Продолжим обсуждение факторов, влияющих на гиперплазию миофибрилл..
Важнейшим фактором, усиливающим гиперплазию миофибрилл, является повышение анаболических гормонов в крови, а затем в ядрах клеток активных тканей. Этот факт опробовали на себе практически все штангисты и культуристы. Повышение концентрации, например, гормона роста зависит от массы активных мышц, степени их активности, и психического напряжения.
Предполагается, что повышение концентрации ионов водорода вызывает лабилизацию мембран (увеличение размеров пор в мембранах, это ведет к облегчению проникновения гормонов в клетку), активизирует действие ферментов, облегчает доступ гормонов к наследственной информации, к молекулам ДНК. В ответ на одновременное повышение концентрации Кр и Н интенсивнее образуются РНК. Срок жизни и-РНК короток, несколько секунд в ходе выполнения силового упражнения плюс пять минут в паузе отдыха. Затем молекулы и-РНК разрушаются. Однако, анаболические гормоны сохраняются в ядре клетки несколько суток, по не будут полностью метаболизированы с помощью ферментов лизосом и переработаны митохондриями до углекислого газа, воды, мочевины и др. молекул.
Теоретический анализ показывает, что при выполнении силового упражнения до отказа, например 10 приседаний со штангой, с темпом одно приседание за 3–5 с, упражнение длится до 50 с. В мышцах в это время идет циклический процесс: опускание и подъем со штангой 1–2 с выполняется за счет запасов АТФ; за 2–3 с паузы, когда мышцы становятся мало активными (нагрузка распространяется вдоль позвоночного столба и костей ног), идет ресинтез АТФ из запасов КрФ, а КрФ ресинтезируется за счет аэробных процессов в ММВ и анаэробного гликолиза в БМВ. В связи с тем, что мощность аэробных и гликолитических процессов значительно ниже скорости расхода АТФ, запасы КрФ постепенно исчерпываются, продолжение упражнения заданной мощности становится невозможным — наступает отказ. Одновременно с развертыванием анаэробного гликолиза в мышце накапливается молочная кислота и ионы водорода (в справедливости высказываний можно убедиться по данным исследований на установках ЯМР). Ионы водорода по мере накопления разрушают связи в четвертичных и третичных структурах белковых молекул, это приводит к изменению активности ферментов, лабирализации мембран, облегчению доступа гормонов к ДНК. Очевидно, что чрезмерное накопление или увеличение длительности действия кислоты, даже не очень большой концентрации, может привести к серьезным разрушениям, после которых разрушенные части клетки должны будут элиминироваться. Заметим, что повышение концентрации ионов водорода в саркоплазме стимулирует развитие реакции перекисного окисления. Свободные радикалы способны вызвать фрагментацию митохондриальных ферментов, протекающую наиболее интенсивно при низких, характерных для лизосом, значениях рН. Лизосомы участвуют в генерации свободных радикалов, в катаболических реакциях. В частности, в исследовании А.Salminen e.a. (1984) на крысах было показано, что интенсивный (гликолитический) бег вызывает некротические изменения и 4–5 кратное увеличение активности лизосомальных ферментов. Совместное действие ионов водорода и свободного Кр приводит к активизации синтеза РНК. Известно, что Кр присутствует в мышечном волокне в ходе упражнения и в течение 30–60 с после него, пока идет ресинтез КрФ. Поэтому можно считать, что за один подход к снаряду спортсмен набирает около одной минуты чистого времени, когда в его мышцах происходит образование и-РНК. При повторении подходов количество накопленной и-РНК будет расти, но одновременно с повышением концентрации ионов Н, поэтому возникает противоречие, т.е. можно разрушить больше, чем потом будет синтезировано. Избежать этого можно при проведении подходов с большими интервалами отдыха или при тренировках несколько раз в день с небольшим числом подходов в каждой тренировке, как это имеет место в тренировке И. Абаджиева и А. Бондарчука.
Вопрос об интервале отдыха между днями силовой тренировки связан со скоростью реализации и-РНК в органеллы клетки, в частности в миофибриллы. Известно, что сама и-РНК распадается в первые десятки минут после упражнения, однако структуры, образованные на их основе, синтезируются в органеллы в течение 4–7 дней (очевидно, зависит от объема образованной за тренировку и-РНК, концентрации в ядре анаболических гормонов). В подтверждение можно напомнить данные о ходе структурных преобразований в мышечных волокнах и согласующихся с ними субъективных ощущениях после работы мышцы в эксцентрическом режиме, первые 3–4 дня наблюдаются нарушения в структуре миофибрилл (около Z-пластинок) и сильные болевые ощущения в мышце, затем МВ нормализуется и боли проходят. Можно привести также данные собственных исследований, в которых было показано, что после силовой тренировки концентрация Мо в крови утром натощак в течение 3–4 дней находится ниже обычного уровня, что свидетельствует о преобладании процессов синтеза над деградацией. Логика происходящего при выполнении силовой тренировки представляется в основном корректной, однако доказать ее истинность может лишь эксперимент. Проведение эксперимента требует затрат времени, привлечения испытуемых и др., а если логика окажется где-то порочной, то придется вновь проводить эксперимент. Понятно, что такой подход возможен, но мало эффективен. Более продуктивен подход с применением модели организма человека и имитационным моделированием физиологических функций и структурных, адаптационных перестроек в системах и органах. В нашем распоряжении теперь имеется такая модель, поэтому возможно в короткое время систематически изучать процессы адаптации на ЭВМ и проверять корректность планирования физической подготовки. Эксперимент же теперь можно проводить уже после того как будет ясно, что грубых ошибок в планировании не допущено.
Из описания механизма должно быть ясно, что ММВ и БМВ должны тренироваться в ходе выполнения разных упражнений, разными методиками.
В западной литературе, на основе данных опытов над животными, предлагают несколько механизмов гиперплазии миофибрилл в мышечных волокнах.
Например: - растягивание мышц - важный стимул воздействия на ДНК и образования РНК. В 1944 г. Томсен и Луко зафиксировали суставы кошек, мышцы были растянуты. Произошло увеличение растянутых мышц в течение 7 дней. Давайте подумаем. Почему так быстро? Каково было влияние гормонов, ведь кошки находились в сильнейшем стрессе? В растянутой мышце и в гипсе было нарушено кровоснабжение, кошка эти мышцы напрягала, сопротивлялась – выполняла статодинамические упражнения сутками! Таким образом, в результате проделанного опыта были реализованы в организме основные факторы – повышена концентрация гормонов, мышцы были закислены, концентрация свободного креатина была повышена. А само растяжение мышцы было лишь предпосылкой для появления факторов стимулирующих гиперплазию миофибрилл. Поэтому информация (Голдспик с соавторами в 1991 г.) о росте массы мышцы кролика на 20% и содержания РНК в 4 раза, за 4 дня у кролика с растянутой мышцей, в гипсе, является прекрасным подтверждением теории гиперплазии миофибрилл изложенной нами.
Идея влияния растяжения на транскрипцию генов неоднократно проверялась, но ни один из авторов так и не проверили, а был ли стресс (конечно животное мучается), повысилась ли концентрация анаболических гормонов в крови и в тканях.
Так вот, на основании таких «животных» фактов Ю.В.Верхошанский и многие «теоретики» силовой подготовки на западе предложили идею выполнения спрыгивания с высоты 1,0–1,2 м для развития силы мышц разгибателей суставов ног. Очевидно, что травмирующий эффект этих упражнений намного превышает какой-либо полезный эффект.
— эксцентрическая тренировка более эффективна чем концентрическая. Этот результат был получен в работе Higbie, Elizabeth с соавторами (Journal of Applied Physiology 1994 г). После 30 тренировок на изокинетическом динамометре с интенсивностью 70%мак, по десять повторений с тремя подходами 3 раза в неделю. Одна группа тренировалась в концентрическом режиме работы мышц, а другая с эксцентрическим. В результате поперечник мышечных волокон вырос примерно одинаково — 15–20%, а сила на 12–14%, в эксцентрическом режиме тестирования у группы с эксцентрической тренировкой сила выросла на 34%.
Интерпретация результатов тренировки должна быть следующей. Продолжительность напряжения мышцы была 1 с, интервал отдыха 2с, количество повторений 10, поэтому затраты АТФ и КрФ и накопление ионов водорода были в обеих случаях примерно одинаковы. Для преодоления сопротивления в эксцентрическом режиме надо было рекрутировать больше ДЕ, поэтому в группе с эксцентрическим режимом тренировки должен был сформироваться особый навык выполнения упражнения, что и подтвердило тестирование. В обеих тренировках были созданы условия для гиперплазии миофибрилл в ГМВ – рост концентрации анаболических гормонов, появление свободного креатина, повышение концентрации ионов водорода в мышце. Следовательно, не форма упражнения влияет на гиперплазию миофибрилл, а биологические факторы стимулирующие транскрипцию ДНК (считывание информации с генов — наследственности). Кстати, изученный вариант тренировки оказался низкоэффективным, поскольку за 30 тренировок средний прирост силы составил 0,5% за тренировку. При правильной организации тренировки сила растет по 2% за тренировку.
2% - это при каком интервале отдыха между тренировками? Ведь Абаджиев рекомендовал своим подопечным 3-4 тренировки в день с максимальной и околомаксимальной нагрузкой 5 раз в неделю. Не мог же он добиваться прироста силы 30-40% в неделю?
Прирост силы по 2% наблюдается при выполнении классической силовой тренировки в динамическом режиме, интенсивность 70% ПМ, количество подъемов – до отказа (6-12 раз).
Интервал отдыха 3-5 мин, количество подходов 4-5 раз. Количество тренировок – один раз в неделю. Через 2 месяца определяют прирост силы и делят на количество тренировок. Надо заметить, что прирост силы имеется только в гликолитических МВ. Поэтому у стайеров, у которых почти 100% ОМВ, очень плохо растут мышцы и их сила.
Абаджиев работал с выдающимися штангистами, у которых уже была гипертрофия, поэтому он решал задачу повышения эффективности проявления силы уже имеющимися мышцами. При этом преследовались две цели:
- техническая, научиться выполнять работу с предельными нагрузками,
- физическая, научиться рекрутировать высокопороговые ДЕ и их мышечные волокна. В этом случае в них происходит гиперплазия миофибрилл. Штангист выходит на пик спортивной формы при минимальном росте мышечной массы. Мышечные волокна высокопороговых ДЕ наименее тренированы, поэтому даже при использовании несовершенной методики происходит гиперплазия миофибрилл. В МВ низкопороговых ДЕ гипертрофия существенная, поэтому ежедневные многоразовые тренировки не вызывают в них существенной гиперплазии миофибрилл.
Подъем околомаксимальных весов (90-95%ПМ) без достижения исчерпания КрФ и повышения концентрации ионов водорода не может вызвать гиперплазии, но повторение околомаксимальных упражнений в течение дня 4-6 раз приводит к суммации эффектов (концентрации анаболических гормонов в ядрах активных МВ).
(Продолжение следует)
Список сокращений
и-РНК – информационная рибонуклеиновая кислота
рН – кислотно-щелочное равновесие
La - лактат