Глава 20. Физиология силовых тренировок - конспект

Глава 20
Физиология силовых тренировок

Навигация:
Главная идея главы
1. Адаптации к силовым тренировкам
2. Что вызывает рост мышц
3. Гормональный ответ на силовые тренировки
4. Энергетический метаболизм при силовых тренировках
5. Утомление при силовых тренировках
6. Влияние кетогенной диеты на силовые тренировки
Медицинские термины
Практические выводы автора
Что важно запомнить врачу
Список источников главы

Главная идея главы

Силовые тренировки рекрутируют все типы мышечных волокон и опираются исключительно на анаэробные источники энергии во время подхода - жир при силовых тренировках не используется. Стимул для роста мышц определяется напряжением, метаболической работой и эксцентрической нагрузкой; гормональный ответ вторичен. Кетогенная диета неизбежно снижает работоспособность через несколько механизмов (истощение гликогена, снижение буферного потенциала, дегидратация, потеря калия), поэтому для силовых тренировок на кетогенной диете необходимо потребление углеводов.

1. Адаптации к силовым тренировкам

Определение силы и формула максимальной силы (из оригинала)

MVIC (Maximum Voluntary Isometric Contraction) - лабораторное определение максимальной силы. Практически эквивалентно 1RM - весу, который можно поднять только один раз в правильной технике.

MVIC/1RM = поперечное сечение мышцы (CSA) x нервные факторы

Нервные адаптации

Усиленное рекрутирование волокон Типа IIb; рост кодирования частоты; дисингибирование мышц-антагонистов; лучшая синхронизация двигательных единиц и между мышцами; изменения в рекрутировании по мере освоения техники.

Мышечные адаптации

Главная - рост поперечного сечения мышцы (CSA) с преимущественным ростом волокон Типа II. Два механизма: гипертрофия (рост размера волокон, основной у людей) и гиперплазия (рост числа волокон, значимо только у животных, при тяжёлой эксцентрической нагрузке возможна у людей).

Временные рамки адаптаций (из оригинала)

В первые 4-8 недель: рост силы без роста размеров - нервные адаптации. У начинающих рост мышечной ткани не начинается раньше 4-5 недели.

Различия бодибилдеров и пауэрлифтеров (Таблица 1 из книги, сверена с PDF)

ХарактеристикаБодибилдерыПауэрлифтеры
Размер волокон Типа IIbМеньшеБольше
Число волокон Типа IIМеньшеБольше
Плотность капилляровВышеНиже
Устойчивость к молочной кислотеВышеНиже
Саркоплазматический объёмВышеНиже
Плотность митохондрийВыше?Ниже
Активация липолиза во время тренировкиДаНет
Общее число мышечных волоконОдинаково?Одинаково?

Время подхода и ожидаемые адаптации (Таблица 2 из книги, сверена с PDF)

Время/подходПовторений*Первичная адаптация
5-20 секунд1-5Нервное улучшение
20-30 секунд4-6Рост волокон Типа IIb
30-45 секунд12-15Рост волокон Типа IIa
45-60 секунд25+Увеличение саркоплазматического объёма (гликоген, митохондрии, капилляры)

*При допущении 3-5 секунд на повторение. Источник: Poliquin C. "The Poliquin Principles". Dayton Writers Group, 1997; Siff MC, Verkhoshansky YV. "Supertraining". Supertraining International, 1998.

2. Что вызывает рост мышц

Три фактора стимула роста

1. Напряжение

Минимальное напряжение для стимуляции роста - около 60% от 1RM. Оптимальное вовлечение волокон Типа II - при 60-85% от 1RM (приблизительно 6-20 повторений).

2. Метаболическая работа

После рекрутирования волокно должно выполнять больше работы, чем обычно. Рост молочной кислоты может быть частью стимула роста - объясняет, почему подходы 20-60 сек дают лучший рост, чем более короткие.

3. Гипотеза TUT (Time Under Tension)

Оба фактора выше составляют TUT: волокна должны развивать достаточное напряжение в течение достаточного времени. Рекомендуемое время подхода - 20-60 секунд для роста мышц.

Эксцентрическое мышечное действие

Силовая ёмкость при эксцентрическом действии примерно на 30-40% выше, чем при концентрическом: при подъёме 100 фунтов мышца способна опускать 130-140 фунтов. Волокна Типа II преимущественно рекрутируются при эксцентрических действиях. При эксцентрическом действии рекрутируется меньше волокон - каждое получает большую перегрузку. Только эксцентрическое, но не концентрическое поднятие стимулирует синтез белка.

Концентрическая фаза даёт 84% от общей метаболической работы при тренировке. Концентрическая сила ограничивает эксцентрическую - поднять можно не меньше, чем опустить без помощи партнёров.

DOMS (Отсроченная мышечная болезненность)

Возникает через 24-36 часов после тяжёлой эксцентрической нагрузки. Полное восстановление за 4-7 дней - одна и та же мышца не должна нагружаться чаще.

Механизм роста (схема из книги)

  1. Рекрутируется определённое число волокон в зависимости от силовых требований.
  2. Рекрутированные волокна утомляются от метаболической работы.
  3. При утомлении волокна достигают ишемической контрактуры - «блокируются» из-за недостатка АТФ в концентрической фазе.
  4. Последующая эксцентрическая фаза вызывает микроразрывы, стимулируя ремоделирование и рост.

Требования для роста мышц (Таблица 3 из книги)

Требование
1. Веса 60-85% от максимума (примерно 6-20 повторений)
2. Контролируемое эксцентрическое движение
3. Прогрессивная перегрузка
4. Достаточные нутриенты и восстановление
5. Тренировка мышцы раз в 4-7 дней

3. Гормональный ответ на силовые тренировки

Ключевые данные (сверены с PDF)

ГормонПротокол максимального ответаГлавная роль
Соматотропин (GH)3-4 x 10-12 повт. (~75% 1RM), отдых 60-90 секМобилизация жира; косвенный рост через IGF-1
Тестостерон3 x 5RM (~85%+ 1RM), отдых 3-5 мин; базовые движенияПрямая стимуляция синтеза белка
IGF-1Локальное высвобождение из повреждённых клетокСтимуляция роста на месте повреждения
КортизолСледует за GHРаспад ткани как часть цикла ремоделирования
КатехоламиныВысокоинтенсивные многоупражненияМобилизация топлива (глюкоза, жир)

Тестостерон: у женщин в 10 раз ниже, чем у мужчин. Протокол 3x5RM с 3 мин отдыха значимо повышает тестостерон у мужчин, но не у женщин.

Гормональный ответ считается вторичным по важности для роста мышц - за исключением тестостерона. Рост мышц невозможен без избытка нутриентов и энергии: диета с дефицитом калорий снижает инсулин и тиреоидные гормоны при одновременном росте адреналина, глюкагона и кортизола.

4. Энергетический метаболизм при силовых тренировках

Ключевой факт (из оригинала)

При нагрузке выше 20% от 1RM кровоток к мышце блокируется, и производство энергии происходит исключительно из анаэробных источников. Жир как топливо при силовом подходе не используется. Жир используется между подходами для пополнения АТФ.

Тип подходаДлительностьОсновная энергосистема
Малоповторный (пауэрлифтерский)До 20 секАТФ-КФ (фосфагенная)
Бодибилдерский20-60 секАнаэробный гликолиз (гликоген)

КФ на 96% ресинтезируется за 3 минуты, однако полное восстановление силовой ёмкости может занять 4-5 минут - что говорит о дополнительном нервном компоненте утомления. ATP даже при максимальном истощении не снижается более чем на 20% от уровня покоя.

5. Утомление при силовых тренировках

Три потенциальные причины утомления

  1. Метаболическое: при подходах до 20 сек - истощение КФ; при 20-60 сек - накопление лактата и H+, снижение pH. Молочная кислота нарушает рекрутирование - тяжёлые подходы следует выполнять первыми, высокоповторные - в конце тренировки.
  2. Нервное: «отвлекающая» активность другой конечности между сериями поддерживает силовую ёмкость на более высоком уровне. Чередование упражнений на разные группы мышц или противоположные мышцы улучшает восстановление.
  3. Прочее: нарушение функции саркоплазматического ретикулума из-за потери калия (снижается на кетогенной диете при истощении гликогена); предложен гликоген-SR комплекс; внутриклеточное обезвоживание на кетогенной диете также влияет на уровни силы.

6. Влияние кетогенной диеты на силовые тренировки

Данные исследований

Истощение гликогена только волокон Типа I: снижает мышечную выносливость, но не максимальную силу. Истощение обоих типов волокон: снижает и максимальную силу, и выносливость. Одно исследование: истощение до ~40 ммоль/кг не вызвало снижения - это согласуется с пороговым значением 40 ммоль/кг. Важно: все эти исследования измеряли один подход - при множественных подходах влияние гликогена значительно усиливается.

Практически: люди, выполняющие большой объём тренировок в начале недели (на CKD), часто отмечают падение результатов к концу недели. Это говорит о локальном (истощение гликогена, дегидратация, потеря калия), а не системном (изменения pH крови) характере утомления.

Долгосрочная адаптация

Единственное исследование не обнаружило снижения высокоинтенсивной работоспособности при долгосрочной адаптации к кетогенной диете - однако данных по-прежнему слишком мало для выводов. Главный определяющий фактор - вероятно, запасы мышечного гликогена.

Резюме

Независимо от конкретного механизма, волокна Типа II требуют гликогена для оптимального функционирования - это базовый физиологический факт. SKD неизбежно снизит работоспособность при силовых тренировках и будет ингибировать рост мышц. Люди, желающие заниматься силовыми тренировками на кетогенной диете, должны потреблять углеводы (TKD или CKD).

Медицинские термины

ТерминОпределение по тексту главы
MVIC / 1RMМаксимальное произвольное изометрическое сокращение / 1 повторный максимум; практически эквивалентны
ГипертрофияУвеличение размера отдельных мышечных волокон - основной механизм роста мышц у людей
ГиперплазияУвеличение числа мышечных волокон; документирована у животных, не считается значимой у людей
TUT (Time Under Tension)Гипотеза: волокна должны развивать достаточное напряжение в течение достаточного времени; оптимально 20-60 сек
DOMSDelayed Onset Muscle Soreness - отсроченная мышечная болезненность через 24-36 ч после эксцентрической нагрузки; восстановление 4-7 дней
Ишемическая контрактураСостояние блокировки волокна из-за недостатка АТФ при утомлении в концентрической фазе - предшественник эксцентрического повреждения и стимула роста
Саркоплазматический ретикулум (SR)Структура, проводящая нервный сигнал к волокнам; функция нарушается при потере внутриклеточного калия (происходит при кетогенной диете)
IGF-1Инсулиноподобный фактор роста 1; высвобождается из повреждённых клеток при эксцентрической нагрузке; локально стимулирует рост

Практические выводы автора

  • Силовые тренировки не используют жир во время подхода - только АТФ-КФ и гликоген; SKD неизбежно снизит работоспособность.
  • Оптимальный диапазон для роста мышц - 60-85% от 1RM, подходы 20-60 сек с контролируемым эксцентрическим движением.
  • GH: 3-4 x 10-12 повт., отдых 60-90 сек; тестостерон: 3x5RM, отдых 3-5 мин - разные протоколы для разных гормональных целей.
  • Мышца не должна нагружаться чаще одного раза в 4-7 дней из-за восстановления от эксцентрической травмы.
  • Тяжёлые подходы - в начале тренировки, высокоповторные - в конце; накопление лактата от высокоповторных подходов ухудшит результаты в силовых подходах.
  • CKD уникальна: катаболическая фаза + анаболическая фаза теоретически допускают одновременную потерю жира и рост мышц.

Что обязательно запомнить врачу

  • Рост мышц требует системно анаболического состояния - за редким исключением (начинающие) невозможно одновременно наращивать мышцы и терять жир при дефиците калорий.
  • Рост мышечной ткани у начинающих - не ранее 4-5 недели; до этого рост силы отражает только нервные адаптации. Важно для управления ожиданиями пациентов.
  • DOMS (4-7 дней восстановления) - нормальный физиологический процесс; тренировка той же мышцы в период DOMS контрпродуктивна.
  • Потеря калия на кетогенной диете нарушает функцию саркоплазматического ретикулума и является одним из механизмов снижения силовой работоспособности - восполнение электролитов принципиально важно, а не опционально.

Список источников, упомянутых в главе

  1. "Designing Resistance Training Programs" 2nd ed. Kraemer W, Fleck S. Human Kinetics, 1996.
  2. Enoka RM. Eccentric contractions require unique activation strategies by the nervous system. J Appl Physiol (1996) 81: 2339-2346.
  3. Behm DG. Neuromuscular implications and adaptations of resistance training. J Strength Cond Res (1995) 9: 264-274.
  4. Tesch PA. Skeletal muscle adaptations consequent to long-term heavy resistance exercise. Med Sci Sports Exerc (1988) 20: S132-S134.
  5. Hakkinen K. Neuromuscular adaptation during strength training, aging, detraining and immobilization. Crit Rev Phys Rehab Med (1994) 6: 161-198.
  6. Moritani T, DeVries HA. Neural factors versus hypertrophy in time course of muscle strength gains. Am J Phys Med (1979) 58: 115-130.
  7. Komi PV, Buskirk ER. Effect of eccentric and concentric muscle conditioning on tension and electrical activity. Ergonomics (1972) 15: 417-434.
  8. Enoka RM. Muscle strength and its development. Sports Med (1988) 6: 146-168.
  9. Aagaard P, et al. Isokinetic muscle strength and capacity for knee joint stabilization in elite sailors. Int J Sports Med (1997) 18: 521-525.
  10. Grabiner MD, Owings TM. EMG differences between concentric and eccentric maximum voluntary contractions. Exp Brain Research (1999) 145: 505-511.
  11. Colliander EB, Tesch PA. Effects of eccentric and concentric muscle actions in resistance training. Acta Physiol Scand (1990) 140: 31-39.
  12. Staron RS, et al. Muscle hypertrophy and fast fiber type conversions in heavy resistance-trained women. Eur J Appl Physiol (1990) 60: 71-79.
  13. Antonio J, Gonyea WJ. Skeletal muscle fiber hyperplasia. Med Sci Sports Exerc (1993) 25: 1333-1345.
  14. McCall GE, et al. Muscle fiber hypertrophy, hyperplasia, and capillary density in college men after resistance training. J Appl Physiol (1996) 81: 2004-2012.
  15. Tesch PA, Larsson L. Muscle hypertrophy in bodybuilders. Eur J Appl Physiol (1982) 49: 301-306.
  16. Sale DG. Neural adaptation to resistance training. Med Sci Sports Exerc (1988) 20: S135-S145.
  17. Hakkinen K, Komi PV. Electromyographic changes during strength training and detraining. Med Sci Sports Exerc (1983) 15: 455-460.
  18. Staron RS, et al. Strength and skeletal muscle adaptations in heavy-resistance-trained women after detraining and retraining. J Appl Physiol (1991) 70: 631-640.
  19. Kraemer WJ. Hormonal mechanisms related to the expression of muscular strength and power. In: "Strength and Power in Sport" Ed. Komi PV. Blackwell Scientific, 1992.
  20. Fahey TD. Anabolic-androgenic steroids: mechanism of action and effects on performance. Encyclopedia of Sports Medicine and Science.
  21. Kraemer WJ, et al. Hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise. J Appl Physiol (1990) 69: 1442-1450.
  22. "Strength and Power in Sport" Ed. Komi PV. Blackwell Scientific Publications, 1992.
  23. Poliquin C. "The Poliquin Principles". Dayton Writers Group, 1997.
  24. Siff MC, Verkhoshansky YV. "Supertraining". Supertraining International, 1998.
  25. Tesch PA, et al. Muscle metabolism during intense, heavy-resistance exercise. Eur J Appl Physiol (1986) 55: 362-366.
  26. Staron RS, et al. Fiber type composition of the vastus lateralis muscle of young men and women. J Histochem Cytochem (2000) 48: 623-629.
  27. Dudley GA, et al. Importance of eccentric actions in performance adaptations to resistance training. Aviat Space Environ Med (1991) 62: 543-550.
  28. Tamaki T, et al. Structural and metabolic muscle fiber changes and anabolic hormone status during high repetition resistance training. Eur J Appl Physiol (1994) 69: 204-210.
  29. Fry AC, Kraemer WJ. Resistance exercise overtraining and overreaching. Sports Med (1997) 23: 106-129.
  30. Goldspink G. Molecular mechanisms involved in the determination of muscle fibre mass and phenotype. Adv Exp Med Biol (1995) 395: 543-556.
  31. Kraemer WJ, et al. Endocrine responses to resistance exercise. Med Sci Sports Exerc (1988) 20: S152-S157.
  32. Fahey TD, et al. Serum testosterone, body composition, and strength of young adults. Med Sci Sports Exerc (1976) 8: 31-34.
  33. Hakkinen K, Pakarinen A. Acute hormonal responses to two different fatiguing heavy-resistance protocols. J Appl Physiol (1993) 74: 882-887.
  34. Kraemer WJ, et al. Acute hormonal responses in elite junior weightlifters. Int J Sports Med (1992) 13: 103-109.
  35. Nindl BC, et al. Growth hormone pulsatility profile following acute heavy resistance exercise. J Appl Physiol (2001) 91: 163-172.
Made on
Tilda