Определение состава мышечных волокон на основе многократных повторений

Скелетные мышцы состоят из волокон двух типов. Медленно сокращающиеся волокна I типа (медленные) приспособлены преимущественно к аэробным нагрузкам и повторяющимся субмаксимальным сокращениям, в то время как быстро сокращающиеся волокна II типа (быстрые) имеют бóльшую площадь поперечного сечение и сокращаются быстрее, чем волокна I типа. Они задействованы преимущественно при анаэробной активности, требующей силы и мощности. Зная соотношение мышечных волокон разных типов у своих подопечных, тренеры смогут разработать для них индивидуальные программы тренировок.

Состав мышечных волокон определяют с помощью биопсии и последующего иммуногистохимического анализа, масс-спектрометрии и анализа активности генов MYH1, MYH2 и MYH7. Это метод точный, но инвазивный, сложный и дорогой.

Гораздо удобнее были бы неинвазивные методы, и они существуют, хотя и косвенные. Один из них, тензиомиография, оценивает радиальное удлинение мышц живота в ответ на электростимуляцию — время мышечного сокращения хорошо коррелирует с долей медленных волокон. Магнитно-резонансная спектроскопия определяет содержание карнозина в мышце (быстрые волокна содержат в два раза больше карнозина, чем медленные). Механомиография позволяет с 80%-й точностью прогнозировать состав мышечных волокон по вибрационным свойствам сокращающихся мышц — этот метод проверяли на латеральной широкой мышце бедра. Кроме того, фенотип скелетных мышц связан с вариациями в последовательностях определенных генов, однако геномный анализ требует специалистов, реактивов и оборудования. Хотелось бы чего-нибудь попроще, доступного любому тренеру в любом спортзале.

И тут мы возвращаемся к тому, с чего начинали. Нагрузка, которую выдерживает спортсмен, зависит от состава его мышечных волокон. Поэтому теоретически количество завершенных повторений упражнения, выполненного при определенных процентах от 1ПМ, позволяет косвенно оценить состав мышц. Чтобы этот метод можно было использовать на практике, необходимо доказать, что данные, полученные в результате такой косвенной оценки, совпадают с результатами биопсии. К сожалению, пока опубликовано только одно подобное исследование, проведенное специалистами Афинского университета, и его результаты недостоверны из-за малой выборки — 12 участников.

Ильдус Ахметов и его коллеги привлекли 30 участников, их данные приведены в таблице. Участников хоть и немного, однако больше, чем в работе греческих ученых.

Характеристики участников исследования. 

Эти люди не занимались спортом профессионально, но активно тренировались. Одиннадцать участников занимались 3 — 4 раза в неделю, одиннадцать 5 — 7 раз в неделю и восемь тренировались один-два раза ежедневно. Три женщины и 10 мужчин занимались тренировками с отягощением, 7 женщин и 10 мужчин добавляли к силовым упражнениям аэробные.

В качестве тестового упражнения ученые выбрали приседание с олимпийской штангой на плечах. Это базовое упражнение при силовых тренировках, с которым хорошо знакомы все участники исследования. К тому же штанга в зале есть всегда.

Состав мышечных волокон определяли в латеральной широкой мышце бедра. Это ключевая мышца при беге, прыжках и приседах, при этом соотношение разных типов волокон в ней изменчиво. Так, содержание волокон типа I варьирует у разных людей от 15% до 85%. А еще латеральная широкая мышца бедра удобна для биопсии.

Исследователи определили для каждого участника нагрузку 1 МП, используя стандартную олимпийскую штангу. После этого участники передохнули 15 минут, а затем выполняли подряд приседания с нагрузкой 80% от 1 МП. Опуститься они должны были за две секунды, подняться за одну секунду, верхняя часть бедер должна быть параллельна полу.

Нагрузку 80% от 1 МП выбрали потому, что именно ее обычно рекомендуют для увеличения мышечной силы и массы, и потому, что она изначально считалась наиболее подходящей для косвенной оценки состава мышечных волокон. Пробы мышечных волокон брали через кожу из латеральной широкой мышцы бедра левой ноги.

Исследователи определяли соотношение между числом завершенных повторений, которое смогли выполнить спортсмены, и долей быстрых волокон в латеральной широкой мышце бедра. Доля быстрых мышечных волокон находилась в обратной зависимости с количеством выполненных повторений. У десяти испытуемых, которые выполнили 5 — 8 приседаний, оказалось значительно больше быстрых мышечных волокон, чем у тех одиннадцати человек, которые осилили 11 — 15 повторений (57,5 и 44,4 %, соответственно). Остальные 9 участников сделали 9 — 10 приседаний со штангой на плечах, и соотношение быстрых и медленных мышечных волокон у них примерно равное.

Таким образом, ученые обнаружили умеренную корреляцию между процентным соотношением мышечных волокон и количеством полностью выполненных приседаний. Количество повторений, выполненных на 80% от 1МП, было связано с составом волокон, но не зависело от возраста, 1МП, частоты, типа и опыта тренировок, а также ИМТ и площади поперечного сечения быстро сокращающихся мышечных волокон, что облегчает тестирование. Исследователи предположили, что эта независимость свидетельствует о наследуемости признака, однако их гипотезу надо проверять.

На результаты тестирования не повлияли упражнения, которые выполняли участники исследования во время своих обычных тренировок: только силовые упражнения или дополненные упражнениями на выносливость. Однако, согласно другим данным, тип тренировки должен был повлиять. Так, атлеты, тренировавшиеся на выносливость, могли выполнить больше жимов ногами при 80% 1ПМ, чем силовики. Любители спорта, привыкшие к тренировкам на выносливость, также делали при такой нагрузке больше полуприседов, чем любители силовых тренировок. Это объяснимые результаты, поскольку в мышцах людей, тренированных на выносливость, больше медленных волокон, повышенная буферная емкость лактата, мышечные волокна содержат больше митохондрий и гуще пронизаны капиллярами, чем у приверженцев силовых тренировок.

Действительно, медленно сокращающиеся мышечные волокна лучше подходят для повторяющихся сокращений при субмаксимальных нагрузках, возможно поэтому участники обсуждаемого исследования с бóльшим содержанием медленных волокон смогли выполнить больше завершенных повторений. Расхождение между собственным и предыдущими исследованиями Ильдус Ахметов и его коллеги объясняют различиями в выполняемых упражнениях или в спортивной подготовке участников.

Разработчики теста признают, что их исследование требует продолжения. Их выборка мала и ограничена мужчинами и женщинами в возрасте 18 до 40, но, возможно, тест можно использовать также для молодежи и пожилых людей. Более того, поскольку надежность теста на максимальное количество приседаний увеличивается после 6–12 месяцев тренировок с отягощениями, он может не подойти для малотренированных людей.

Исследователи работали только с латеральной широкой мышцей бедра, а состав скелетных мышц человеческого тела неоднороден, поэтому тест пока нельзя распространять на другие мышцы. Кроме того, в исследовании участвовали тренированные непрофессионалы. Чтобы тестировать таким образом людей, ведущих малоподвижный образ жизни, или спортсменов, которые профессионально занимаются тяжелой атлетикой или пауэрлифтингом и систематически выполняют приседания со штангой на спине, исследование нужно повторить на этих категориях испытуемых.

Если проверки подтвердят достоверность теста, он может помочь в разработке программ тренировок и восстановления мышц в зависимости от состава волокон.