Molekulové základy svalového rastu

Molekulové základy svalového rastu
Toto je článok, ktorý chce fascinovať, zaujať, motivovať! Toto je článok o hypertrofii, hyperplázii, satelitných bunkách, receptoroch, prenášačových systémoch, svalových vláknach, teda o bazálnej téme bodybuildingu – o svalovom raste.
Priznám sa, že svalová hypertrofia ma fascinuje už od študijných dôb. Dôvodom tohto záujmu bola možno rúška tajomstva, ktorá okolo rastu svalov bola rozprestretá, možno to ale bola prostá snaha pochopiť a potom na vlastnom tele vyskúšať takú taktiku budovania svalovej hmoty, ktorá vychádza z pevných vedeckých základov.

Dnes si uvedomujem, že tajomstvo okolo budovania svalovej hmoty vychádzalo v prvom rade z nevedomosti. Nehovorím tu len o nevedomosti mojej, v tej dobe mladého študenta medicíny, ktorý sa ešte len zoznamoval s fyziológiou, patofyziológiou, anatómiou, či inými lekárskymi vedami. Reč je o nevedomosti globálnej, vychádzajúcej zo všeobecného nedostatku informácií, ktoré buď ešte vôbec neboli k dispozícii, alebo prístup k nim bol mimoriadne ťažký. Dnes, v ére internetu a voľne dostupných informácií už nie je problém nájsť potrebné poznatky z prvej ruky prakticky o ktorejkoľvek téme, nielen pokiaľ hovoríme o bodybuildingu, ale i všeobecne o témach, ktoré nás zaujímajú. Ešte pred pár rokmi bola ale situácia iná. Pred desiatimi rokmi písal o procese svalovej hypertrofie sporadicky Journal of Applied Physiology, vedomosti boli zašifrované medzi riadkami odborných textov v múdrych lekárskych knihách. Bolo problémom nájsť informácie, ktoré boli publikované priamo vo vzťahu k posilňovaniu, či fyzickej námahe. Väčšinou si prečítané vyžadovalo ďalšie úvahy a vlastnú aplikáciu. Áno, o raste svalovej hmoty ešte pred pár rokmi kolovalo viac mýtov ako právd, táto téma bola vo vedeckých kruhoch skôr okrajovou záležitosťou, prístup k relevantným informáciám bol mierne povedané ťažký. Našťastie, dnes už je všetko inak a tento článok chce byť toho dôkazom.

O čom teda bude ten fascinujúci článok, ako som ho nazval na začiatku? Položím vám pár otázok, ktoré vám obsah článku, ktorý ste práve začali čítať priblížia.

Napadlo vás niekedy popremýšľať nad tým, čo sa vlastne deje s telom po tréningu v posilňovni? Napadlo vás popremýšľať nad tým, prečo nás po tréningu bolia svaly? Premýšľali ste nad tým, prečo vlastne rastú svaly a ako sa to deje? Napadlo vás zamyslieť sa nad tým, prečo naše svaly niekedy vyzerajú krásne plné a inokedy sú akoby vyžmýkané, ploché, bez energie a bez života? A možno otázka, ktorú som mal položiť na začiatku - viete čo sú a ako pracujú svaly?

Pokiaľ je odpoveďou na tieto otázky nezáujem, alebo patríte medzi tých pár vyvolených, ktorým odpovede na uvedené otázky nerobia žiadny problém, nečítajte ďalej. Ak patríte medzi skupinu mysliacich cvičencov, kulturistických fanatikov, skutočných bodybuilderov a powerlifterov, alebo proste len zvedavcov, ktorí sa chcú o svalovej hmote a jej rozvíjaní dozvedieť trošku viac, ste na správnom mieste. Sľubujem, že článok, ktorý vám predložím vám odpovie nielen na vyššie uvedené otázky.

Keď som koncipoval osnovu pre článok o raste svalov, znovu a znovu som narážal na problém nesmiernej šírky tejto témy. Problematika totiž nie je obmedzená na proces svalovej hypertrofie či v užšom zmysle diskusiou o proteosyntéze. Mojou ambíciou je čitateľovi priblížiť tému v celej komplexnosti a pokiaľ možno úplnosti. Aj preto som článok rozdelil na niekoľko častí, pričom v tomto článku rozoberiem základné pojmy, bez ktorých by pochopenie princípov svalovej hypertrofie nebolo možné.

Pojmy

Svaly

Ak hovoríme o raste svalovej hmoty, musíme vedieť, čo sval je. Bez zasahovania do detailov, sval je kontrakcie schopný orgán, ktorý má svoju presne definovanú štruktúru a jasne určenú funkciu. Na svaly sa nemôžeme dívať ako na niečo izolované. Ak sa zaujímame o svalový rast, potom nás svaly zaujímajú ako jeden veľký kompartment, jeden veľký orgán. Snáď ani netreba pripomenúť, že cieľom našej diskusie bude priečne pruhované svalstvo, inak povedané kostrové svaly. Okrem tohto typu svalov rozlišujeme ešte svaly hladké, ktoré nájdeme v orgánoch a sval srdcový, tzv. myokard.

Svaly sú anatomicky usporiadané tak, aby spĺňali funkcie, pre ktoré sú vytvorené. Najmenšou a základnou funkčnou jednotkou svalu sú myofibrily. Myofibrily sú vlastnou kontraktilnou komponentou svalu, pozostávajúcou z tzv. kontraktilných proteínov – aktínu a myozínu. Áno, správne, aktín a myozín sú proteíny a určite ste už počuli o tom, že v kulturistike sa snažíme o proteosyntézu. Aktín a myozín sú teda naším hlavným cieľom a dalo by sa povedať, že trénovať musíme tak, aby sme čo najviac zvýšili koncentráciu aktínu a myozínu vo svalových bunkách. Svalové bunky, inak nazývané aj svalové vlákna, alebo myofilamenty, sú základnou štrukturálnou jednotkou svalu. Každá svalová bunka je vyplnená myofibrilami, obsahuje ale aj ďalšie komponenty. Pre proces proteosyntézy je nevyhnutná prítomnosť jadra svalovej bunky. Svalové bunky obsahujú ako jediné bunky v ľudskom tele hneď niekoľko jadier, čo je pre proces svalovej hypertrofie nesmierne dôležitý údaj. Nevyhnutnou súčasťou bunky sú mitochondrie, ktoré sú zapojené do procesu získavania a produkcie energie. Priamo do procesu proteosyntézy sú zapojené ribozómy. Všetky štruktúry vo vnútri bunky sú obklopené tekutou až rôsolovitou hmotou s názvom cytoplazma. Povrch bunky pokrýva bunková membrána, sarkoléma.

Všetky uvedené štruktúry svalovej bunky a bunka sama budú predmetom ďalšieho rozboru na inom mieste tohto článku, na tomto mieste si len pripomeňme, že pre rast svalu je relevantná skutočnosť, že svaly pozostávajú zo svalových buniek, vyplnených menšími proteínovými štruktúrami, že tréningom sa snažíme zvýšiť obsah týchto proteínov v bunkách, a že pre tento proces je nevyhnutnou podmienkou správna funkcia všetkých bunečných štruktúr – v prvom rade bunkového jadra, ale aj bunečnej membrány a ostatných organel.

Svalové bunky, myofilamenty, sú organizované do väčších celkov, ktoré nazývame svalové zväzky, snopce alebo fascikuly. Viacero svalových zväzkov vytvára konkrétny sval, ktorého funkciu v konkrétnej časti tela podmieňuje jeho začiatok a koniec, to sú tzv. úpony svalu. Ak ako príklad vezmeme bicepsový sval paže, potom vidíme, že tento je zložený z dvoch hláv, každá hlava má svoj anatomický začiatok a anatomický koniec. Každá hlava bicepsu sa skladá zo svalových snopcov, tieto sú tvorené tisíckami svalových vlákien, vlastných svalových buniek a každá svalová bunka, každé vlákno, obsahuje drobné mikroštruktúry, pozostávajúce z bielkovín – aktínu a myozínu. Funkciou bicepsu je dvíhať predlaktie v predo zadnom smere, teda flektovať hornú končatinu. Túto funkciu umožňuje schopnosť svalových bielkovín kontrahovať sa. Aj o tomto procese viac na inom mieste.

Proteosyntéza

Ak hovoríme o svalovom raste, v užšom zmysle hovoríme o proteosyntéze. Prečo by mala byť naším cieľom proteosyntéza, to by malo byť z doterajšieho textu jasné. Ako ale proteosyntéza prebieha?

Esenciálnou súčasťou procesu proteosyntézy je svalové jadro. Jadro obsahuje kódovanú informáciu o zložení aktínu a myozínu. Tréning je za určitých okolností impulz k tomu, aby jadro prepísalo v DNA kódovanú informáciu do tzv. translačnej podoby, teda aby sa vytvorili vlastné bielkoviny. Tento proces si opíšeme v ďalšom texte, na tomto mieste len pripomínam, že vlastná syntéza bielkovín vyžaduje súhru viacerých organel a súčastí bunky – jadro nesie informáciu o zložení bielkoviny v podobe genetického kódu DNA – DNA sa prepíše do inej kódovanej podoby s názvom mRNA – na ribozómoch sa na podklade mRNA vytvorí konečný produkt – proteín. Tento proces prebieha v cytoplazme, v ktorej musí byť dostatok aminokyselín. Práve aminokyseliny v konečnom dôsledku vytvárajú reťazec – bielkovinu, s presne definovaným zložením a presne definovanou štruktúrou. Takto vznikajú nielen svalové bielkoviny aktín a myozín, ale všetky bielkoviny v ľudskom tele.

Mediátory

Informácia o tom, že svalová bunka má syntetizovať proteíny, prichádza v mediátorovej podobe. Mediátory sú chemické zlúčeniny, bielkoviny, hormóny, tkanivové produkty, ktoré sa uvoľňujú z rôznych telových orgánov a tkanív za rôznych okolností. Jednou z takých okolností je posilňovanie. Vieme, že po intenzívnom tréningu sa v organizme odohráva niekoľko zásadných zmien. Tréning je vo svojej podstate katabolický proces, teda taký proces, ktorý v organizme vyvoláva deštrukčné zmeny. Hlavným hráčom týchto zmien je hormón kortizol, ale okrem hormónov sa tu uplatňujú aj ostatné mediátory – tkanivové produkty a produkty imunitného systému (napr. interleukíny a TNF). Protihráčom týchto katabolických mediátorov sú mediátory anabolické. Do tejto skupiny patrí celá rada hormónov, na čele s testosterónom, rastovým hormónom a inzulínom. Aj v anabolizácii sa uplatňujú lokálné imunitné a tkanivové faktory (napr. MGF a interleukíny).

Či už anabolické alebo katabolické, všetky mediátory fungujú na podobnom princípe. Mediátor je po chemickej stránke buď proteín, alebo glykoproteín, prípadne steroid. Každý mediátor má na bunečnej membráne odpovedajúci receptor. Interakcia mediátoru a receptoru je podobná interakcii medzi kľúčom a zámkom. Mediátor má určitú, presne definovanú skladbu, ktorá štrukturálne, priestorovo, chemicky i fyzikálne korešponduje s receptorom. Skúsme si demonštrovať interakcie medzi bunkou a mediátormi na príklade. Ak je bunka hradom s množstvom komnát, potom bunková membrána je akousi hlavnou bránou od pevnosti, s množstvom dverí od komnát. Každé dvere majú svoj zámok a odomknutie konkrétnych dverí zavedie návštevníka do konkrétnej komnaty hradu. Aplikujme tento príklad na skutočné pomery na bunkovej membráne. Mediátor sa naviaže na svoj receptor, aktivuje receptor a aktivovanie konkrétneho receptoru je spravidla nasledované alebo prienikom mediátoru do bunky, alebo aktivovaním tzv. druhých poslov vo vnútri bunky. Toto v konečnom dôsledku vedie k naštartovaniu cieľového procesu v bunke. Opäť príklad. Testosterón je mohutným anabolickým mediátorom, je najsilnejším spúšťačom procesu proteosyntézy. Testosterón sa naviaže na bunečnú membránu, prejde cez membránu, prejde až k bunečnému jadru a tu spustí syntézu bielkovín. Akým spôsobom testosterón aktivuje jadro k tomu, aby začalo prepisovať konkrétnu genetickú informáciu, o tom viac na inom mieste.

Satelitné bunky

Účasť satelitných buniek na procese svalového rastu je dnes už dokázaným faktom. Tieto bunky sú akousi zálohou, rezervou, ktorú si telo vytvára pre rôzne špeciálne situácie. Satelitná bunka je nediferencovaná bunka, schopná zmeniť sa do takej podoby, akú telo práve potrebuje. Prítomnosť satelitných buniek v okolí tréningom poškodeného svalu má za následok diferenciáciu satelitnej bunky do podoby, ktorá je schopná splynutia, teda fúzie so svalovou bunkou. Satelitná bunka prináša do svalovej bunky jadro a jadro, ako je napísané vyššie, obsahuje genetický kód proteínov. Fúzia, splynutie satelitnej bunky so svalovou bunkou je teda ďalším anabolickým procesom, ktorý v konečnom dôsledku vedie k zvýšenej syntéze svalových proteínov. Satelitné bunky sú neskutočne zaujímavou súčasťou procesu svalovej hypertrofie. Viac satelitných buniek by mohlo znamenať viac svalovej hmoty. Viac svalovej hmoty znamená viac bielkovín v svalových bunkách. Alebo to znamená viac svalových buniek?

Svalová hypertrofia

Slovné spojenie „svalový rast“ už akosi automaticky splýva s pojmom svalová hypertrofia. Vo svetle nových poznatkov ale nie je možné chápať svalový rast výlučne ako svalovú hypertrofiu. Čo teda presne je svalová hypertrofia?

Zmnoženie kontraktilných bielkovín - aktínu a myozínu, vedie k zhrubnutiu svalových vlákien. Toto zhrubnutie je dokázané na bioptických vzorkách odobraných zo svalov trénovaných športovcov. Svalové vlákna silových športovcov majú väčší priemer a je v nich väčšie množstvo kontraktilných bielkovín v porovnaní s netrénovanými jedincami. Tomuto javu hovoríme svalová hypertrofia.

Svalová hyperplázia

Ak teda nie je možné dať rovná sa medzi pojmy svalový rast a svalová hypertrofia, rastú svaly aj iným spôsobom ako zväčšením množstva svalových bielkovín?

Diskusia o tom, či svaly rastú zväčšením objemu stávajúcich vlákien, alebo dochádza v rámci adaptácie na svalovú záťaž aj k zmnoženiu počtu svalových vlákien nie je doposiaľ uzavretá. Faktom je, že viacerí autori opäť a opäť oživujú dohady o tom, že svalový rast je jednak výsledkom svalovej hypertrofie, o čom nie je najmenších pochýb, ale že účasť na zväčšení objemu svalu má aj proces svalovej hyperplázie, teda že reakciou na tréning môže byť zmnoženie svalových vlákien. Intenzívnejšie sa o význame hyperplázie začalo diskutovať po objavení satelitných buniek, čo je nakoniec úplne logické. Myšlienka, že satelitná bunka sa nielen spojí s už existujúcou svalovou bunkou, ale že sa niektoré satelitné bunky diferencujú na plnohodnotné svalové vlákna je legitímna a úplne pochopiteľná.

Tréning a rast svalov

Ak vystavíme svaly adekvátnej námahe a vytvoríme v organizme adekvátne podmienky, reakciou je svalový rast. Predstava, že svaly rastú na tréningu, alebo že tréning je jedinou podmienkou svalového rastu je mylná. V skutočnosti tréningom síce všetko začína, ale ani zďaleka nekončí.

Tréningový impulz musí byť dostatočne intenzívny. Sval je opakovaným tréningom nútený k tomu, aby sa pripravil na nároky, ktoré naň kladieme. Rôzne formy záťaže pritom zaťažujú rôzne typy svalových vlákien a kladú na bunky odlišné nároky.

Svaly maratónca sú namáhané formou, ktorá si vyžaduje neustálu obnovu energetických substrátov. Maratónec pritom zaťažuje prednostne tzv. pomalé svalové vlákna. Tieto majú iné bunečné zloženie ako tzv. rýchle svalové vlákna, ktoré sa uplatňujú napríklad pri tréningu kulturistov. Zatiaľ čo pomalé svalové vlákna obsahujú vysoký obsah energetických organel zapojených do obnovy energie, rýchle svalové vlákna obsahujú menej organel energetického systému, o to viac ale myofibril, ktoré umožnia tomuto svalu kontrahovať sa v krátkom čase s vysokou frekvenciou.

Konkrétnym stimulom svalového rastu na podklade tréningovej námahy je jednak drobné poškodenie svalových buniek, jednak stimulácia rastových faktorov, alebo mediátorov. Dostatočne intenzívny tréning vyvolá mikroskopické poškodenie svalových buniek, na ktoré organizmus mohutne reaguje. Reakciou je aktivácia satelitných buniek, uvoľnenie katabolických a následne anabolických hormónov a iných mediátorov. Ak tréningový stimul nie je dostatočný, v organizme nenastane potrebná odpoveď a k svalovému rastu nedôjde.

Pár slov na záver

Tak ako som neskromne tento článok začal, tak ho aj ukončím. Som presvedčený, že tí z vás, ktorí ste sa dostali až na toto miesto, už teraz viete o svalovom raste viac, ako väčšina trénujúcej populácie. Tento článok som skoncipoval tak, aby zaujal vašu pozornosť, ale aby neodradil. Článok otvoril diskusiu o viacerých oblastiach, ktorým je nutné venovať sústredenú a miestami až detailnú pozornosť. Upozorňujem všetkých čitateľov, že čítanie tohto a jemu podobných článkov radikálne zmení vaše teoretické poznatky a na proces svalového rastu sa začnete dívať inými očami. A to je práve to, čo je mojím cieľom. Chcem, aby články, ktoré predkladám, zmazali neistoty a tápanie a vysvetlili, že na kulturistike nie je nič tajomné a mystické, a že adekvátny svalový rast nie je vyhradený jednotlivcom, ale môžeme ho dosiahnúť všetci.

MUDr. Kimlička