Эндокринология роста мышц Путь к познанию ААС должен включать в себя биологическое понимание того, что именно влечет за собой рост мышц. Часто это упрощается под термином «синтез белка», рост мышц на самом деле представляет собой очень сложный процесс, включающий гораздо больше, чем просто создание белков из аминокислот. Гипертрофия мышц, правильный научный термин для того, как мы, взрослые люди, строим скелетные мышцы, на самом деле требует слияния новых клеток (называемых клетками-спутниками) с существующими мышечными волокнами. С момента открытия спутниковых клеток в 1961 году было проведено большое исследование механизмов гипертрофии мышц. Ученые пришли к пониманию того, что в отличие от нормальных мышечных клеток эти сателлитные клетки могут быть регенерированы во взрослой жизни. Кроме того, они служат не как собственные функциональные единицы, а предоставляют некоторые из необходимых компонентов для восстановления и восстановления поврежденных мышечных клеток. Эти клетки-сателлиты обычно неактивны и сидят в небольших углублениях на внешней поверхности мышечных волокон, ожидая чего-то, чтобы активировать их. Травма будет служить стимулом, необходимым для активации клеток-спутников. После активации они начнут делиться, размножаться и формироваться в миобласты (миобласты являются, по существу, донорскими клетками, которые экспрессируют миогенные гены). Этот этап гипертрофии часто называют пролиферацией клетоксателлитов. Затем миобласты сливаются с существующими мышечными волокнами, жертвуя их ядрами. Этот этап процесса обычно называется дифференцированием. Скелетные мышечные клетки многоядерны, что означает, что они обладают многими ядрами. Увеличение количества ядер позволяет клетке регулировать больше цитоплазмы, что позволяет получать больше актина и миозина, двух доминирующих сократительных белков в скелетных мышцах. Это увеличивает общий размер клеток и содержание белка в мышечной клетке. Между прочим, количество ядер по отношению к площади поперечного сечения также помогает определить тип волокна клетки, а именно медленное сокращение (аэробное) или быстрое сокращение (анаэробное) 332 333. Важно отметить, что мы не увеличиваем число клеток с гипертрофией мышц. Мы только увеличиваем размер клеток и содержание белка, хотя мы используем спутниковые клетки, чтобы помочь в этом. Возможно, миобласты сливаются вместе и фактически образуют новые мышечные волокна. Это называется мышечной гиперплазией и приравнивается к росту новой мышечной ткани. Это, однако, не основной механизм роста мышц во взрослой жизни. Анаболическая цепьТеперь, когда мы знаем, что такое гипертрофия мышц, давайте посмотрим на анаболический стимул и постоянное регулирование. Ниже приведено описание цепи гормонов и факторов роста, которые опосредуют рост мышц, начиная с начала повреждения, до конечного восстановления и роста. Ради организации я представил их в том, что я считаю тремя логическими этапами действия. Это не научно принятые определения. Кроме того, мы могли бы продолжать углубляться и углубляться в каждое из различных соединений, посланников, связывающих белков и рецепторов, вовлеченных в эту сложную и удивительную биологическую активность. Я считаю, что приведенный текст продемонстрирует процесс анаболизма мышц очень понятнымобразом, однако, без лишней лишней информации. Каждая из ключевых областей этого раздела может быть дополнительно исследована для более подробной информации, если вы заинтересованы. Для желающих, медицинские ссылки в концевых сносках будут отличным местом для начала. Триггер Мы все понимаем, что тренировка с весами имеет фундаментальное значение для роста мышечной ткани. На сегодняшний день нет никакой «сидеть на вашей заднице и получить огромную прибавку» таблетку. Причина в том, что в ваших местных мышечных тканях происходит ряд изменений во время интенсивной тренировки, которые жизненно важны для процесса роста. Без этих ранних изменений, рост трудно, если не невозможно, стимулировать, поэтому для наших целей мы начнем здесь. Тренировка – это «триггер» в анаболическом процессе. Более конкретно, это локализованное клеточное повреждение, которое производит работа с отягощениями, которое открывает путь анаболизма. Тело отреагирует, восстановив этот урон, и в этом процессе попытается адаптироваться, сделав себя сильнее. Рост мышц – это круговой процесс, с шагом назад (повреждением), необходимым для любых шагов вперед. Этап I: первоначальный ответ Фаза первоначального ответа охватывает те изменения в мышечной химии, которые начинаются сразу же во время обучения, что заложит основу для последующего ремонта и роста. Во многих отношениях Фаза первоначального ответа будет контролировать потенциальную величину других сигналов. В анаболическом процессе эта фаза классифицируется путем выделения арахидоновой кислоты из мышечных клеток и образованием активных мессенджеров, включая простагландины, цитокины, лейкотриены и простациклины. Это начинается с распада внешнего слоя фосфолипида мышечных клеток, который инициируется клеточным разрушением повреждающих упражнений.334 Фосфолипазы высвобождаются в
ГИПЕРТРОФИЯ МЫШЦЫ И 4 ЭТАПЫ ЦИКЛА КЛЕТОК-САТЕЛЛИТОВ
Во время стадии активации неактивные клетки-спутники стимулируются для входа в клеточный цикл. Пролиферация знаменует образование новых миобластов (активных донорных клеток). Эти миобласты будут сливаться с существующими поврежденными мышечными волокнами во время фазы дифференциации. Это позволяет увеличить синтез белка и увеличить размер клеток. Quiescence отмечает возвращение в состояние покоя, где неактивные спутниковые ячейки снова опираются на внешний слой волокон. Предполагается, что миостатин, известный ингибитор роста мышц, является ключевым регулятором на этой стадии.335 336
ответ на эту травму, которая вызывает выделение некоторых фосфолипидов, хранящихся во внешнем слое мышечных клеток. Эксцентричная часть движения упражнений имеет особое значение здесь, что является «отрицательной» частью подъема, где мышца растягивается под сопротивлением. Количество арахидоновой кислоты, которая является центральным биоактивным липидом в анаболическом процессе, которое высвобождается, будет в значительной степени контролировать то, что происходит на этом этапе. Арахидоновая кислота преобразуется локально и сразу через ферменты в ряд активных анаболических конечных продуктов, наиболее заметными из которых с точки зрения роста мышц являются простагландины, которые вырабатываются путем взаимодействия с ферментами циклооксигеназы. Эти простагландины (главным образом, PGE2 и PGF2alpha) будут контролировать большую часть следующей фазы, обозначенной здесь как фаза локализованного ТФУ. Кроме того, простагландин PGE2 будет работать, чтобы увеличить местные уровни оксида азота, который также является активной молекулой в анаболическом процессе. Он имеет такие действия, как расширение кровеносных сосудов (для увеличения потока питательных веществ и гормонов в мышцы) и увеличения производства HGF (фактор роста гепатоцитов) для активации клеток-сателлитов. Арахидоновая кислота также сопровождается воспалением и болью, а ее высвобождение играет важную роль в болезненности, которая следует за продуктивной тренировкой.Тренировочная интенсивность и относительная концентрация арахидоновой кислоты в слое фосфолипидов (доступность арахидоновой кислоты – это, в конечном счете, предельная скорость в формировании анаболических простагландинов) будет определять, какая часть этого мощного липида может быть высвобождена во время физических нагрузок. Количество арахидоновой кислоты, хранящейся в ткани скелетных мышц, также находится в состоянии постоянного потока. С его регулированием связан ряд факторов, наиболее заметными из которых являются диета и ежедневные тренировки. Регулярная тренировка с отягощениями истощает запасы арахидоновой кислоты, заменяя ее другими, более обильными жирными кислотами.337 С меньшей доступностью арахидоновой кислоты отзывчивость простагландинов на регулярные упражнения начинает уменьшаться.338 Вы когда-нибудь задумывались, почему мышцы так болят, когда начинаете тренироваться или после долгого перерыва? Или почему эти ранние тренировки имели тенденцию быть намного более производительными, чем более поздние, где вы пытаетесь заметить даже умеренную болезненность? Большая часть этого напрямую связана с арахидоновой кислотой. Чем больше у вас арахидоновой кислоты, тем легче освободить ее во время тренировки и наоборот. К счастью, уровни могут быть дополнены диетическим вмешательством (для получения дополнительной информации см. Профиль арахидоновой кислоты). Фаза II: Локализованная тканевая грунтовка Фаза II характеризуется локализованным ростом выработки фактора роста и чувствительностью тканей к анаболическим гормонам. Те, кто всегда задавался вопросом, почему анаболические препараты не работают без тренировки, найдут здесь хорошее объяснение. Проще говоря, ваши мышцы сначала должны быть загружены для действия этих препаратов. Один из способов, которым организм справляется с этим, заключается в увеличении плотности некоторых рецепторов в этих конкретных мышцах (на самом деле волокон), где необходимо инициировать восстановление. Это включает, среди прочего, андроген, IGF-1, MGF и инсулиновые рецепторы. Напряжение, вызванное растяжением мышц, и ответ фазы I являются главными триггерами здесь. Регуляция плотности рецепторов важна, потому что предотвращает стимуляцию роста анаболических гормонов в областях тела, которые этого не требуют. Таким образом, плотность рецепторов может быть столь же сильной регулирующей силой на фармакологическую активность анаболических лекарств, как сывороточные уровни самих лекарств.
Чтобы выразить это в перспективе, нам нужно помнить, что есть два отдельных компонента, которые взаимодействуют до того, как какое-либо сообщение отправляется в мышечную клетку, чтобы увеличить рост. У нас есть гормон или фактор роста, с одной стороны, такие как тестостерон, IGF-1, MGF или инсулин, и его соответствующий рецептор – с другой. Введение экзогенных анаболических препаратов облегчает связывание рецепторов и анаболическую сигнализацию, обеспечивая, кроме всего прочего, больше гормонов мессенджеров / факторов роста (очевидно). Чем больше гормонов или факторов роста у вас вокруг клетки, тем больше будет связывание и активация рецепторных сайтов. Мы не можем забывать, однако, что наличие большего количества рецепторных сайтов (а не больше гормонов) также может облегчить этот процесс. Больше рецепторов означает, что существующие гормоны или факторы роста найдут их быстрее. Более быстрое связывание означает, что анаболическое сообщение отправляется быстрее, и после завершения того, что анаболический мессенджер будет с большей вероятностью находить другой сайт-рецептор (отправить другое сообщение), прежде чем он будет разрушен ферментами. Это все о том, сколько сигнала может быть отправлено за данный период времени, и обе стороны уравнения одинаково важны для определения этого. В то время как с одной стороны мы увеличиваем чувствительность тканей к анаболическим гормонам и факторам роста, также жизненно важным во время фазы локализованной ТФУ является увеличение локализованного выделения некоторых факторов жизненного роста. Это включает IGF-1, MGF, FGF, HGF, TNF, IL-1 и IL-6. Эти соединения будут выпущены и будут работать вместе над существующими поврежденными мышечными волокнами и клетками-спутниками, в виде грандиозной симфонии анаболизма мышц, каждый из которых играет свою жизненно важную роль в в процессе. Во многих случаях действия одного соединения будут поддерживать другое, либо повышая его уровни, подавляя ограничивающие связывающие белки, либо поддерживая его сигнализацию через переплетенные механизмы. Детальная дорожная карта для всех таких взаимодействий выходит далеко за рамки этой книги и на самом деле пока еще не полностью понята науке. Однако общий обзор того, что происходит с каждым соединением, приведен в нашем обзоре фазы III. Фаза III: Восстановление Ваши местные мышечные ткани «загрунтованы» во время фаз I и II. Во время III фазы гормоны и факторы роста идут на работу, чтобы закончить процесс. Мы классифицируем этот этап как одно из текущих анаболических действий, которое опосредуется комбинированными эффектами многих анаболических гормонов и факторов роста, включая андрогены, инсулин, IGF-1, IGF-2, MGF, FGF, HGF, TNF, IL1 и IL-6. Это время, когда ремонт и гипертрофия физически происходят в ваших мышцах, и каждое соединение будет играть сложную роль в этом процессе. Однако мы не должны забывать, что все, что происходит до этого момента (действия в фазе I и II), все еще определяет, насколько сильна реакция роста, путем изменения плотности рецепторов и экспрессии гормона / фактора роста. Мы будем внимательно следить за индивидуальными действиями анаболических компонентов. На третьем этапе восстановление и рост тканей будут завершены с помощью следующих гормонов и факторов роста. Фактор роста гепатоцитов (HGF): HGF является фактором роста связывания гепарина, который находится на внешней поверхности неповрежденных клеток. При травме он мигрирует к спутниковым клеткам, где он активирует их и вводит в клеточный цикл, 339 выработка HGF регулируется посредством выделения оксида азота 340, который стимулируется при травме, также способствуя притоку питательных веществ и гормонов в эту область. PGE2 играет ключевую роль в синтезе оксида азота и высвобождении HGF.341 Андрогены: андрогены (гормоны, которые имитируют ААС) являются сильными сторонниками скорости синтеза белка в ткани скелетных мышц. Они также, как известно, стимулируют локальное выделение IGF-1, поэтому эффекты этих гормонов распространяются на цикл клеток-сателлитов (возможно, объясняя, почему они являются такими сильными стимуляторами роста мышц). Следует также отметить, что арахидоновая кислота увеличивает плотность рецепторов андрогенов в ткани скелетных мышц. Это помогает еще больше объединить биохимические связи между ответом фазы I и фазы II. Инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1): IGF-I представляет собой инсулиноподобный гормон с выраженными анаболическими эффектами. Из названия видно, что он также обладает некоторыми инсулиноподобными эффектами. ИФР-1 увеличивает синтез белка и поддерживает пролиферацию и дифференцировку клеток-сателлитов. Известно, что простагландиновая PGF2alpha сильно регулирует локальную выработку рецептора IGF-I.342 343 PGE2 также играет роль в повышении локального синтеза IGF-1.344 Инсулиноподобный фактор роста II (IGF-II): IGF-Il является вторым инсулиноподобным фактором роста, который играет роль в пролиферации клеток-сателлитов. В отличие от IGF-I, выработка IGF-Il, по-видимому, не резко возрастает в ответ на тренировку.345 Механический фактор роста (MGF): Механический фактор роста – недавно обнаруженный вариант инсулиноподобного фактора роста I. Этот фактор роста вырабатывается во время чередующейся последовательности сращивания белка IGF и играет сильную роль в поддержке пролиферация миобластом. Выработка MGF, как и многих из факторов роста, обсуждаемых здесь, сильно регулируется в мышечной ткани в ответ на растягивающий стимул.346 Фактор роста фибробластов (FGF): FGF на самом деле является семейством факторов роста с девятью различными изоформами (FGF-1 – FGF-9). Полная роль, которую FGF играет в гипертрофии мышц во взрослом возрасте, не полностью понята, однако считается, что она является сильным пролифератором спутниковых клеток.347 FGF могут также играть роль в дифференциации клеток. Как и во многих факторах роста, регуляция экспрессии FGF пропорциональна степени повреждения тканей.348 FGF-2 и FGF-4, по-видимому, являются наиболее важными представителями этого семейства в зрелой мышечной ткани. Инсулин: Помимо наличия способности увеличивать синтез белка и ингибировать распад белка, инсулин является основным питательным транспортным гормоном организма. Действия инсулина позволяют клеткам переносить глюкозу и аминокислоты через плазматическую мембрану. Экспрессия рецептора инсулина сильно регулируется после травматических упражнений, чтобы обеспечить лучшее питание в пострадавшем районе. Это повышение регуляции тесно связано с простагландином PGE2.349 350 Цитокины (IL-1, IL-6, TNF): Цитокины представляют собой группу иммуномодулирующих соединений, хотя в контексте этого раздела мы слабо относим их к факторам роста. Цитокины IL называются интерлейкинами, а TNF является частью фактора некроза опухоли. Среди прочего, цитокины, как известно, стимулируют миграцию лимфоцитов, нейтрофилов, моноцитов и других целебных клеток в место повреждения тканей, чтобы помочь в восстановлении клеток. Они также помогают другими способами, такими как помощь в удалении поврежденных клеток и регулировании некоторых воспалительных реакций, включая производство некоторых простагландинов. Известно, что простагландины играют важную роль в выработке всех трех цитокинов, упомянутых здесь, 351, 352, однако они не могут быть единственным стимулом. Могут также участвовать и другие пути метаболизма арахидоновой кислоты. Простагландины: Хотя это ключевые исходные реакционные химические вещества, простагландины продолжают играть роль в процессе роста мышц (включая этап III). Это включает поддержку пролиферации гормональных рецепторов, повышение скорости синтеза белка и усиление анаболической сигнализации IGF-1 через общий путь (PI3K) .353 Эстрогены: Хотя это не особо подчеркивается в этом плане, эстрогены также играют второстепенную роль в анаболическом процессе. Это включает в себя помощь в увеличении плотности рецепторов андрогенов в определенных тканях (хотя, возможно, и в скелетных мышцах), стимулировании оси GH / IGF-1 и усилении использования глюкозы для роста и восстановления тканей. ИтогТаким образом, коротко, это то, что происходит внутри вашего тела с момента, когда вы поднимаете вес до того времени, когда ваши мышцы восстанавливаются, становятся крепче и готовы к большему. Если вышеизложенное кажется вам непонятным, это нормально. Дело в том, что весь процесс роста мышц на протяжении десятилетий был не ясен ученых и, несомненно, будет еще на много десятилетий. Еще далеко до полного понимания, как именно происходит гипертрофия мышц у людей. Но, как вы можете видеть, большой путь уже пройден. В середине 1960-х годов ученые только узнали, что мы наращиваем мышцы с помощью клеток-сателлитов. Более сорока лет спустя мы идентифицировали и экспериментировали с десятками факторов роста, которые были неслыханными тогда. Сегодня это новый мир, и, несмотря на отсутствие всех ответов, мы знаем достаточно, чтобы повысить производительность человека множеством новых интересных способов. Но, пожалуйста, не ошибайтесь в намерении этого раздела. Здесь мы не можем дать вам функциональную дорожную карту всего анаболического процесса. Вы можете просто открыть свой разум для истинной сложности анаболизма. Когда мы начинаем видеть рост мышц под его различными углами, мы начинаем видеть наши собственные потенциальные возможности для прогресса. Сколько из этих возможностей вы будете задействовать, будет зависеть от ваших собственных целей и интересов. Но независимо от того, насколько мало вы на самом деле применяете эту информацию, я надеюсь, что вы чувствуете себя лучше, обладая ею.
Рост скелетных мышц является сложным процессом, который включает в себя множество сигнальных соединений.