиксированы.
Многочисленные исследования на людях продемонстрировали, что длина мышечных пучков (пучки представляют собой объединенные волокна) увеличивается после продолжительных силовых тренировок. Это происходит особенно часто, когда в программе присутствуют только эксцентрические сокращения или когда пиковое сокращение приходится на большую длину мышцы. Например исследования 1 и 2 в нашем переводе.
Эксцентрический тренинг - это тип тренировки, при котором мышцы растягиваются под нагрузкой.
Кроме того, учёные обнаружили, что диаметр отдельных мышечных волокон также увеличивается после длительных силовых нагрузок. Прирост диаметра иногда больше у волокон 2-го типа, вероятно, поскольку волокна 1-го типа зачастую (хотя и не всегда!) связаны с двигательными единицами низкого порога, а увеличиваются после силовых тренировок в основном единицы высокого порога.
Человеческая мышечная ткань составлена из двух основных типов мышечных волокон. Первый из них (тип I) условно называют «медленно сокращающимися», второй — «быстро сокращающимися» (тип II)
Более подробно можно почитать в нашей статье про тренировку до отказа.
Как измеряется рост мышц?
Исследователи могут измерять рост мышц несколькими способами, которые можно разделить на три категории:
- Метрики, оценивающие всё тело
- Метрики, оценивающие сами мышцы
- Метрики, оценивающие мышечные волокна
#1. Все тело
Один из распространенных подходов к измерению изменений мышечной массы после силовых тренировок - это использование сканирования всего тела с помощью рентгеновских лучей (DEXA), которое позволяет исследователям оценить не жирную массу тела, которая включает в себя мышечную массу, костную массу и другие ткани.
DEXA (dual-energy X-ray absorptiometry) - это метод, который использует два рентгеновских луча с разной энергией для создания двух изображений тела. Эти изображения затем используются для создания трехмерной модели тела, из которой можно рассчитать различные показатели состава тела, такие как мышечная масса, костная масса и жировая масса.
Комбинируя эти данные с другими измерениями, такими как общий объем тела с помощью плетизмографии и содержанием воды в организме с помощью биоимпедансного анализа, можно получить более точную оценку.
Этот тип измерений ценен тем, что дает нам хороший обзор изменений в составе всего тела после силовых тренировок. Однако он мало что говорит о том, как адаптировалась каждая мышца в отдельности.
#2. Мышцы.
Для анализа конкретных мышц используют методы сканирования, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография (КТ) и ультразвук, позволяют получить представление о том, как изменяются размеры отдельных мышц в каждом из их измерений.
При многократном продольном сканировании по всей длине мышцы получается серия изображений поперечного сечения. Их объединение позволяет исследователям рассчитать объем всей мышцы.
В последнее время некоторые исследователи стали использовать ультразвук для оценки изменений размеров мышц, поскольку это оборудование стоит недорого. Наиболее распространенным измерением, регистрируемым с помощью ультразвука, является толщина мышцы.
#3. Волокна.
В некоторых исследованиях регистрируются изменения диаметра отдельных волокон после силовых тренировок. Для этого необходимо взять биопсию мышцы до и после длительной силовой тренировки, затем взять поперечные срезы мышечной ткани, провести процедуру окрашивания и визуализации для определения границ (и, соответственно, диаметра) каждого мышечного волокна.
Что происходит внутри мышечных тканей во время их роста?
У человека мышцы увеличиваются в размерах преимущественно за счет увеличения объема отдельных мышечных волокон. Эти мышечные волокна увеличиваются за счет двух типов гипертрофии:
- При гипертрофии мышечного волокна в диаметре происходит увеличение количества саркомер, расположенных параллельно друг другу. Это приводит к увеличению поперечного сечения мышечного волокна и его силы.
- При гипертрофии мышечного волокна в длину происходит увеличение количества саркомер, расположенных последовательно друг за другом. Это приводит к увеличению длины мышечного волокна и его способности к растяжению.
Саркомеры - это небольшие участки актиновых и миозиновых нитей, которые позволяют мышцам сокращаться. Они расположены в длинных нитях вдоль каждой мышцы. В каждой нити может быть от 1000 до 1500 миофибрилл.
Миофибриллы - это тонкие нити, которые составляют мышечное волокно. Во время гипертрофии миофибриллы становятся толще и сильнее. (Рис. 1.)
Оба этих типа гипертрофии могут происходить одновременно, но обычно один из них преобладает.
В обоих случаях этот процесс требует увеличения синтеза белка в мышце. Этот дополнительный белок включает в себя различные молекулы, необходимые для создания новых саркомеров и окружающих их саркоплазматических поддерживающих структур.
Саркоплазматические поддерживающие структуры - это различные элементы внутри мышечных волокон, которые помогают поддерживать форму и функции волокна, такие как органеллы и другие компоненты, которые обеспечивают правильное функционирование и рост мышц.
Кроме этого в тканях параллельно происходят следующие изменения:
- Митохондрии увеличиваются в размерах и количестве. Митохондрии - это энергетические станции клеток. Во время гипертрофии митохондрии становятся больше и их становится больше, что обеспечивает мышечное волокно дополнительной энергией.
- Сеть капилляров вокруг мышечного волокна увеличивается. Капилляры обеспечивают мышечное волокно кислородом и питательными веществами. Во время гипертрофии сеть капилляров вокруг мышечного волокна увеличивается, что обеспечивает его лучшим питанием.
Могут ли гипертрофия миофибрилл и саркоплазмы происходить независимо?
Исследования показали, что количество миофибрилл увеличивается в соответствии с размером мышц после тренировок, и это, вероятно, объясняет, почему сила относительно размера мышцы остается постоянной.
Кроме того, у нас сейчас есть более точное понимание того, что увеличивает силу мышц. Сила увеличивается не только за счет размера, но и за счет других адаптаций. Также известно, что использование тяжелых весов способствует активации адаптаций, которые увеличивают способность создавать силу. Таким образом, гипотеза о независимой гипертрофии миофибрилл и саркоплазмы, вероятно, не подтверждается.
Что именно стимулирует рост мышц?
Существует три механизма, которые могут спровоцировать рост мышечных волокон:
- механическое напряжение
- повреждение мышц
- метаболический стресс.
Однако на данный момент есть убедительные доказательства только в пользу роли механического напряжения.
Мышечные волокна способны обнаруживать механическое напряжение с помощью рецепторов, расположенных на клеточной мембране. Когда эти рецепторы внутри мышечного волокна обнаруживают наличие механической нагрузки, это запускает последовательность сигнальных событий в процессе, известном как механотрансдукция.
Механотрансдукция — это преобразование механических стимулов во внутриклеточный биохимический ответ.
Очень важно отметить, что это мышечное волокно обнаруживает наличие механической нагрузки, а не вся мышца в целом. Мы знаем, что мышцы могут испытывать один тип механической нагрузки, тогда как отдельные мышечные волокна внутри них испытывают совершенно различный стимул.
Например, при выполнении эксцентрических тренировок механическое напряжение вызывает и удлинение мышцы, и удлинение отдельных мышечных волокон.
Каковы основные выводы?
Увеличение мышц у человека в основном происходит за счет увеличения объема отдельных мышечных волокон.
Отдельные мышечные волокна увеличиваются в объеме в основном из-за увеличения их диаметра, а также частично из-за увеличения их длины. Увеличение этого объема включает увеличение содержания белка, что происходит за счет увеличения скорости синтеза белка в мышце, и увеличение размера волокна включает пропорциональное увеличение как миофибриллярных, так и саркоплазматических элементов.
Отдельные мышечные волокна начинают расти, когда они обнаруживают механическую нагрузку с помощью рецепторов, расположенных на их клеточных мембранах.
Эксцентрический тренинг является одним из наиболее эффективных способов вызвать гипертрофию мышц.
Перевод, оригинал https://sandcresearch.medium.com/what-is-muscle-growth-and-how-does-it-happen-b7f7cd68ee34