Морфологические и функциональные адаптации мышц при тренировке на выносливость и силовой тренировке

Установлено, что силовая тренировка с отягощениями вызывает увеличение угла перистости, анатомического поперечника четырехглавой мышцы бедра и площади поперечного сечения мышечного волокна. Также в результате этой тренировки увеличилось значение максимального произвольного сокращения четырехглавой мышцы бедра. Тренировка на выносливость увеличила МПК на, но не вызвала изменений в угле перистости, анатомическом поперечнике четырехглавой мышцы бедра и площади поперечного сечения мышечного волокна.

Фаруп Дж. с соавт.

Морфологические и функциональные адаптации мышц при тренировке на выносливость и силовой тренировке

Farup, J, Kjølhede, T, Sørensen, H, Dalgas, U, Møller, AB, Vestergaard, PF, Ringgaard, S, Bojsen-Møller, J, and Vissing, K. Muscle morphological and strength adaptations to endurance vs. resistance training. J Strength Cond Res 26(2): 398–407, 2012

Аннотация

Предполагается, что в результате гипертрофии волокон угол перистости пучка мышечных волокон увеличивается. Это служит объяснением расхождения относительной адаптации анатомического поперечника мышцы и площади поперечного сечения мышечного волокна после тренировки с отягощениями. В отличие от силовой тренировки с отягощениями, эффект влияния тренировки на выносливость на угол перистости пучка мышечных волокон неясен.

Цель исследования

Изучение и сравнение эффектов прогрессивной тренировки на выносливость (n = 7) и силовой тренировки (n = 7) на изменение угла перистости, анатомический поперечник и площадь поперечного сечения мышечного волокна у молодых неподготовленных мужчин.

Методы исследования

Морфологические измерения мышц включали оценку угла перистости латеральной широкой (m. vastus lateralis), полученную с помощью УЗИ; анатомического поперечника мышцы, полученного поредством МРТ бедра; и площади поперечного сечения мышечного волокна, полученную на основе гистохимического анализа образцов биопсии m. vastus lateralis. Функциональные показатели эффективности включали измерение МПК и значение максимального произвольного сокращения мышцы.

Результаты

Силовая тренировка с отягощениями вызывает увеличение угла перистости на 23±8% (p<0,01), анатомического поперечника четырехглавой мышцы бедра на 9±3% (p=0,001) и площади поперечного сечения мышечного волокна на 19±7% (p<0,05).

Силовая тренировка с отягощениями увеличила значение максимального произвольного сокращения четырехглавой мышцы бедра на 20±5% (p<0,001). Тренировка на выносливость увеличила МПК на 10±2%, но не вызвала изменений в угле перистости m. vastus lateralis, анатомическом поперечнике четырехглавой мышцы бедра и площади поперечного сечения мышечного волокна.

Заключение

Морфологические изменения, вызванные 10-недельной силовой тренировкой с отягощениями, подтверждают, что увеличение угла перистости действительно служит объяснением в наблюдаемом расхождении между изменениями в анатомическом поперечнике четырехглавой мышцы бедра и площадью поперечного сечения мышечного волокна. Напротив, 10-недельная тренировка на выносливость не вызывала изменений в угле перистости, но отсутствие морфологических изменений от тренировки на выносливость косвенно подтверждает тот факт, что гипертрофия мышечных волокон и изменение угла перистости взаимосвязаны.

Ключевые слова

угол перистости пучка мышечных волокон, площадь поперечного сечения мышечного волокна, анатомический поперечник мышцы, езда на велосипеде, гипертрофия

ABSTRACT

Fascicle angle (FA) is suggested to increase as a result of fiber hypertrophy and furthermore to serve as the explanatory link in the discrepancy in the relative adaptations in the anatomical cross-sectional area (CSA) and fiber CSA after resistance training (RT). In contrast to RT, the effects of endurance training on FA are unclear. The purpose of this study was therefore to investigate and compare the longitudinal effects of either progressive endurance training (END, n = 7) or RT (n = 7) in young untrained men on FA, anatomical CSA, and fiber CSA. Muscle morphological measures included the assessment of vastus lateralis FA obtained by ultrasonography and anatomical CSA by magnetic resonance imaging of the thigh and fiber CSA deduced from histochemical analyses of biopsy samples from m. vastus lateralis. Functional performance measures included V_ O2max and maximal voluntary contraction (MVC). The RT produced increases in FA by 23±8% (p<0.01), anatomical CSA of the knee extensor muscles by 9±3% (p = 0.001), and fiber CSA by 19±7% (p<0.05). RT increased knee extensor MVC by 20±5% (p<0.001). END increased V_ O2max by 10±2% but did not evoke changes in FA, anatomical CSA, or in fiber CSA. In conclusion, the morphological changes induced by 10 weeks of RT support that FA does indeed serve as the explanatory link in the observed discrepancy between the changes in anatomical and fiber CSA. Contrarily, 10 weeks of endurance training did not induce changes in FA, but the lack of morphological changes from END indirectly support the fact that fiber hypertrophy and FA are interrelated.

KEY WORDS

fascicle angle, pennation angle, fiber cross-sectional area, anatomical cross-sectional area, cycling, hypertrophy

REFERENCES

1. Aagaard, P, Simonsen, EB, Andersen, JL, Magnusson, P, and Dyhre Poulsen, P. Increased rate of force development and neural drive of human skeletal muscle following resistance training. J Appl Physiol 93: 1318–1326, 2002.
2. Abe, T, Kumagai, K, and Brechue, WF. Fascicle length of leg muscles is greater in sprinters than distance runners. Med Sci Sports Exerc 32: 1125–1129, 2000.
3. Alexander, RM and Vernon, A. The dimensions of knee and ankle muscles and the forces they exert. J Hum Mov Stud 1: 115–123, 1975.
4. Andersen, JL and Aagaard, P. Myosin heavy chain IIX overshoot in human skeletal muscle. Muscle Nerve 23: 1095–1104, 2000.
5. Andersen, LB. A maximal cycle exercise protocol to predict maximal oxygen uptake. Scand J Med Sci Sports 5: 143–146, 1995.
6. Behm, DG and Sale, DG. Intended rather than actual movement velocity determines velocity-specifific training response. J Appl Physiol 74: 359–368, 1993.
7. Blazevich, AJ. Effects of physical training and detraining, immobi[1] lisation, growth and aging on human fascicle geometry. Sports Med 36: 1003–1017, 2006.
8. Blazevich, AJ, Cannavan, D, Coleman, DR, and Horne, S. Inflfluence of concentric and eccentric resistance training on architectural adaptation in human quadriceps muscles. J Appl Physiol 103: 1565–1575, 2007.
9. Blazevich, AJ and Sharp, NC. Understanding muscle architectural adaptation: Macro- and micro-level research. Cells Tissues Organs 181: 1–10, 2005.
10. Brancaccio, P, Limongelli, FM, D’Aponte, A, Narici, M, and Maffulli, N. Changes in skeletal muscle architecture following a cycloergometer test to exhaustion in athletes. J Sci Med Sport 11: 538–541, 2008.
11. Brooke, MH and Kaiser, KK. Muscle fiber types: How many and what kind? Arch Neurol 23: 369–379, 1970.
12. Campos, GER, Luecke, TJ, Wendeln, HK, Toma, K, Hagerman, FC, Murray, TF, Ragg, KE, Ratamess, NA, Kraemer, WJ, and Staron, RS. Muscular adaptations in response to three different resistance training regimens: Specificity of repetition maximum training zones. Eur J Appl Physiol 88: 50–60, 2002.
13. Dalgas, U, Stenager, E, Jakobsen, J, Petersen, T, Overgaard, K, and Ingemann-Hansen, T. Muscle fiber size increases following resistance training in multiple sclerosis. Mult Scler, 16: 1367-1376, 2010.
14. Folland, JP and Williams, AG. The adaptations to strength training: Morphological and neurological contributions to increased strength. Sports Med 37: 145–168, 2007.
15. Gollnick, PD, Armstrong, RB, Saltin, B, Saubert, CWT, Sembrowich, WL, and Shepherd, RE. Effect of training on enzyme activity and fiber composition of human skeletal muscle. J Appl Physiol 34: 107–111, 1973.
16. Higbie, EJ, Cureton, KJ, Warren, GL III, and Prior, BM. Effects of concentric and eccentric training on muscle strength, cross-sectional area, and neural activation. J Appl Physiol 81: 2173–2181, 1996.
17. Izquierdo, M, Ibanez, J, Ha¨kkinen, K, Kraemer, WJ, Larrion, JL, and Gorostiaga, EM. Once weekly combined resistance and cardiovascular training in healthy older men. Med Sci Sports Exerc 36: 435–443, 2004.
18. Kawakami, Y, Abe, T, and Fukunaga, T. Muscle-fiber pennation angles are greater in hypertrophied than in normal muscles. J Appl Physiol 74: 2740–2744, 1993.
19. Kawakami, Y, Abe, T, Kanehisa, H, and Fukunaga, T. Human skeletal muscle size and architecture: Variability and interdepen[1] dence. Am J Hum Biol 18: 845–848, 2006.
20. Kawakami, Y, Abe, T, Kuno, SY, and Fukunaga, T. Training-induced changes in muscle architecture and specifific tension. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 72: 37–43, 1995.
21. Klinge, K, Magnusson, SP, Simonsen, EB, Aagaard, P, Klausen, K, and Kjaer, M. The effect of strength and flflexibility training on skeletal muscle electromyographic activity, stiffness, and viscoelastic  stress relaxation response. Am J Sports Med 25: 710–716, 1997.
22. Kongsgaard, M, Reitelseder, S, Pedersen, TG, Holm, L, Aagaard, P, Kjaer, M, and Magnusson, SP. Region specifific patellar tendon hypertrophy in humans following resistance training. Acta Physiol (Oxf ) 191: 111–121, 2007.
23. Kraemer, WJ, Adams, K, Cafarelli, E, Dudley, GA, Dooly, C, Feigenbaum, MS, Fleck, SJ, Franklin, B, Fry, AC, Hoffman, JR, Newton, RU, Potteiger, J, Stone, MH, Ratamess, NA, and Triplett McBride, T. American college of sports medicine position stand.  Progression models in resistance training for healthy adults. Med Sci  Sports Exerc 34: 364–380, 2002.
24. Kraemer, WJ, Patton, JF, Gordon, SE, Harman, EA, Deschenes, MR, Reynolds, K, Newton, RU, Triplett, NT, and Dziados, JE. Compatibility of high-intensity strength and endurance training on hormonal and skeletal muscle adaptations. J Appl Physiol 78: 976–989, 1995.
25. Kraemer, WJ and Ratamess, NA. Fundamentals of resistance training: Progression and exercise prescription. Med Sci Sports Exerc 36: 674–688, 2004.
26. Magnusson, SP. Passive properties of human skeletal muscle during stretch maneuvers. A review. Scand J Med Sci Sports 8: 65–77, 1998.
27. Magnusson, SP, Halkjaer-Kristensen, J, and Simonsen, EB. A mechanism for increased contractile strength of human pennate muscle in response to strength training: Changes in muscle architecture. J Physiol 534: 613–623, 2001.
28. Maruyama, K. Connectin/titin, giant elastic protein of muscle. FASEB J 11: 341–345, 1997.
29. Narici, MV, Roi, GS, Landoni, L, Minetti, AE, and Cerretelli, P. Changes in force, cross-sectional area and neural activation during strength training and detraining of the human quadriceps. Eur J Appl  Physiol Occup Physiol 59: 310–319, 1989.
30. Parcell, AC, Woolstenhulme, MT, and Sawyer, RD. Structural protein alterations to resistance and endurance cycling exercise training. J Strength Cond Res 23: 359–365, 2009.
31. Reeves, ND, Maganaris, CN, Longo, S, and Narici, MV. Differential adaptations to eccentric versus conventional resistance training in older humans. Exper Physiol 94: 825–833, 2009.
32. Reeves, ND, Maganaris, CN, and Narici, MV. Effect of strength training on human patella tendon mechanical properties of older individuals. J Physiol 548: 971–981, 2003.
33. Rutherford, OM and Jones, DA. Measurement of fifibre pennation using ultrasound in the human quadriceps in vivo. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 65: 433–437, 1992.
34. Ryan, ED, Herda, TJ, Costa, PB, Defreitas, JM, Beck, TW, Stout, JR, and Cramer, JT. Passive properties of the muscle-tendon unit: The inflfluence of muscle cross-sectional area. Muscle Nerve 39: 227–229, 2009.
35. Shah, SB, Su, FC, Jordan, K, Milner, DJ, Friden, J, Capetanaki, Y, and Lieber, RL. Evidence for increased myofibrillar mobility in desmin-null mouse skeletal muscle. J Exp Biol 205: 321–325, 2002.
36. Staron, RS, Hagerman, FC, Hikida, RS, Murray, TF, Hostler, DP, Crill, MT, Ragg, KE, and Toma, K. Fiber type composition of the vastus lateralis muscle of young men and women. J Histochem Cytochem 48: 623–629, 2000.
37. Suetta, C, Andersen, JL, Dalgas, U, Berget, J, Koskinen, S, Aagaard, P, Magnusson, SP, and Kjaer, M. Resistance training induces qualitative changes in muscle morphology, muscle architecture, and muscle  function in elderly postoperative patients. J Appl Physiol 105: 180– 186, 2008.
38. Vissing, K, Brink, M, Lonbro, S, Sorensen, H, Overgaard, K, Danborg, K, Mortensen, J, Elstrom, O, Rosenhoj, N, Ringgaard, S, Andersen, JL, and Aagaard, P. Muscle adaptations to plyometric vs.  resistance training in untrained young men. J Strength Cond Res 22:  1799–1810, 2008.

С уважением, А.В. Самсонова