VTE.214 Valmennusopin jatkokurssi Raporttiseminaari (1. raportti) Marko Haverinen

Transkriptio

1 VTE.214 Valmennusopin jatkokurssi Raporttiseminaari (1. raportti) Marko Haverinen Nonuniform Response of Skeletal Muscle to Heavy Resistance Training: Can Bodybuilders Induce Regional Muscle Hypertrophy Antonio, J Journal of Strength and Conditioning Research 14, 1, JOHDANTO Luurankolihaksella on ainutlaatuinen kyky sopeutua hyvin yksityiskohtaisille ja erilaisille kuormituksille. Muutokset tapahtuvat lihasmassassa, lihassolujen koossa ja vähäisessä määrin myös niiden lukumäärässä. Kehonrakennuksessa tavoitteena on kehittää lihasten kokoa, muotoa ja symmetriaa. Lihassolujen koko ei aina ole kehonrakentajilla suurempi muihin ihmisiin verrattuna eli on mahdollista, että suurempi lihasmassa johtuu lisääntyneestä lihassolujen määrästä. Vaikka yleisesti ajatellaankin, että lihasten muotoa pystytään muokkaamaan erilaisia harjoitteita yhdistelemällä, ei tätä ole tutkittu tieteellisessä kirjallisuudessa. Tämän yhteenvedon tarkoituksena on tarjota teoreettinen perusta lihaksen alueelliselle adaptaatiolle. LIHASSOLUTYYPIT Lihassolutyyppejä on kategorisoitu myosiinin ATPaasin reaktioiden, glykolyyttisten/oksidatiivisten ominaisuuksien ja myosiinin raskasketjun (MHC) pitoisuuden perusteella. On olemassa hitaita lihassoluja ja kahdentyyppisiä nopeita lihassoluja. Hitailla lihassoluilla (oksidatiivisia) on hidas supistumisnopeus, alhainen jännittymiskapasiteetti ja ne kestävät hyvin väsymistä. Nopeita lihassoluja ovat nopeat oksidatiivis-glykolyyttiset lihassolut (FOG) ja nopeat glykolyyttiset lihassolut (FG). FG- soluilla on alhainen oksidatiivinen ja korkea glykolyyttinen kapasiteetti. Näillä soluilla on suurin supistumisnopeus ja ne tuottavat suurimman jännityksen, mutta toisaalta myös väsyvät nopeimmin. Toinen tapa on jakaa lihassolut I-, IIa- ja IIb- tyypin soluihin. Ei ole syytä kuitenkaan yksinkertaisesti yhdistää tätä jakoa jo mainittuun, koska tässä mallissa on vahvaa päällekkäisyyttä IIa- ja IIb- solujen oksidatiivisessa potentiaalissa. Kolmen eri MHC- muodon ja lihassolujen (I, IIa, IIb) välille on löydetty selkeä yhteys. Tämä on merkittävää, koska MHC:n rakenne määrää poikittaisiltojen muodostumisnopeuden ja siten myös supistumisnopeuden. Lihassolut ovat dynaamisia yksiköitä, joita voidaan muuttaa tyypiltään toisenlaiseksi harjoittelun avulla. Eräs malli lihassolujen muuttumisesta toiseksi on seuraavanlainen, vaikka ei ole todistettu, että solujen täytyisi välttämättä muuttua toisentyyppisiksi aina tämän kaavan kautta: I IIa IIb IIab IIb. HERMOSTOLLINEN ADAPTAATIO Motorinen yksikkö on hermolihasjärjestelmän toiminnallinen yksikkö, ja se koostuu yhdestä motoneuronista ja kaikista lihassoluista, joita se hermottaa. Pienissä lihaksissa on vähemmän motorisia yksiköitä kuin suurissa. Motoriset yksiköt rekrytoidaan size principle n mukaisesti eli ensin pienet MY:t (I- lihassolut) ja sitten suuret MY:t (IIa- ja IIb- lihassolut). Molemmat motoristen yksiköiden tyypit ovat sijoittuneet heterogeenisesti läpi lihaksen. Tutkimusten mukaan glykogeenin vähentyminen on alussa suurinta hitaissa lihassoluissa, mutta lähestyttäessä maksimaalista tahdonalaista lihassupistusta (MVC), vähentyminen kasvaa nopeissa soluissa % MVC:stä voidaan rekrytoida huomattava osa nopeista motorisista yksiköistä. 100 % saavuttaminen vaatii paitsi kaikkien MY:n aktivoimista myös niiden syttymistiheyden kasvattamista. Pienissä lihaksissa

2 kaikkien MY:n rekrytointi tapahtuu jo 50 % MVC:stä, kun taas suurissa lihaksissa se kestää paljon kauemmin. Muutamissa tutkimuksissa on esitetty käänteisen size principle n mahdollisuus. Kovissa (suuri voima ja intensiteetti) eksentrisissä suorituksissa nopeat yksiköt voidaan rekrytoidan ennen hitaita, joihin kohdistuu samanaikaisesti inhibitio. Aloittelijoilla voiman kehittyminen johtuu neuraalisesta adaptaatiosta, koska lihassolujen kasvua tapahtuu yleensä vasta korkeintaan 4 viikon päästä harjoittelun aloittamisesta. Yksinkertaisissa liikemalleissa aikainen voimankasvu johtuu kuitenkin enemmän lihassolujen kasvusta. Monimutkaisemmat liikkeet vaativat pidemmän neuraalisen adaptaation vaiheen, mikä viivästyttää lihasten kasvua. AINEENVAIHDUNTA Kovilla painoilla tehtävä voimaharjoittelu tukeutuu pääasiassa fosfageeni- ja glykolyyttisiin energiasysteemeihin johtuen suuresta tuotetusta tehosta. Kehonrakentajilla on tyypillisesti paljon sarjoja erilaisilla kuormilla ja lyhyillä palautuksilla. Niinpä laktaatin tuotto on suurempaa kuin tyypillisessä voimannostajan harjoituksessa, jossa kuormat ovat suurempia, sarjoja on vähemmän ja palautukset ovat pidempiä. Lisäksi lyhytkestoisessa kovissa voimaharjoituksissa käytetään lihaksen triglyseridivarastoja energianlähteenä. Voimaharjoittelulla voidaan lisätä lihaksen glykogeenivarastoja. Aerobista aineenvaihduntaa kuvaavat entsyymiaktiivisuudet ovat tutkimuksissa olleet kehonrakentajilla, voimannostajilla ja olympiatason painonnostajilla pienemmät kuin tavallisilla mieshenkilöillä. Toisaalta laktaattidehydrogenaasin aktiivisuus oli voima-teho- urheilijoilla suurempi kuin ns. normaaleilla miehillä. Ravinnolla on merkittävä asema lihaksen aineenvaihdunnallisiin ominaisuuksiin. HORMONAALINEN VASTE On pohdittu sitä vaikuttavako akuutit seerumin hormonipitoisuuksien muutokset lihasten kykyyn sopeutua voimaharjoitteluun. Harjoitukset, jotka sisältävät enemmän sarjoja/toistoja, lyhyemmän sarjapalautuksen ja suuremman tehdyn työmäärän, aiheuttavat suuremmat seerumin kasvuhormonija testosteroni- pitoisuudet. Ei ole täysin varmaa onko akuuteilla seerumin hormonitasojen muutoksilla fysiologista vaikutusta lihaksen hypertrofiselle vasteelle voimaharjoitteluun. Lihasmassan kasvu on tehokasta niin suuren työmäärän harjoituksilla kuin suurilla painoilla, pienillä toistomäärillä ja alhaisella työmäärälläkin tehdyillä harjoituksilla. Voidaankin arvioida, että seerumin kasvuhormoni- ja testosteronipitoisuuksien kasvu ei ole välttämättä yhteydessä lihaksen proteiinisynteesiin. LIHASTEN RAKENTUMINEN Lihas voidaan jakaa neuromuskulaarisiin osastoihin, jotka ovat erityisiä osia lihaksissa ja joille moristen yksiköiden hermottamat alueet antavat omat ominaisuutensa. Lihasten eri osat voivat toimia eri tavalla riippuen tilanteen vaatimuksista. Lihasten tasaisen supistumisen takaamiseksi, täytyy lihasten eri osastojen välillä olla yhteistyötä. Mutta koska jokaiselle osastolle on olemassa oma hermotuksensa ja motoriset yksikkönsä, on mahdollista, että yksi alue voi valikoidusti rekrytoida vain tietyn osan lihaksesta toimimaan. Esimerkiksi hoikkalihas (gracilis) ja räätälinlihas (sartorius) ovat muodostuneet suhteellisen lyhyistä sarjassa olevista lihassoluista. Tämä havainto on ristiriidassa sen käsityksen kanssa, että lihassolut ulottuisivat koko matkan lihaksen kiinnittymiskohdasta toiseen. Kiinnittymiskohtien perusteella lihasten eri osat voivat saada aikaan erilaisia liikkeitä (esim. epäkäslihas). Toisaalta joissakin lihaksissa ei ole anatomisesti erityistä järjestäytymistä, joka viittaisi erityiseen toimintamalliin jossain lihaksen kohdassa, mutta silti nämä lihakset reagoivat alueellisilla eroilla (esim. hauislihas).

3 LIHASTEN VÄLISEN SOLURAKENTEEN EROJA Useimmissa lihaksissa on 50 % nopeita 50 % hitaita lihassoluja, mutta on selvää että lihasten välillä on eroja tässä suhteessa. Esimerkiksi pohkeen lihaksista soleuksessa on % hitaita lihassoluja kun taas kaksoiskantalihaksessa (gastrocnemius) nopeita soluja on enemmän kuin muissa jalan lihaksissa. Kovilla painoilla tehtävä voimaharjoittelu tuo hypertrofiaa sekä hitaille että nopeille lihassoluille, mutta nopeilla soluilla kasvu on suurempaa. Vielä ei ole täysin selvää miten lihasten välisten solurakenteen erot pitäisi ottaa huomioon harjoittelussa. LIHAKSEN SISÄISEN SOLURAKENTEEN EROJA Solutyyppien erot näkyvät myös yhden lihaksen sisällä. Tämä lihaksen alueellisten osien väliset selkeät erot johtavat erilaisiin toiminnallisiin vaatimuksiin osien välillä. On todettu, että monissa lihaksissa hitaita lihassoluja on enemmän syvissä osissa ja vastaavasti pinnassa on enemmän nopeita lihassoluja. Esimerkiksi vastus lateralis- lihaksessa IIb- tyypin lihassoluja oli eniten ääreisosissa, IIa- tyypin solut olivat sijoittuneet tasaisemmin läpi lihaksen ja syvemmällä lihaskalvojen sisällä oli hitaita I- tyypin lihassoluja. Puolikalvoinen lihas sisältää enemmän nopeita lihassoluja distaalisesti kuin proksimaalisesti. Hauis- ja soleus- lihaksissa on enemmän nopeita soluja proksimaalisesti kuin distaalisesti. Lihassolut, jotka ovat kiinnittyneinä lähemmäksi lihaskalvoja, saattavat olla tiukemmin tai ainakin eri tavalla kiinni verrattuna lihassoluihin, jotka ovat syvemmällä lihaskalvon sisällä. Näin perifeerisiin lihassoluihin kohdistuisi erilainen venytys ja lihassupistus. Tällä saattaisi olla merkitystä loukkaantumisten suhteen, jos ulompana oleviin lihasoluihin kohdistuu suurempia supistumisvoimia. Lihaksen sisäisten alueellisten erojen toiminnallinen merkitys voi olla samankaltainen lihaksen välisten erojen suhteen. On todennäköistä, että lihaksen normaali vaste on kasvaa alueellisesti niin, että pääasiassa nopeita lihassoluja sisältävä alue kasvaa nopeammin. YKSITTÄISEN LIHASSOLUN HETEROGEENISYYS On todettu, että yhdessä lihassolussa voi olla useampaa kuin yhtä MHC:tä. Kehonrakennuksen ja nopeusharjoittelun on todettu vähentävän IIa- ja IIb- tyypin MHC:n yhtäaikaista esiintymistä lihassolussa. MHC:n erilaisten muotojen ilmeneminen voi vaihdella lihassolun eri osissa johtuen paikallisesta DNA- kontrollista, mikä on hitaissa lihassoluissa rajoittuneempaa. Kun lihassolun poikkipinta-ala kasvaa tämä kontrolli säilyy ennallaan. On selvää, että luurankolihas on heterogeeninen lihasten välillä, yhden lihaksen kohdalla sekä yhtä lihassolua tarkasteltaessa. On todennäköistä, että eri harjoitteet samalle lihakselle kuormittavat eri lihaksen osia ja lihassoluja. Ehkä näin pystyttäisiin muuttamaan DNA- kontrollia ja sitä kautta MHC:n muotojen ilmentymistä. ELEKTROMYOGRAFIAN LÄHTÖKOHTA Lihasaktiivisuus (EMG) ei ole samanlainen tietyssä liikkeessä lihaksen eri kohdissa. Tämä tosiasia tukee väitettä, että on olemassa lihaksen alueellisia eroja vastata akuuttiin harjoitukseen. On todennäköistä vaikkakaan ei vielä todistettua, että tämä voisi aiheuttaa alueellista hypertrofiaa saman lihaksen eri kohdissa. On olemassa useita tutkimuksia, joissa on käytetty EMG:tä hyväksi analysoitaessa lihasten toimintaa. Kyynärnivelen ollessa 120º ja supinaatiossa hauislihaksen lyhyt pää oli aktiivisempi kuin pitkä pää. Kulman kasvaessa pitkä pää tuli yhä aktiivisemmaksi. Ylä- ja alavatsan aktiivisuus on eri liikkeissä erilainen. Kyykyssä nelipäisen reisilihaksen lihaksista rectus femoris, vastus lateralis ja vastus medialis olivat eräässä tutkimuksessa aktiivisempia kuin biceps femoris ja semimembranosus.

4 VOIMAHARJOITTELU Voimaharjoittelun seurauksena syntyvä lihasmassan kasvu johtuu suurelta osin tyypin II lihassolujen kasvusta (hypertrofia), mutta pois ei voi sulkea myöskään lihassolujen määrän kasvua (hyperplasia). I tyypin lihassolujen on todettu kasvavan samaan tyyliin kuin nopeidenkin solujen toistojen ollessa pieniä ja työmäärän suuri. Jo voimaharjoittelua pidempään harrastaneet eivät yleensä pysty enää samanlaisiin lihasmassan kasvuihin kuin aloittelijat. Tutkimuksissa on havaittu naisilla 2 viikon ja miehillä 4 viikon voimaharjoittelun jälkeen merkittävää IIb- tyypin lihassolujen määrän vähenemistä. Tämä johtuu siitä, että IIb- tyypin lihassolut muuttuvat IIa- tyypin soluiksi, joiden määrä näin ollen kasvaa huomattavasti. Näyttöä ei ole siitä, että hitaiden ja nopeiden lihassolujen välillä tapahtuisi muutosta puoleen tai toiseen. Voimaharjoittelun vastaanottamisessa on suuria eroja jo harjoitelleiden välillä, mikä voi johtua perinnöllisistä tekijöistä, ruokavaliosta jne. Useat tutkimukset ovat näyttäneet, että lihaksen poikkipinta-alassa tapahtuvat muutokset eivät olisi yhteydessä lihassolun koossa tapahtuviin muutoksiin. Tämä johtuu siitä, ettei otettuihin lihassolunäytteisiin aina voi täysin luottaa, koska lihasmassaa voi tulla lihaksen eri alueille eri tavalla. LIHAKSEN ALUEELLINEN ADAPTAATIO VOIMAHARJOITTELUUN Pitkäaikaisissa tutkimuksissa on saatu eroja eri nelipäisen reisilihaksen lihasten kasvun välille voimaharjoittelun vaikutuksesta (polvenojennus- liike). Myös yhden lihaksen sisällä on lihasmassan kasvun on todettu jakautuvan epätasaisesti. Eräässä tutkimuksessa (polvenojennus) vastus lateralisja rectus femoris- lihaksissa hypertrofia oli suurinta distaalisessa osassa kun taas vastus medialis- ja intermedius- lihaksissa se oli suurinta proksimaalisessa osassa. Ainakin aloittelijoilla pelkkä konsentrinen ja pelkkä eksentrinen harjoittelu saavat aikaan samanlaisen lihasmassan kasvun. Polven koukistuksen sisältävässä harjoittelussa hamstring- lihaksissa on todettu lihasmassa kasvua seuraavasti: biceps femoris- lihaksen keskiosassa, semitendinosus- lihaksen distaalisessa osassa, mutta ei semimembranosus- lihaksessa. Myös yläraajoihin kohdistuva voimaharjoittelu saa aikaan eroja alueellisessa lihasmassan kasvussa. Kyynärnivelen koukistajille tehdyn tutkimuksen perusteella havaittiin jopa 73 %:n ero lihaksen poikkipinta-alassa kahdessa eri kohdassa (10 millimetrin ero pisteiden välillä). TUTKIMUSTA RAJOITTAVAT TEKIJÄT Jos luotetaan pelkästään yksittäisen lihassolunäytteen antamaan tietoon lihassolun pinta-alan muutoksista, voidaan yli- tai aliarvioida huomattavasti todellista lihaksen hypertrofiaa. Lihaksen ympärysmitta mitataan yleensä suurimman lihasosan päältä, mikä ei välttämättä anna todellista kuvaa harjoittelun hypertrofisista vaikutuksista. Lihaksen poikkipinta-alan mittaaminen on kuitenkin luotettavampaa kuin lihassolunäytteiden tarkasteleminen. Tulevaisuudessa tulisi lihaksen poikkipinta-alaa sekä lihasbiopsioita mitata useasta eri kohdasta, jotta saataisiin tarkempi kuva lihaksen adpataatiosta. Lihaksen volyymissa tapahtuvat muutokset kertovat myös tilanteen hyvin. Eri harjoitusohjelmien välinen vertailu on hankalaa, koska on niin paljon asioita mitä pitää ottaa huomioon ja vakioida. Tietämys lihasten, hermoston ja hormonien yhteistyöstä lihasten hypertrofian säätelyssä on tällä hetkellä alhaisella tasolla. Tutkimustulosten tulkintaa rajoittavat tekijät tulee ottaa huomioon. MITÄ TÄMÄ KAIKKI TARKOITTAA? Monet eri tekijät vaikuttavat lihaksen alueelliseen adaptaatioon (lihaksen rakenne, supistustapa, käytetty kuorma ja tehty työmäärä, geenit, harjoitustausta jne.). Kysymyksiä jää vielä ilmaan, mutta

5 selvää on, että lihaksen adaptaatio on melko heterogeenistä. Vaikuttaako valittu harjoitustapa lihaksen harjoitteluun sopeutumiseen? Ovatko alueelliset erot lihaksen hypertrofian adaptaatiossa aina esiintyvä normaali ilmiö? Toiset lihakset ottavat vastaan voimaharjoittelun vaikutuksia paremmin kuin toiset. Vaikka yleisesti voimaharjoittelu tuottaa juuri nopeiden lihasten pinta-alan kasvua, voi olla olemassa harjoitusohjelmia, jotka saavat aikaan samanlaisen tai jopa suuremman vaikutuksen hitaisiin lihassoluihin. POHDINTA JA KÄYTÄNNÖN SOVELLUTUS On järkevää väittää, että lihas reagoi hypertrofiaan alueellisilla eroilla, koska yhden lihaksen sisällä on huomattavia eroja fysiologisissa ja anatomisissa ominaisuuksissa. Nykyiset tutkimukset (akuutit ja krooniset) näyttävät, että lihaksessa ei tapahdu homogeenistä vastetta lihasaktiivisuuden, lihaksen ja lihassolun pinta-alan tai lukumäärän suhteen. Jatkossa täytyisi keskittyä lihaskasvun alueellisiin eroihin ja syntymekanismeihin. Ei ole olemassa tiettyä parasta harjoitetta tai harjoitussysteemiä lihaskasvun aikaansaamiseksi, koska myös alhaisilla toistoilla ja suurilla kuormilla on saatu huomattavia muutoksia lisääntyneessä lihaskasvussa. Voidaan olettaa, että eri liikkeillä on erilaiset rekrytointimallit ja niinpä kehonrakentajien pitäisikin vaihdella liikkeitä kasvattaakseen lihasta sen eri osista. Muille voima-teho-lajien urheilijoille tämä ei ehkä ole niin oleellista, koska suoritus ratkaisee, ei ulkonäkö. OMAT AJATUKSET Yhteenvedolla on sovellusarvoa päivittäiseen harjoitteluun. Lihaksen vammautuminen voi johtua osaltaan sen rakenteellisista eroista eri kohdissa lihasta. Juoksijoilla takareisivammat ovat yleisiä hamstring- lihasten proksimaalisessa päässä, mikä voi johtua siitä, että siellä on todettu olevan enemmän hitaita lihassoluja. Lähellä lihaskalvoa olevat lihassolut ovat ehkä tiukemmin kiinni ja venytys voi aiheuttaa tällä alueella repeämiä. Kuntoutuksessa on tiedettävä miten juuri oikeaa paikkaa vahvistetaan. Ensin on tunnettava lajin vaatimukset tärkeimpien lihasten osalta. Mikäli lajissa tietyt lihaksen osat ovat aktiivisempia tietyssä vaiheessa kilpailusuoritusta, kannattaa se ottaa harjoittelussa huomioon valitsemalla voimaliikkeitä, jotka vaikuttavat oikeaan kohtaan lihasta. On muistettava ottaa huomioon lajin luonne voimantuoton osalta eli pelkästään hypertrofinen harjoittelu suunnattuna tiettyyn lihaksen osaan ei useinkaan riitä voima-teho-lajeissa, vaan tärkeämpää on kokonaisvaltainen harjoittelu, jossa toistot tehdään terävästi. Näin tärkeä suhteellinen voima oman kehon siirtämiseen (esim. yleisurheilun juoksut ja hypyt) mahdollisimman tehokkaasti kehittyy myös neuraalisen ohjauksen parantuessa.