Хронічна адаптація м’язово-скелетної системи до вправ

Автор– Wanda van Niekerk на основі курсу James Laskin

Найкращі автори – Wanda van Niekerk та Jess Bell

Наслідки детренованості (Deconditioning)(edit | edit source)

Детренованість / втрата фізичної форми (Deconditioning) або тренованості (detraining) – це зміни в організмі, які відбуваються після періоду бездіяльності. Ці зміни відбуваються в серці, легенях і м’язах. Вплив детренованості на системи організму(1) узагальнено в таблиці 1.

Таблиця 1. Наслідки детренованості для систем організму(1)
Нервово-м’язова Кардіореспіраторна М’язово-скелетна
↓ активність ЕМГ ↓ середня площа поперечного перерізу м’язового волокна ↓ гнучкість

↓ м’язова сила та потужність

↓ м’язова маса

↓ максимальне споживання кисню ↑ середній артеріальний тиск ↑ субмаксимальна частота серцевих скорочень

↓ максимальний серцевий викид

↓ лактатний поріг

↓ показники витривалості

↓ об’єм крові

↓ об’єм плазми

↓ об’єм серця

↓ ортостатична толерантність

↓ до 2,5% мінеральної щільності кісткової тканини ↓ активність окислювальних ферментів ↓ активність синтезу глікогену

↓ продукування мітохондріального АТФ

↓ якість сухожиль

Читати більше: Вплив детренованості на системи організму та докази щодо впливу детренованості.

(2)

Загальні принципи тренування(edit | edit source)

  • Принцип зворотності:
    • користь від тренувань є тимчасовою і зворотною(3)
    • після 2 тижнів відсутності тренувань спостерігається помітне зниження працездатності
  • Принцип перенавантаження:
    • для досягнення тренувального ефекту система повинна бути навантажена на рівні, що перевищує поточний звичний для неї рівень (4)
  • Принцип специфічності:
    • будь-яка вправа тренує систему для виконання конкретного завдання, що є тренувальним стимулом(4), таким чином, до хронічних перенавантажень адаптується лише та система або частина тіла, яка піддається постійному стресу(5)
  • Індивідуальність:
    • реакція на тренування може бути різною, оскільки люди по-різному реагують на одну й ту саму тренувальну програму(4)

Читати більше: Загальні принципи тренування.

М’язово-скелетна адаптація до фізичних навантажень(edit | edit source)

Силові тренування(edit | edit source)

  • Тренування з опором дає значний приріст сили через нервово-м’язові зміни(6)
  • Важливі для загальної фізичної форми та здоров’я(6)
  • Критично важливі для програм спортивних тренувань(7)

Поліпшення м’язової підготовки(edit | edit source)

  • Через 3-6 місяців силових тренувань:
    • збільшується спроможність до більш ефективного прикладання сили(8)
    • збільшується спроможність виконувати дійсно максимальні рухи(8)
  • Збільшення сили відбувається внаслідок(6):
    • збільшення розміру м’язів
    • зміненого нервового контролю

Механізми збільшення сили м’язів(edit | edit source)

Нервовий контроль(edit | edit source)

  • Зростання сили не може відбуватися без нервових адаптацій через пластичність(9)(10)
  • Збільшення сили може відбуватися без гіпертрофії

Читати більше: Відоме та невідоме про нервову адаптацію до силових тренувань.(10)

Нервові адаптації(edit | edit source)
  • Збільшення центральних стимулів (від вищих центрів мозку) після тренування з опором частково відповідає за збільшення сили(11)
  • Посилена синхронізація рухових одиниць (motor unit, MU) (тобто кілька рухових одиниць працюють одночасно) (12)(10)
  • Зниження силового порогу, за якого відбувається рекрутування (залучення) рухових одиниць(13)
  • Збільшення частоти спрацьовування рухових одиниць(14)
  • Зниження рівня коактивації м’язів-антагоністів після тренування(15)

Модель тренування сили(edit | edit source)

Будь ласка, поверніться до відео курсу «Хронічна адаптація до фізичних навантажень – м’язово-скелетна система» для детального обговорення цих концепцій. Підсумки:

  • гіпертрофія
    • низькоінтенсивні (40% від максимуму) тренування з опором можуть призвести до гіпертрофічних змін і нервово-м’язових змін протягом тривалого періоду (це більш виражено у нетренованих осіб)(16)
    • високоінтенсивні тренування з низькою кількістю повторень можуть призвести до гіпертрофії за короткий проміжок часу(17)
  • neurological changes with resistance training occur predominantly in the early phases of a training programme
  • сила
    • значний, швидкий приріст сили відбувається відносно швидко і послідовно
    • з часом збільшення сили досягає плато

Відео нижче дає гарне пояснення нервових адаптацій до силових вправ, сили та гіпертрофії.

(18)

Залучення (рекрутування) рухових одиниць(edit | edit source)

Рухова одиниця = еферентний нейрон і всі м’язові волокна, які він іннервує.

  • Зазвичай рухові одиниці залучаються асинхронно
  • Синхронне залучення (рекрутування) призводить до збільшення сили:(12)
    • полегшує скорочення
    • може забезпечити більш сильне скорочення
    • поліпшує швидкість розвитку сили
    • збільшує здатність до прикладання стійких зусиль
  • Тренування з опором призводить до синхронного залучення(19)
  • Збільшення сили також може бути результатом більшого залучення рухових одиниць(10)
    • посилення нервової імпульсації під час максимального скорочення
    • збільшення частоти нейронних розрядів (частотне кодування, rate coding)(20)
      • частотне кодування (rate coding) = частота, з якою рухові одиниці генерують потенціали дії (21)
    • зменшення гальмівних імпульсів
  • Ймовірно, що певна комбінація покращеної синхронізації рухових одиниць та залучення рухових одиниць призводить до збільшення сили(20)

Читати більше: Рухові одиниці.

Аутогенне гальмування(edit | edit source)

  • Нормальні внутрішні гальмівні механізми:
    • Сухожильні тільця (рецептори) Гольджі гальмують скорочення м’язів, якщо напруження сухожилля занадто велике(22)
    • це запобігає пошкодженню кісток і сухожиль(22)
  • Тренування з опором може поступово зменшувати або протидіяти гальмівним імпульсам:(23)
    • м’язи можуть генерувати більше сили(23)
    • ця теорія може пояснити надлюдські прояви сили(23)
Гіпертрофія м’язів(edit | edit source)
  • Гіпертрофія = збільшення м’язової маси та площі поперечного перерізу(24)
  • Транзиторна гіпертрофія (після одного епізоду вправ) – « пампінг» м’язів, що відбувається під час сесії силового тренування
    • це пов’язано з утворенням набряку з плазматичної рідини(25)
    • зникає протягом кількох годин
  • Хронічна гіпертрофія (довготривала)(26)
    • відображає фактичні структурні зміни у м’язах
    • гіпертрофія волокон, гіперплазія волокон або і те, і інше
Гіпертрофія волокон(edit | edit source)
  • Більше міофібрил
  • Більше актинових, міозинових філаментів
  • Більше саркоплазми(27)
  • Більше сполучної тканини
  • Силові тренування призводять до збільшення синтезу білка:(28)
    • вміст м’язового білка постійно змінюється
    • під час тренування відбувається зменшення синтезу білка та посилення його розпаду
    • після тренування відбувається збільшення синтезу білка і зменшення його розпаду(29)
    • читати більше: синтез м’язового білка
  • Тестостерон сприяє гіпертрофії волокон:(30)
    • природний анаболічний стероїдний гормон
    • вживання синтетичних анаболічних стероїдів призводить до значного збільшення м’язової маси
Гіперплазія волокон(edit | edit source)

Гіперплазія стосується збільшення кількості клітин або волокон.(31) У людей(31):

  • більша частина гіпертрофії зумовлена гіпертрофією волокон
  • гіперплазія волокон також може сприяти цьому
  • гіпертрофія волокон порівняно з гіперплазією волокон може залежати від інтенсивності/навантаження силового тренування
  • вища інтенсивність призводить до гіпертрофії м’язових волокон ІІ типу
  • гіперплазія волокон може виникати лише у певних осіб за певних умов

Питання про те, чи виникає гіперплазія у скелетних м’язах дорослих, є дискусійним. Існує занепокоєння щодо методів та вимірювань, які використовуються в дослідженнях, що вивчають гіперплазію. «Остаточний висновок щодо того, чи можуть фізіологічно релевантні форми механічного навантаження викликати гіперплазію, залишається нез’ясованим».(32) Гіперплазія здебільшого відкидається як суттєвий чинник, що сприяє гіпертрофії скелетних м’язів у ссавців.(33)

Нервова активація та гіпертрофія(edit | edit source)

Таблиця 2. Короткий огляд нервової активації та гіпертрофії
Короткочасне збільшення м’язової сили Довгочасне збільшення м’язової сили
Суттєве збільшення в 1 повторному максимумі (1RM) Асоціюється зі значною гіпертрофією волокон
Завдяки збільшенню довільної нервової активації Чисте збільшення синтезу білка потребує часу
Нервові фактори є критичними в перші 8-10 тижнів Гіпертрофія є основним фактором після 8-10 тижнів

Іммобілізація та сила м’язів(edit | edit source)

  • Основні зміни відбуваються після 6 годин іммобілізації:(34)
    • припинення використання м’язів призводить до зниження швидкості синтезу білка
    • ініціює процес атрофії м’язів
  • Протягом першого тижня: втрата сили 3-4% на день
    • зменшення розміру / атрофія м’язів(35)
    • зниження нервово-м’язової активності(35)
  • (Зворотний) вплив на волокна I та II типів
    • зменшується площа поперечного перерізу, клітинний вміст дегенерує
    • волокна І типу уражаються більше, ніж волокна ІІ типу

Посилання(edit|edit source)

  1. ↑ 1.0 1.1 Aspetar Clinical Guidelines: Safe return to sport during the Covid-19 pandemic version 2.0. 2021
  2. ↑ Soccer Physiologist. DETRAINING – What Happens When We Stop Exercising? Available from: https://www.youtube.com/watch?v=-dT5CC3LaV0 (last accessed 4/12/2022)
  3. ↑ Kasper K. Sports training principles. Current Sports Medicine Reports. 2019 Apr 1;18(4):95-6.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 Physiopedia. Principles of Exercise
  5. ↑ Powers SK and Howley ET. Exercise Physiology: Theory and Application to Fitness and Performance.10th edition. North Ride, NSW, Australia. McGraw Hill. 2014
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 Maestroni L, Read P, Bishop C, Papadopoulos K, Suchomel TJ, Comfort P, Turner A. The benefits of strength training on musculoskeletal system health: practical applications for interdisciplinary care. Sports Medicine. 2020 Aug;50(8):1431-50.
  7. ↑ Suchomel TJ, Nimphius S, Bellon CR, Stone MH. The importance of muscular strength: training considerations. Sports medicine. 2018 Apr;48(4):765-85.
  8. ↑ 8.0 8.1 Dorrell HF, Smith MF, Gee TI. Comparison of velocity-based and traditional percentage-based loading methods on maximal strength and power adaptations. The Journal of Strength & Conditioning Research. 2020 Jan 1;34(1):46-53.
  9. ↑ Siddique U, Rahman S, Frazer AK, Pearce AJ, Howatson G, Kidgell DJ. Determining the sites of neural adaptations to resistance training: a systematic review and meta-analysis. Sports Medicine. 2020 Jun;50(6):1107-28.
  10. ↑ 10.0 10.1 10.2 10.3 Škarabot J, Brownstein CG, Casolo A, Del Vecchio A, Ansdell P. The knowns and unknowns of neural adaptations to resistance training. European Journal of Applied Physiology. 2021 Mar;121(3):675-85.
  11. ↑ Aagaard P, Simonsen E, Andersen J et al. Neural adaptation to resistance training: changes in evoked V-wave and H-reflex responses. J Appl Physiol. 2002;92: 2309-18.
  12. ↑ 12.0 12.1 Pucci AR, Griffin L, Cafarelli E. Maximal motor unit firing rates during isometric resistance training in men. Experimental physiology. 2006 Jan;91(1):171-8.
  13. ↑ Casolo A, Del Vecchio A, Balshaw TG, Maeo S, Lanza MB, Felici F, Folland JP, Farina D. Behavior of motor units during submaximal isometric contractions in chronically strength-trained individuals. Journal of Applied Physiology. 2021 Nov 1;131(5):1584-98.
  14. ↑ Walker S. Evidence of resistance training-induced neural adaptation in older adults. Experimental Gerontology. 2021 Aug 1;151:111408.
  15. ↑ Hakkinen K, Alen M, Kraemer WJ et al. Neuromuscular adaptations during concurrent strength and endurance training versus strength training. Eur J Appl Physio. 2003;89:42-52.
  16. ↑ Schoenfeld BJ. Is there a minimum intensity threshold for resistance training-induced hypertrophic adaptations?. Sports Medicine. 2013 Dec;43(12):1279-88.
  17. ↑ Morton RW, Colenso-Semple L, Phillips SM. Training for strength and hypertrophy: an evidence-based approach. Current Opinion in Physiology. 2019 Aug 1;10:90-5.
  18. ↑ Michael Wiggs. Hypertrophy vs Neural Adaptations. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=pct0XWrWUfk (last accessed 5/12/2022)
  19. ↑ Carroll TJ, Riek S, Carson RG. Neural adaptations to resistance training. Sports medicine. 2001 Oct;31(12):829-40.
  20. ↑ 20.0 20.1 Maestroni L, Read P, Bishop C, Turner A. Strength and power training in rehabilitation: underpinning principles and practical strategies to return athletes to high performance. Sports Medicine. 2020 Feb;50(2):239-52.
  21. ↑ Enoka RM, Duchateau J. Rate coding and the control of muscle force. Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 2017 Oct 1;7(10):a029702.
  22. ↑ 22.0 22.1 Chalmers G. Strength training: Do Golgi tendon organs really inhibit muscle activity at high force levels to save muscles from injury, and adapt with strength training?. Sports Biomechanics. 2002 Jul 1;1(2):239-49.
  23. ↑ 23.0 23.1 23.2 Kumar P, Singh D. Chapter-6 Strength Gains: Neuromuscular Adaptation to Resistance Training. Chief Editor Dr. Deba Prasad Sahu. 2019;95:95.
  24. ↑ Hryvniak D, Wilder RP, Jenkins J, Statuta SM. Therapeutic Exercise. In Braddom’s Physical Medicine and Rehabilitation 2021 Jan 1 (pp. 291-315). Elsevier.
  25. ↑ Wilmore J, Costill D, Larry Kenney W. Physiology of Sport and Exercise: 3″ Edition. Champaign, lL: Human Kinetics. 2005.
  26. ↑ Haun CT, Vann CG, Roberts BM, Vigotsky AD, Schoenfeld BJ, Roberts MD. A critical evaluation of the biological construct skeletal muscle hypertrophy: size matters but so does the measurement. Frontiers in physiology. 2019:247.
  27. ↑ Haun CT, Vann CG, Osburn SC, Mumford PW, Roberson PA, Romero MA, Fox CD, Johnson CA, Parry HA, Kavazis AN, Moon JR. Muscle fiber hypertrophy in response to 6 weeks of high-volume resistance training in trained young men is largely attributed to sarcoplasmic hypertrophy. PLoS One. 2019 Jun 5;14(6):e0215267.
  28. ↑ Abou Sawan S, Hodson N, Malowany JM, West DW, Tinline-Goodfellow C, Brook MS, Smith K, Atherton PJ, Kumbhare D, Moore DR. Trained Integrated Postexercise Myofibrillar Protein Synthesis Rates Correlate with Hypertrophy in Young Males and Females. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2022 Jun 1;54(6):953-64.
  29. ↑ Damas F, Libardi CA, Ugrinowitsch C. The development of skeletal muscle hypertrophy through resistance training: the role of muscle damage and muscle protein synthesis. European journal of applied physiology. 2018 Mar;118(3):485-500.
  30. ↑ Horwath O, Apró W, Moberg M, Godhe M, Helge T, Ekblom M, Hirschberg AL, Ekblom B. Fiber type-specific hypertrophy and increased capillarization in skeletal muscle following testosterone administration in young women. Journal of applied physiology. 2020 May 1;128(5):1240-50.
  31. ↑ 31.0 31.1 Macdougall JD. Hypertrophy and hyperplasia. Strength and power in sport. 2003 Jan 1:252.
  32. ↑ Jorgenson KW, Phillips SM, Hornberger TA. Identifying the structural adaptations that drive the mechanical load-induced growth of skeletal muscle: a scoping review. Cells. 2020 Jul 9;9(7):1658.
  33. ↑ Roberts MD, McCarthy JJ, Hornberger TA, Phillips SM, Mackey AL, Nader GA, Boppart MD, Kavazis AN, Reidy PT, Ogasawara R, Libardi CA. Mechanisms of mechanical overload-induced skeletal muscle hypertrophy: current understanding and future directions. Physiological Reviews. 2023 Jun 29.
  34. ↑ Appell HJ. Muscular atrophy following immobilisation. Sports medicine. 1990 Jul;10(1):42-58.
  35. ↑ 35.0 35.1 Campbell M, Varley-Campbell J, Fulford J, Taylor B, Mileva KN, Bowtell JL. Effect of immobilisation on neuromuscular function in vivo in humans: a systematic review. Sports Medicine. 2019 Jun;49(6):931-50.


Професійний розвиток вашою мовою

Приєднуйтесь до нашої міжнародної спільноти та беріть участь в онлайн курсах для фахівців з реабілітації.

Переглянути доступні курси