Факторы, стимулирующие гипертрофию мышечных волокон

Рост силы связан либо с совер­шенствованием процессов управле­ния активностью мышцы, либо с ро­стом числа миофибрилл в мышечных волокнах. Увеличение числа миофи­брилл приводит одновременно к раз­растанию саркоплазматического ретикулума, а в целом это приводит к возрастанию плотности миофибрилл в мышечных волокнах, а затем к увеличению поперечного сечения. Изменение поперечного сечения мо­жет также быть связано с ростом массы митохондрий, запасов глико­гена и других органелл. Заметим, од­нако, что у тренированного человека в поперечном сечении мышечного волокна миофибриллы занимают бо­лее 90%, поэтому основным факто­ром гипертрофии является увеличе­ние числа миофибрилл в мышечных волокнах, а значит, рост силы.

Таким образом, цель силовой подготовки - увеличить число мио­фибрилл в мышечных волокнах. Этот процесс возникает при ускорении синтеза и при прежних темпах распада белка. Исследования пос­ледних лет позволили выявить четы­ре основных фактора, определяю­щих ускоренный синтез белка в клетке:

1. Запас аминокислот в клетке.

2. Повышенная концентрация анаболических гормонов в крови.

3. Повышенная концентрация "свободного" креатина в MB.

4. Повышенная концентрация ионов водорода.

Второй, третий и четвертый фа­кторы прямо связаны с содержани­ем тренировочных упражнений.

Механизм синтеза органелл в клетке, в частности миофибрилл, можно описать следующим образом. В ходе выполнения упражнения энергия АТФ тратится на образова­ние актин-миозиновых соединений и выполнение механической работы. Ресинтез АТФ идет благодаря запа­сам КрФ. Появление свободного Кр активизирует деятельность всех ме­таболических путей, связанных с об­разованием АТФ (гликолиз в цито­плазме, аэробное окисление в мито­хондриях -миофибриллярных, нахо­дящихся в ядрышке и на мембранах СПР). В БМВ преобладает М-ЛДГ, поэтому пируват, образующийся в ходе анаэробного гликолиза, в основ­ном трансформируется в лактат. В ходе такого процесса в клетке накапливаются ионы Н+. Мощность глико­лиза меньше мощности затрат АТФ, поэтому в клетке начинают накапли­ваться Кр, Н+, La. АДФ.

Наряду с важной ролью в опре­делении сократительных свойств в регуляции энергетического метабо­лизма накопление свободного креа­тина в Саркоплазматическом про­странстве служит мощным эндоген­ным стимулом, возбуждающим бел­ковый синтез в скелетных мышцах. Показано, что между содержанием сократительных белков и содержа­нием креатина имеется строгое соот­ветствие. Свободный креатин, види­мо, влияет на синтез и-РНК, т.е. на транскрипцию в ядрышках MB.

Предполагается, что повышение концентрации ионов водорода вызы­вает лабилизацию 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. 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.

Теоретический анализ показы­вает, что при выполнении силового упражнения до отказа, например 10 приседаний со штангой, с темпом дно приседание за 3-5 с, упражнение длится 30-50 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 накапливаются 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, лабилизации 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 раз витие 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 A.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, то есть можно разрушить больше, чем потом будет синтезировано. Избе­жать этого можно при проведении подходов с большими интервалами отдыха или тренировках несколько раз в день с небольшим числом под­ходов в каждой тренировке.

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). 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 MB нормализуется и боли проходят. Можно привести также данные собственных исследований, в которых было показано, что после силовой тренировки концентрация мочевины в крови утром натощак в течение 3-4 дней находится ниже обычного уровня, что свидетельству­ет о преобладании процессов синте­за над деградацией. Из описания ме­ханизма синтеза миофибрилл долж­но быть ясно, что ММВ и БМВ должны тренироваться в ходе вы­полнения разных упражнений, раз­ными методиками.