Давайте для начала посмотрим как устроен мышечный каркас человека.

Вот вид спереди:

лобное брюшко затылочно-лобной мышцы круговая мышца рта мышца, опускающая нижнюю губу грудино-подъязычная мышца трапециевидная мышца трехглавая мышца плеча прямая мышца живота наружная косая мышца живота мышца, натягивающая широкую фасцию бедра подвздошно-поясничная мышца лучевой сгибатель запястья гребенчатая мышца длинная приводящая мышца портняжная мышца прямая мышца бедра внутренняя широкая мышца мышца, отводящая большой палец стопы сухожилия длинного разгибателя пальцев стопы камбаловидная мышца длинный разгибатель пальцев стопы передняя большеберцовая мышца икроножная мышца латеральная широкая мышца тонкая мышца короткий разгибатель большого пальца кисти длинная мышца, отводящая большой палец кисти локтевой разгибатель кисти короткий лучевой разгибатель кисти разгибатель пальцев длинный лучевой разгибатель запястья плечелучевая мышца трехглавая мышца плеча передняя зубчатая мышца двуглавая мышца плеча большая грудная мышца дельтовидная мышца передняя лестничная мышца средняя лестничная мышца грудино-ключично-сосцевидная мышца мышца, опускающая угол рта жевательная мышца большая скуловая мышца височная мышца.

Вид сзади:

затылочное брюшко затылочно-лобной мышцы трапециевидная мышца дельтовидная мышца трехглавая мышца плеча двуглавая мышца плеча круглый пронатор и 23 плечелучевая мышца лучевой сгибатель запястья длинная ладонная мышца локтевой сгибатель запястья поверхностный сгибатель пальцев и 16 — полуперепончатая мышца полусухожильная мышца тонкая мышца двуглавая мышца бедра икроножная мышца камбаловидная мышца короткая мышца, отводящая большой палец большая ягодичная мышца средняя ягодичная мышца наружная косая мышца живота широчайшая мышца спины передняя зубчатая мышца большая круглая мышца малая круглая мышца подостная мышца грудиноключично-сосцевидная мышца ременная мышца головы жевательная мышца полуостистая мышца головы височная мышца.

Не надо пугаться такому обилию разновидностей мышц. В бодибилдинг тренировках упраженения делаются на определенные мышцы, скажем бицепс, трицепс и т.д. В соответствующих разделах тренировочных программ нашего портала представленна более развернутая версия для наиболее важных мышц в тренировках. Там есть подробное описание из каких частей состоит та или иная мышца (допустим бицепс) и приведены тренировочные программы с учетом такого описания. 

Здесь же мы разберем что такое мышца в принципе и почему она "растет" при тренировках.

Минимальный структурный элемент всех типов мышц — мышечное волокно, каждое из которых в отдельности является не только клеточной, но и физиологической единицей, способной сокращаться. Это связано со строением такого волокна, содержащего не только органеллы (ядро клетки, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи), но и специфические элементы, связанные с механизмом сокращения — миофибриллы. В состав последних входят сократительные белки — актин и миозин.

Актин это сократительный белок, состоящий из 375 аминокислотных остатков, который составляет около 15 % мышечного белка. Соединяясь с другими белками, волокна актина приобретают способность сокращаться, используя энергию, содержащуюся в АТФ.

Миозин же это основной мышечный белок в мышцах его содержится порядка 60 %. Молекулы состоят из двух полипептидных цепочек, в каждой из которых содержится более 2000 аминокислот. Каждая из полипептидных цепочек оканчивается так называемой головкой, в состав которой входят две небольшие цепочки, состоящие из 150—190 аминокислот. Эти белки проявляют энзиматическую активность АТФазы, необходимую для сокращения актомиозина.

Актомиозин — белковый комплекс, состоящий из актина и миозина, характеризующийся энзиматической активностью АТФазы. Это значит, что благодаря энергии, освобожденной в процессе гидролиза АТФ, актомиозин может сокращаться. В физиологических условиях актомиозин создает волокна, находящиеся в определенном порядке. Фибриллярные части молекул миозина, собранные в пучок, образуют так называемую толстую нить, из которой перпендикулярно выглядывают миозиновые головки. Молекулы актина соединяются в длинные цепочки; две таких цепочки, спирально закрученные друг вокруг друга, составляют тонкую нить. Тонкая и толстая нити расположены параллельно таким образом, что каждая тонкая нить окружена тремя толстыми, а каждая толстая нить — шестью тонкими; миозиновые головки цепляются за тонкие нити.

Мышечная масса человеческого организма состоит из трёх типов мышц, различающихся своим строением.

Наиболее интересными для бодибилдеров являются скелетные, или поперечно-полосатые мышцы. Т.к во время тренировок развиваются в основном они. Мышцы этого типа способны произвольно, по желанию человека, сокращаться и вместе со скелетом образуют опорно-двигательную систему. Общая масса этих мышц составляет около 40 % веса тела, а у людей, активно развивающих свои мышцы, может быть ещё больше. Скелетная мышца состоит из большого количества мышечных клеток — чем их больше, тем сильнее мышца. С помощью специальных упражнений количество мышечных клеток можно увеличивать до тех пор, пока они не вырастут в массе и объеме и не станут рельефными. 

Так каким же образом происходит наращивание мышечных клеток ? Для ответа на этот вопрос нам необходимо еще чуть-чуть углубиться в теорию. Но теперь нам надо изучить механизмы, происходящие в организме. Мы рассмотрим две теории механизма роста мышц.

Первая теория (традиционная).  Во время интенсивных мышечных сокращений в мышцах вырабатывается ряд факторов регуляторов, воздействующих на ядра мышечных клеток, что приводит к ускорению «синтеза белка данными ядрами» и в дальнейшем к гипертрофии мышц.

Содержание белка в мышцах человека, на первый взгляд, не так велико – от 16% до 21% общей мышечной массы, но если учесть, что 72-80% мышечной массы приходится на воду, то становится ясно, что «сухая» ткань мышц на 75-80% состоит из белка

Несмотря на то, что человек получает белки с пищей, белки других живых организмов, потребляемые человеком, не используются напрямую для строительства тканей его тела. Весь поступающий в организм человека белок сначала расщепляется в пищеварительной системе на составные части белка – аминокислоты. В кишечнике аминокислоты просачиваются в кровь и разносятся по всем клеткам организма. И только затем в каждой клетке из поступивших в нее аминокислот собираются белки, характерные для данной клетки данного организма (отличает одни белки от других порядок следования аминокислот в молекуле белка). Синтезированные клетками белки не включаются в клеточные структуры «на века», в тканях организма постоянно происходит обратный распад белков до аминокислот, их составляющих. Часть аминокислот, являющихся продуктами распада белка, расщепляется далее до более простых соединений, но большая часть этих аминокислот, наряду с новыми аминокислотами, поступающими с пищей или синтезированными самим организмом, тут же включается в новые белковые молекулы, встраивающиеся в ткани взамен распавшихся.Установлено, что за 10 дней обновляется половина всех белков печени и крови человека, немногим дольше живут и мышечные белки, так, известно, что миофибриллярные белки в мышцах кролика полностью обновляются в течение месяца. Таким образом, существование мышечной ткани есть непрерывный процесс обновления белков ее составляющих. Соответственно, от соотношения скоростей распада и синтеза белка зависит то, набирает ли человек мышечную массу или теряет ее. Более того, увеличение силы или выносливости мышц без существенного изменения их массы или объема также связано с накоплением в мышцах определенных видов белка, выполняющих функции обеспечения мышечного сокращения. Так, например, накопление в мышцах окислительных ферментов и миоглобина – белка, осуществляющего внутриклеточный транспорт кислорода, приводит к увеличению скорости воспроизводства энергии за счет окислительных процессов, что в целом увеличивает выносливость мышц (вот, собственно, для этого употребляется креатин, который тоже увеличивает насыщение клеток мышц кислородом). Следовательно, тренировка любой направленности, тренировка «на массу», силовая тренировка, или тренировка выносливости мышц, если она достигает своей цели, приводит к увеличению содержания в мышцах тех или иных видов белка. Точнее будет сказать: увеличение содержания в мышцах определенных видов белка есть причина изменений функциональных свойств мышц в процессе их тренировки. Потому для понимания путей воздействия тренировки на размер и силовые характеристики мышц важно знать, какого рода тренировка и каким образом способствует накоплению в мышцах тех или иных видов белка.

Ученые достаточно давно пришли к заключению, что тренировка способствует выработке в мышцах определенных веществ – так называемых факторов-регуляторов, активирующих синтез РНК в ядрах мышечных клеток, благодаря чему после тренировки в мышцах активизируется синтез белка, а при регулярных тренировках наблюдается накопление белков в мышцах, то есть, гипертрофия мышц. Считается, что стероидные гормоны, проникающие в мышечную клетку и соединяющиеся со стероидными рецепторами, воздействуют на ядерную ДНК, активируют синтез РНК некоторых мышечных белков, тем самым усиливая синтез белка в мышцах.

Теория вторая.

Итак, для того, чтобы понять, что что-то не так в традиционных представлениях о механизмах мышечного роста, достаточно задуматься над особенностями строения мышечных клеток и особенностью их формирования в период развития эмбриона. Первым «бросающимся в глаза» отличием мышечных клеток от клеток иных тканей является их размер. Если для того, чтобы увидеть большинство клеток человеческого организма, потребуется микроскоп, то мышечную клетку можно заметить невооруженным глазом. Мышечная клетка – это мышечное волокно, трубчатое образование диаметром, равным примерно толщине человеческого волоса, и длиной от нескольких миллиметров до 12 см (в зависимости от вида мышц и их строения). Образуется эта суперклетка на этапе эмбрионального развития путем слияния большого числа обычных по размеру небольших клеток предшественников (миобластов) в длинные трубчатые структуры (рис. 1). Таким образом, в мышечных клетках-волокнах оказывается не одно ядро, как в других клетках, а множество ядер (как правило, несколько тысяч), по числу клеток эмбриона, слившихся в волокно. Пока в волокне собираются миофибриллы, ядра занимают центральное положение вдоль всей длины волокна, а затем, после окончания формирования волокна ядра, перемещаются к поверхности волокна, где и пребывают в дальнейшем, и откуда управляют синтезом белка. Возникает вопрос, почему мышечное волокно не вырастает из одной клетки, а для его образования требуется слияние столь большого числа клеток? Ответ напрашивается сам собой. По-видимому, одной клетки, точнее, одного ядра совершенно недостаточно для синтеза такого количества белка, которое требуется для формирования и дальнейшего обслуживания столь большой структуры, как мышечное волокно. К тому же, будь в мышечном волокне только одно ядро, даже если бы оно и могло обеспечить синтез белка в неограниченном количестве, то синтезированные белки пришлось бы доставлять от ядра на периферию волокна на слишком большие по молекулярным меркам расстояния. Благодаря же слиянию большого числа клеток воедино, ядра равномерно распределяются вдоль всего мышечного волокна, и объем волокна, который обслуживается одним ядром, оказывается кардинально не отличающимся от объема обычной одноядерной клетки.

Итак, сама многоядерность мышечных волокон свидетельствует о том, что объем мышечного волокна, который способно обслуживать одно клеточное ядро, ограничен. Известно, что мышцы ребенка, чтобы достигнуть размера, характерного для взрослого человека, должны увеличиться примерно в 20 раз. Если исходить из того, что рост мышц связан с ускорением «синтеза белка ядрами», то следует признать, что по мере взросления человека объем мышечного волокна, обслуживаемый одним ядром, должен увеличиться в его мышцах примерно в двадцать раз, и в такой же пропорции должна возрасти скорость «синтеза белка одним ядром». На самом деле, конечно, ничего подобного не происходит. Исследования, проведенные еще в 70-е годы прошлого века, показали, что объем мышечного волокна, приходящийся на одно ядро, примерно одинаков в мышцах людей в возрасте от 1 года до 70 лет. А это означает, что в мышечных волокнах взрослого человека ядер примерно в 20 раз больше, чем в мышцах ребенка.

Откуда же в мышечных волокнах человека появляются новые ядра? 

Оказывается, при образовании мышечных волокон не все клетки эмбриона, из которых развивается мышечная ткань, полностью сливаются с мышечным волокном, часть эмбриональных клеток, примерно 3-10%, оказывается как бы «законсервированными» под оболочкой мышечного волокна (рис. 3). Эти клетки-спутники мышечного волокна получили название клеток-сателлитов или миосателлитоцитов. При получении определенных химических сигналов клетки-спутники высвобождаются из оболочки волокна, интенсивно делятся, затем часть размножившихся клеток снова становится клетками-спутниками, а часть сливается с мышечным волокном, теряя свою оболочку, и ядра клеток-спутников становятся ядрами мышечного волокна. Тем самым в мышечном волокне увеличивается число ядер, способных «синтезировать белок», а вслед за этим увеличивается количество белка в волокне и, соответственно, увеличивается размер мышечного волокна. Именно деление клеток-спутников и увеличение числа ядер в мышечном волокне, а вовсе не ускорение «синтеза белка существующими ядрами», является причиной гипертрофии мышц по мере роста молодого организма. Но, может быть, рост мышц за счет деления клеток-спутников происходит только при возрастном росте мышц в длину, а увеличение мышц в диаметре, происходящие вследствие тренировки, не связно с увеличением числа клеточных ядер, и является следствием ускорения «синтеза белка существующими ядрами»? Исследования мышц элитных пауэрлифтеров с экстремально развитой мускулатурой показало, что объем мышечного волокна, приходящийся на одно ядро (то есть, объем волокна, обслуживаемый одним ядром), у спортсменов ничуть не больше, чем у нетренированных людей. А это, в свою очередь, указывает на то, что гипертрофия мышц, вызванная тренировкой, тесно связана именно с увеличением числа ядер в волокне. Подтверждает этот вывод множество экспериментов, проведенных за последние 25 лет на людях и животных, в которых было напрямую зафиксировано как активирование клеток-спутников, так и увеличение числа ядер в мышечных волокнах после интенсивной нагрузки. В той или иной мере клетки-спутники активируются как после силовых тренировок со штангой, так и после тренировок на выносливость, например, после беговых тренировок или работы на велотренажере. При этом было замечено, что активация клеток-спутников является одной из первых реакций мышечной ткани на нагрузку. Активизация клеток-спутников фиксируется уже через 12-24 часа после перегрузки мышц, а вот существенная гипертрофия мышц наблюдается гораздо позднее, по прошествии дней и даже недель. В защиту устаревших представлений можно было бы предположить, что мышечное волокно под воздействием тренировки сначала увеличивает свой размер за счет интенсификации «синтеза белка существующими ядрами», и только затем, вслед за увеличением объема мышечного волокна, клетки-спутники делятся и добавляют новые ядра в волокно, чтобы восстановить обычную плотность ядер. Факт активации клеток спутников до, а не после гипертрофии мышц опровергает это предположение. Таким образом, с уверенностью можно утверждать, что деление клеток-спутников является причиной гипертрофии мышц, а не ее следствием. Потенциал роста мышц за счет деления клеток-спутников очень высок. Так, в одном из экспериментов за три месяца перегрузки мышц кошек, число ядер в медленных волокнах мышц увеличилось в два раза, а в быстрых волокнах в 4 раза! Следует отметить, что деление клеток-спутников является не просто важным механизмом мышечной гипертрофии, но обязательным и, по сути, единственным. Известно, что удаление у животных некоторых мышц приводит к резкому увеличению нагрузки на оставшиеся мышцы, выполняющие сходные функции (мышцы синергисты), что приводит к значительной гипертрофии данных мышц. Оказывается, что если перед удалением части мышц мышцы животных облучить радиацией (радиация нарушает процессы деления клеток-спутников, но не нарушает механизмы синтеза белка), то компенсаторной гипертрофии оставшихся мышц не наблюдается! Это означает, что даже в условиях крайней потребности в увеличении размера мышц, и наличии соответствующих побуждающих стимулов, рост мышц без деления клеток спутников и добавления новых ядер оказывается невозможным!

источники:

1. Википедия.

2. журнал "Железный мир".