УДК 612.745.1, 612.744.2, 575.1
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ: РАЗРАБОТКА НОВЫХ "ЩАДЯЩИХ" ПОДХОДОВ К ТРЕНИРОВКЕ
СИЛОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
© 2013 г. О. Л. Виноградова1, 2, Д. В. Попов1, 2, А. И. Нетреба1, Д. В. Цвиркун1, Н. С. Курочкина1, 2, А. В. Бачинин1, Я. Р. Бравый1, Е. В. Любаева1, Е. А. Лысенко1, Т. Ф. Миллер1,
А. С. Боровик1, О. С. Тарасова1, 2, О. И. Орлов1
1ФГБУНГНЦРФ — Институт медико-биологических проблем РАН, Москва 2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 03.04.2013 г.
Гипертрофический эффект силовых физических упражнений связывают с влиянием как механических, так и метаболических стимулов. При использовании упражнений в условиях ограниченного кровоснабжения работающих мышц, то есть в условиях, когда метаболические сдвиги усиливаются, тренировочный эффект может достигаться при использовании гораздо меньших внешних отягощений (20% максимальной произвольной силы (МПС)).
Были сопоставлены эффекты 8-недельной обычной высокоинтенсивной (80—85% МПС) силовой тренировки и тренировки с низкой интенсивностью (50% МПС) без расслабления работающих мышц. Оказалось, что обычная тренировка приводит к несколько большему приросту силовых возможностей и размеров тренируемых мышц, чем тренировка без расслабления. При обычной тренировке происходит преимущественное увеличение площади, занимаемой на срезе мышечными волокнами II типа, а при тренировке без расслабления — волокнами I типа. Упражнения без расслабления вызывают более выраженное увеличение секреции в кровь гормона роста, инсулино-подобного фактора роста-1 и кортизола. После обычных силовых упражнений и упражнения без расслабления происходит различное изменение экспрессии гена-регулятора миогенеза миостатина.
Силовая тренировка (50% МПС) без расслабления — эффективное средство для роста силы и гипертрофии мышц, которое может найти применение в восстановительной медицине, спорте и физической культуре, как тренировочный режим с относительно низкими нагрузками.
Ключевые слова: силовая тренировка, скелетная мышца, мышечные волокна, анаболические гормоны, экспрессия генов.
Б01: 10.7868/80131164613050172
Оздоровительная физическая тренировка является мощным естественным немедикаментозным средством нормализации состояния организма человека. Аэробные физические нагрузки более изучены и практикуются для улучшения состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем. С другой стороны, тренировки в анаэробном режиме (силовые тренировки) оказывают более выраженное воздействие на опорно-двигательную систему. Силовая физическая тренировка является эффективным методом предотвращения снижения объема и силы скелетных мышц и сопряженных с ними регуляторных нарушений. К настоящему времени доказано, что применение силовой тренировки может замедлить развитие возрастной остеопении и саркопе-нии, метаболического синдрома и связанных с ним ожирения, гиперлипидемии, артериальной
гипертензии, ослабить развитие ревматоидных и других миопатий [1].
Широкое применение силовых тренировок в профилактических и реабилитационных целях тормозится отсутствием научно обоснованного подхода к заданию оптимальной тренировочной нагрузки. Очевидно, что слабые тренировочные нагрузки неэффективны, тогда как чрезмерные мышечные усилия могут вызывать выраженные сдвиги в функционировании вегетативных систем организма (например, повышение артериального давления, которое увеличивает нагрузку на сердце), а также создают угрозу травм опорно-двигательного аппарата. В связи с этим очевидна актуальность разработки "щадящих" режимов силовой тренировки, которые не вызывают нежелательных сдвигов на системном уровне, но, тем не менее, обеспечивают изменения метаболиче-
ских процессов в работающей мышце, достаточные для активации ростовых процессов в мышечных клетках, т.е. активации внутриклеточных сигнальных путей и повышения экспрессии генов, регулирующих миогенез. Решение этой проблемы должно основываться на научно обоснованной системе создания специфических режимов нагрузки на мышечную систему с целью коррекции нарушений в функционировании как самих мышц, так и системных регуляторных механизмов.
В настоящей работе описан "щадящий" метод силовой тренировки — тренировка без полного расслабления мышц, позволяющий увеличивать силовые возможности тренируемых мышц в сопоставимых с обычной силовой тренировкой пределах и при этом травмобезопасный.
Гипертрофический эффект силовых физических упражнений связывают с влиянием как механических, так и метаболических стимулов. Хорошо известно, что силовые упражнения вызывают нарушение целостности клеточных мембран, что подтверждается значительным увеличением активности креатинфосфокиназы в крови через 15—20 часов после высокоинтенсивной силовой нагрузки [2]. Механическое напряжение, передающееся на цитоскелет мышечной клетки, может влиять на экспрессию генов, регулирующих мио-генез, на внутриклеточную сигнализацию и регулировать скорость синтеза белка в мышечной клетке [3]. Такого рода изменений следует ожидать, прежде всего, при тренировке силы с помощью высокоинтенсивных нагрузок. Данный подход к силовой тренировке широко распространен и далее в тексте упоминается как "обычная силовая тренировка". Главный недостаток такого режима — это высокий риск травмирования опорно-двигательного аппарата в связи с использованием высоких тренировочных нагрузок — 75—90% от максимальной произвольной силы (МПС).
С другой стороны, известно, что силовые упражнения сопровождаются накоплением метаболитов в мышце. Энергообеспечение нагружаемой мышцы идет, главным образом, за счет анаэробного метаболизма, в том числе, выраженной активации гликолиза. При этом в мышце из-за деградации креатинфосфата происходит выраженное увеличение содержания креатина [4, 5] — фактора, стимулирующего анаболические процессы [6, 7]. В мышце и в крови значительно увеличивается содержание лактата, который, в свою очередь, может стимулировать секрецию анаболических гормонов [8—10]. В крови наблюдается увеличение содержания соматотропного гормона, тестостерона и инсулиноподобного фактора роста [11—14]. Эти метаболические сдвиги могут приводить к изменению сигналинга, экспрессии генов-регуляторов миогенеза в мышечном волок-
не [15—17] и могут быть связаны с увеличением мышечной массы и силы [5]. Основываясь на этих соображениях, в ряде работ были предприняты попытки потенцирования эффектов силовой тренировки с помощью упражнений в условиях ограниченного кровоснабжения работающих мышц, то есть в условиях, когда метаболические сдвиги усиливаются, а, следовательно, можно ожидать, что тренировочный эффект будет достигаться при использовании гораздо меньших внешних отягощений. Ограничение кровоснабжения достигалось с помощью окклю-зионных манжет [18—20] или с помощью создания повышенного давления на нижнюю половину тела при помещении ее в барокамеру [10, 21, 22]. Однако практическое использование такого подхода связано со значительными неудобствами для тренирующихся. Поэтому поиски исследователей были направлены на достижение сходных эффектов с использованием более удобных и доступных подходов.
Хорошо известно, что при статическом напряжении кровоток в работающих мышцах снижен, а иногда и полностью отсутствует, то есть создаются условия, сходные с условиями при окклюзии. Известно, что тренировка в статическом (изометрическом) режиме мало эффективна для увеличения динамической силы [23]. С другой стороны, при обычной силовой тренировке невозможно добиться непрерывного ограничения местного кровотока. Это противоречие было успешно устранено разработкой гибридного метода силовой тренировки, включающего статический и динамической компоненты [24]. Суть метода сводится к тому, что в конечной фазе движения не происходит расслабления работающих мышц, так как груз, для удержания которого работающие мышцы напрягаются, не опускается на платформу, а удерживается до начала следующего движения. Такой режим тренировки получил название "метод низкоинтенсивной силовой тренировки без расслабления".
С помощью ядерно-магнитно-резонансной-спектроскопии in vivo удалось продемонстрировать, что во время низкоинтенсивных упражнений с ограниченным кровотоком (30—40% МПС) метаболические сдвиги в работающей скелетной мышце становятся сопоставимыми со сдвигами, возникающими при обычной высокоинтенсивной силовой нагрузке [25]. Авторы приходят к выводу, что для достижения выраженных метаболических сдвигов при упражнениях с ограниченным кровотоком следует использовать интенсивность не менее 30—40% МПС. Следует отметить, что подавляющее большинство исследований, посвященных изучению эффектов силовой тренировки с ограниченным кровотоком, использовали упражнения с интенсивностью 20% МПС. Эти исследования с участием нетренированных лю-
дей или пожилых добровольцев доказали эффективность используемых тренировочных программ для увеличения силы и мышечной массы [5, 17, 20, 26, 27]. Скорее всего, упражнения с такой интенсивностью хорошо подходят для задач реабилитации, но можно предположить, что такая интенсивность будет мала для активации синтеза белка в мышцах физически активных людей. Также следует отметить, что малоизученным остается вопрос о сравнении эффективности упражнений с ограниченным кровотоком и обычных силовых упражнений [17, 27].
В настоящей работе будут рассмотрены различные варианты использования метода силовой тренировки мышц без расслабления с нагрузкой 50—70% МПС, а также регуляторные изменения, возникающие при такой тренировке как на уровне целого организма, так и в самих тренируемых мышцах, включая изменения экспрессии генов-регуляторов миогенеза; будет проведено сопоставление эффектов силовой тренировки мышц без расслабления с эффектами обычной высокоинтенсивной силовой тренировки.
МЕТОДИКА
Сопоставляли эффекты 8—10-недельной обычной силовой тренировки (80—85% МПС) и тренировки без расслабления с различными усилиями (50—70% МПС), в многосуставном и одно-суставном движениях (М- и О-серии), на ско-ростно-силовые и морфологические характеристики тренируемых мышц, а также на биохи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.