Динамика мышечной массы что это

Как растут мышцы и как тренироваться, чтобы они росли?

Как растут мышцы, что запускает их рост и как мы можем это использовать на тренировках?

Организм не любит перемен и стремится оставаться в зоне комфорта — то есть, поддерживать гомеостаз и сохранять постоянство внутренней среды. Но если есть необходимость, он умеет приспосабливаться к новым условиям и развивать новые качества, чтобы переносить непривычный стресс легче.

Поднятие тяжестей — стресс для организма и угроза, к которым он пытается приспособиться, увеличивая мышцы и делая человека сильнее.

Этот принцип перегрузки — самое важное для роста мышц, вот почему нам приходится ходить в качалку несколько раз в неделю, годами, и постоянно увеличивать нагрузку, чтобы контролируемый стресс сохранялся. Если мы прекратим нагружать мышцы, от всех лишних, ненужных, не работающих больше волокон организм избавится — для него экономически не выгодно поддерживать и обслуживать то, что не используется.

Многие новички считают, что мышцы растут именно на тренировке, хотя, на самом деле, на тренировке происходит противоположное: там они разрушаются. Это похоже на ремонт дома: вам нужно разобрать старое, что установить новое. А растут мышцы в дни отдыха. На тренировке мы подвергаем мышцы стрессу (создаем стимул), а ремонт и укрепление происходит в течение 36-72 часов после. За это время мышцы не только восстанавливаются до прежнего уровня, но и вырастают немного сверх, «с запасом», чтобы в следующий раз было легче — это называется суперкомпенсацией.

Сегодня науке известно три основных механизма роста мышц, которые запускаются на тренировках. Все они — контролируемый стресс:

Мышечное напряжение

Когда мы поднимаем большой вес, нам тяжело. Иногда можно чувствовать, что мышцы как будто готовы оторваться от кости — это и есть большое механическое напряжение в мышце, и оно считается самым важным в росте мышц.

Большая нагрузка — риск повреждения и гибели как конкретной мышечной клетки, так и всего организма. В ответ мозг принимает решение укреплять тело и с помощью анаболических гормонов дает сигнал к росту мышц и улучшает нервно-мышечные связи (сила).

Ещё известно, что работа с небольшими весами, но многоповторно и до отказа тоже эффективна для роста мышц: по мере того, как устают волокна, отвечающие за выносливость, подключаются белые (быстрые) волокна, которые обычно сразу подключаются при работе с большими весами и хорошо растут.

Повреждения волокон

Через 12-24 часа после интенсивной тренировки мышцы часто начинают слегка (или не слегка, если был перебор с нагрузкой) болеть. Причина — повреждения сократительных белков внутри мышечной клетки, а иногда и в оболочке клетки. Некоторая легкая (!) болезненность может косвенно влиять на рост мышц.

Ответ организма на повреждение в мышце можно сравнить с острой воспалительной реакцией на инфекцию. Иммунные клетки (нейтрофилы, макрофаги и другие) отправляются в поврежденную ткань, чтобы удалить остатки клеток и помочь сохранить структуру волокна. Организм так же вырабатывает сигнальные молекулы — цитокины. Все это приводит к ответной реакции, запускающей рост мышц, чтобы они смогли быть более устойчивы к будущим повреждениям.

Тем не менее, боль в мышцах — ни в коем случае не является необходимым условием для роста. Со временем мышцы, соединительная ткань и иммунная система становятся все более эффективными в борьбе с повреждением волокон. Чем дольше и интенсивнее вы тренируетесь, тем меньше боли вы можете чувствовать (если, конечно, нагрузка вдруг не окажется слишком большой).

Если после тренировки больно ходить, сидеть, поднимать и опускать руки, вы превысили способность организма к восстановлению. Цель — стимулировать, а не уничтожить.

Есть люди, которые никогда не испытывают никакого дискомфорта после тренировок, но тоже растут, потому что микроповреждения могут быть и без боли.

Метаболический стресс

Даже если не все знают, что это такое, всем знакомо сильное жжение в мышце во время упражнений от

12 повторений в подходе и выше.

Что такое метаболический стресс? Долгое мышечное сокращение пережимает сосуды и «запирает» кровь в клетках. В клетку временно не поступает новая кровь с кислородом и из нее не уходят продукты метаболизма (лактат, ионы водорода, неорганический фосфат). Происходит своего рода химическое отравление клетки, появляется риск ее гибели, и в ответ на это организм снова принимает решение укрепляться.

Есть версия, что на рост мышц может влиять и «пампинг» — отек мышцы после тренировки, придающий ей объем на несколько часов. Ученые предполагают, что избыток воды в клетке растягивает ее. Клетка воспринимает это снова как угрозу своей целостности и посылает анаболические сигналы, которые запускают рост.

Как это применить на практике?

Хотя умеренно-большие веса (свои для каждого человека), которы еще называются субмаксимальными, — один из самых важных факторов роста мышц, он не единственный. Иначе самые сильные люди на планете были бы самыми мускулистыми, но это не так.

Для роста мышц более эффективно стать сильным в самых разных диапазонах повторений: низких (до 6), средних (6-12) и высоких (12-20 повторений до отказа).

Некоторые упражнения лучше подходят для создания пампинга и метаболического стресса. Обычно это упражнения, где мышца испытывает максимальное напряжение, будучи в сокращенном виде. Это разная изолированная работа на мышцу с небольшим весом, на тренажерах, с резиновыми лентами — многоповторно и с коротким отдыхом между подходами. Пример для ягодиц — ягодичный мостик. Пример для плеч: подъёмы гантелей на в стороны.

Другие упражнения лучше всего создают максимальное напряжение в мышце. Обычно это приседания, тяги, выпады, подтягивания и тд. В них же мышцы испытывают максимальную нагрузку, растягиваясь. Именно такие упражнения чаще всего вызывают боль в мышцах на утро.

Все это можно совместить на одной тренировке: начать с тяжелых базовых упражнений и закончить изоляцией до жжения. Можно разнести по разным тренировкам: одну сделать тяжелой, с комплексными упражнениями. Другую — «легкой» многоповторной (легкой она, конечно, не будет — терпеть жжение в мышце иногда сложнее, чем преодолевать большой вес).

О нагрузке

Мы помним: чтобы мышцы росли, нужно все время делать чуть больше того, к чему мышцы привыкли. Тогда они становятся сильнее и больше, чтобы нагрузку переносить легче. Если человек привык лежать на диване, то приседания с весом тела — уже приличная нагрузка. Если долго поднимать штангу одного и того же веса, мышцы и к этому привыкают и перестают расти — это новая зона комфорта. Любые изменения в организме — результат адаптации к непривычным, тяжелым условиям.

За нагрузку на тренировке отвечают:
– тренировочный объем (количество повторений и особенно подходов на мышцу);
– интенсивность (рабочий вес, нагрузка на мышцу на единицу времени). И то, и другое можно повышать со временем. Вот как это может выглядеть (цифры для примера):
⠀
Вы делаете упражнение: 3 подхода, 8 повторений в каждом до отказа, вес 10 кг (общий тоннаж 240 кг).
Через какое-то время мышцы привыкают, становится легко, и вы можете сделать уже 10 раз с тем же весом: 3 подхода х 10 повт х 10 кг (300 кг).
Через какое-то время вы можете сделать 12 раз с тем же весом: 3 подхода х 12 повт х 10 кг (360 кг).
Если нет цели выходить за 12 повторений, можно увеличить рабочий вес и вернуться к восьми повторениями: 3 подхода х 8 повт х 13 кг (312 кг)
Теперь вы снова с этим весом постепенно идете вверх до 12 повторений:
3 подхода х 12 повт х 13 кг (468 кг).
⠀
Дальше можно снова увеличить вес, вернуться к восьми повторениям и идти вверх:
3 подхода х 8 повторений х 15 кг (360 кг)
⠀Или не увеличивать веса, а увеличить нагрузку через повторения и подходы:
4 подхода х 8 повторений х 13 кг (416 кг)
…
4 подхода х 12 повторений х 13 кг (624 кг)
⠀
Конечно, вы не должны повышать нагрузку на каждой тренировке, но общая тенденция «делать больше» со временем должна быть, и для этого важно вести дневник тренировок.

Источник

Измеряем мышечную массу: чем и зачем?

Проблема анализа мышечной массы заключается в том, что с одной стороны — мышечная масса является как бы константной величиной, и у здоровых людей приблизительно укладывается в один коридор значений.

С другой стороны мышечная масса, увеличение ее — это увеличение и веса тела. Соответственно, нужно быть уверенным в том, что человек «толстеет» из-за мышц, а не из-за жира. И, наконец, непосредственно проблема с вычислением как таковым: все подручные методы достаточно приблизительны.

Давайте поговорим об этом.

Когда мы в очередной раз начали тестировать весы MGB, то в первую очередь, как вы помните, мы снова обратились к проблеме точности вычисления массы жира в организме. Этот параметр действительно важен для всех категорий людей, в то время, как мышечная масса вроде бы должна интересовать «качков» или, как минимум, завсегдатаев спортивных залов.

И то верно: мышцы — это сила, выносливость, способность поднимать тяжелые вещи и эстетическая составляющая, или внешний вид. Не все за этим следят и не каждому это нужно. Однако, например, для тех, кто стремится похудеть, все-таки за мышечной массой следить надо! Например, если плотно засесть на низкокалорийное питание, малобелковую пищу, то высока вероятность, что худеть человек будет из-за потери мышц, а не жира.

Говоря просто: изменения в мышечной массе вы сможете, по сути, оценить только на глаз. Серьезно! Иными словами, мы снова возвращаемся к проблеме сжигания жира, а не набору мышечной массы как таковой.

Если вы стремитесь придать телу рельефность, то вы сначала набираете некоторый вес, наедаете его, а затем идет процесс «сушки», и таким образом, выходит, что вы не набираете массу мышц, а сгоняете лишний жирок, поэтому весы-анализаторы в первую очередь ценны для нас тем, что помогают контролировать этот параметр с достаточной точностью.

Вторая хитрость в том, что мышечная масса — некоторая постоянная величина, диапазон значений которой для здорового человека примерно одинаковый:

Для мужчин: нормальное значение мышечной массы — около 45% от всей массы тела
Для женщин: нормальное значение мышечной массы — около 35% от всей массы тела

Для тех, кто занимается в спортзале системно показатель может увеличиваться до 50-55%, а у «постоянных» бодибилдиров и до 70%, но там — таблетки, уколы и большие деньги. Это не наш метод!

На смарт-весах это может быть выражено таким образом:

Слева измерение человека, который систематически посещает спортзал, справа — обычный офисный работник.

Есть ли система в этих измерениях? Да, есть. Например, сопоставив показатель человека, который просто систематически занимается в спортзале, преследуя собственные интересы, с данными тренера по восточным единоборствам, картинка будет иной:

Насколько это точно?

А вот тут как раз вторая хитрость. Сопоставить не с чем! Точнее, даже не так. Дело все в том, что в большинстве источников от словосочетания «Мышечная масса» убирается одно слово, в котором и заключается секрет. Мышечных масс как бы две: Lean Body Mass и Skeletal Muscle Mass.

Сравнивать их нельзя, и современные диагностики, в первую очередь биоимпедансный анализ и анализ DEXA вычисляют разные значения! DEXA показывает «Lean», а биоимпеданс «Skeletal», отсюда и разница:

Три значения: биомпеданс в клинике, смарт-весы MGB, DEXA

Иными словами на рентгене вы видите комплексную цифру по содержанию мышц, воды в мышцах и клетках, которая может составлять значительную долю, и это также никак не характеризует рельеф тела!

Если задаться целью, то подогнать значения, конечно, можно, так как биоимпедансный анализ показывает и внеклеточную жидкость, и общую, которую можно поделить на мышцы, но это уже — так себе история.

Иными словами по данному параметру: скелетно-мышечная масса биоимпеданс можно сопоставить только с биоимпедансом, а вычислить «Lean Body Mass» в домашних условиях вовсе невозможно, несмотря на формулы по вычислению мышечной массы, которых в сети достаточно.

Биоимпедансный анализ в клинике и смарт-весы MGB

Скелетно-мышечная масса, с которой мы имеем дела, — некоторый условный показатель здоровья организма, выносливости и физического развития. Lean Mass в значительной степени «набирается» из-за жидкости и соединительных тканей, какой именно процент скелетно-мышечной массы в этом показателе сказать трудно. Как итог же, нужно сказать, что ни один показатель из двух не характеризует рельеф тела! Хотя, судя по данным к «сухой мышечной массе» ближе все-таки показатель весов, нежели рентгена.

А что говорит интернет?

Потенциал нормального человека без наркотиков и врачей, как отмечается, — это до 12 кг мышц в год при равномерных спортивных нагрузках с уменьшением от года к году до 6 и 3 кг соответственно. Мгновенный набор практически невозможен без дополнительной стимуляции, но и эффект от этого быстр и не всегда полезен.

Хороший пример быстрого эффекта — актеры, которые могут себе позволить быстро набирать вес и мышечную массу и быстро же избавляться от нее, а потом набирать вновь.

Это дорого и вредно для здоровья, но у голливудских звезд есть деньги, и они просто могут себе это позволить. Большинство же простых людей стремятся корректировать фигуру куда более планомерно, и система дает результат, а в нашей системе достаточно придерживаться значений, близких к нормальному диапазону, и это можно наблюдать в трендах с помощью смарт-весов.

Также не надо забывать, что за прирост мышц отвечает миостатин, и у некоторых людей генетически ограничена возможность бесконечно растить мускулатуру.

Как-то еще? Да! Попробуем с калипером

Когда мы только-только начинали говорить о весах как способе анализа организма, сразу появились эксперты, которые (отчасти и справедливо) поставили под сомнение метод биоимпеданса в принципе.

Действительно глубокий детализированный анализ состава тела возможен лишь с помощью рентгена — DEXA. Однако для отслеживания трендов подойдет и математика: а где-то и обычный калькулятор.

Хотите сравнить исследование за 10000 рублей в среднем с показателями сантиметра за 10 рублей в среднем?

Для подобных вычислений, достаточно воспользоваться данным калькулятором. Безусловно, разница есть, но не такая катастрофическая, понятно, что человек худой, все в пределах нормы.

Для вычисления скелетно-мышечной массы, также можно воспользоваться калькулятором, правда, чуть более «требовательным».

Первое, что пришло в голову: Lean Body Mass можно переводить по-разному: и как «мышечную массу», и как «постную» или «сухую» массу тела, или — безжировую. И это было было бы очень логично. Действительно же: все, что не жир — то должно быть мышцами.

В пользу этой версии говорит все, кроме одного малюсенького несоответствия: в исследовании DEXA есть две колонки: безжировая масса тела и Lean Body Mass, и там чуть-чуть, но разные цифры: значит, не одно и то же.

Однако цифры все-таки подозрительно близкие! И этот метод оценки, упрощенный по формуле «все, что не жир — мышцы«, можно иметь в виду. А тут между биоимпедансом и DEXA разница будет незначительная:

В целом же данному показателю — бежировая масса тела — DEXA уже оказывается сопоставима с биоимпедансным измерением.

В итоге надо признать, что для при обозначении «Мышечной массы» разные исследования и анализы подразумевают разные данные. Во-вторых, надо отметить, что мышцы, мышечная масса — не равно рельефу, и под данным термином надо скорее понимать некий показатель крепости организма, выносливости и физической формы: близкой к атлетической или, наоборот, к ожирению. А тут все неотрывно уже от массы жировой: ее-то сколько? Вес набирается и за счет жира, и за счет мышц, и при весе 100+ кг мышечная масса может рассчитаться пропорционально, но с круглым животом вместо пресса — вы, к сожалению, не атлет.

Также отметим, что весы-анализаторы, так как в основе их технология биоимпедансометрии, измеряют скелетно-мышечную массу, у которой есть определенный диапазон нормы, куда не так трудно попасть здоровому человеку.

И, пожалуй, на сегодняшний день именно этот показатель никаким иным образом кроме как руками и калипером приблизительно не рассчитать. Однако, для того, чтобы рассчитать эти данные с калипером и сантиметром, вам все равно надо знать собственный вес, и тут круг замкнулся — пора покупать весы.

Мы предлагаем использовать модель MGB: легкие, компактный и удобные, которые прошли ряд тестов и сравнений на разных людях, в том числе и в сравнении с классическими клиническими исследованиями с помощью биоимпедансометра и на аппарате DEXA.

В первую очередь весы были протестированы на способность высчитывать жировую массу, и в этом отношении они были весьма убедительны.

Источник

Это не просто мышечная масса. Обзор качества мышц, состава и метаболизма при старении

Описаны факторы, определяющие качество скелетных мышц во время возрастных изменений: состав мышц, обмен веществ, аэробная способность, резистентность к инсулину, жировая инфильтрация, фиброз и нервная активация. Также дается подробный обзор методов оценки качества скелетных мышц.

McGregor et al.: It is not just muscle mass: a review of muscle quality, composition and metabolism during ageing as determinants of muscle function and mobility in later life / R.A. Mcgregor, D. Cameron-Smith, S. D. Poppitt // Longevity & Healthspan 2014 3:9.

ЭТО НЕ ПРОСТО МЫШЕЧНАЯ МАССА: ОБЗОР КАЧЕСТВА МЫШЦ, СОСТАВА И МЕТАБОЛИЗМА ВО ВРЕМЯ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ, КАК ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ МЫШЕЧНЫЕ ФУНКЦИИ И МОБИЛЬНОСТЬ В ДАЛЬНЕЙШЕЙ ЖИЗНИ

Abstract

По мировым оценкам, к 2050 году 2 миллиарда человек будут в возрасте старше 65 лет, поэтому важной задачей является поддержание мобильности и качества жизни людей в старости. Нарушение подвижности часто приводит к функциональному ухудшению здоровья, инвалидности и утрате самостоятельности. Саркопения, представляющая возрастное снижение массы скелетных мышц, является общепризнанным фактором, связанным с ограничениями мобильности пожилых людей. Однако сейчас есть доказательства того, что изменения происходят не только в объеме мышц, существуют и другие факторы, влияющие на качество мышц: состав, обмен веществ, аэробная способность, резистентность (устойчивость) к инсулину, жировая инфильтрация, фиброз и нервная активация, которые могут также играть роль в снижении функции мышц и нарушении подвижности, связанной со старением. Важно, что изменения в качестве мышц могут предшествовать потере мышечной массы и, следовательно, предоставляют новые возможности для оценки качества мышц, особенно у людей среднего возраста, которые могут извлечь выгоду из изменений для улучшения функции мышц. В этом обзоре будут обсуждаться накопленные доказательства того, что помимо мышечной массы, существуют факторы, лежащие в основе качества мышечной ткани, влияющие на функции мышц и мобильность людей с возрастом. Дальнейшая разработка средств для оценки качества мышц в условиях общества необходима. Профилактическая диета, упражнения и лечение, особенно у людей среднего возраста с низким разнообразием мышечных функций, могут помочь сохранить мобильность в пожилом возрасте и улучшить качество жизни.

Ключевые слова:

мышечная масса, мышечный состав, мышечный метаболизм (обмен), функция мышц, мобильность, старение, саркопения.

Введение

Поддержание подвижности и здоровья в старости является серьезной проблемой [1,2]. Развитие двигательных ограничений приводит к уменьшению возможностей в повседневной жизни и ухудшает качество жизни 4. Нарушенная мобильность часто является предвестником функционального упадка, нетрудоспособности и развития моральной неустойчивости, что, в свою очередь, приводит к увеличению спроса на лиц, осуществляющих первичный уход и поставщиков медицинских услуг. Поддержание мобильности в среднем и в пожилом возрасте зависит от нескольких компонентов мышц, костей, сухожилий, связок и суставов, а ухудшение качества любой ткани может привести к снижению мобильности, что, в свою очередь, приводит к ускоренному функциональному упадку и инвалидности. У пожилых людей ограничения мобильности были определены как неспособность самостоятельно пройти милю, подняться по лестнице или выполнить тяжелую домашнюю работу [6]. В среднем возрасте острая травма, такая как разрыв мышц, может сразу же ограничить мобильность, но мобильность и мышечная функция в противном случае изменяются в широком спектре. Длительные физические упражнения могут сохранять структуру и функцию мышц у хорошо тренированных мужчин пожилого возраста, сопоставимых с мышцами активных мужчин на четыре десятка лет моложе [7]. Даже различия в физической активности в среднем возрасте могут позитивно снизить риск нарушения мобильности в старости, хотя профессиональная физическая активность в середине жизни может отрицательно повлиять на мобильность в старости [8]. Определение способов оценки и идентификации взрослых людей среднего возраста в нижней границе спектра мышечной функциональности по сравнению со сверстниками их собственного возраста позволило бы целенаправленным вмешательствам в среднесрочной перспективе улучшить работу мышц, что, в свою очередь, может помочь сохранить мобильность в пожилом возрасте и, следовательно, повысить уровень здоровья.

Несколько длительных исследований показывают, что потеря мышечной массы не может полностью объяснить потерю мышечной силы и физической функции у пожилых людей 22. Оценка скорости изменения мышечной силы в зависимости от возраста и площади поперечного сечения мышц показывает, что фактически недооценены ежегодные изменения силы мышц [19]. Исследования здоровья, старения и состава тела в течение 3-летнего периода наблюдения [20] показали, что снижение мышечной силы при старении у пожилых людей в возрасте 70–79 лет в два-пять раз больше, чем потеря мышечной массы. Кроме того, была широкая межиндивидуальная изменчивость в изменениях площади поперечного сечения мышц и мышечной силы у пожилых людей. У одних масса и сила скелетных мышц были хорошо сохранены, а у других — нет [20]. В небольшой группе здоровых мужчин в возрасте 65 лет, площадь поперечного сечения мышц бедра (CSA) уменьшается на 1,2% в год, в то время как сила мышц бедра снижается на 1,3% в год в течение 12-летнего периода наблюдения[23]. В здоровой скандинавской группе пожилых мужчин и женщин в возрасте 75 лет, сила мышц снизилась на 15%,в то время как безжировая масса мышц, оцененная посредством BIA, снизилась только на 2,1% за 5 лет [24]. В этом году было проведено исследование большой японской группы мужчин и женщин в возрасте 40–70 лет (n = 3952). Полученные результаты свидетельствуют о тривиальном сокращении массы скелетных мышц, измеренной посредством DXA в течение 12-летнего периода наблюдения кроме мужчин среднего возраста [25]. Однако авторы вынуждены признать, что тривиальные изменения в массе скелетных мышц, возможны из-за того, что участники эксперимента были информированы о результатах испытаний силы и тренировали силу, чтобы улучшить показатели перед последующими контрольными испытаниями[25]. Тем не менее, это подчеркивает, что образ жизни меняется и использование упражнений с отягощениями в середине жизни может помочь сохранить мышечную массу в течение следующего десятилетия. Взятые вместе доказательства несоответствия между изменениями массы и силы скелетных мышц предполагают,что и другие факторы, связанные с качеством мышц, должны вносить вклад в возрастное снижение мышечной функции и мобильности 25. В то время как потеря мышечной массы способствует усилению слабости в пожилом возрасте, отношения между силой [28] и различными аспектами производства силы с размером мышц гораздо менее устойчивы у пожилых, а также людей с избыточным весом по сравнению с молодыми людьми [29,30]. В исследовании здоровья [19,20], 25% мужчин и 31% женщин набрали мышечную массу в течение 3-х летнего периода наблюдения, но это не помешало возрастанию слабости у пожилых людей в возрасте 70–79 лет. Это может быть связано с увеличением BMI и ожирением. Больший прирост BMI с течением времени связан с более высоким темпом снижения качества мышц нижней конечности в зависимости от соотношения силы с мышечной массой [31]. И даже увеличение массы мышц не предотвращает потерю мышечной силы, что наблюдается в исследовании ABC Health, которое подчеркивает важность сохранения качества мышц у пожилых людей.

Качество мышц тесно связано с силой мышц, так как качество мышц обычно определяется как сила мышц или их мощность на единицу мышечной массы [32], хотя пока что нет универсального согласованного определения или метода оценки качества мышц. Учитывая это можно сделать вывод, что и мышечная сила и мощность связаны с функциональной деятельность пожилых людей [33, 34]. Поэтому можно утверждать, что непосредственная оценка мышечной силы или мощности, а не мышечной массы или качества мышц является более эффективным критерием для выявления взрослых людей среднего возраста с повышенным риском нарушения мобильности в последующей жизни. Исследования силы в домашних условиях могут быть полезны для оценки изменений во времени у одного и того же человека, но трудности со стандартизацией домашнего тестирования затрудняет оценку по возрастным нормам силы мышц. Сила кисти относительно проста для оценки здоровых работающих. Также существуют возрастные нормы для сертификации взрослых по риску нарушения мобильности [35, 36]. Тем не менее, было бы полезно разработать оценку качества мышц для взрослых среднего возраста в условиях сообщества. Методы оценки качества мышц можно будет затем использовать для выявления лиц, которые выиграют от вмешательств в образ жизни, чтобы улучшить их состояние. Несколько факторов могут влиять на качество мышц: состав мышц (архитектура мышц и композиция мышечных волокон), метаболизм, инфильтрация жира, фиброз и нейронная активация. Далее мы обсудим факторы, определяющие качество мышц и потенциальные способы оценки этого показателя.

Объем мышц, композиция мышечных волокон и сократительные характеристики

Объем мышц определяется типом мышечных волокон и их количеством. Площадь поперечного сечения мышц положительно связана с мышечной силой у молодых не имеющих избыточного веса [37]. Маленькие и слабые мышцы обычно наблюдаются у пожилых людей. Тем не менее, площадь поперечного сечения мышцы и объем скелетных мышц нижней конечности тесно связаны с большой степенью ожирения у мужчин и женщин (ИМТ 19-36) [38]. Это может быть обусловлено наличием межмышечных липидных или несократительных компонентов.

Типы мышечных волокон можно классифицировать на основе метаболических характеристик. Так волокна типа IIb преимущественно генерируют энергию посредством анаэробных путей ресинтеза АТФ для быстрого производства высокого напряжения скелетными мышцами, а мышечные волокна типа I преимущественно генерируют энергию через окислительные пути в течение длительного производства невысокого уровня силы, тогда как волокна типа IIa способны генерировать энергию с помощью аэробных и анаэробных путей [39]. Волокна типа I имеют относительно маленькую площадь поперечного сечения (CSA) по сравнению с волокнами типа IIb, но их окислительная емкость значительно больше [40]. Наблюдения над композицией мышечных волокон в пожилом возрасте указывают на то, что может быть сдвиг в композиции мышечных волокон, с прогрессирующей потерей волокон типа IIb [41]. Однако имеются другие исследования, которые показывают, что между изменением композиции и возрастом нет взаимосвязи [42]. Мышечные волокна типа IIb активируются во время активности высокой интенсивности, тогда как мышечные волокна типа I активируются во время обычной повседневной активности низкой интенсивности, такой как ходьба. Потеря определенного типа мышечных волокон с возрастом может быть связана с изменением уровня активности, что приводит к неиспользованию и денервации. Нет длительных исследований изменения композиции мышечных волокон у людей среднего возраста. Тем не менее, длительное исследование обезьян (резусов) среднего возраста показало уменьшение CSA мышечного волокна, что было значительным фактором потери мышечной массы в vastus lateralis с возрастом [43]. В последующих исследованиях было определено, что сдвиг в обмене веществ у обезьян-резусов среднего возраста у произошел до наступления саркопении и распределение типов мышечных волокон сдвигается в сторону МНС типа II и митохондриальное окислительное фосфорилирование значительно снижается [44]. У грызунов по мере старения снижается CSA мышечных волокон в течение 24 месяцев, в то время как мышечная масса и количество волокон уменьшились через 30 месяцев [45]. Относительно позднее снижение CSA мышц и их массы может быть связанными с последовательными уровнями питания и активности лабораторных грызунов. Ограниченные доказательства, доступные о пожилых людях предполагают, что есть расхождение между изменениями в типе мышечного волокна, CSA мышц и их силой [23]. На уровне одиночного волокна, сократительные свойства мышечных волокон типа I и типа II, по-видимому, сохраняются независимо от ограничения подвижности [46], хотя есть противоречивые сообщения. D’Antona et al. [47] предположили, что максимальная скорость укорочения ниже в одиночных волокнах пожилых людей из-за сдвига в распределении изоформ МНС [47]. Larsson et al. [48] наблюдали более низкие максимальной скорости укорочения в волокнах MHC I и IIa у пожилых и очень активных пожилых людей по сравнению с молодыми людьми [48]. Напротив, Trappe et al. не наблюдал связанных с возрастом различий в сократительной скорости одиночных волокон МНС I и IIa [49]. Исследования сократительной способности одиночных волокон обычно включают очень мало исследуемых. В более ранних исследованиях физическая активность, возможно, была сбивающим фактором, который может влиять на сократительные характеристики [49]. Если свойства одиночных мышечных волокон действительно сохраняются с возрастом, то можно предположить, что изменения в скелетных мышцах связаны с количественными изменениями объема мышц или количества мышечных волокон, а не качественные изменениями в сократительных свойствах мышечных волокон.

Мышечная архитектура

В дополнение к наблюдениям возможных возрастных изменений композиции мышечных волокон, доказано, что меняется длина мышечных волокон и угол перистости. Мышцы бывают с параллельным или перистым строением, что определяет длину мышечного волокна (Lf), угол перистости (θ) и площадь поперечного сечения мышцы (CSA). Оценка длины пучка икроножной мышцы посредством УЗИ показала, что у пожилых людей в возрасте 70–81 лет угол перистости меньше по сравнению с молодыми людьми в возрасте 27–42 года [50]. Ускоренные модели старения, такие как постельный режим в течение нескольких недель, не показали изменение угла перистости в мышце vastus lateralis [51]. Тем не менее, небольшие улучшения в мышечной архитектуре возможны после 4–5 недель тренировок с отягощениями, и, в частности, изменения в мышечной архитектуре, кажется, предшествуют изменениям объема мышц у молодых здоровых взрослых [52]. Следовательно, неинвазивные методы, такие как УЗИ могут помочь в выявлении людей среднего возраста или пожилых людей, которые нужно улучшить архитектуру мышц. Для практической пользы, при использовании УЗИ необходимо обеспечить фиксированное положение конечности и положения датчика для ограничения погрешности измерения.

Аэробная емкость мышц

Метаболические характеристики мышц являются важными детерминантами их качества и, в свою очередь, определяют функцию мышц как у людей среднего, так и старшего возраста. Имеются доказательства того, что аэробная емкость, которая характеризуется максимальной способностью использовать кислород для удовлетворения потребностей в энергии при физической активности может снижаться ускоренными темпами после 50 лет [53]. Аэробная способность – жесткий показатель мобильности пожилых людей, который оценивается по скорости походки [54]. Аэробная емкость отражает не только сердечно-сосудистую адаптацию для транспорта кислорода, но и адаптацию мышцы в использовании кислорода для удовлетворения потребностей в энергии при физической активности. Поперечные исследования здоровых мужчин и женщин в возрасте 18–90 лет указывают на то, что митохондриальная ДНК, иРНК и производство АТФ с возрастом уменьшаются [55]. Со скоростью походки связана митохондриальная емкость скелетной мышцы и ее эффективность, а также пиковая аэробная способность организма человека [56]. Кроме того, люди которые занимаются аэробикой в молодом, среднем и более позднем возрасте имеют более высокую мышечную силу, чем их сидячие сверстники того же возраста [57]. Регулярная физическая активность является мощным стимулом сохранения или улучшения аэробной способности у взрослых среднего возраста, которая, в свою очередь, может помочь сохранить мышечную функцию и мобильность в пожилом возрасте [57]. Максимальная аэробная емкость МПК (VO_2max) у взрослых людей среднего возраста является, как и мышечная масса функциональным показателем качества мышц. Хотя для прямых методов оценки МПК (VO_2max) требуется газоаналитическое оборудование, косвенные методы, обладающие низкой стоимостью, могут дать оценку VO_2max на основе экстраполяции частоты сердечных сокращений.

Скелетные мышцы ответственны за большую долю усвоения глюкозы в организме, поэтому возрастные изменения мышечной массы и состава могут привести к увеличению резистентности к инсулину и, следовательно, снижению емкости для инсулин-опосредованной утилизации глюкозы. В поперечных исследованиях группы здоровых недиабетиков в возрасте 65 лет, было установлено, что относительная мышечная масса обратно связана с толерантностью к глюкозе и инсулинорезистентностью [58]. Доказательства связи между мышечной силой и инсулинорезистентностью более сложны. Мышечная сила с поправкой на индекс массы тела (ИМТ), связана отрицательной зависимостью с резистентностью к инсулину. Эти исследования проведены на большой популяции (n = 968) пожилых женщин, но не мужчин [59]. С другой стороны, анализ национальной экспертизы здравоохранения и питания США Опрос (NHANES) не выявил никакой связи между силой мышц ноги и инсулинорезистентностью у мужчин или женщин старше 50 лет [60]. В некоторых исследованиях сообщалось, что скорость походки имеет обратную связь с инсулинорезистентностью. Эти выводы свидетельствуют о что резистентность к инсулину может служить индикатором плохого качества мышц, которое является основой низкого уровня физической подготовки и плохих оценок в тестах скорости походки. Как регулярные занятия аэробикой, так и упражнения с отягощениями, которые длились более полугода улучшили удаление глюкозы из крови и метаболизм скелетных мышц у пожилых мужчин с избыточным весом или ожирением в возрасте около 63 лет [61]. Также известно, что инсулинорезистентность тесно связана с межмышечным жиром [62].

Межмышечная жировая ткань

За последнее десятилетие межмышечная жировая ткань (IMAT) стала важным фактором, лежащим в основе качества мышц. Она также может являться предиктором мышечной функции у пожилых людей [27]. IMAT представляет собой депо жировой ткани, расположенное под фасцией внутри мышцы. IMAT включает в себя множество взаимозаменяемых терминов, таких как внутримышечный жир и низкую плотность мышечной ткани, которые описывают жир, накопленный между мышечными волокнами и межмышечный жир, расположенный под фасцией [63]. IMAT можно оценить косвенно, используя мышечное затухание, рассчитанное по компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансному сканированию (МРТ), которое тесно связано с прямыми измерениями содержания липидов в мышцах [18]. Индивидуумы, имеющие одинаковую окружность бедра, могут иметь разные мышечные функции из-за соотношения IMAT к сократительным элементам. У пожилых людей с различными сопутствующими заболеваниями IMAT, оцененный с помощью МРТ, был представлен как самый сильный предиктор мобильности, хотя сила и состояние четырехглавой мышцы объясняли некоторые вариации мобильности в этом исследовании [64]. Хранение жира и его инфильтрация в мышцу также могут быть хорошими маркерами метаболического профиля. Например, у молодых взрослых среднего возраста (24–48 лет) с разным составом тела от худого до с высокой степенью ожирения, IMAT, оцененный по КТ был сильно связан с инсулинорезистентностью [62]. В другом исследовании сообщалось, что IMAT положительно коррелирует с более высоким уровнем глюкозы в плазме натощак и снижением толерантности к глюкозе у пожилых людей [65].

IMAT связан обратной зависимостью с физической активностью. Один отчет показал, что после 6 месяцев аэробной тренировки и потери веса уменьшили IMAT ноги, в то время как были одновременно улучшены значения глюкозы в плазме натощак и толерантность к глюкозе у мужчин в возрасте 60 лет [65]. Наоборот, у здоровых молодых людей 4 недели принудительного снижения физической активности, вызванное односторонней подвесом конечности привела к увеличению IMAT на 15-20% в мышцах бедра и голени соответственно [66]. Была зарегистрирована потеря мышечной силы, которая была связана с увеличением IMAT после поправки на потерю мышечной массы и начальные значения при базовом уровне [66]. Прогрессивное накопление IMAT у людей среднего и пожилого возраста может привести к фиброзу и дальнейшему ухудшению мышечной функции и подвижности. Было бы выгодно разработать способы оценки качества мышц на основе IMAT с использованием методов, кроме КТ или МРТ, которые можно использовать в условиях на практике. Интенсивность эха, рассчитанная по УЗИ, отрицательно коррелирует с радиологической плотностью, рассчитанной на основе компьютерной томографии и может использоваться как косвенная мера оценки IMAT и несократительных элементов мышц [67]. У активных пожилых женщин интенсивность эха отрицательно коррелирует с функциональным показатели эффективности, включая время подъема из положения сидя в положение стоя и обычную скорость походки [68]. Кроме того, у здоровых женщин в возрасте 51–87 лет интенсивность эха сильно коррелирует с силой четырехглавой мышцы после поправки на возраст и толщину мышц [69]. Однако портативному аппарату УЗИ по-прежнему требуется опытный врач для выполнения сканирования и интерпретации результатов. Кроме того, значения интенсивности эха не сопоставимы между исследованиями из-за различий в УЗИ аппаратах. Альтернативная технология электроимпедансной миографии (EIM) которая позволяет оценивать многочастотный электрический импеданс имеет свои ограничения, так как здоровая мышца демонстрирует различное реактивное сопротивление и фазовую зависимость на разных частотах. Как сообщается, EIM может быть потенциальным биомаркером нейродегенеративного расстройства при боковом амиотрофическом склерозе (БАС) [70]. EIM у пожилых людей с ограниченными возможностями в возрасте 78 лет коррелирует с ослаблением мышцы по КТ и силой [71]. Кроме того, в большой группе лиц в возрасте 19–50 лет и 60–85 лет, было использовано небольшое портативное устройство EMI для оценки нескольких мышц нижней и верхней конечности [72]. Были установлено, что у пожилых людей значения реактивного сопротивления в нижней конечности мышцы ниже по сравнению с молодыми людьми. Однако этот вывод не относится к мышцам верхней конечности [72]. Эти различия были более выражены у мужчин, чем у женщин [72]. В будущем будет важно проверить надежность и достоверность EIM для измерения и мониторинга изменения качества мышц с течением времени в ответ на вмешательства в образ жизни, включая упражнения или диету.

Мышечный фиброз

Мышечный фиброз может возникнуть из-за нарушения в процессе восстановления мышц после травмы. Процесс фиброза включает в себя отложение коллагена и внеклеточных матричных белков (ECM) вместо белков необходимых для восстановления функции тканей [73]. Фиброз также наблюдается в разных тканях из-за избыточного накопления жира [74,75]. Развитие патологического фиброза в ткани является конечным результатом ряда событий, включая травмы, инфильтрацию воспалительных клеток, дегенерацию тканей и пролиферация фибробластов, что приводит к ремоделированию тканевой архитектуры [73]. Нет прямых доказательств мышечного фиброза с возрастом у людей из-за того, что его трудно оценить в популяционных исследованиях. Данные исследований посредством микрочипов показывают, что связанные с фиброзом транскрипты дифференциально экспрессируются в старшем возрасте (65–80 лет) по сравнению с более молодыми людьми (19–29 лет) [76]. Данные, полученные на старых мышах, показывают, что мышечные стволовые клетки имеют тенденцию превращаться из миогенного в фиброгенный тип [77]. Кроме того, у пожилых людей популяция мышечных стволовых клеток ниже, чем у более молодых коллег [78]. В настоящее время предположения о наличии фиброза в скелетных мышцах пожилых людей носят спекулятивный характер, однако это не исключает, что молекулярные изменения, регулирующие клеточную структуру и ремоделирование, приводят к тому, что происходит образование коллагена и фиброз ткани. Фиброз ткани выявляется с помощью МРТ, КТ или УЗИ, но в основном используется для выявления патологических состояний, таких как фиброз печени. Вклад фиброза как фактора, лежащего в основе качества мышц, требует дальнейших исследований.

Двигательные единицы и нервно-мышечная активация

Компоненты нервно-мышечной системы и нервно-мышечная активация являются другими потенциальными факторами, лежащими в основе качества мышц в среднем и пожилом возрасте. Скелетные мышечные волокна организованы в пучки двигательных единиц (ДЕ). Каждая ДЕ иннервируется мотонейроном. ДЕ подвергаются ремоделированию, денервации и реиннервации на протяжении всей жизни. Количество ДЕ оценивается на основе поверхностной или внутримышечной электромиографии во время изометрических сокращений. Установлено, что количество ДЕ уменьшается в передней большеберцовой мышце у мужчин в возрасте 65 лет и далее у мужчин в возрасте более 80 лет по сравнению с молодыми людьми в возрасте25 лет [79]. Тем не менее, уменьшенное количество ДЕ связано с силой только у мужчин в возрасте старше 80 лет [79]. Ранняя потеря ДЕ из-за смерти мотонейронов или аксональной дегенерации не могут привести к потере силы мышц из-за успешного ремоделирования и реиннервации соседним мотонейроном. На нервно-мышечную активацию влияют показатели развития силы и мощность мышц, необходимые для динамического движения. Улучшения в нервно-мышечной активации предшествуют увеличению мышечной массы в ответ на тренировку с отягощением. Следовательно, нервно-мышечная активация может быть предложена в качестве еще одного критерия качества мышц [80]. Поверхностная электромиография (ЭМГ) может быть использована для оценки нервно-мышечной активности. Недавнее исследование пожилых людей показало, ограничение нервно-мышечной активности и ускорения во время динамического разгибания ног к коленном суставе у людей с пониженной мобильностью по сравнению с мобильными пожилыми людьми [81]. Был обнаружен разрыв между появлением ЭМГ и движением, а также скоростью и величиной сигнала ЭМГ у пожилых людей с ограниченной мобильностью. Скорость нервно-мышечной активации была тесно связана с уровнем физического развития [81]. Среди людей среднего и старшего возраста без ограничений мобильности, не было значительных различий в показателях ЭМГ и нервно-мышечной активации [81]. Поэтому не ясно, действительно ли нервно-мышечное нарушение предшествует развитию ограничений в мобильности. ЭМГ-сигнал на поверхности мышцы чувствителен к количеству жировой ткани. Следовательно, изменения в жировой ткани из-за потери веса или физических упражнений может затруднить интерпретацию сигнала ЭМГ, хотя это может быть преодолено с помощью регистрации внутримышечной ЭМГ, вместо поверхностной ЭМГ.

Направления дальнейших исследований

В будущем нужно лучше понять основные факторы, которые лежат в основе возрастных изменений качества мышц и предшествуют изменениям мышечной массы или имеют большое функциональное значение в стареющих мышцах. Кроме того, необходимо разработать методы оценки качества мышц. Качество мышц обычно используется для описания мышечной силы или мощности, приходящихся на единицу мышечной массы. Однако они не учитывают аэробную емкость мышц, которая тесно связана с мобильностью и очень важна для повседневной жизни. Большинство исследований по качеству мышц на сегодняшний день сосредоточены на пожилых людях в возрасте 65 лет. В настоящее время существует большой разрыв в наших знаниях о первичных детерминантах качества мышц у людей среднего возраста, что значительно тормозит возможность вмешательства посредством программ, ориентированных на диету и / или соответствующую физическую деятельность. Разработка методов оценки качества мышц, которые чувствительны к малыми изменениям в мышцах, предшествующих снижению мышечной массы позволит людям принимать профилактические шаги для поддержания здоровых мышц. Неинвазивная визуализация мышцы с помощью МРТ, КТ и УЗИ может оценить несколько факторов, связанных с качеством мышц, таких как объем, состав мышц, внутримышечный жир и фиброз в условиях исследования. Тем не менее, необходимы новые способы оценки качества мышц, которые практичны в условиях сообщества. Учитывая, что возрастные изменения в скелетных мышцах происходят медленно, открываются большие перспективы для исследования воздействий, направленных на улучшение качества мышц и разработки рекомендаций, способствующих здоровому старению.

Выводы

Качество мышц все чаще признается в качестве важного определителя мышечной функции. Объем мышц, композиция мышечных волокон, архитектура мышц, аэробная емкость, межмышечная жировая ткань, фиброз и нервно-мышечная активация все эти факторы потенциально влияют на качество мышц. Разработка методов оценки качества мышц, которые могут быть использованы в обществе, особенно у взрослых людей среднего возраста, являются приоритетными. Очень важно оценить информативность и надежность новых методов. Наконец, вмешательство в образ жизни людей, ориентируясь на взрослых среднего возраста в нижней части спектра мышечной функции позволит удерживать их потенциал, чтобы сохранить мобильность в пожилом возрасте и улучшить здоровье.

References

Перевод

Abstract — Ткачук В.Л.

Введение — Ладвез В.В., Вознесенская З.О.

Источник