Основы силовой тренировки. Часть 8. Факторы мышечного роста

Автор: Андрей Антонов

Силовое воздействие человека на окружающую среду есть следствие функционирования мышц. Мышца состоит из мышечных волокон клеток. Для увеличения силы тяги МВ необходимо добиться гиперплазии (увеличения) миофибрилл. Этот процесс возникает при ускорении синтеза и при прежних темпах распада белка.
Известно, что все белковые структуры имеют ограниченную продолжительность жизни. Поэтому в них постоянно происходят два процесса: анаболизм, то есть синтез новых белковых структур и катаболизм, то есть разрушение старых, отживших свой срок или поврежденных. Белки, как и другие компоненты клетки, находятся в динамическом состоянии, т. е. непрерывно обновляются. Это можно обнаружить в простом эксперименте. Если животному давать корм, содержащий меченые аминокислоты (14С-аминокислоты), то они включаются во вновь синтезируемые белки, и с течением времени все белки становятся мечеными. Если теперь животное перевести на обычный корм, то количество меченых белков в тканях начинает убывать. Таким способом можно определить время полужизни белка: оно равно времени, в течение которого количество метки в белке снизилось наполовину. Среднее время полужизни белков — это время, за которое белки всего организма обновляются наполовину. Можно измерить время полужизни и отдельных белков. Например, время полужизни растворимых белков печени колеблется в пределах от 12 мин до 25 дней. К быстрообнавляющимся белкам относятся гемоглобин, белки мышц, пищеварительные ферменты. У человека белки всего тела обновляются наполовину за 12 недель. Средняя величина периода полужизни для белков всего организма составляет примерно 3 недели. Белки в организме человека обновляются постоянно и независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада, а при голодании и тяжелых заболеваниях наоборот. Общая скорость синтеза белков у человека достигает 500 г в день, что значительно превосходит их потребление с пищей. Это является результатом повторного использования продуктов распада белков и предшественников аминокислот в организме.
В биологии рассматривают периоды полужизни не только отдельных белков, но и отдельных белковых структур: клеточных органелл, гормонов, форменных элементов крови и т. д. Период полужизни митохондрий составляет 10 дней. Период полужизни миофибрилл гораздо дольше. Точных данных в литературе мне встретить не удалось, но практика спорта показывает, что он равен примерно 30-40 дням.
В нормальном состоянии организма скорость синтез белка равняется скорости его распада. Если человек находится в состоянии истощения или обездвижен, например, находится в гипсе или в коме то скорость распада превышает скорость синтеза. Но и тогда синтез продолжается, хотя и значительно снижается. Как только он прекратится, человек просто умрет. Отслужив свой срок белковые структуры распадутся, а синтеза новых происходить не будет. Так что у лежащего в коме больного происходит синтез белковых структур несмотря на то что он не может двигаться вообще, не то что проводить тренировки, приводящие к микротравмам. А многие «специалисты» продолжают упрямо считать, что только такие тренировки запускают процесс белкового синтеза.
Отчего происходят мышечные боли при тренировках после длительного перерыва? Рвутся короткие миофибриллы ГМВ, имеющие меньшее количество саркомеров. Если человек не рекрутировал в течении этого срока ДЕ, то в ней уже сформировались новые миофибриллы часть из которых имеет меньшее кол-во саркомеров. Если мышцу сильно не напрягать, это незаметно. Актиновые и миозиновые нити ГМВ скользят между собой, не сцепляясь мостиками, под действием тянущей силы ОМВ. А при напряжении сцепляются и рвутся. То есть новые миофибриллы выросли безо всяких разрушающих тренировок! После голодания человек начинает нормально питаться, и мышечная масса растет безо всяких тренировок, потому что в рационе нормализуется количество белка и синтез превышает катаболизм. Огромное количество исследований показывают роль анаболических стероидов в восстановлении после операций. Больные значительно лучше восстанавливают мышечную массу даже без тренировок.
Рассмотрим последовательность сборки белковой молекулы: анаболический гормон, в первую очередь тестостерон секретируется из железы в кровоток и из него проникает сквозь мембрану в МВ. Внутри клетки он связывается со специфичными для него рецепторами. Образовавшийся комплекс гормон — рецептор проникает в ядро и связывается с частью ДНК клетки. Цепочка ДНК разворачивается, обеспечивая доступ к определенным генам. Ген – это участок ДНК на котором закодирована информация о строении одной белковой молекулы. С этого гена снимается копия (матрица) которая называется и-РНК (информационная рибонуклеиновая кислота), или м-РНК (матричная рибонуклеиновая кислота). То есть если представить, что ДНК — это полный набор чертежей для изготовления белковых молекул, то и-РНК — временная рабочая копия одного чертежа, выдаваемая в сборочный цех. Процесс переноса генетической информации с ДНК на и-РНК называется транскрипцией. Затем и-РНК поступает в цитоплазму, где заходит в рибосому (сборочный цех) и запускается синтез белковой молекулы из аминокислот. Этот процесс называется трансляцией. Необходимые аминокислоты в рибосому поставляют т-РНК, их несколько больше 20 видов, каждая для конкретной аминокислоты. Этот процесс называется рекогниция. Всего нужно 20 различного вида аминокислот, поэтому недостаток даже одной аминокислоты (как это бывает при вегетарианской диете) буде тормозить синтез белка. После завершения сборки (терминации) молекула белка покидает клетку и далее актиновые и миозиновые филаменты формируются путем самосборки. Процесс образования миозинового филамента очень чувствителен к величине рН. Вне области физиологических для мышцы значений самосборка происходит нерегулярно. (ДЖ. Бендолл, 1970) Смещение рН в кислую сторону (меньше 7,2) отодвигает сборку миофибрилл до того момента, когда рН достигнет физиологических значений. Это подтверждает нежелательность частых тренировок. Не надо мешать мышце расти после запуска механизмов синтеза.
Исследования последних лет позволили выявить четыре основных фактора, определяющих ускоренный синтез белка в клетке:
1. Запас аминокислот в клетке. (Аминокислоты в клетке накапливаются после потребления пищи богатой белками).
2. Повышенная концентрация анаболических гормонов в крови как результат психического напряжения (Holloszy et al., 1971, Schants, 1986).
3. Повышенная концентрация "свободного" креатина в МВ (Walker,1979).
4. Повышенная концентрация ионов водорода (Панин Л.Е., 1983).
Второй, третий и четвертый факторы прямо связаны с содержанием тренировочных упражнений.
1. Запас аминокислот в клетке
Строительным материалом для любой белковой молекулы служат аминокислоты. Количество аминокислот в клетке это единственный из факторов, который не связан с воздействием на организм силовых упражнений, а зависит исключительно от питания. Поэтому принято, что у спортсменов силовых видов спорта минимальная доза белка животного происхождения в дневном рационе составляет не менее 1,5 - 2 грамм на кг собственного веса атлета. Аминокислоты должны накопиться в тканях. И они накапливаются в них постепенно в виде аминокислотного пула. Поэтому необходимости повышенного содержания аминокислот в крови во время выполнения упражнения нет. Принимать их непосредственно перед тренировкой и во время нее необходимости нет. Синтез белка идет в ближайшие сутки после силовой тренировки, поэтому повышенный прием белка необходимо продолжать несколько дней после тренировки. Об этом говорит и повышенный метаболизм в течение 2-3 суток после силовой работы.
2. Повышение концентрации анаболических гормонов в крови
Это самый важный из всех четырех факторов, поскольку именно он запускает процесс синтеза миофибрилл в клетке. Повышение концентрации анаболических гормонов в крови происходит под воздействием физиологического стресса, достигнутого в результате отказных повторений в подходе. Ряд исследований показал высокую зависимость секреции тестостерона и ГР от уровня лактата в крови. То есть тренировка должна приводить к закислению мышцы. В процессе тренировки гормоны заходят в клетку, а обратно не выходят. Поэтому чем больше сделано подходов, тем больше гормонов будет внутри клетки. Под действие гормонов образуются в ядрах мышечных волокон не только и-РНК, а также транспортные РНК, рибосомы и другие структуры, принимающие участие в синтезе белковых молекул. Надо заметить, что для анаболических гормонов участие в синтезе белка необратимо. Они полностью метаболизируются внутри клетки в течении нескольких суток.
3. Повышение концентрации свободного креатина в МВ
Наряду с важной ролью в определении сократительных свойств в регуляции энергетического метаболизма накопление свободного креатина в саркоплазматическом пространстве служит критерием интенсификации метаболизма в клетке. КрФ транспортирует энергию от митохондрий к миофибриллам в ОМВ и от саркоплазматических АТФ к миофибриллярным АТФ в ГМВ. Точно так же он транспортирует энергию и в ядро клетки, к ядерным АТФ. Если мышечное волокно активизируется, то в ядре также тратится АТФ, а для ресинтеза АТФ требуется КрФ. Других источников энергии для ресинтеза АТФ в ядре нет (там нет митохондрий). Для того чтобы поддержать процесс образования И-РНК, рибосом и т.д. Необходимо поступление КрФ в ядро и выход их него свободного Кр и неорганического фосфата. Главная задача Кр не в том, чтобы считывать информацию со спирали ДНК и синтезировать и-РНК, это дело гормонов, а в том, чтобы обеспечить данный процесс энергетически. И чем больше КрФ, тем более активно будет проходить данный процесс. В спокойном состоянии в клетке имеется почти 100% КрФ, поэтому метаболизм и пластические процессы идут в вялотекущей форме. Однако, все органеллы организма регулярно обновляются и поэтому это процесс всегда идет. Но в результате тренировки, т.е. активности мышечного волокна, в саркоплазматическом пространстве происходит повышенное накопление свободного креатина. Как вы помните только креатин может ресинтезировать миофибриллярные АТФ. И в миоядра попадает КрФ попадает в количестве во много раз большим чем в состоянии покоя. Во столько же раз активизируются процессы транскрипции и трансляции. КрФ в ядрышках отдает энергию для ресинтеза АТФ, свободный Кр двигается к митохондриям, где опять ресинтезируется в КрФ. Таким образом, часть КрФ начинает включаться в обеспечение энергией ядра клетки, поэтому значительно активизируя все пластические процессы, происходящие в ней. Поэтому так эффективен дополнительный прием креатина у спортсменов силовых видов спорта для роста мышечной массы. Именно способность креатина усиливать белковый синтез используют в животноводстве (Walker,1979).
4. Повышение концентрации ионов водорода в МВ
Повышение концентрации ионов водорода вызывает лабиализацию мембран (увеличение размеров пор в мембранах, что ведет к облегчению проникновения гормонов в клетку), активизирует действие ферментов, облегчает доступ гормонов к наследственной информации, к молекулам ДНК. Почему во время выполнения упражнений в динамическом режиме гиперплазии миофибрилл в ОМВ не происходит. Ведь они так же участвуют в работе, как и ГМВ. А потому что в них, в отличие от ГМВ активизируются только три фактора мышечного роста из четырех. В виду большого количества митохондрий и не прекращающейся доставки кислорода с кровью во время упражнения, накопления ионов водорода в саркоплазме ОМВ не происходит. Соответственно гормоны не могут проникнуть в клетку. И анаболические процессы не разворачиваются. Ионы водорода активизируют все процессы в клетке. Клетка активна, по ней бегут нервные импульсы, а эти импульсы заставляют миосателлиты начать образовывать новые ядра. При высокой частоте импульсации создаются ядра для БМВ, при низкой – ядра для ММВ.
Надо только помнить, что закисление не должно быть избыточным, иначе ионы водорода начнут разрушать белковые структуры клетки и уровень катаболических процессов в клетке начнёт превышать уровень анаболических процессов.
Строительство новых миофибрилл продолжается 7-15 дней, но наиболее активно накопление рибосом происходит во время тренировки и первые часы после нее. Ионы водорода делают свое дело как вовремя тренировки, так и в ближайший час после нее (только в ГМВ, в ОМВ митохондрии их полностью «съедают» в течении 3-4 минут). Гормоны работают - расшифровывают информацию с ДНК еще 2-3 дня (хотя есть данные что этот процесс может продолжаться и до 7 дней). Но не так интенсивно, как в период тренировки, когда данный процесс активизируется еще и повышенной концентрацией свободного креатина.
Вот и все что необходимо теоретически знать для того чтобы строить правильные модели тренировки. Далее мы разберем, как эти знания переносить на практику.