Интернет-магазин
спортивного питания

Москва

+7 (495) 646-87-80

+7 (968) 565-82-28

Регионы

8 (800) 500-87-41

Отправить запрос на E-MAIL
Есть идея?

Как растут мышцы. Часть 2

Гиперплазия

Из первой части данной статьи, опубликованной в прошлом номере журнала, вы уже могли узнать, что и интенсивная нагрузка на мышцы, и тестостерон, и гормон роста активизируют деление клеток-спутников мышечных волокон. Слияние клеток-спутников, размножившихся под воздействием перечисленных факторов, с мышечными волокнами приводит к увеличению числа ядер в мышечных волокнах, а так как каждое ядро обеспечивает синтез белка, необходимого для жизнедеятельности определенного объема мышечного волокна, то с ростом числа ядер в мышечных волокнах увеличивается объем волокон и, как следствие, увеличивается размер мышц.
 
Возникает вопрос, а может ли рост мышц происходить не только за счет увеличения объема мышечных волокон, но и за счет увеличения их числа? Не могут ли активированные клетки-спутники сливаться в новые волокна, как это происходит с миобластами при формировании мышц в эмбриональный период? То есть, возможна ли гиперплазия мышечных волокон?

Ничего принципиально невозможного в таком развитии событий нет. В научной литературе неоднократно описаны случаи, когда поврежденные мышечные волокна гибли от полученных повреждений, но клетки-спутники, высвободившиеся из-под оболочки поврежденных волокон, активно делились и затем, сливаясь друг с другом, образовывали новые мышечные волокна взамен утраченных.

Наблюдаются такие регенерационные процессы, в том числе, и в мышцах людей, а в экспериментах над животными отмечены не только факты регенерации отдельных волокон, но имеются примеры регенерации целых мышц. Так, если у крыс в условиях стерильности удалить мышцу, измельчить ее и затем измельченную массу уложить обратно в мышечное ложе, то через некоторое время эта биомасса преобразуется в новую мышцу, волокна которой формируются размножившимися клетками-спутниками, высвободившимися из-под оболочки волокон при их измельчении.

Конечно, такая мышца после регенерации значительно уступает в размере мышце до повреждений, число волокон в восстановленной мышце оказывается меньшим, чем до операции, а значительная часть мышечной ткани замещается соединительной тканью. Между тем сами такие эксперименты показывают, что клетки-спутники принципиально способны повторить эмбриональный путь развития и образовывать новые мышечные волокна.

Такая потенциальная способность клеток-спутников образовывать мышечные волокна оказывается востребованной и в практике физической тренировки мышц. После интенсивной физической нагрузки тонкие новообразованные мышечные волокна обнаруживаются как в мышцах животных, так и в мышцах человека, например, молодые новообразованные волокна были обнаружены в трапециевидных мышцах высокотренированных пауэрлифтеров.

 В то же время, обнаружение в мышцах людей и животных молодых развивающихся волокон еще не является свидетельством того, что рост мышц возможен за счет увеличения числа волокон. Достоверно установлено, что интенсивная физическая нагрузка способна приводить к микроповреждениям мышечных волокон (не путать с травмами связанными с разрывом или надрывом связок или мышц), вплоть до полного разрушения части мышечных волокон.

В случае таких значительных повреждений волокон клетки чистильщики, живущие в крови и соединительной ткани (нейтрофилы, макрофаги и др.), очищают внутренности волокна от поврежденной ткани, а затем клетки-спутники выстраивают новое мышечное волокно в пределах оболочки старого. Вполне вероятно, что молодые тонкие мышечные волокна, обнаруживаемые в мышцах спортсменов, образуются только взамен сильно поврежденных тренировкой и полностью деградировавших волокон, и увеличения общего числа волокон в результате таких регенерационных процессов не происходит.

Вместе с тем, ряд исследователей, зафиксировавших образование молодых волокон в мышцах после перегрузки мышц, склоняется к мнению, что они имеют дело не просто с регенерировавшими волокнами, но именно с образованием новых волокон в межклеточном пространстве, то есть, волокон, дополнительных к уже существующим. Вместе с тем, с уверенностью говорить о гиперплазии мышечных волокон можно только в тех случаях, когда в экспериментах фиксируется именно увеличение числа волокон, а не просто наличие в мышце молодых регенерирующих волокон. И такие эксперименты, во всяком случае применительно к животным, имеются.

Так, было обнаружено увеличение числа волокон в мышцах крыс в первые несколько недель после рождения. Предполагается, что новые волокна в этом случае образуются либо за счет слияния вышедших из мышечного волокна вовне клеток-спутников, либо за счет схожих по морфологии клеток, изначально расположенных не внутри мышечных волокон, а в межклеточном пространстве.

Между тем, образование новых волокон в формирующемся организме животных также не может быть достаточным свидетельством того, что рост мышц в зрелом возрасте возможен за счет гиперплазии волокон. Многие из исследователей не смогли обнаружить увеличения числа волокон при гипертрофии мышц, вызванной теми или иными видами перегрузки.

В то же время имеется и достаточное количество исследований с обратным результатом. Так, Олвей с соавторами прикреплял груз к одному крылу нелетающих птиц, после месяца ношения груза на крыле число мышечных волокон в нагруженных мышцах птиц оказалось на 51,8 % большим, чем в мышцах с другой – ненагруженной – стороны. Антонио и Гонея, применяя в аналогичных экспериментах прогрессивную нагрузку (со временем увеличивали вес, прикрепленный к крылу), достигли увеличения числа волокон относительно ненагруженной мышцы на целых 82%. Но обращаю ваше внимание на то, что в этих экспериментах ученые имели дело с мышцами птиц, в мышцах млекопитающих достигнутые показатели гиперплазии оказались не столь впечатляющими, однако все равно весьма существенными.

Так, Гонея одним из первых еще в 1977 году обнародовал результаты исследований, в которых была зафиксирована гиперплазия мышечных волокон у млекопитающих. Свои эксперименты ученый проводил на кошках, заставляя их за пищевое вознаграждение поднимать груз одной лапой. После сорока шести недель тренировок мышцы тренированных и нетренированных лап животных были подвергнуты гистохимическому анализу.

Общее количество мышечных волокон в тренированных лапах животных было на 19,3% больше, чем в нетренированных. Японский исследователь Тамаки зафиксировал увеличение на 14% числа мышечных волокон в мышцах задних конечностей крыс, регулярно (4-5 раз в неделю) в течение 12 недель выполнявших с помощью специально сконструированного устройства упражнение, аналогичное приседаниям с весом.

Несмотря на успехи в экспериментах с животными, прямых свидетельств увеличения числа мышечных волокон под воздействием тренировок в мышцах человека до сих пор обнаружено не было.

То, что прямые свидетельства гиперплазии волокон в мышцах человека не обнаружены, возможно, связано с ограниченностью применимых к человеку методов функциональной перегрузки мышц и методов оценки числа волокон в мышцах: ведь такие методы функциональной перегрузки, как длительное многодневное растягивание мышц путем подвешивания груза (в наибольшей степени вызывающее гиперплазию волокон у птиц), к человеку применить довольно затруднительно.

Существенная гипертрофия мышц человека (как в случае экстремального развития мышц профессиональных бодибилдеров, тяжелоатлетов и пауэрлифтеров) происходит в течение многих лет тренировок; сравнение же числа волокон в мышцах спортсменов до начала тренировок и после многолетнего периода тренировок никогда не проводилось (во всяком случае, мне не известно о таких экспериментах).

Если же проявления гиперплазии волокон у человека имеют ограниченный характер, и она (гиперплазия) вносит существенный вклад в увеличение размера мышц только в накопительном режиме в рамках многолетнего тренировочного периода, то обнаружение проявлений гиперплазии после относительно короткого периода тренировок, ограниченного временными рамками эксперимента, окажется весьма проблематичным – в особенности с учетом ограниченности методов подсчета волокон, применимых к человеку.

Эксперименты, в которых у животных было зафиксировано увеличение числа волокон, как правило, сопровождались умерщвлением подопытных животных и подсчетом полного числа волокон в их мышцах. Так, в уже упомянутых экспериментах с птицами и кошками гиперплазия волокон была обнаружена благодаря сравнению полного числа волокон в мышцах, извлеченных из тренированной и нетренированной конечностей одного и того же животного, понятно, что такие прямые методы обнаружения гиперплазии к человеку неприменимы.

Тем не менее, существует по крайней мере одно исследование, опубликованное Сеостром в 1991 г., в котором проявления гиперплазии в мышцах человека исследовались близким методом. Проводил данное исследование, конечно, не врач-садист, а патологоанатом – ученый, занимающийся изучением трупов людей, умерших собственной смертью. Понятно, что при изучении трупов речь не может идти о каком-то сравнении числа волокон «до» и «после» тренировок – идея заключалось в том, чтобы сравнить число волокон в мышцах более развитой (доминирующей) и менее развитой (не доминирующей) конечности одного и того же индивида.

Для такого сравнения была выбрана небольшая мышца ноги – anterior tibialis. Оказалось, что мышцы доминирующей опорной конечности (левой для правшей) обладали несколько большим размером и большим числом волокон, при том, что среднее поперечное сечение волокон в мышцах обеих конечностей было одинаковым.

Эти наблюдения Сеострома наиболее убедительно свидетельствуют в пользу того, что функциональная гипертрофия мышц человека, возможно, все-таки связана с гиперплазией волокон, хотя тут нельзя исключать и изначальные генетические различия в мышцах доминирующей и не доминирующей конечностей.

В большинстве же случаев об изменении числа волокон у человека под воздействием тренировки приходится судить только на основе косвенных оценок, сделанных путем сопоставления размера мышцы и среднего поперечного сечения волокон в пробах ткани, взятых из данной мышцы. Но результаты даже таких исследований весьма противоречивы.

Например, при сравнении мышц элитных бодибилдеров мужского и женского пола была установлена связь между размером мышцы и числом волокон в ней. Мышцы мужчин имеют в среднем в два раза больший размер, чем мышцы женщин, при этом больший размер мышц мужчин частично объясняется большим поперечным сечением мышечных волокон в их мышцах, но, в то же время, мышцы мужчин имеют и большее число волокон, чем мышцы женщин. Последнее может являться как следствием гиперплазии волокон, так и следствием генетических различий между полами.
 
 В одном из известных мне исследований проводилось сравнение проб, взятых из трицепса элитных культуристов и пауэрлифтеров мирового уровня, с пробами, взятыми из мышц спортсменов, практиковавших тренировки с отягощением только в течение шести месяцев. Оказалось, что, несмотря на большие различия в силе и обхвате рук, между элитными спортсменами и любителями не имелось никакого существенного различия в поперечном сечении мышечных волокон.

Эти наблюдения поддерживаются и рядом других исследований, например, было обнаружено, что поперечное сечение волокон в пробах мышечной ткани, взятых из мышц бедра и бицепса бодибилдеров, не отличается от поперечного сечения волокон обычных физически активных людей. Результаты таких исследований указывают на то, что больший объем мышц спортсменов с экстремально развитой мускулатурой связан с большим числом волокон в их мышцах. Объяснение этому феномену можно найти либо в том, что исследуемые спортсмены от природы обладали большим числом волокон, либо в гиперплазии волокон в результате тренировок.
  
Генетическое объяснение кажется в данном случае наименее убедительным, поскольку из него должно следовать, что изначально исследуемые элитные спортсмены имели очень тонкие волокна и многолетние тренировки смогли привести лишь к тому, что их волокна достигли размера, характерного для обычного среднетренированного человека. Упомянутые наблюдения можно было бы считать надежным свидетельством гиперплазии мышечных волокон у человека, если бы не существование аналогичных исследований, но с противоположным результатом.

Так в одном из исследований было выявлено, что элитные культуристы с наиболее развитой мускулатурой, действительно, обладают большим числом мышечных волокон, чем их менее продвинутые коллеги. Но, оказалось, что такой разброс числа волокон наблюдается и у нетренированных людей и ряд нетренированных людей имели такое же число волокон, как и элитные культуристы.

Более того, было установлено, что усредненное число волокон в мышцах спортсменов ничуть не больше чем в мышцах не тренированных индивидов, то есть, связи между тренировкой и числом волокон нет. На основании этих фактов исследователи пришли к заключению, что такой параметр как число волокон в мышце определяется, скорее всего, генетически.
  
Подводя итог сказанному, следует признать, что гиперплазия мышечных волокон у животных возможна, и является следствием повреждения волокон в результате функциональной перегрузки мышц и последующих регенерационных процессов, связанных с активацией клеток-спутников, их активным делением и последующим слиянием в новые мышечные волокна. Возможность же гиперплазии волокон в мышцах человека по-прежнему остается под вопросом.
  
Возможно, регенерационный потенциал мышц человека не столь велик, чтобы восстановление мышечных волокон после их микротравмирования под воздействием тренировки могло вызвать их гиперплазию, но применение таких стимуляторов клеточного деления, как гормон роста и тестостерон, может значительно повысить регенерационные возможности мышц человека.

Вопрос о том, может ли такая фармакологическая интенсификация активности клеток-спутников способствовать образованию новых мышечных волокон в мышцах человека, требует дальнейшего изучения. В последнее время в прессе стали проскакивать сообщения о гиперплазии мышц человека под воздействием гормонов, как об установленном факте, так в четвертом номере за этот год журнала Muscular Development опубликована статья Дэна Гвартни с громким названием «Гиперплазия».

Литература, на которую ссылается данный автор, делая свои утверждения об обнаружении факта гиперплазии, мне хорошо знакома – в данных исследованиях речь собственно о гиперплазии мышечных волокон вообще не идет. Похоже, автор статьи просто смешал (уж не знаю по неведению ли, или намеренно, ради сенсационного заголовка) деление клеток-спутников, с гиперплазией волокон.

В каком то смысле деление клеток-спутников и увеличение их числа можно назвать гиперплазией, гиперплазией клеток-спутников, но дело в том, что, традиционно, говоря о мышечной ткани, под гиперплазией имеют в виду исключительно увеличение числа мышечных волокон, а не ядер в них. Увеличение же числа волокон у человека, повторюсь, достоверно зафиксировано не было. На данном этапе развития наших знаний о внутримышечных процессах, активируемых тренировкой, нам остается ограничиться только общим, но зато абсолютно достоверным утверждением:
  
Сколько-нибудь существенная гипертрофия скелетных мышц человека под воздействием регулярной тренировки является следствием деления клеток-спутников и увеличения числа клеточных ядер в мышцах.

Происходит ли увеличение содержания ядер в мышцах только за счет увеличения числа ядер в ранее существовавших волокнах, либо число ядер в мышцах увеличивается еще и за счет ядер вновь образованных мышечных волокон – все это до окончательного разрешения вопроса о возможности гиперплазии мышечных волокон у человека можно специально не обговаривать.

Тем более, что для практики спорта возможность или невозможность гиперплазии мышечных волокон принципиального значения не имеет, так как и в том, и в другом случае целью спортсмена, желающего добиться прироста мышечной массы, должно стать стимулирование деления клеток-спутников мышечных волокон. От того, возможна ли гиперплазия мышечных волокон или нет, зависит разве что наша оценка потенциальных возможностей развития мышц человека.

Если гиперплазия волокон в мышцах человека имеет место быть – развитие мышц спортсмена фактически ничем не ограничено, в противном же случае у каждого человека существует свой индивидуальный предел мышечного развития, в преодолении которого не способна помочь никакая гормональная терапия.
  
Почему это так? Чем обусловлен предел мышечного развития в случае невозможности гиперплазии волокон? Не все ли равно за счет чего мышцам увеличивать свой размер – за счет увеличения поперечного сечения мышечных волокон или за счет увеличения их числа? Чтобы понять, в чем заключено принципиальное различие между гипертрофией мышечных волокон и их гиперплазией, достаточно взглянуть на схематическое изображение поперечного разреза мышечного волокна.

Как я уже упоминал ранее, ядра мышечных волокон не распределены равномерно по всему объему мышечного волокна, а располагаются по периметру волокна, непосредственно под оболочкой (по-видимому, такое расположение ядер объясняется потребностью в быстром реагировании генетического аппарата мышечных волокон, сосредоточенного в ядрах, на химические сигналы различного рода, поступающие в волокна извне, через его оболочку).

Мышечные белки – вещества достаточно нестабильные и требуют постоянной замены, потому для нормального функционирования клеточных структур, расположенных в глубине мышечного волокна, требуется постоянно доставлять туда от ядер либо РНК, либо уже синтезированные белки, и это в условиях плотной упаковки по всему объему волокна миофибрильных нитей, служащих своеобразным барьером на пути транспортируемых веществ. Чем больше мышечное волокно в диаметре – тем большие расстояния вынуждены преодолевать транспортируемые вглубь волокна вещества, и тем труднее в таком волокне обеспечивать своевременную замену белковых молекул в сократительных структурах, расположенных в центральных областях волокна.
 
Отсюда следует вывод, что должен существовать предельный размер волокна, по достижении которого сколько ни увеличивай число ядер в волокне, а объем волокна возрасти более не сможет, так как ядра оказываются расположенными слишком далеко от внутренних областей волокна, чтобы обеспечить в них нормальный обмен веществ.

В случае, если гиперплазия волокон невозможна, то по достижении всеми волокнами своего предельного размера бесполезными окажутся любые тренировки и дозы гормонов. Если же деление клеток-спутников может приводить не только к увеличению числа ядер в существующих волокнах, но и к образованию новых волокон, то в этом случае при росте мышцы критического увеличения транспортных расстояний между ядрами и обслуживаемыми ими клеточными структурами не происходит. Ограничения, накладываемые на размер мышц, в этом случае если и существуют, то не со стороны внутренних механизмов роста мышц, а со стороны остальных систем организма, обеспечивающих жизнедеятельность мышечной ткани.

Если посмотреть на развитие мышц современных элитных бодибилдеров и сравнить их мышцы с мышцами обычных посетителей тренажерных залов, трудно поверить, что тут обошлось без гиперплазии мышечных волокон. С другой стороны, опыт тех же бодибилдеров свидетельствует и о том, что предел мышечного развития все-таки существует, мало кто из спортсменов из года в год штурмующих вершины «Олимпии», демонстрирует прирост именно мышечной массы.