Гипертрофия мышц или наращивание мышечной массы включает гипертрофию или увеличение размера скелетных мышц за счет увеличения размеров составляющих их клеток . Два фактора способствуют гипертрофии: саркоплазматическая гипертрофия, которая больше ориентирована на увеличение запасов мышечного гликогена ; и миофибриллярная гипертрофия, которая больше фокусируется на увеличении размера миофибрилл. [1] Это основное направление деятельности, связанной с бодибилдингом .
Ряд раздражителей может увеличить объем мышечных клеток. Эти изменения происходят как адаптивная реакция, которая способствует увеличению способности генерировать силу или противостоять утомлению в анаэробных условиях.
Силовая тренировка (тренировка с отягощениями) вызывает нервную и мышечную адаптацию, которая увеличивает способность спортсмена проявлять силу посредством произвольного мышечного сокращения: после начального периода нервно-мышечной адаптации мышечная ткань расширяется за счет создания саркомеров (сократительных элементов) и увеличения -сократительные элементы, такие как саркоплазматическая жидкость. [2]
Мышечная гипертрофия может быть вызвана прогрессирующей перегрузкой (стратегия постепенного увеличения сопротивления или повторений в последовательных сериях упражнений для поддержания высокого уровня усилий ). [3] Однако точные механизмы до конца не изучены; В настоящее время принятая теория связана с сочетанием механического напряжения, метаболического стресса и повреждения мышц. Однако нет достаточных доказательств того, что метаболический стресс оказывает какое-либо существенное влияние на исходы гипертрофии. [4]
Мышечная гипертрофия играет важную роль в соревновательном бодибилдинге и силовых видах спорта, таких как пауэрлифтинг , американский футбол и олимпийская тяжелая атлетика .
Лучший подход к достижению мышечного роста остается спорным (в отличие от сосредоточения внимания на увеличении силы, мощи или выносливости); Обычно считалось, что последовательные анаэробные силовые тренировки приводят к гипертрофии в долгосрочной перспективе, помимо воздействия на мышечную силу и выносливость. Мышечную гипертрофию можно увеличить с помощью силовых тренировок и других кратковременных высокоинтенсивных анаэробных упражнений . Аэробные упражнения меньшей интенсивности и продолжительности обычно не приводят к очень эффективной гипертрофии тканей; вместо этого у выносливых спортсменов увеличивается накопление жиров и углеводов в мышцах [5] , а также неоваскуляризация . [6] [7]
Во время тренировки усиление притока крови к метаболически активным областям приводит к временному увеличению размеров мышц. Это явление называется временной гипертрофией или более широко известно как «накачка» или «накачка». [8] Примерно через два часа после тренировки и обычно в течение семи-одиннадцати дней мышцы опухают из-за воспалительной реакции по мере восстановления повреждений тканей. [9] Долгосрочная гипертрофия возникает из-за более постоянных изменений в мышечной структуре.
Хироно и др. объяснил причины отека мышц: [10]
«Мышечный отек возникает в результате следующего:
(а) упражнения с отягощениями могут увеличить накопление креатинфосфокреатина и ионов водорода за счет выработки в крови лактата и гормона роста , и
(б) высокие концентрации лактата и ионов водорода могут ускорить поглощение воды мышечными клетками в зависимости от клеточной проницаемости, поскольку молекулярная масса ионов лактата и водорода меньше, чем у мышечного гликогена».
Биологические факторы (такие как ДНК и пол), питание и переменные тренировок могут влиять на гипертрофию мышц. [11]
Индивидуальные генетические различия объясняют значительную часть различий в существующей мышечной массе. Классический дизайн исследования близнецов (аналогичный дизайну поведенческой генетики) показал, что около 53% различий в безжировой массе тела передаются по наследству [12], а также около 45% различий в пропорциях мышечных волокон. [13]
В период полового созревания у мужчин гипертрофия происходит с большей скоростью. Естественная гипертрофия обычно прекращается в период полного роста в подростковом возрасте. Поскольку тестостерон является одним из основных гормонов роста организма, в среднем мужчинам гораздо легче достичь гипертрофии (в абсолютном масштабе), чем женщинам, и в среднем у них примерно на 60% больше мышечной массы, чем у женщин. [14] Прием дополнительного тестостерона, как и анаболических стероидов , улучшит результаты. Он также считается препаратом, повышающим спортивные результаты , использование которого может привести к отстранению участников от соревнований или их запрету на участие в соревнованиях. Тестостерон также является веществом, регулируемым с медицинской точки зрения в большинстве [15] [16] стран, поэтому его хранение без рецепта врача является незаконным . Использование анаболических стероидов может вызвать атрофию яичек , остановку сердца [17] и гинекомастию . [18]
В долгосрочной перспективе положительный энергетический баланс, когда больше калорий потребляется, а не сжигается, полезен для анаболизма и, следовательно, для мышечной гипертрофии. Повышенная потребность в белке может помочь повысить синтез белка, что наблюдается у спортсменов, тренирующихся с целью гипертрофии мышц. Однако нет научного консенсуса относительно того, повышена ли потребность в белке у спортсменов, занимающихся силовыми тренировками. [19]
Переменные тренировки в контексте силовых тренировок, такие как частота, интенсивность и общий объем, также напрямую влияют на увеличение гипертрофии мышц. Постепенное увеличение всех этих тренировочных переменных приведет к мышечной гипертрофии. [20]
Сообщение фильтруется, чтобы изменить структуру экспрессии генов . Дополнительные сократительные белки, по-видимому, включены в существующие миофибриллы (цепи саркомеров внутри мышечной клетки). Похоже, существует некоторый предел размера миофибрилл: в какой-то момент они расщепляются. Эти события, по-видимому, происходят внутри каждого мышечного волокна. То есть гипертрофия возникает в первую очередь за счет роста каждой мышечной клетки, а не за счет увеличения количества клеток. Однако клетки скелетных мышц уникальны в организме, поскольку они могут содержать несколько ядер, и количество ядер может увеличиваться. [21]
Кортизол снижает поглощение аминокислот мышечной тканью и ингибирует синтез белка. [22] Кратковременное увеличение синтеза белка, которое происходит после тренировок с отягощениями, возвращается к норме примерно через 28 часов у адекватно питающихся юношей. [23] Другое исследование показало, что синтез мышечного белка увеличивается даже через 72 часа после тренировки. [24]
Небольшое исследование, проведенное на молодых и пожилых людях, показало, что употребление 340 граммов нежирной говядины (90 г белка) не увеличивает синтез мышечного белка больше, чем прием 113 граммов нежирной говядины (30 г белка). В обеих группах синтез мышечного белка увеличился на 50%. Исследование пришло к выводу, что употребление более 30 г белка за один прием пищи не усиливает стимуляцию синтеза мышечного белка у молодых и пожилых людей. [25] Однако в этом исследовании не проверялась связь синтеза белка с тренировками; поэтому выводы этого исследования противоречивы. Обзор научной литературы, проведенный в 2018 году [26], пришел к выводу, что для наращивания сухой мышечной ткани требуется минимум 1,6 г белка на килограмм массы тела, который можно, например, разделить на 4 приема пищи или перекусов и распределить по день. [ нужна цитата ]
Бодибилдеры нередко рекомендуют потребление белка до 2–4 г на килограмм веса тела в день. [27] Однако научная литература предполагает, что это больше, чем необходимо, поскольку потребление белка более 1,8 г на килограмм массы тела не оказывает большего влияния на гипертрофию мышц. [28] Исследование, проведенное Американским колледжем спортивной медицины (2002), установило, что рекомендуемое ежедневное потребление белка для спортсменов составляет 1,2–1,8 г на килограмм массы тела. [28] [29] [30] И наоборот, Ди Паскуале (2008), ссылаясь на недавние исследования, рекомендует минимальное потребление белка в размере 2,2 г/кг «для всех, кто занимается соревновательными или интенсивными развлекательными видами спорта, кто хочет максимизировать мышечную массу тела, но не делает этого». не желают набирать вес. Однако спортсменам, занимающимся силовыми видами спорта (..), может потребоваться еще больше, чтобы максимизировать состав тела и спортивные результаты. занимаясь бодибилдингом, вполне возможно, что белок может составлять более 50% их ежедневного потребления калорий». [31]
Микротравма – это крошечное повреждение мышечных волокон. Точная связь между микротравмами и ростом мышц еще не до конца понятна. [ нужна цитата ]
Одна из теорий состоит в том, что микротравмы играют значительную роль в росте мышц. [32] [33] При возникновении микротравм (в результате силовых тренировок или других напряженных занятий) организм реагирует сверхкомпенсацией, заменяя поврежденные ткани и добавляя новые, так что риск повторного повреждения снижается. Повреждение этих волокон было теоретически рассмотрено как возможная причина симптомов отсроченной болезненности мышц (DOMS), и именно поэтому прогрессивная перегрузка необходима для дальнейшего улучшения, поскольку организм адаптируется и становится более устойчивым к стрессу.
Однако другая работа, изучающая динамику изменений в синтезе мышечного белка и их связь с гипертрофией, показала, что повреждение не связано с гипертрофией. [34] Фактически, в одном исследовании [34] авторы показали, что только после того, как повреждение утихло, синтез белка был направлен на рост мышц.
В сообществе бодибилдеров и фитнесистов и даже в некоторых научных книгах гипертрофия скелетных мышц описывается как принадлежащая к одному из двух типов: саркоплазматическому или миофибриллярному. [ квалифицированные доказательства ] Согласно этой гипотезе, во время саркоплазматической гипертрофии объем саркоплазматической жидкости в мышечной клетке увеличивается без сопутствующего увеличения мышечной силы, тогда как во время миофибриллярной гипертрофии сократительные белки актина и миозина увеличиваются в количестве и увеличивают мышечную силу, поскольку а также небольшое увеличение размера мышцы. Саркоплазматическая гипертрофия более выражена в мышцах бодибилдеров, поскольку исследования показывают, что саркоплазматическая гипертрофия приводит к большему увеличению размера мышц, в то время как миофибриллярная гипертрофия увеличивает общую мышечную силу, что делает ее более доминирующей у тяжелоатлетов-олимпийцев . [35] Эти две формы адаптации редко происходят совершенно независимо друг от друга; можно наблюдать значительное увеличение количества жидкости при небольшом увеличении количества белков, значительное увеличение количества белков при небольшом увеличении жидкости или относительно сбалансированную комбинацию этих двух факторов.
Примеры повышенной мышечной гипертрофии наблюдаются в различных профессиональных видах спорта, в основном в силовых видах спорта, таких как бокс , олимпийская тяжелая атлетика , смешанные единоборства , регби , профессиональная борьба и различные виды гимнастики. Спортсмены, занимающиеся другими видами спорта, требующими более высоких навыков, такими как баскетбол, бейсбол, хоккей с шайбой и футбол, также могут тренироваться для увеличения мышечной гипертрофии, чтобы лучше соответствовать своей игровой позиции. Например, центровой (баскетболист) может захотеть быть больше и мускулистее, чтобы лучше побеждать своих противников в нижней стойке. [36] Спортсмены, занимающиеся этими видами спорта, активно тренируют не только силу , но также сердечно-сосудистую систему и мышечную выносливость . [ нужна цитата ]
Некоторые нервно-мышечные заболевания приводят к истинной гипертрофии одной или нескольких скелетных мышц, что подтверждается МРТ или биопсией мышц. Поскольку эта мышечная гипертрофия не является результатом тренировок с отягощениями или тяжелого ручного труда, поэтому мышечная гипертрофия описывается как псевдоспортивный вид .
Поскольку мышечная гипертрофия является реакцией на напряженную анаэробную деятельность, обычная повседневная деятельность может стать напряженной при заболеваниях, которые приводят к преждевременному утомлению мышц (невральному или метаболическому), или нарушают связь возбуждения-сокращения в мышцах, или вызывают повторяющиеся или устойчивые непроизвольные сокращения мышц. фасцикуляции , миотония или спастичность ). [37] [38] При липодистрофии аномальный дефицит подкожного жира усиливает внешний вид мышц, хотя мышцы в значительной степени гипертрофированы (возможно, из-за метаболических нарушений). [39] [40]
Заболевания, которые приводят к истинной мышечной гипертрофии, включают, помимо прочего, мышечные дистрофии, метаболические миопатии, эндокринные миопатии, врожденные миопатии, недистрофические миотонии и псевдомиотонии, денервацию, спастичность и липодистрофию. Гипертрофия мышц может сохраняться на протяжении всего заболевания, а затем атрофироваться или становиться псевдогипертрофической (атрофия мышц с инфильтрацией жировой или другой ткани). Например, мышечная дистрофия Дюшенна и Беккера может начинаться как истинная мышечная гипертрофия, но позже перерастать в псевдогипертрофию. [41]