Гипертрофия мышц или наращивание мышечной массы включает гипертрофию или увеличение размера скелетной мышцы за счет увеличения размера ее составляющих клеток . Гипертрофии способствуют два фактора: саркоплазматическая гипертрофия, которая больше фокусируется на увеличении запасов гликогена в мышцах ; и миофибриллярная гипертрофия, которая больше фокусируется на увеличении размера миофибрилл. [1] Это основной фокус деятельности, связанной с бодибилдингом .
Ряд стимулов может увеличить объем мышечных клеток. Эти изменения происходят как адаптивная реакция, которая служит для увеличения способности генерировать силу или противостоять усталости в анаэробных условиях.
Силовые тренировки (тренировки с отягощениями) вызывают нейронную и мышечную адаптацию, которая увеличивает способность спортсмена прилагать силу посредством произвольного мышечного сокращения: после начального периода нейромышечной адаптации мышечная ткань расширяется, создавая саркомеры (сократительные элементы) и увеличивая количество несократительных элементов, таких как саркоплазматическая жидкость. [2]
Мышечная гипертрофия может быть вызвана прогрессирующей перегрузкой (стратегия постепенного увеличения сопротивления или повторений в последовательных подходах упражнений для поддержания высокого уровня усилий ). [3] Однако точные механизмы не совсем понятны; в настоящее время принятая теория заключается в сочетании механического напряжения, метаболического стресса и повреждения мышц. Хотя нет достаточных доказательств, чтобы предположить, что метаболический стресс оказывает какое-либо существенное влияние на результаты 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 конкретному достижению роста мышц остается спорным (в отличие от сосредоточения на приобретении силы, мощности или выносливости); обычно считалось, что последовательные анаэробные силовые тренировки будут вызывать гипертрофию в долгосрочной перспективе, в дополнение к их влиянию на мышечную силу и выносливость. Мышечную гипертрофию можно увеличить с помощью силовых тренировок и других кратковременных, высокоинтенсивных анаэробных упражнений . Аэробные упражнения с меньшей интенсивностью и большей продолжительностью, как правило, не приводят к очень эффективной гипертрофии тканей; вместо этого выносливые спортсмены усиливают накопление жиров и углеводов в мышцах, [5], а также неоваскуляризацию . [6] [7]
Во время тренировки увеличение притока крови к метаболически активным областям приводит к временному увеличению мышц в размере. Это явление называется транзиторной гипертрофией или более известно как «накачивание» или «накачка». [8] Примерно через два часа после тренировки и обычно в течение семи-одиннадцати дней мышцы набухают из-за воспалительной реакции, поскольку восстанавливаются поврежденные ткани. [9] Более длительная гипертрофия происходит из-за более постоянных изменений в структуре мышц.
Хироно и др. объяснили причины отека мышц: [10]
«Отек мышц возникает в результате следующих факторов:
(а) упражнения с отягощениями могут увеличить накопление фосфокреатина и ионов водорода из-за выработки лактата в крови и гормона роста , и
(б) высокие концентрации лактата и ионов водорода могут ускорить поглощение воды мышечными клетками в соответствии с проницаемостью клеток , поскольку молекулярная масса лактата и ионов водорода меньше, чем у мышечного гликогена».
Биологические факторы (такие как ДНК и пол), питание и переменные тренировки могут влиять на гипертрофию мышц. [11]
Индивидуальные различия в генетике объясняют значительную часть дисперсии существующей мышечной массы. Классический дизайн близнецового исследования (похожий на дизайн поведенческой генетики) подсчитал, что около 53% дисперсии в сухой массе тела наследуется, [12] наряду с около 45% дисперсии в пропорции мышечных волокон. [13]
В период полового созревания у мужчин гипертрофия происходит с повышенной скоростью. Естественная гипертрофия обычно останавливается при полном росте в конце подросткового возраста. Поскольку тестостерон является одним из основных гормонов роста организма, в среднем мужчины находят гипертрофию гораздо легче (в абсолютном масштабе), чем женщины, и, в среднем, имеют примерно на 60% больше мышечной массы, чем женщины. [14] Прием дополнительного тестостерона, как в анаболических стероидах , улучшит результаты. Он также считается препаратом, повышающим производительность , использование которого может привести к отстранению или запрету на участие в соревнованиях участников. Тестостерон также является регулируемым с медицинской точки зрения веществом в большинстве [15] [16] стран, что делает его незаконным для хранения без рецепта врача . 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, гипертрофии мышц. Повышенная потребность в белке может помочь повысить синтез белка, что наблюдается у спортсменов, тренирующихся для гипертрофии мышц. Однако нет научного консенсуса относительно того, увеличивают ли спортсмены, тренирующиеся на силу, потребность в белке. [19]
Тренировочные переменные, в контексте силовых тренировок, такие как частота, интенсивность и общий объем, также напрямую влияют на увеличение мышечной гипертрофии. Постепенное увеличение всех этих тренировочных переменных приведет к мышечной гипертрофии. [20]
Сообщение фильтруется вниз, чтобы изменить схему экспрессии генов . Дополнительные сократительные белки, по-видимому, включаются в существующие миофибриллы (цепи саркомеров внутри мышечной клетки). По-видимому, существует некоторый предел того, насколько большой может стать миофибрилла: в какой-то момент они разделяются. Эти события, по-видимому, происходят внутри каждого мышечного волокна. То есть гипертрофия является результатом в первую очередь роста каждой мышечной клетки, а не увеличения количества клеток. Однако клетки скелетных мышц уникальны в организме тем, что они могут содержать несколько ядер, и количество ядер может увеличиваться. [21]
Кортизол снижает поглощение аминокислот мышечной тканью и подавляет синтез белка. [22] Кратковременное увеличение синтеза белка, которое происходит после силовых тренировок, возвращается к норме примерно через 28 часов у адекватно питающихся юношей. [23] Другое исследование показало, что синтез мышечного белка повышался даже через 72 часа после тренировки. [24]
Небольшое исследование, проведенное на молодых и пожилых людях, показало, что употребление 340 граммов постной говядины (90 г белка) не увеличило синтез мышечного белка больше, чем употребление 113 граммов постной говядины (30 г белка). В обеих группах синтез мышечного белка увеличился на 50%. Исследование пришло к выводу, что более 30 г белка за один прием пищи не усиливают стимуляцию синтеза мышечного белка у молодых и пожилых людей. [25] Однако это исследование не проверяло синтез белка в связи с тренировками; поэтому выводы этого исследования являются спорными. Обзор научной литературы 2018 года [26] пришел к выводу, что для наращивания сухой мышечной ткани требуется минимум 1,6 г белка на килограмм веса тела, что можно, например, разделить на 4 приема пищи или перекуса и распределить в течение дня. [ необходима цитата ]
Бодибилдеры нередко рекомендуют употреблять до 2–4 г белка на килограмм веса тела в день. [27] Однако в научной литературе предполагается, что это больше, чем необходимо, поскольку употребление белка в количестве более 1,8 г на килограмм веса тела не оказывает большего влияния на гипертрофию мышц. [28] Исследование, проведенное Американским колледжем спортивной медицины (2002), установило рекомендуемое ежедневное потребление белка для спортсменов на уровне 1,2–1,8 г на килограмм веса тела. [28] [29] [30] Напротив, Ди Паскуале (2008), ссылаясь на недавние исследования, рекомендует минимальное потребление белка в размере 2,2 г/кг «для любого, кто занимается соревновательными или интенсивными видами спорта, кто хочет максимально увеличить мышечную массу, но не хочет набирать вес. Однако спортсменам, занимающимся силовыми видами спорта (..), может потребоваться даже больше, чтобы максимально увеличить состав тела и спортивные результаты. У тех, кто пытается минимизировать жировые отложения и, таким образом, максимально увеличить состав тела, например, в видах спорта с весовыми категориями и в бодибилдинге, вполне возможно, что белок может составлять более 50% от их ежедневного потребления калорий». [31]
Микротравма — это крошечное повреждение мышечных волокон. Точная связь между микротравмой и ростом мышц пока не полностью понята. [ необходима цитата ]
Одна из теорий заключается в том, что микротравмы играют важную роль в росте мышц. [32] [33] Когда происходит микротравма (из-за силовых тренировок или других напряженных занятий), организм реагирует путем сверхкомпенсации, заменяя поврежденную ткань и добавляя больше, так что риск повторного повреждения снижается. Повреждение этих волокон было теоретически высказано в качестве возможной причины симптомов отсроченной мышечной болезненности (DOMS), и именно поэтому прогрессирующая перегрузка имеет важное значение для постоянного улучшения, поскольку организм адаптируется и становится более устойчивым к стрессу.
Однако другие работы, изучающие временной ход изменений в синтезе мышечного белка и их связь с гипертрофией, показали, что повреждение не было связано с гипертрофией. [34] Фактически, в одном исследовании [34] авторы показали, что только после того, как повреждение исчезло, синтез белка был направлен на рост мышц.
В сообществе бодибилдинга и фитнеса и даже в некоторых академических книгах гипертрофия скелетных мышц описывается как один из двух типов: саркоплазматическая или миофибриллярная. [ квалифицировать 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 актиновые и миозиновые сократительные белки увеличиваются в количестве и добавляют мышечную силу, а также небольшое увеличение размера мышцы. Саркоплазматическая гипертрофия больше в мышцах бодибилдеров , потому что исследования показывают, что саркоплазматическая гипертрофия показывает большее увеличение размера мышцы, в то время как миофибриллярная гипертрофия, как доказывается, увеличивает общую мышечную силу, делая ее более доминирующей у тяжелоатлетов-олимпийцев . [35] Эти две формы адаптации редко происходят полностью независимо друг от друга; можно испытать большое увеличение жидкости с небольшим увеличением белков, большое увеличение белков с небольшим увеличением жидкости или относительно сбалансированную комбинацию этих двух.
Примеры повышенной гипертрофии мышц наблюдаются в различных профессиональных видах спорта, в основном в силовых видах спорта, таких как бокс , олимпийская тяжелая атлетика , смешанные боевые искусства , регби , профессиональная борьба и различные формы гимнастики. Спортсмены в других видах спорта, требующих больше навыков, таких как баскетбол, бейсбол, хоккей с шайбой и футбол, также могут тренироваться для повышенной гипертрофии мышц, чтобы лучше соответствовать своей позиции в игре. Например, центровой (баскетбол) может захотеть стать больше и мускулистее, чтобы лучше одолеть своих противников в низкой позиции. [36] Спортсмены, тренирующиеся в этих видах спорта, интенсивно тренируют не только силу , но и сердечно-сосудистую и мышечную выносливость . [ требуется ссылка ]
Некоторые нервно-мышечные заболевания приводят к истинной гипертрофии одной или нескольких скелетных мышц, подтвержденной МРТ или биопсией мышц. Поскольку эта гипертрофия мышц не является результатом силовых тренировок или тяжелого ручного труда, именно поэтому гипертрофия мышц описывается как псевдоатлетический вид .
Поскольку гипертрофия мышц является ответом на напряженную анаэробную активность, обычная повседневная активность может стать напряженной при заболеваниях, которые приводят к преждевременному мышечному утомлению (нервному или метаболическому) или нарушают связь возбуждения-сокращения в мышцах, или вызывают повторяющиеся или устойчивые непроизвольные мышечные сокращения ( фасцикуляции , миотония или спастичность ). [37] [38] При липодистрофии аномальный дефицит подкожного жира подчеркивает внешний вид мышц, хотя мышцы количественно гипертрофированы (возможно, из-за метаболической аномалии). [39] [40]
Заболевания, которые приводят к истинной гипертрофии мышц, включают, но не ограничиваются, следующими: мышечные дистрофии, метаболические миопатии, эндокринные миопатии, врожденные миопатии, недистрофические миотонии и псевдомиотонии, денервацию, спастичность и липодистрофию. Гипертрофия мышц может сохраняться на протяжении всего течения болезни или может позже атрофироваться или стать псевдогипертрофической (атрофия мышц с инфильтрацией жира или другой ткани). Например, мышечная дистрофия Дюшенна и Беккера может начинаться как истинная гипертрофия мышц, но позже перерасти в псевдогипертрофию. [41]