7.8 Концепции, объясняющие повышенный синтез бедка в скелетных мышцах при выполнении силовых тренировок
В обычных условиях жизнедеятельности организма анаболические и катаболические процессы уравновешены. В связи с этим количество синтезированного белка соответствует количеству распавшегося. Установлено, что однократная физическая нагрузка угнетает синтез белка в мышцах и активирует его распад (Н. Н. Яковлев, 1974; А. А. Виру, Н. Н. Яковлев, 1988). В результате регулярной силовой тренировки процессы синтеза белка превышают процессы его распада, что выражается в гипертрофии скелетных мышц.
В настоящее время можно выделить три концепции, объясняющие повышенный синтез белка в скелетных мышцах человека под воздействием тренировки силовой направленности.
В основе первой концепции лежит предположение о том, что под воздействием различных веществ в ядрах мышечных волокон происходит интенсификация транскрипции иРНК (А. А. Виру, Н. Н. Яковлев, 1988; М. И. Калинский, В. А. Рогозкин, 1989; В. Н. Селуянов, 1992, 1996; J. A. Carlson, R. Schwartz, F. W. Boot, 1996; E. H. Мякинченко, В. H. Селуянов, 2005).
Так, А. А. Виру и Н. Н. Яковлев (1988) находят, что некоторые вещества интенсифицируют протекание различных этапов синтеза белка, что приводит в итоге к гипертрофии скелетных мышц.
М. И. Калинский, В. А. Рогозкин (1989) считают, что в основе биохимических и морфологических изменений, сопровождающих гипертрофию скелетных мышц, лежит процесс активации генов, обусловленный увеличением концентрации низкомолекулярных регуляторов во время физических нагрузок. Активация генетического аппарата мышечного волокна под влиянием изменения метаболизма во время силовых физических нагрузок приводит к усилению адаптивного синтеза сократительных и структурных белков, что находит морфологическое выражение в гипертрофии мышечных волокон.
Согласно концепции, разработанной В. Н. Селуяновым (1992, 1996), ускоренный синтез миофибриллярных белков стимулируют повышенные концентрации в саркоплазме мышечных волокон креатина, а также ионов водорода. «...Накопление свободного креатина в сарко- плазматическом 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 иРНК, т. е. на транскрипцию в ядрышках МВ» (В. Н. Селуя- нов,1996. С. 120).
Вторая концепция предполагает, что объем иРНК в мышечных волокнах возрастает за счет увеличения в них количества миоядер. Повышение числа миоядер в мышечных волокнах является следствием активизации деятельности и увеличения числа клеток-сателлитов под воздействием различных факторов: тренировки силовой направленности, приема креатина или анаболических стероидов (F. Kadi et al., 1999; S. М. Roth et al., 2001).
В. H. Landing, I. G. Dixon, T. R. Wells (1974) нашли прямую корреляцию между количеством ядер и диаметром мышечного волокна. Исследованиями F. Kadi et al. (1999) была установлена достоверная корреляция между площадью поперечного сечения мышечных волокон трапециевидной мышцы элитных пауэрлифтеров и количеством ядер в мышечных волокнах.
Так как увеличение количества ядер в мышечных волокнах при их гипертрофии сопровождается пропорциональным ростом объема мышечного волокна, было выдвинуто предположение о том, что отношение объема FMB мышечного волокна к количеству ядер ияд остается практически неизменным. В связи с этим было введено понятие мио- ядерного (мионуклеарного) домена (DNA-unit), под которым понимается объем мышечного волокна (саркоплазмы), контролируемый одним ядром:
DNA – unit = Vмв/nяд
Была высказана гипотеза о том, что в организме заложены механизмы поддержания постоянства миоядерного домена (D. В. Cheek, 1985). Существует ряд исследований, которые подтверждают эту гипотезу. Так, F. Kadi et al. (1999) было показано, что размер миоядерного домена в мышцах элитных пауэрлифтеров не превышает размера миоядерно- го домена в мышцах людей, не занимающихся спортом. R. Hikida et al. (2000) нашел, что у мужчин старше 65 лет объем миоядерного домена не меняется после 16-недельной силовой тренировки, в ходе которой было достигнуто увеличение на 30 % размера мышечных волокон. Однако наряду с фактами о постоянстве размера миоядерного домена накапливались фактические данные о том, что его значение может изменяться под воздействием тренировки силовой направленности. В связи с этим была выдвинута третья концепция, которая объединила две первые.
Согласно третьей концепции, под воздействием тренировки силовой направленности вначале повышение синтеза белка в скелетных мышцах происходит за счет увеличения интенсивности транскрипции иРНК, а затем — за счет увеличения количества ядер.
Рис. 7.4. Изменение размера мионуклеарного домена до тренировки (Pre), через 30 дней (ТЗО), спустя 90 дней (Т90) после тренировки, через три дня (D3), десять дней (D10), 30 дней (D30), 60 дней (D60), 90 дней {D90) после прекращения тренировки
* — достоверные различия с Pre; # — достоверные различия; с Т90(F. Kadi etal.,2004)
В настоящее время накоплено достаточно много фактического материала о том, что в обычных условиях в скелетных мышцах активность транскрипции иРНК не достигает максимального уровня (S. Newlands et al., 1998). Однако интенсивность транскрипции иРНК под воздействием силовых тренировок может быть существенно повышена. В этом случае объем каждого миоядерного домена может возрасти, хотя количество ядер в мышечных волокнах останется неизменным. Это означает, что каждое мышечное ядро будет контролировать больший объем саркоплазмы.
Так, показано (F. Kadi et al., 2004), что после силовых тренировок, в которых принимали участие 15 молодых мужчин, не занимающихся спортом, в латеральной широкой мышце бедра объем миоядерного домена постепенно увеличивался (рис. 7.4) и оставался повышенным еще три дня после проведения последней тренировки. Через три дня после окончания тренировок объем миоядерного домена постепенно уменьшался и достиг исходного уровня через 30 дней после последней тренировки.
После того как интенсивность транскрипции иРНК достигнет максимума и возможности этого механизма повышения синтеза белка будут исчерпаны, дальнейшая гипертрофия мышц произойдет за счет увеличения количества ядер в мышечных волокнах. Показано, что прирост объема мышцы на 7—15 % может быть обеспечен за счет интенсификации транскрипции в ядрах мышечных волокон. Увеличение объема мышцы более чем на 25 % достигается за счет роста количества ядер в мышечных волокнах (М. Cabric, N. Т. James, 1983; D. L. Allen et al., 1995; R. S. Hikida et al., 1998; R. R. Roy et al., 1999; F. Kadi, L. E. Thornell, 2000).