10.6: Вправи та продуктивність м'язів
- Page ID
- 1170
Цілі навчання
- Опишіть гіпертрофію і атрофію
- Поясніть, як вправа опору будує м'язи
- Поясніть, як речовини, що підвищують продуктивність, впливають на м'язи
Фізична підготовка змінює зовнішній вигляд скелетних м'язів і може спричинити зміни в продуктивності м'язів. І навпаки, відсутність використання може призвести до зниження продуктивності та появи м'язів. Хоча м'язові клітини можуть змінюватися в розмірах, нові клітини не утворюються, коли м'язи ростуть. Замість цього структурні білки додаються до м'язових волокон у процесі, який називається гіпертрофією, тому діаметр клітин збільшується. Зворотний, коли втрачаються структурні білки і зменшується м'язова маса, називається атрофією. Вікова атрофія м'язів називається саркопенією. Клітинні компоненти м'язів також можуть зазнавати змін у відповідь на зміни використання м'язів.
Вправа на витривалість
Повільні волокна переважно використовуються у вправах на витривалість, які вимагають невеликої сили, але включають численні повторення. Аеробний метаболізм, який використовується волокнами з повільним смиканням, дозволяє їм підтримувати скорочення протягом тривалого періоду. Тренування на витривалість модифікує ці повільні волокна, щоб зробити їх ще більш ефективними, виробляючи більше мітохондрій, щоб забезпечити більше аеробного метаболізму та більше виробництва АТФ. Вправи на витривалість також можуть збільшити кількість міоглобіну в клітині, оскільки посилене аеробне дихання збільшує потребу в кисні. Міоглобін знаходиться в саркоплазмі і діє як запас кисню для мітохондрій.
Тренування може спровокувати утворення більш широких капілярних мереж навколо волокна, процес, який називається ангіогенезом, для постачання кисню та видалення метаболічних відходів. Щоб дозволити цим капілярним мережам постачати глибокі ділянки м'язи, м'язова маса не сильно збільшується, щоб зберегти меншу площу для дифузії поживних речовин і газів. Всі ці клітинні зміни призводять до здатності підтримувати низький рівень м'язових скорочень протягом більших періодів без втоми.
Частка м'язових волокон SO в м'язах визначає придатність цього м'яза для витривалості і може принести користь тим, хто бере участь у заходах на витривалість. Постуральні м'язи мають велику кількість SO волокон і відносно мало FO і FG волокон, щоб тримати спину прямо (рис.\(\PageIndex{1}\)). Спортсмени на витривалість, такі як марафонські бігуни, також виграють від більшої частки волокон SO, але незрозуміло, чи найуспішнішими марафонцями є ті, у кого природно висока кількість волокон SO, чи найуспішніші бігуни марафонів розвивають високу кількість волокон SO з повторюваними тренуваннями. Тренування на витривалість може призвести до надмірних травм, таких як стресові переломи та запалення суглобів та сухожиль.
Вправа на опір
Вправи на опір, на відміну від вправ на витривалість, вимагають великої кількості волокон FG для отримання коротких, потужних рухів, які не повторюються протягом тривалого періоду часу. Високі темпи гідролізу АТФ і крос-мостоутворення в FG-волокні призводять до потужних м'язових скорочень. М'язи, що використовуються для харчування, мають більш високе співвідношення FG до SO/FO волокон, а підготовлені спортсмени мають ще більш високий рівень FG волокон у своїх м'язах. Вправа опору впливає на м'язи за рахунок збільшення утворення міофібрил, тим самим збільшуючи товщину м'язових волокон. Ця додана структура викликає гіпертрофію, або розширення м'язів, на прикладі великих скелетних м'язів, що спостерігаються у культуристів та інших спортсменів (Малюнок\(\PageIndex{2}\)). Оскільки це м'язове збільшення досягається додаванням структурних білків, спортсмени, які намагаються побудувати м'язову масу, часто поглинають велику кількість білка.
За винятком гіпертрофії, яка слідує за збільшенням кількості саркомерів та міофібрил у скелетному м'язі, клітинні зміни, що спостерігаються під час тренувань на витривалість, зазвичай не відбуваються при тренуванні з резистентом. Зазвичай не спостерігається значного збільшення мітохондрій або щільності капілярів. Однак тренування опору збільшує розвиток сполучної тканини, що додає до загальної маси м'язів і допомагає утримувати м'язи, оскільки вони виробляють все більш потужні скорочення. Сухожилля також стають сильнішими, щоб запобігти пошкодженню сухожиль, оскільки сила, вироблена м'язами, передається сухожиллям, які прикріплюють м'яз до кістки.
Для ефективних силових тренувань інтенсивність вправи необхідно постійно збільшувати. Наприклад, продовження підняття важких предметів без збільшення ваги навантаження не збільшує розмір м'язів. Для отримання все більших результатів, підняті ваги повинні ставати все важче, що робить його більш важким для м'язів, щоб рухатися навантаження. Потім м'яз пристосовується до цього важчого навантаження, і потрібно використовувати ще важче навантаження, якщо бажана ще більша м'язова маса.
Якщо зробити неправильно, тренування опору можуть призвести до надмірного травмування м'язів, сухожилля або кістки. Ці травми можуть виникнути, якщо навантаження занадто важке або якщо м'язам недостатньо часу між тренуваннями для відновлення або якщо суглоби не вирівняні належним чином під час вправ. Клітинне пошкодження м'язових волокон, що виникає після інтенсивних фізичних вправ, включає пошкодження сарколеми і міофібрил. Це пошкодження м'язів сприяє відчуттю хворобливості після напружених фізичних вправ, але м'язи набирають масу в міру відновлення цього пошкодження, а для заміни пошкоджених додаються додаткові структурні білки. Перевтома скелетних м'язів також може призвести до пошкодження сухожиль і навіть пошкодження скелета, якщо навантаження занадто велика для того, щоб м'язи могли нести.
Речовини, що підвищують продуктивність
Деякі спортсмени намагаються підвищити їх продуктивність за допомогою різних агентів, які можуть підвищити продуктивність м'язів. Анаболічні стероїди є одним з найбільш широко відомих агентів, що використовуються для підвищення м'язової маси і збільшення вихідної потужності. Анаболічні стероїди є формою тестостерону, чоловічого статевого гормону, який стимулює формування м'язів, що призводить до збільшення м'язової маси.
Спортсмени витривалості також можуть спробувати підвищити доступність кисню до м'язів, щоб збільшити аеробне дихання, використовуючи такі речовини, як еритропоетин (ЕПО), гормон, який зазвичай виробляється в нирках, що запускає виробництво еритроцитів. Додатковий кисень, що переноситься цими клітинами крові, потім може використовуватися м'язами для аеробного дихання. Гормон росту людини (HGH) є ще одним доповненням, і хоча це може полегшити нарощування м'язової маси, його головна роль полягає в сприянні загоєнню м'язів та інших тканин після напружених фізичних вправ. Збільшення гормону РОСТУ може дозволити для більш швидкого відновлення після пошкодження м'язів, зменшення решти, необхідних після фізичних вправ, і дозволяє більш стійкої продуктивності високого рівня.
Хоча підвищення продуктивності речовини часто покращують продуктивність, більшість з них заборонені керівними органами у спорті і є незаконними для немедичних цілей. Їх використання для підвищення продуктивності викликає етичні проблеми обману, оскільки вони дають користувачам несправедливу перевагу перед некористувачами. Однак більше занепокоєння полягає в тому, що їх використання несе серйозні ризики для здоров'я. Побічні ефекти цих речовин часто значні, незворотні, а в деяких випадках смертельні. Фізіологічний штам, викликаний цими речовинами, часто перевищує те, що може впоратися організм, що призводить до наслідків, які є непередбачуваними та небезпечними. Використання анаболічних стероїдів було пов'язано з безпліддям, агресивну поведінку, серцево-судинні захворювання, і рак мозку.
Аналогічно, деякі спортсмени використовували креатин для збільшення вихідної потужності. Креатинфосфат забезпечує швидкі сплески АТФ м'язам на початкових стадіях скорочення. Вважається, що збільшення кількості креатину, доступного для клітин, виробляє більше АТФ і, отже, збільшує вибухову потужність, хоча його ефективність як доповнення була поставлена під сумнів.
ПОВСЯКДЕННЕ З'ЄДНАННЯ: Старіння та м'язова тканина
Хоча атрофію через неправильне використання часто можна змінити фізичними вправами, атрофія м'язів з віком, яку називають саркопенією, є незворотною. Це основна причина, чому навіть висококваліфіковані спортсмени піддаються зниження продуктивності з віком. Цей спад помітний у спортсменів, чиї види спорту вимагають сили та потужних рухів, таких як спринт, тоді як наслідки віку менш помітні у спортсменів на витривалість, таких як бігуни марафонці або велосипедисти на довгі дистанції. У міру старіння м'язів м'язові волокна відмирають, і вони замінюються сполучною тканиною і жировою тканиною (рис.\(\PageIndex{3}\)). Оскільки ці тканини не можуть скорочуватися і генерувати силу, як м'язи можуть, м'язи втрачають здатність виробляти потужні скорочення. Зниження м'язової маси викликає втрату сили, включаючи силу, необхідну для постави і рухливості. Це може бути викликано зменшенням волокон FG, які швидко гідролізують АТФ, утворюючи короткі, потужні скорочення. М'язи у літніх людей іноді володіють більшою кількістю SO волокон, які відповідають за більш тривалі скорочення і не виробляють потужних рухів. Також може спостерігатися зменшення розміру рухових одиниць, в результаті чого стимулюється менше волокон і виробляється менша напруга м'язів.
Саркопенія може бути певною мірою затримана фізичними вправами, оскільки тренування додає структурні білки і викликає клітинні зміни, які можуть компенсувати наслідки атрофії. Збільшення фізичних вправ може спричинити більшу кількість клітинних мітохондрій, збільшити щільність капілярів та збільшити масу та міцність сполучної тканини. Наслідки вікової атрофії особливо виражені у людей, які ведуть сидячий спосіб життя, оскільки втрата м'язових клітин відображається як функціональні порушення, такі як проблеми з локомоцією, рівновагою та поставою. Це може призвести до зниження якості життя та медичних проблем, таких як проблеми з суглобами, оскільки м'язи, які стабілізують кістки та суглоби, ослаблені. Проблеми з локомоцією і рівновагою також можуть спричинити різні травми через падіння.
Рецензія
Гіпертрофія - це збільшення м'язової маси за рахунок додавання структурних білків. Протилежністю гіпертрофії є атрофія, втрата м'язової маси внаслідок розпаду структурних білків. Вправа на витривалість викликає збільшення клітинних мітохондрій, міоглобіну та капілярних мереж у волокні SO. Спортсмени на витривалість мають високий рівень SO волокон щодо інших типів волокон. Вправа опору викликає гіпертрофію. М'язи, що виробляють енергію, мають більшу кількість волокон FG, ніж повільні волокна. Напружені вправи викликають пошкодження м'язових клітин, що вимагає часу для загоєння. Деякі спортсмени використовують речовини, що підвищують продуктивність для підвищення продуктивності м'язів. Атрофія м'язів через вік називається саркопенією і виникає, оскільки м'язові волокна гинуть і замінюються сполучною та жировою тканиною.
Переглянути питання
Питання: М'язи професійного спринтера, швидше за все, мають ________.
A. 80 відсотків швидких смикаються м'язових волокон і 20 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
B. 20 відсотків швидких сіпання м'язових волокон і 80 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
C. 50 відсотків швидко смикаються м'язових волокон і 50 відсотків повільно сіпаються м'язових волокон
D. 40 відсотків швидких сіпання м'язових волокон і 60 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
Відповідь: A
Питання: М'язи професійного марафонця, швидше за все, мають ________.
A. 80 відсотків швидких смикаються м'язових волокон і 20 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
B. 20 відсотків швидких сіпання м'язових волокон і 80 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
C. 50 відсотків швидко смикаються м'язових волокон і 50 відсотків повільно сіпаються м'язових волокон
D. 40 відсотків швидких сіпання м'язових волокон і 60 відсотків повільно смикаються м'язових волокон
Відповідь: B
Питання: Яке з наведених нижче тверджень вірно?
А. швидкі волокна мають невеликий діаметр.
Б. швидкі волокна містять нещільно упаковані міофібрили.
Швидкі волокна мають великі запаси глікогену.
Д. швидкі волокна мають багато мітохондрій.
Відповідь: C
Питання: Яке з наведених нижче тверджень є помилковим?
А. повільні волокна мають невелику мережу капілярів.
B. повільні волокна містять пігмент міоглобін.
C. повільні волокна містять велику кількість мітохондрій.
D. повільні волокна скорочуються протягом тривалих періодів.
Відповідь: A
Питання критичного мислення
Питання: Які зміни відбуваються на клітинному рівні у відповідь на тренування на витривалість?
A. тренування на витривалість модифікує повільні волокна, щоб зробити їх більш ефективними, виробляючи більше мітохондрій, щоб забезпечити більше аеробного метаболізму та більше виробництва АТФ. Вправи на витривалість також можуть збільшити кількість міоглобіну в клітині та утворення більш широких капілярних мереж навколо волокна.
Питання: Які зміни відбуваються на клітинному рівні у відповідь на тренування опору?
А. вправи на опір впливають на м'язи, викликаючи утворення більшої кількості актину і міозину, збільшуючи структуру м'язових волокон.
Глосарій
- ангіогенез
- формування капілярних мереж крові
- атрофії
- втрата структурних білків з м'язових волокон
- гіпертрофії
- додавання структурних білків до м'язових волокон
- саркопенія
- вікова атрофія м'язів