Клетки являются основой строения всех тканей и органов организма, в том числе и мышц. В отличие от других клеток, мышечные клетки обладают некоторыми отличиями. Во-первых, клетки мышц имеют сразу несколько ядер. Если у других клеток, функции деления выполняет именно ядро, то у мышечной за это отвечают другие клетки, которые отвечают за деление и восстановление. В клетке мышцы содержатся так называемые миофибриллы – волокна или нити, которые отвечают за сокращение мышечного волокна. Каждая мышечная клетка может содержать до нескольких тысяч таких «нитей». Из мышечных клеток образуется ткань, которая и формирует наши мышцы.
Каждая мышца внутри содержит сосуды, нервные окончания и волокна. Мышечные волокна собираются в пучки, которые обволакиваются соединительной тканью. В местах соединения мышцы с костью, ткань переходит в сухожилия, с помощью которых прикрепляется к скелету. В результате нервных импульсов, мышечная ткань сокращается – получается движение.
Почему наши мышцы сокращаются?
Сокращение мышечных волокон происходит из-за сигналов – нервных импульсов, которые поступают от мозга к спинному мозгу. Уже оттуда импульсы отправляются в пункт своего конечного назначения – мышцу. Процесс передачи нервного импульса очень напоминает передачу тока по проводам. Именно поэтому, при травмах позвоночника, очень частое осложнение – потеря способности к движению одной или нескольких наших конечностей. Все из-за того, что сигнал от головного мозга проходит сначала в спинной мозг.
Каждый из нервных импульсов попадает в целый пучок мышечных клеток. От силы этого импульса и зависит интенсивность, с которой сокращаются мышечные волокна. Благодаря такой конструкции, человек может включать в работу те или иные волокна и части одной мышцы. Однако лишь при постоянных повторениях, мышца входит в состояние, при котором возможен ее дальнейший рост. Откуда мышца берет необходимую энергию для совершения такого сокращения?
Энергия клеток в нашем организме поддерживается аденозинтрифосфатом или АТФ. Это – основной источник энергии всех наших клеток. Распад АТФ сопровождается выделением энергии, которая используется для работы мышечной клетки. Запас АТФ в клетках нашего организма ограничен, поэтому длительная нагрузка невозможна без дополнительного питания.
Образование новой энергии в клетках происходит с помощью трех основных процессов. Во-первых, это распад креатинфосфата, который превращается в известный спортсменам белок, креатин. Запас креатина в организме также невелик – он имеет свойство быстро заканчиваться. Далее в мышцах происходит распад глюкозы и использование запасенных объемов гликогена. При распаде глюкозы, клетки получают энергию в виде АТФ. При этом в процессе распада не участвует кислород, а одним из побочных продуктов распада глюкозы становится молочная кислота. От способности накапливать гликоген и количества глюкозы в нашем организме зависит количество энергии, которым мы располагаем во время физических нагрузок.
Третьим источником энергии, которую используют мышцы, является окисление органических элементов. Этот процесс протекает в клетках с активным участием кислорода и запускается после первых двух. Если после распада одной молекулы глюкозы, образуется энергия для двух молекул АТФ, то в результате окисления одной молекулы органики, образуется энергия, достаточная для питания 38 молекул аденозинтрифосфата. Разница налицо. Итак, мы выяснили, что основной источник восполнения энергии в клетках мышц – АТФ, который образуется путем креатинфосфата, гликолиза и окисления.
Как вы, возможно, знаете, в организме есть два типа мышц: красные и белые. Они отличаются друг от друга по способу восстановления и использования энергии. Красные мышцы пополняют запасы энергии с помощью окисления и расщепления углеводов в клетках. Вокруг красных волокон содержится большое количество сосудов – капилляров, которые доставляют в мышцы кислород. С помощью эритроцитов, которые участвуют в транспортировке кислорода, мышцы и обязаны своему красному цвету. Красные мышцы, которые также называются «медленными», не требуют быстрого пополнения запасов АТФ, таким образом – красные мышцы являются медленно утомляемыми и могут выдерживать небольшие нагрузки долгое время.
Белые мышцы тратят энергию намного быстрее, соответственно они восполняют свою энергию с помощью гликолиза – расщепления гликогена. Белые мышцы быстро сокращаются и выдерживают большие нагрузки. Они быстро восполняют потерянную энергию, но при этом процессе в них образуется молочная кислота – поэтому белые мышцы быстро утомляются.
Как работает мышечное волокно в процессе физической нагрузки?
Итак, сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов, поступающих от центральной нервной системы к спинному мозгу. В нем происходит активизация нейронов, от которых сигнал приходит уже в мышцы. Сила сокращения мышц зависит от частоты этих импульсов. Любопытная особенность мышечного волокна заключается в том, что чем быстрее оно сокращается, тем меньшей силой обладает такое сокращение. В состоянии статической нагрузки, мышечное волокно становится сильнее, а во время удлинения волокна и разгибания мышцы – его сила достигает максимума. Таким образом, чем сильнее нагрузку испытывает мышца, тем медленнее она сокращается.
Скорость сокращения целой мышцы зависит от общего количества волокон, которое (и это самое важное) – можно контролировать и наращивать. При возникновении нагрузки, организм сначала включает в работу медленные волокна, которые выдерживают меньшие нагрузки и меньше утомляются. При возрастании нагрузки, в работу включаются быстрые волокна, которые способны на большее, однако и утомляются быстрее. Во время тренировки, когда мышца загружена максимальным весом, в работу включено максимальное количество волокон. Также, когда вы работаете с небольшим весом, но очень быстро – происходит то же самое.
Во время работы мышцы, она вырабатывает белок, от которого зависит набор мышечной массы. Как вы уже знаете, белок состоит из аминокислот. От поступления их в организм, зависит способность мышц вырабатывать белок и соответственно – развиваться.
Рост мышечной массы зависит не только от белка, но и от гормона роста – соматотропина, который также имеет белковую основу и тестостерон, который не нуждается в представлении. Гормон роста напрямую влияет на рост мышечной массы, однако его действие на организм не изучено до конца.
В основе наращивания мышечной массы лежит свойство мышц восстанавливаться после повреждения. Во время интенсивных нагрузок, волокна мышцы разрываются между собой, получая микротравмы. В поврежденной таким образом мышечной ткани, синтез белка происходит намного активнее, чем в обычных условиях. Совокупная масса мышечной ткани зависит от количества мышечных клеток и ядер в них содержащихся.
Увеличение количества ядер, как и общее увеличение количества мышечных клеток, происходит под напряжением – во время силовой тренировки. Под нагрузкой, мышцы получают микротравмы, что ведет к активному восстановительному процессу. Мышечные клетки начинают делиться, восстанавливая ткань. Увеличивается и общее количество мышечных клеток, стимулируя, таким образом, более интенсивную выработку белка!
Важный момент: восстановление мышечной ткани – длительный процесс, который происходит во время отдыха, а не во время тренировки. Однако общая концепция такова: чем интенсивнее вы тренируетесь – тем сильнее «повреждаются» волокна – тем активнее они восстанавливаются во время отдыха – и тем большую массу набирает восстановленная мышца к следующей тренировке. Таким образом, вы можете прямо влиять на выработку белка и рост ваших мышц с помощью тренировки.
Для того чтобы грамотно влиять на работу мышц, важно понять, как именно происходит их «повреждение» во время тренировки и последующее восстановление. Во время серьезной нагрузки, мышцы используют накопленный запас АТФ, который быстро заканчивается. Когда он исчерпан – волокно «перенапрягается», и получает «повреждение». Во время процесса восстановления, мышечное волокно не просто возвращает себе былой объем, а подвергается так называемой «суперкомпенсации»: восстанавливается до состояния более высокого, чем было раньше, то есть становится больше.
Целеустремленные люди, которые не привыкли жалеть себя в спортзале, часто испытывают состояние, когда мышца уже не может продолжать выполнять упражнение. Есть такое выражение – «забить мышцу». Если ваша мышца «забилась», то ее функционал снижается вплоть до полного отказа. Способность мышцы сокращаться зависит от наличия в ней креатинфосфата и АТФ. В результате работы, в мышцах образуются продукты распада этих элементов, которые тормозят проведение сигнала от мозга к мышце. Помимо этого, в организме существует собственная система предохранения мышц от чрезмерного износа, которая также блокирует их возможность испытывать слишком тяжелые нагрузки.
В начале тренировки, в мышцах распадается креатинфосфат, и лишь спустя некоторое время в работу включается гликолиз и окисление, которые обеспечивают мышцы необходимым количеством энергии. При максимальной нагрузке, эффект работы гликолиза становится заметен через 30 секунд работы, а результат окисления – примерно через две минуты. Часто между этими двумя процессами возникает промежуток, во время которого мышца и получает «повреждение», необходимое ей для роста.
Во время работы в спортзале, белые («быстрые») мышечные волокна получают необходимое «повреждение» в короткий период времени – до 30 секунд. В то время как «медленные», красные волокна тратят на то же самое втрое больше времени. Во время длительных тренировочных циклов, мышцы привыкают к нагрузкам, адаптируются и получают все меньше и меньше «повреждений», а значит и рост их замедляется. Организм привыкает к нагрузкам и последующий рост мышц возможен только при условии, что вы разнообразите получаемые нагрузки, смените тренировочную программу и виды практикуемых упражнений.
Артем Сафаров