Мускулна хипертрофия или как растат мускулите ни

Мускулна хипертрофия или как растат мускулите ни

Покачването на мускулна маса и увеличаването на мускулния обем е сред целите на редица професионални атлети и обикновени фитнес любители.

Как обаче растат мускулите ни и какви са механизмите, чрез които това се случва?

В следващите редове ще научите:

  • Основният начин, по който растат мускулите ни, се нарича мускулна хипертрофия;
  • Мускулната хипертрофия бива миофибрилна и саркоплазмена;
  • Основните познати механизми на мускулна хипертрофия са механично напрежение, мускулни щети и метаболитен стрес.
  • Механичното напрежение е най-важният механизъм на мускулна хипертрофия.

Структура на мускулната тъкан

Мускулната тъкан има интересна и уникална структура. Докато при повечето тъкани, клетките, които ги изграждат имат кръгообразна форма и съдържат едно клетъчно ядро, то мускулните клетки са по-различни.

Мускулните клетки са дълги и цилидрични с диаметър около един човешки косъм и вместо само едно, съдържат много клетъчни ядра, разположени по цялата дължина на клетката.

На повечето от четящите вероятно е познат терминът мускулно влакно. Е, може би ще ви е интересно да научите, че на практика всяко едно мускулно влакно представлява самостоятелна мускулна клетка, която се разпростира от началото до края на всеки мускул.

Всяка мускулна клетка/влакно съдържа най-различни компоненти, като митохондрия, гликоген, мастни частици и най-важните за трениращите с тежести – съкратителните протеини наречени миозин и актин, благодарение на които мускулите ни могат да се съкращават.

Отделните мускулни клетки/влакна се групират в отделни снопове и групата от всички снопове образува мускулите ни – такива, каквито сме свикнали да ги виждаме, когато се гледаме в огледалото.

Мускулна хипертрофия - структура на мускулно влакно

Как растат мускулите?

Мускулният растеж може да се опише с различни термини. На теория мускулите могат да растат на дължина (серийно) и на ширина (паралелно), но тъй като вероятно на всички е ясно, че дължината на мускулите няма как да се промени съществено, поне не и чрез стандартни тренировки с тежести, то мускулният растеж в по-голямата си част се случва на ширина.

На първо място, мускулният растеж може да се случи чрез:

  • мускулна хипертрофия;

  • мускулна хиперплазия.

При мускулна хипертрофия мускулните клетки растат по обем/размер, докато при мускулна хиперплазия растат на брой.

Мускулна хипертрофия и мускулна хиперплазия

На този етап, все още не е напълно ясно дали и в каква степен е възможна мускулната хиперплазия (1,2) и причината е най-вече, че е изключително трудно подобно нещо да се проследи експериментално. Представете си да трябва да преброите всички косми по човешката глава, но в пъти по-сложен вариант. Дори и експериментите върху животни трудно могат да дадат отговор. Все пак повечето експерти са съгласни, че дори и да съществува мускулна хиперплазия, то тя допринася минимално за мускулния растеж.

Съответно, на този етап мускулната хипертрофия се смята за основния начин, по който растат мускулите ни.

Мускулната хипертрофия от своя страна може да бъде:

  • миофибрилна;

  • саркоплазмена.

При миофибрилната мускулна хипертрофия растежът настъпва в съкратителните протеини в мускулните клетки – гореспоменатите миозин и актин. Миофибрилната хипертрофия понякога се нарича и функционална, тъй като на практика само тя има пряко и директно влияние върху генерирането на сила.

При саркоплазмената мускулна хипертрофия растежът настъпва благодарение на останалите елементи съдържащи се в клетката – митохондрия, гликоген и други. Саркоплазмата реално представлява течността (цитоплазмата), в която се съдържат и миофибрилите.

Мускулна хипертрофия - саркоплазмена хипертрофия

Във фитнес средите все още може да попаднете на дебат за това как определени тренировъчни протоколи са насочени към и водят до (предимно) саркоплазмена мускулна хипертрофия, докато други протоколи са насочени към и водят до (предимно) миофибрилна.

Много хора обясняват разликата в силата и размерите между бодибилдъри и силови атлети на база тяхната мускулна структура. Бодибилдърите са по-големи, но често не могат да вдигат тежко колкото силовите атлети, тъй като при тях мускулната хипертрофия е основно саркоплазмена, а при силовите атлети и е миофибрилна. Или поне така се твърди.

Затова онлайн и офлайн все още могат да се срещнат твърдения, че ако искаш да станеш силен, трябва да тренираш с ниски повторения (висока интензивност), тъй като така се таргетира миофибрилната хипертрофия. Съответно, ако искаш да си голям като професионален бодибилдър, трябва да тренираш с високи повторения (ниска интензивност). Това обаче не е точно така.

Саркоплазмената хипертрофия наистина може да бъде таргетирана, като за това дори не е нужно да се тренира. Един-два дни обилно на въглехидрати хранене, което да увеличи гликогенните запаси в мускулните клетки, малко суплементация с креатин и ето ви саркоплазмена хипертрофия.

Определени тренировъчни протоколи с по-ниска интензивност, позволяваща изпълнението на повече повторения, също води до по-значимо покачване на нивата на съхранен гликоген и вода. През първите седмици при новаците в тренировките с тежести също се наблюдава по-голяма водна задръжка в клетките поради по-сериозните мускулни щети, на които са подложени.

С други думи – да, в краткосрочен план саркоплазмената хипертрофия може да задмине по степен миофибрилната.

При трениращи с тежести обаче, дали и как точно тренировъчните протоколи влияят върху саркоплазмената хипертрофия, не само в краткосрочен, но особено в дългосрочен план, на този етап не е ясно и е изключително сложно да се отговори (3,4).

Точно както хиперплазията, саркоплазмената хипертрофия на този етап може да бъде игнорирана, поне докато не напредне науката. Излиза, че тя няма как да бъде избегната и ще се случи независимо от тренировъчния протокол, но как това се променя във времето (месеци, години), тепърва ще се разбира.

Ние от BB-Team смятаме, че е далеч по-разумно и практично е да се тренира без да се правят опити да се таргетира определен тип мускулна хипертрофия, особено предвид факта, че вече е многократно доказано, че общата (включително и миофибрилната) хипертрофия може да бъде приблизително еднаква по степен както при тренировки с ниска, така и при тренировки с висока интензивност. (5)

Основни механизми водещи до мускулен растеж

Организмът ни е силно адаптивна система и мускулният растеж е един от видовете адаптации, на които е способен.

В общия случай организмът ни иска да поддържа определен баланс (хомеостаза). За да усети необходимост от адаптация, върху него трябва да бъде упражнен даден стимул (стрес), който да наруши този баланс.

Този процес на стимул и адаптация е познат в научната литература като общ адаптационен синдром (GAS, General Adaptation Syndrome)(6)⁠, чиито специфики обаче са извън обсега на тази статия.

За читателите на този материал, основен стимул за мускулен растеж се явяват тренировките със съпротивление. Когато например тренираме с тежести във фитнес зала, тази дейност се явява стимул водещ до активирането на различни механизми водещи до мускулна хипертрофия.

Един от първите трудове за това какви са механизмите на мускулния растеж и мускулната хипертрофия, който всъщност е и един от крайъгълните камъни в спортната научна литература, е The mechanisms of muscle hypertrophy and their application to resistance training на Brad Schoenfeld. (7)⁠

Трите основни механизми на мускулен растеж са:

  • механично напрежение (mechanical tension);

  • мускулни щети (muscle damage);

  • метаболитен стрес (metabolic stress).

След написването на този труд и с разширяването на базата от научни данни, към днешна дата имаме малко повече яснота за това колко значим е всеки един от тях.

Механично напрежение

Механичното напрежение е напрежението, на което са подложени мускулите ни по време на тяхното съкращаване. Такова напрежение генерираме, когато тренираме във фитнес залата, когато бягаме, скачаме или изпълняваме каквато и да е дейност изискваща мускулна контракция.

Когато поставим мускулните влакна под напрежение, тяхната цялост се нарушава, което от своя страна предизвиква специфична химична активност - процес наречен механотрансдукция (mechanotransduction).

Секретират се различни растежни фактори (например IGF-1), миокини (например IL-6) и редица други, които сигнализират нуждата въпросните мускулни клетки да бъдат поправени.

Тези сигнали достигат до ензимен комплекс наречен mTOR (mammalian target of rapamycin), който разчита информацията от тези и други сигнали (например, наличие на определени аминокиселини), след което изпраща тази информация към нашите гени (translation initiation).

Гените ни от своя страна съдържат структурните планове на най-различни протеини, като в този случай, стартират изпълнението на изграждащи нова мускулна тъкан процеси.

Процесът изграждащ мускулната тъкан на практика е един основен и се нарича мускулен протеинов синтез (muscle protein synthesis, MPS).

Просто да се стимулира мускулният протеинов синтез обаче не гарантира, че ще станем по-мускулести, тъй като успоредно с протеиновия синтез се случва и процес на мускулен протеинов разпад (muscle protein breakdown, MPB).

Синтезирането и разпадането на мускулна тъкан се случва постоянно, денонощно и едновременно. Понякога едното преобладава, понякога другото. В зависимост дали синтезът или разпадът преобладават сумарно в дългосрочен план, покачваме мускулната си маса или губим такава.

Заедно с мускулния протеинов синтез, се случва не по-малко важен процес наречен даряване на мускулни клетъчни ядра (myonuclear addition). При този процес, така наречените сателитни клетки разположени около миофибрилите, даряват нови и допълнителни клетъчни ядра, които да се слеят с останалите мускулни клетки.

Даряването на нови клетъчни ядра е необходимо (макар някои данни да показват, че може би не е задължително, поне в краткосрочен план (8)⁠), тъй като, както споделихме по-горе, всяка мускулна клетка/влакно съдържа много клетъчни ядра, които са пръснати по цялата дължина на влакното. Всяко ядро има способността да управлява строго фиксиран участък от мускулното влакно (познато като myonuclear domain). При растежа на мускулните влакна настъпва момент, в който наличните мускулни ядра не са достатъчни, за да поддържат и управляват новата тъкан, затова и във времето и заедно с мускулния растеж, има необходимост от допълнителни ядра. (9)⁠

Макар да е извън обсега на статията, накратко ще споменем, че добре подкрепена теория гласи, че мускулният потенциал на всеки човек в голяма степен зависи от броя сателитни клетки, които притежава и броя мускулни ядра, които могат да бъдат дарени. Хората с повече могат да изгражадат повече мускулна тъкан, докато тези с по-малко имат по-нисък лимит. (10–12)

Ролята на механичното напрежение в мускулния растеж е неоспорима и всъщност той се смята за най-значимия механизъм.

Мускулни щети

На практика мускулните щети представляват разкъсване и нарушаване на целостта на мускулните клетки, буквално.

Сравнително доскоро, мускулните щети също се смятаха за важен механизъм за мускулния растеж. Много тренировъчни програми и препоръки на треньори и професионални състезатели бяха (и често все още са) насочени именно към създаването на повече мускулни щети, с цел те да доведат до по-голям мускулен растеж.

Причината за това е, че мускулните щети сами по себе си също стимулират изграждането на нова тъкан.

През последните години обаче редица данни поставиха под голям въпрос ползата от мускулните щети за мускулния растеж. (13–15)

На този етап мнението на повечето експерти е, че мускулните щети са част от процеса на мускулен растеж, но стимулираните процеси като резултат от тях имат за цел чисто и просто да възстановят съответните поражения, без обаче да ги надграждат по някакъв начин. Тоест, повече мускулни поражения не водят до по-голям мускулен растеж. Дори могат да окажат отрицателно влияние, тъй като преди да започне надграждането и изграждането на нова тъкан, организмът ще трябва първо да възстанови наличните щети и колкото по-големи са те, толкова по-трудно и бавно ще стане всичко.

Мускулните щети не могат да бъдат избегнати напълно и не е необходимо да търсим начин да намалим умишлено, но също така не е препоръчително да търсим начин да ги увеличим.

Метаболитен стрес

Под метаболитен стрес се разбира натрупването на вторични вещества в клетките.

По време на тренировки разчитащи най-вече на анаеробната енергийна система на организма, като следствие на процеса гликолиза се отделят вторични продукти като лактат, неорганичен фосфат, водородни йони и други.

Метаболитният стрес е причина за онова парене и напомпване по време на продължителна серия.

Смята се, че метаболитният стрес допринася за мускулната хипертрофия, като увеличава активирането на мускулни влакна, стимулира секрецията на различни хормони, води до клетъчно издуване и други (16)⁠, но в днешно време значимостта и приносът на този фактор за мускулния растеж също са подложени на голям въпрос.

В практиката има няколко често използвани начина, чрез които може да се постигне натрупване на метаболитен стрес.

Един от начините е поддържането на по-кратки почивки между сериите и упражненията, тъй като така не се позволява на организма да разсее натрупалите се вторични вещества. Научните данни обаче показват, че макар хипертрофия да е постижима и при кратки почивки (по-малко от 60 секунди), по-дългите почивки (повече от 60 секунди, препоръчително дори 120 секунди) водят до по-голяма хипертрофия. (17,18) Основната причина за това е, че при равни други условия, при по-големи почивки трениращият има възможност да изпълнява повече повторения всяка серия, което води до по-голям тренировъчен обем и тъй като тренировъчният обем е най-значимият тренировъчен параметър за мускулната хипертрофия, повечето обем води до повече мускулен растеж.

Друг начин за постигането на по-висок метаболитен стрес е тренирането с по-висок тренировъчен обем и по-ниска интензивност. С други думи – използването на тежест позволяваща изпълнението на повече повторения (6-12 и нагоре). Колкото повече повторения се изпълняват, толкова повече метаболитен стрес се натрупва. Тук обаче също научната литература показва, че при контролиран общ тренировъчен обем, мускулната хипертрофия е приблизително еднаква както при висока, така и при ниска интензивност (високи и ниски повторения). (5)

Тренирането до отказ също води до значително по-висок метаболитен стрес, но множеството научни данни показват, че тренировките до отказ не водят до по-добри резултати и по-добра мускулна хипертрофия. Често дори могат да повлияят отрицателно в дългосрочен план. (19,20)

Не на последно място, ако има метод, който да даде по-ясен отговор за връзката между метаболитния стрес и мускулната хипертрофия, то това е тренировъчният метод KAATSU, познат още като тренировки с оклузия/рестрикция на кръвния поток (blood flow occlusion/restriction training), който поради естеството си води до много голямо натрупване на метаболитни вторични продукти, съответно и висок метаболитен стрес.

Тренировките с рестрикция на кръвния поток многократно са доказвани като ефективни за мускулната хипертрофия. Чрез тях, при използването на много ниска интензивност (20-40% 1RM), може да се постигне същият мускулен растеж като при стандартни тренировки с висока интензивност (70-80% 1RM). (21–25)⁠

На пръв поглед този тренировъчен метод е добро доказателство за ролята на метаболитния стрес в мускулната хипертрофия, но проблемът е, че в спортната литература изследването на метаболитния стрес се комбинира и с основния доказан механизъм - механичното натоварване. Това прави интерпретирането на резултатите и ваденето на твърди заключения много трудно. (26)⁠

Може да се твърди, че ако метаболитният стрес има роля в процеса на мускулен растеж, то влиянието му е непряко, чрез подобряване/увеличаване на механичното натоварване (чрез увеличаване на мускулната активация), което от своя страна стимулира хипертрофията. (27)

Как най-добре повишаването на метаболитния стрес да се включи в тренировките със съпротивление и дали това въобще си заслужава, тепърва ще се разбира.

Системни фактори

Под системни фактори се визират най-вече хормоните и по-специално тестостеронът, хормонът на растежа и IGF-1.

Известно е, че екзогенният (външният) прием на супрафизиологични дози от въпросните хормони може да увеличи значително мускулната хипертрофия, както и че експерименталното блокиране и намаляване на нивата на тези хормони може да компроментира покачването на мускулна маса и сила.

Тъй като след тренировки със съпротивление се наблюдава значително, но краткотрайно покачване на нивата на тези хормони, дълго време не беше напълно ясно дали тези изменения имат пряк ефект върху мускулната хипертрофия.

Вероятно все още може да се срещнат препоръки от сорта, че в тренировките трябва да присъстват комплексни, многоставни упражнения, тъй като някои данни показват, че те стимулират и увеличават хормоналните нива малко повече в сравнение с изолиращите упражнения и това води до по-голям мускулен растеж.

Важно е обаче да се прави разлика между фармакологично стумулираната и естествената промяна в хормоналните нива. Увеличаването на нивата на тестостерон след тренировка с тежести често е от порядъка на 0.1% до 1% от дозата, която се приема екзогенно. Продължителността на това повишение е приблизително също толкова по-кратка.

На този етап научната литература е на мнение, че естествените промени в хормоналните нива след тренировка не оказват влияние върху хипертрофията. Ако имат такова е изключително малко и не бива да бъде взимано под внимание от трениращите. (16,28,29)

Заключение

Темата за мускулния растеж е един от примерите за еволюцията на спортната научна литература.

Макар да има още какво да учим, на този етап мускулното напрежение остава основният механизъм водещ до мускулен растеж и той следва да бъде фокус на тренировките със съпротивление.

Разбира се, задействането на даден механизъм невинаги е гаранция, че във времето степента на мускулен растеж ще бъде значима. За това оказват влияние редица други фактори, които обаче ще разгледаме в отделен материал.

Използвани източници
  1. Abernethy PJ, Jürimäe J, Logan PA, Taylor AW, Thayer RE. Acute and Chronic Response of Skeletal Muscle to Resistance Exercise. Sport Med. 1994 Jan;17(1):22–38.
  2. PhD Antonio J. Skeletal Muscle Fiber Hyperplasia | The ISSN Scoop [Internet]. [cited 2019 Apr 23]. Available from: http://www.theissnscoop.com/skeletal-muscle-fiber-hyperplasia/
  3. Nuckols G. Sarcoplasmic Hypertrophy: The Bros Were Probably Right [Internet]. 2015. Available from: https://www.strongerbyscience.com/sarcoplasmic-vs-myofibrillar-hypertrophy/
  4. NEW SCIENCE on Muscle Hypertrophy - Dr. Cody Haun (Podcast Ep. 46) - YouTube [Internet]. [cited 2019 Apr 24]. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=SJicsEwg2Rs
  5. Schoenfeld BJ, Grgic J, Ogborn D, Krieger JW. Strength and hypertrophy adaptations between low- versus high-load resistance training. J Strength Cond Res. 2017 Aug 22;1.
  6. Selye H. Stress and the General Adaptation Syndrome. Br Med J. 1950;1(4667):1383.
  7. Schoenfeld BJ. The Mechanisms of Muscle Hypertrophy and Their Application to Resistance Training. J Strength Cond Res. 2010;24(10):2857–72.
  8. Blaauw B, Reggiani C. The role of satellite cells in muscle hypertrophy. J Muscle Res Cell Motil. 2014 Feb;35(1):3–10.
  9. Snijders T, Nederveen JP, McKay BR, Joanisse S, Verdijk LB, van Loon LJC, et al. Satellite cells in human skeletal muscle plasticity. Front Physiol. 2015 Oct 21;6:283.
  10. Petrella JK, Kim J, Mayhew DL, Cross JM, Bamman MM. Potent myofiber hypertrophy during resistance training in humans is associated with satellite cell-mediated myonuclear addition: a cluster analysis. J Appl Physiol. 2008 Jun;104(6):1736–42.
  11. Bamman MM, Petrella JK, Kim J, Mayhew DL, Cross JM. Cluster analysis tests the importance of myogenic gene expression during myofiber hypertrophy in humans. J Appl Physiol. 2007 Jun;102(6):2232–9.
  12. Adams GR. Satellite cell proliferation and skeletal muscle hypertrophy. Appl Physiol Nutr Metab. 2006 Dec;31(6):782–90.
  13. Flann KL, LaStayo PC, McClain DA, Hazel M, Lindstedt SL. Muscle damage and muscle remodeling: no pain, no gain? J Exp Biol. 2011 Feb 15;214(4):674–9.
  14. Damas F, Phillips SM, Libardi CA, Vechin FC, Lixandrão ME, Jannig PR, et al. Resistance training-induced changes in integrated myofibrillar protein synthesis are related to hypertrophy only after attenuation of muscle damage. J Physiol. 2016 Sep 15;594(18):5209–22.
  15. Damas F, Libardi CA, Ugrinowitsch C. The development of skeletal muscle hypertrophy through resistance training: the role of muscle damage and muscle protein synthesis. Eur J Appl Physiol. 2018 Mar 27;118(3):485–500.
  16. Schoenfeld BJ. Potential Mechanisms for a Role of Metabolic Stress in Hypertrophic Adaptations to Resistance Training. Sport Med. 2013 Mar 22;43(3):179–94.
  17. Henselmans M, Schoenfeld BJ. The Effect of Inter-Set Rest Intervals on Resistance Exercise-Induced Muscle Hypertrophy. Sport Med. 2014 Dec 22;44(12):1635–43.
  18. Grgic J, Lazinica B, Mikulic P, Krieger JW, Schoenfeld BJ. The effects of short versus long inter-set rest intervals in resistance training on measures of muscle hypertrophy: A systematic review. Eur J Sport Sci. 2017 Sep 14;17(8):983–93.
  19. Morán-Navarro R, Pérez CE, Mora-Rodríguez R, de la Cruz-Sánchez E, González-Badillo JJ, Sánchez-Medina L, et al. Time course of recovery following resistance training leading or not to failure. Eur J Appl Physiol. 2017 Dec 30;117(12):2387–99.
  20. Nóbrega SR, Ugrinowitsch C, Pintanel L, Barcelos C, Libardi CA. Effect of Resistance Training to Muscle Failure vs. Volitional Interruption at High- and Low-Intensities on Muscle Mass and Strength. J Strength Cond Res. 2018 Jan;32(1):162–9.
  21. Takarada Y, Takazawa H, Sato Y, Takebayashi S, Tanaka Y, Ishii N. Effects of resistance exercise combined with moderate vascular occlusion on muscular function in humans. J Appl Physiol. 2000 Jun;88(6):2097–106.
  22. Thiebaud RS, Loenneke JP, Fahs CA, Rossow LM, Kim D, Abe T, et al. The effects of elastic band resistance training combined with blood flow restriction on strength, total bone-free lean body mass and muscle thickness in postmenopausal women. Clin Physiol Funct Imaging. 2013 Sep 1;33(5):344–52.
  23. Farup J, de Paoli F, Bjerg K, Riis S, Ringgard S, Vissing K. Blood flow restricted and traditional resistance training performed to fatigue produce equal muscle hypertrophy. Scand J Med Sci Sports. 2015 Dec;25(6):754–63.
  24. Lixandrão ME, Ugrinowitsch C, Laurentino G, Libardi CA, Aihara AY, Cardoso FN, et al. Effects of exercise intensity and occlusion pressure after 12 weeks of resistance training with blood-flow restriction. Eur J Appl Physiol. 2015 Dec 1;115(12):2471–80.
  25. Lowery RP, Joy JM, Loenneke JP, de Souza EO, Machado M, Dudeck JE, et al. Practical blood flow restriction training increases muscle hypertrophy during a periodized resistance training programme. Clin Physiol Funct Imaging. 2014 Jul 1;34(4):317–21.
  26. Pearson SJ, Hussain SR. A Review on the Mechanisms of Blood-Flow Restriction Resistance Training-Induced Muscle Hypertrophy. Sport Med. 2015 Feb 24;45(2):187–200.
  27. Dankel SJ, Mattocks KT, Jessee MB, Buckner SL, Mouser JG, Loenneke JP. Do metabolites that are produced during resistance exercise enhance muscle hypertrophy? Eur J Appl Physiol. 2017 Nov 3;117(11):2125–35.
  28. Fink J, Schoenfeld BJ, Nakazato K. The role of hormones in muscle hypertrophy. Phys Sportsmed. 2018 Jan 2;46(1):129–34.
  29. McGlory C, Phillips SM. Exercise and the Regulation of Skeletal Muscle Hypertrophy. In: Progress in molecular biology and translational science. 2015. p. 153–73.

Хареса ли ти?

Сподели с приятели в:

Тихомир Велев
Тихомир Велев

Ако попаднеш на проучване за нещо, свързано с хранене и тренировки, твърде вероятно е Тишо вече да го познава подробно. Той е изследователят в екипа. Обожава да се рови и да намира най-новото, най-интересното и най-най-онова, което може да приложим в работата с клиентите ни, както и в писането на статии.

Научи още
Препоръчани продукти
back-arrowbb-hexcalendarcheckoutfacebook-iconforumgoogle+instagramlinkedinlogo-smallmailmessagesmy-bbprofileprogressreadingsearchseparator-carrotseparator-dumbbellseparator-shoeservicestoresubmit-arrowtop-arrowtwitteryoutube1 read-later1