Исследования с противоположными результатами

Исследования, проводимые с участием мужчин, болеющих раком простаты, которые получают антиандрогенную терапию (Т на уровне кастрации) и тренирующиеся с отягощениями, показали существенное увеличение мышечной массы и силы; но приросты можно назвать в лучшем случае скромными (10). Wilkinson et al (48) провели эксперимент с участием 10 мужчин 21 – 22 лет, выполнивших 8-недельную программу ТО, 3 раза в неделю, разгибания голени и жимы одной ногой (3 подхода, 6 – 10ПМ, 80- 90% ПМ, отдых 3 мин.). При выполнении программы не наблюдалось существенных изменений Т, ГР или ИФР-1 в ответ на нагрузку. Сканирование при помощи КТ обнаружило существенное увеличение поперечника мышц. Эти данные показывают, что ТО, не вызывающая существенного повышения Т, ГР или ИФР – 1, может стимулировать гипертрофию мышц. При этом трудно определить, насколько этот анаболический отклик был «оптимален», так как нам известно что и ТО, и Т независимо стимулируют гипертрофию мышц, а их сочетание приводит даже увеличению анаболического ответа (3, 26).

Резюме

Игнорирование роли вызванного тренировкой повышения анаболических гормонов для максимальной стимуляции анаболизма и гипертрофии скелетных мышц приводит к заметной недооценке важности их в физиологическом механизме, отвечающем за адаптационную гипертрофию к ТО. Результаты вышеупомянутых исследований подтверждают преобладающую на сегодняшний день точку зрения о том, что острое эндогенное повышение анаболических гормонов, а также их влияние на рецепторы скелетных мышц и ответную гипертрофию имеет решающее значение для оптимизации адаптации к ТО и, таким образом, положительно влияет на здоровье и работоспособность на протяжении всей жизни.

Ответ оппонентам

Повышение содержания анаболических гормонов после ТО не обязательно для создания некоторого анаболизма в скелетных мышцах в результате программы тренировок с отягощениями. Обзор современной литературы подтверждает неоднозначность выводов исследований относительно значимости анаболической реакции на ТО для последующей гипертрофии скелетных мышц (32). Мы уверены, что подобное увеличение является определяющим для оптимального увеличения силы и массы мышц как часть общей реакции на хорошо составленную и выполненную программу, приводя к долговременному улучшению функции скелетных мышц их массы и способности производить усилие.

Phillips et al предложили уникальную модель «низкой и высокой» гормональной реакции для изучения влияния срочных и долговременных изменений Т, ГР и ИФР-1 после ТО (43, 44). Эта модель включает потребление добавок сывороточного белка до и/или после ТО, в группах с высокими и низкими гормонами. Мы считаем, что включение белковых добавок в модель исследования – наиболее спорный фактор, т.к. хорошо известно, что аминокислоты и белки -  потенциальные модуляторы выработки гормонов -  способны уменьшать распад белков и стимулировать синтез, оказывая влияние на гипертрофию скелетных мышц (20, 28, 41). Анаболическое влияние потребления белковых добавок хорошо задокументировано (7, 50). Dillion et al (7) продемонстрировали, что пожилые женщины, у которых уровень Т в кровообращении незначителен, не тренировавшиеся с отягощениями, при потреблении аминокислотных добавок в течение 3 месяцев обнаружили существенное увеличение базального синтеза мышечного белка и мышечной массы,  подтверждая влияние аминокислотных добавок на анаболизм скелетных мышц даже без выполнения ТО. Подобные результаты, но с большим приростом мышечной массы и силы, получены Phillips et al в эксперименте с молодыми женщинами, которые потребляли обезжиренное молоко после ТО, по сравнению с углеводами (19). Более того, приём казеинового и сывороточного белков через час после ТО привёл к большему анаболизму мышц, по сравнению с потреблением плацебо (40). Таким образом, можно утверждать, что модели, в которых сочетаются приём белковых добавок и ТО, могут вызывать увеличение острой анаболической гормональной реакции, вследствие сильного влияния аминокислот на молекулярные процессы транскрипции и трансляции, протекающие при синтезе мышечных белков.

При сравнении половых различий в синтезе мышечных белков после ТО, с приёмом или без приёма пищевых добавок возникают две проблемы: 1) синтез мышечных белков измеряется до и после занятия (46), что не всегда происходит параллельно с долговременным увеличением побуждающих миогенных сигналов (5) и 2), не всегда предшествует долговременной гипертрофической реакции на тренировку (39). Кроме того, уровень циркулирующего Т приблизительно в 10 раз выше у мужчин, по сравнению с женщинами, и это считается основным объяснением причины большей постпубертатной мышечной массы у мужчин (18). И наконец, пожилые женщины, с пониженными уровнями Т, имели в меньшей степени силу и массу, чем те, у кого концентрация Т выше (15, 16). Ранее Phillips et al сообщали об уменьшении продолжительности увеличения синтеза белков после упражнений (38). Они  разработали программу ТО (44), в которой первые 6 недель  испытуемые тренировались с перерывом 72 часа, а с 7 по 15 неделю – 48 часов, в среднем менее 2 раз в неделю (1,87 занятия). Со стороны практического применения, подобная частота тренировочных стимулов неадекватная и, по-видимому, приведёт к минимальным приростам в обеих тренировочных группах. Если срочная реакция на тренировочный стимул недостаточна для адаптационной гипертрофии вследствие неправильного планирования, то долговременная адаптация выглядит маловероятной. 

Также необходимо оценить выбор мышц-сгибателей локтя (44, 46). Насколько показательна гипертрофия сгибателей локтя? Какой прирост мышечной массы может обеспечить ТО таких маленьких мышц? Мы утверждаем, что большинство схем ТО, применяющихся на практике, вызывают преходящее увеличение анаболических гормонов, в частности, тренировка из нескольких комплексных движений перед изолирующими в пределах одного занятия (в общем 4 – 6 упражнений), с нагрузкой от средней до высокой по интенсивности и объёму и короткими интервалами отдыха между подходами. Мы считаем, что исследования адаптации к протоколам ТО, которые не представляют ценности для врачей или тренеров, существенно ограничивают содержательность, применимость и клиническую значимость полученных результатов.

Выводы и рекомендации «за»

Анаболическая гормональная среда необходима для максимальной функциональной адаптации в тренировке с отягощениями. Несмотря на то, что постнагрузочное увеличение анаболических гормонов не является неотъемлемой частью срочного стимула для синтеза мышечных белков или содействия гипертрофии небольших мышечных групп, это увеличение гормонов незаменимо для оптимизации функциональных приростов для мышц всего тела и силы у мужчин и женщин на протяжении всей жизни.

Противоположная точка зрения

Daniel W. D. West Stuart M. Phillips McMaster University Department of Kinesiology Exercise Metabolism Research Group Hamilton, Ontario, CANADA

Распространена точка зрения об эндокринных реакциях в ответ на упражнения с отягощениями – изменения тестостерона (Т), гормона роста (ГР) и инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1) после нагрузки имеют решающее значение для последующего анаболизма скелетных мышц. Если это так, то можно управлять характеристиками нагрузки для увеличения гормональной реакции и, тем самым, улучшать адаптацию скелетных мышц, рост их силы и массы. Несмотря на заманчивость перспективы, мы утверждаем, что в увеличении тестостерона, ГР и ИФР-1 в ответ на упражнения нет необходимости для стимуляции мышечного анаболизма и гипертрофии, и что измерение уровня этих гормонов мало что даёт для понимания долговременной адаптации к тренировке с отягощениями.

Несмотря на доминирующую точку зрения (25), что срочные гормональные изменения регулируют гипертрофию, поразительно мало прямых подтверждений этого мнения. Фактически, Wilkinson et al (48) наблюдали существенное увеличение силы и массы мышц в отсутствие каких-либо измеримых изменений свободного тестостерона и ИФР-1. Позднее мы провели два исследования (44, 46) для прямой оценки необходимости увеличения Т, ГР и ИФР-1 для повышения мышечного анаболизма. Мы использовали в качестве целевых мышц сгибатели локтя -  для неизменной концентрации гормонов или интенсивные упражнения для нижней конечности - для высокой. Нами была использована модель «низкая и высокая» гормональная реакция, для оценки влияния срочных (46) и долговременных (44) изменений концентрации гормонов на выполнение тренировки с отягощениями. В обоих исследованиях после выполнения упражнений давали сывороточный белок для предоставления субстратов, не допуская возможного негативного влияния на анаболический ответ, спровоцированный низкой или высокой концентрацией гормонов, так как известно, что при отсутствии питания после упражнений положительный белковый баланс не наблюдается.  В группе с низкой реакцией синтез миофибриллярных белков увеличивался сразу после занятия, а также наблюдалось увеличение силы и  массы мышц в результате тренировок, независимо от того, отличалась или нет от исходных уровней концентрация Т, ГР и ИФР-1.

Так что увеличение Т, ГР и ИФР-1 не обязательно для стимуляции анаболизма (46), как мы отмечали до этого (48). Более того, когда Т, ГР и ИФР-1 были выше после упражнений, не было срочного увеличения синтеза миофибриллярных белков или большего роста силы и массы мышц в результате тренировок. Таким образом, обнаруженная нами срочная реакция (46) отражала долговременные изменения от тренировок (44). Как было отмечено, измерение срочной реакции синтеза мышечных белков – основная величина, определяющая увеличение мышечного анаболизма, который происходит в ответ на упражнения и питание (12). Согласно предложенной и подтверждённой модели накопления белков (29), повторение периодов преобладания синтеза после упражнений и потребления аминокислот с пищей приводят к гипертрофии.

В исследовании (31) с протоколом, подобным нашей предыдущей работе (44), сообщалось о противоположных результатах – повышенная гормональная реакция соответствовала большему увеличению силы и отдельных показателей гипертрофии. Несмотря на методологическую схожесть (30), предложено объяснение, что различия результатов между исследованиями (31, 44) обусловлены порядком упражнений в нашем эксперименте, который замаскировал эффект «гормонального усиления». В частности, наши испытуемые тренировали руки перед ногами, что указывает на возможность «обкрадывания» мышцами ног адаптации рук за счёт поглощения богатой гормонами крови (31). Тем не менее, в недавнем исследовании мы измерили кровоток в плечевой артерии, тестостерон, ГР и определили концентрацию ИФР-1 для оценки доставки гормонов к сгибателям локтя при выполнении упражнений до и после воздействия на мышцы ног (45). Мы не обнаружили различий и, таким образом, не нашли подтверждений нарушения анаболических способностей из-за недостаточного поступления гормонов, вызванного порядком упражнений.

Другое направление подтверждения несостоятельности тезиса о важности для регуляции мышечного метаболизма выделения Т, ГР и ИФР-1 вследствие упражнений. Наша оценка, связанная с вызванной упражнениями гормональной реакцией и увеличением силы и массы мышц, проведённая с большой группой, показала, что гормональный ответ не нужно учитывать при рассмотрении тренировочной адаптации в виде силы или гипертрофии (47). Более того, различия в увеличении силы и массы у хорошо отзывчивых и слабо отзывчивых людей не объясняется их гормональной реакцией. В эксперименте, доказывающем правильность концепции (43), мы показали, что женщины, у которых увеличение тестостерона после упражнений было в 45 раз ниже (с учётом почти в 20 раз меньшего уровня в состоянии покоя), синтез миофибриллярных белков был на одинаковом уровне с мужчинами. То есть, женщины не имели «преимущества» от тестостерона после упражнений, и это не помешало им показать значительное повышение уровня синтеза миофибриллярных белков, что не наблюдалось бы в случае влияния тестостерона на анаболический ответ. Мы представляем для рассмотрения данные (29, 43), дополняющие подтверждение парадигмы, согласно которой, механизм, ответственный за гипертрофию, опосредованную сокращениями, заключён в мышцах самих по себе и не зависит от системного повышения гормонов при выполнении упражнений.

Doessing et al (9) показали, что введение ГР, приводящее в сверхфизиологическим концентрациям системного ГР и ИФР-1, не стимулирует синтез белков миофибрилл, а приводит к синтезу коллагеновых белков. Неизвестно, может ли вызванное упражнением увеличение ГР/ИФР-1 также стимулировать синтез коллагена и, таким образом, укреплять соединительные ткани, что может предоставлять преимущество в увеличении и укреплении мышц, как результат силовой тренировки. С практической точки зрения, в нашем исследовании гипертрофии сгибателей локтя, высокое содержание ГР/ИФР-1 не привело к каким-либо морфологическим (поперечник мышцы или волокон) или функциональным (1 или 10ПМ или изометрическое усилие) отличиям от состояния с низким (близко к исходному) уровнем ГР/ИФР-1. Таким образом, если и было некоторое, не поддающееся измерению различие в составе соединительной ткани между состояниями, оно не привело к преимуществу в силе или массе. Нам неизвестно, вызвано повышение ГР упражнениями или обусловленным тренировкой фенотипом. Например, максимальное значение концентрации ГР и площадь под кривой больше после велоэргометрии с интенсивностью 70% МПК, чем после упражнений с отягощениями (11). Основываясь на этом наблюдении и эксперименте Doessing et al (9), трудно представить вероятный механизм, с помощью которого преходящие изменения концентрации ГР или ИФР-1 стимулируют гипертрофию. В отличие от ГР, экзогенно вводимый тестостерон однозначно способен вызывать гипертрофию; тем не менее, может ли состояние, возникающее в результате тренировки, способствовать проявлению анаболических свойств тестостерона?  

Анаболические свойства экзогенного введения тестостерона (4) часто и широко представляют как основание для измерения гормонального профиля после тренировки, который интерпретируют в качестве анаболического потенциала для скелетных мышц. Тем не менее, принципиальным условием для увеличения мышечной массы при введении тестостерона является накопление андрогенов – производное дозы и продолжительности введения (4). Рисунок 1 отражает этот момент и объясняет, почему нельзя сравнивать экзогенное введение и эндогенное выделение тестостерона.

Рис. 1. Сравнение влияния экзогенного тестостерона (200 мг тестостерона энантата) (8) и схематически представленного суточного изменения секреции тестостерона в течение недели, а также «скачка» тестостерона после тренировки на 4 день (во вложении показано площадь под кривой тестостерона (AUС) на четвёртый день в условных единицах (АU)).

Преходящие (около 30 мин.) изменения тестостерона после упражнений несущественны в сравнении с постоянно повышенным уровнем при экзогенном введении, которое представляет значительно более высокую кумулятивную дозу андрогенов, что и приводит к гипертрофии мышц (4). Мы не утверждаем, что можем оценить все нюансы эндокринного воздействия упражнений. Например, относительно множества изоформ ГР (25) можно определённо говорить, когда они все будут исследованы, но это слабый аргумент, если для них не существует рецептов в скелетных мышцах. Подобным образом, несмотря на сотни вариантов программ упражнений с отягощениями, все они могут вызывать гормональную реакцию, мы предлагаем прекратить использовать различные гормональные модели в качестве гормонально опосредованных «анаболических» ответов, а рассматривать их как фенотипически улучшенные адаптации.  Каковы же практические преимущества теории, не подкреплённой гормональными изменениями, вызванными тренировкой? С прикладной точки зрения это означает, что программы не нужно планировать на основе гормональных нюансов. Т.е. упражнения для крупных мышечных групп не обязательно сочетать с локальными упражнениями для обеспечения «анаболического эффекта» от гормональной реакции. С точки зрения фундаментальной науки, гипертрофия, происходящая в результате тренировки,  опосредована внутренними процессами в мышцах, которые мы предлагаем рассматривать как область для дальнейшего изучения, в отличие от измерения гормональных ответов (как причины или влияющих на гипертрофию).