Hipertrofia mușchilor scheletici (greacă hiper-mai mult și greacă trofe - nutriție , hrană ) - o creștere a volumului sau a masei mușchiului scheletic . O scădere a volumului sau a masei mușchiului scheletic se numește atrofie. O scădere a volumului sau masei mușchilor scheletici la bătrânețe se numește sarcopenie .
Pentru a evalua gradul de hipertrofie a mușchilor scheletici, este necesar să se măsoare modificarea volumului sau a masei acestuia. Metodele moderne de cercetare ( imagini prin rezonanță magnetică sau computerizată ) ne permit să evaluăm modificarea volumului mușchilor scheletici la oameni și animale. În acest scop, sunt efectuate mai multe „felii” ale secțiunii transversale a mușchiului , ceea ce vă permite să calculați volumul acestuia. Cu toate acestea, până în prezent, gradul de hipertrofie a mușchilor scheletici este destul de des judecat după modificarea valorii maxime a secțiunii transversale a mușchiului, obținută prin imagistica computerizată sau prin rezonanță magnetică.
Componenta principală a mușchilor scheletici sunt fibrele musculare, care reprezintă aproximativ 87% din volumul acestuia (JD MacDougall și colab., 1984). Această componentă a mușchiului se numește contractilă, deoarece contracția fibrelor musculare permite mușchiului să-și schimbe lungimea și să miște legăturile sistemului musculo-scheletic , mutând verigile corpului uman. Restul volumului muscular (13%) este ocupat de elemente necontractile (formațiuni de țesut conjunctiv, vase sanguine și limfatice , nervi , lichid tisular etc.). În prima aproximare [1] , volumul întregului muşchi (Vm) poate fi exprimat prin formula: Vm = Vmv nmv + Vns, unde: Vmv este volumul fibrei musculare; nmv este numărul de fibre musculare; Vns - volumul părții necontractile a mușchiului (adică volumul care este ocupat de toate componentele musculare, cu excepția fibrelor musculare).
S-a dovedit că sub influența antrenamentului de forță și antrenamentului de anduranță crește volumul fibrelor musculare (Vmv) și volumul părții necontractile a mușchiului (Vns). O creștere a numărului de fibre musculare (hiperplazia fibrelor musculare) la om sub influența antrenamentului de forță nu a fost dovedită, deși hiperplazia fibrelor musculare a fost dovedită la animale (mamifere și păsări) [2] .
Se pot distinge două tipuri extreme de hipertrofie a fibrelor musculare [3] [4] : hipertrofia miofibrilară și hipertrofia sarcoplasmatică.
Hipertrofia miofibrilară a fibrelor musculare - o creștere a volumului fibrelor musculare datorită creșterii volumului miofibrilelor . În același timp, densitatea de împachetare a miofibrilelor în fibra musculară crește. Hipertrofia fibrelor musculare duce la o creștere semnificativă a forței musculare maxime. Aparent, fibrele musculare rapide (tip IIB) sunt cele mai predispuse la hipertrofia miofibrilară (Ya.M. Kots, 1998).
Hipertrofia sarcoplasmatică a fibrelor musculare - o creștere a volumului fibrelor musculare datorită creșterii predominante a volumului sarcoplasmei , adică partea lor necontractilă. Hipertrofia de acest tip apare din cauza creșterii conținutului de mitocondrii în fibrele musculare , precum și: creatină fosfat , glicogen , mioglobină , etc. Cele mai predispuse la hipertrofie sarcoplasmatică, aparent, sunt lente (I) și oxidative rapide (IIA). ) fibre musculare (I. M . Kots, 1998). Hipertrofia sarcoplasmatică a fibrelor musculare are un efect redus asupra creșterii forței musculare, dar crește semnificativ capacitatea de a lucra pentru o perioadă lungă de timp, adică le crește rezistența.
În situații reale, hipertrofia fibrelor musculare este o combinație a celor două tipuri numite cu predominanța unuia dintre ele. Dezvoltarea predominantă a unuia sau altuia tip de hipertrofie a fibrelor musculare este determinată de natura antrenamentului. Exercițiile cu greutăți externe semnificative (mai mult de 70% din maxim) contribuie la dezvoltarea hipertrofiei miofibrilare a fibrelor musculare. Acest tip de hipertrofie este tipic pentru sporturile de forță ( haltere , powerlifting ). Efectuarea pe termen lung a acțiunilor motorii care dezvoltă rezistența, cu o sarcină de putere relativ mică asupra mușchilor, provoacă în principal hipertrofia sarcoplasmatică a fibrelor musculare. O astfel de hipertrofie este caracteristică alergătorilor de distanțe medii și lungi. Sportivii implicați în culturism sunt caracterizați atât prin hipertrofie miofibrilară, cât și sarcoplasmatică a fibrelor musculare [1] [5] .
Hipertrofia miofibrilară a fibrelor musculare se bazează pe sinteza intensivă și descompunerea redusă a proteinelor musculare. Există mai multe ipoteze pentru hipertrofia miofibrilară:
Ipoteza acidozei propune că declanșatorul pentru creșterea sintezei proteice în mușchiul scheletic este acumularea de acid lactic ( lactat ) în acesta. O creștere a lactatului în fibrele musculare provoacă deteriorarea sarcolemei fibrelor musculare și a membranelor organele , apariția ionilor de calciu în sarcoplasma fibrelor musculare, ceea ce determină activarea enzimelor proteolitice care descompun proteinele musculare. Creșterea sintezei proteinelor în această ipoteză este asociată cu activarea și diviziunea ulterioară a celulelor satelit.
Ipoteza hipoxiei sugerează că declanșatorul pentru creșterea sintezei de proteine în mușchiul scheletic este o restricție temporară a aportului de oxigen ( hipoxie ) la mușchiul scheletic, care apare în timpul antrenamentului de forță cu greutăți mari. Hipoxia și reperfuzia ulterioară (restabilirea fluxului de oxigen către mușchii scheletici) provoacă deteriorarea membranelor fibrelor musculare și organelelor, apariția ionilor de calciu în sarcoplasma fibrelor musculare, ceea ce determină activarea enzimelor proteolitice care descompun proteinele musculare. Creșterea sintezei proteinelor în această ipoteză este asociată cu activarea și diviziunea ulterioară a celulelor satelit.
Ipoteza deteriorării mecanice a fibrelor musculare sugerează că declanșatorul pentru sinteza crescută a proteinelor este o tensiune musculară mare, care duce la deteriorarea severă a proteinelor contractile și a proteinelor citoscheletului fibrelor musculare . S-a dovedit [6] că chiar și un singur antrenament de forță poate deteriora mai mult de 80% din fibrele musculare. Deteriorarea reticulului sarcoplasmatic determină o creștere a ionilor de calciu în sarcoplasma fibrei musculare și procesele ulterioare descrise mai sus.
Conform ipotezelor descrise mai sus, deteriorarea fibrei musculare cauzează durere musculară întârziată (DOMS), care este asociată cu inflamația acestora.
Androgenii (hormonii sexuali masculini) joacă un rol foarte important în reglarea volumului masei musculare, în special în dezvoltarea hipertrofiei musculare . La bărbați, acestea sunt produse de glandele sexuale ( testiculele ) și în cortexul suprarenal , în timp ce la femei sunt produse doar în cortexul suprarenal. În consecință, la bărbați, cantitatea de androgeni din organism este mai mare decât la femei.
Dezvoltarea masei musculare legata de varsta merge in paralel cu o crestere a productiei de hormoni androgeni. Prima creștere vizibilă a volumului fibrelor musculare se observă la vârsta de 6-7 ani, când crește formarea androgenilor. Odată cu debutul pubertății (11-15 ani) începe o creștere intensivă a masei musculare la băieți, care continuă și după pubertate. La fete, dezvoltarea masei musculare se termină practic cu pubertatea.
În experimente pe animale, s-a stabilit că introducerea de preparate cu hormoni androgeni ( anabolice ) determină o intensificare semnificativă a sintezei proteinelor musculare, rezultând o creștere a masei mușchilor antrenați și, ca urmare, a forței acestora. Cu toate acestea, hipertrofia mușchilor scheletici poate apărea fără participarea hormonilor androgeni și a altor hormoni ( hormon de creștere , insulină și hormoni tiroidieni ).
S-a dovedit [7] [8] [9] că antrenamentul de forță și antrenamentul de anduranță nu modifică raportul dintre fibrele musculare lente (tip I) și rapide (tip II) în mușchi. Cu toate acestea, aceste tipuri de antrenament sunt capabile să modifice raportul dintre cele două tipuri de fibre rapide, crescând procentul de fibre musculare de tip IIA și, în consecință, reducând procentul de fibre musculare de tip IIB.
Ca urmare a antrenamentului de forță, gradul de hipertrofie al fibrelor musculare rapide (tip II) este mult mai mare decât al fibrelor lente (tip I), în timp ce antrenamentul de rezistență duce la hipertrofia în primul rând a fibrelor lente (tip I). Aceste diferențe arată că gradul de hipertrofie al unei fibre musculare depinde atât de gradul de utilizare a acesteia în procesul de antrenament, cât și de capacitatea sa de hipertrofie.
Antrenamentul de forță este asociat cu un număr relativ mic de contracții musculare maxime sau aproape maxime repetitive, care implică atât fibre musculare rapide, cât și lente. Cu toate acestea, un număr mic de repetări este suficient pentru dezvoltarea hipertrofiei fibrelor rapide, ceea ce indică o predispoziție mai mare a acestora la hipertrofie în comparație cu fibrele lente. Un procent ridicat de fibre rapide (tip II) în mușchi este o condiție prealabilă importantă pentru o creștere semnificativă a forței musculare în timpul antrenamentului de forță țintit. Prin urmare, persoanele cu un procent mare de fibre rapide în mușchi au un potențial mai mare de dezvoltare a forței și puterii.
Antrenamentul de anduranță este asociat cu un număr mare de contracții musculare repetate de forță relativ mică, care sunt asigurate în principal de activitatea fibrelor musculare lente. Prin urmare, în timpul antrenamentului de anduranță, hipertrofia fibrelor musculare lente (tip I) este mai pronunțată decât hipertrofia fibrelor rapide (tip II).