Efectele efortului fizic asupra muschilor striati

Muschiul scheletic este o structura caracterizata printr-o mare plasticitate. Ca atare elementele sale componente sunt adaptabile ca raspuns la cerintele impuse de efortul fizic. Raspunsul muschiului la efort este foarte specific In functie de efortul realizat (intensitate, durata, continuu-discontinuu, izometric, concentric, excentric etc.).

Un exemplu elocvent privind plasticitatea muschiului il reprezinta cresterea suprafetei de sectiune a fibrelor musculare lente si rapide cu 30% prin antrenament de forta practicat de 2-3 ori pe saptamana, timp de 2-6 luni (MacDougall 1992). Dupa cum in caz de imobilizare a unui segment, in primele saptamani forta musculaturii scade cu 3-4% pe zi.

Scaderea fortei este asociata cu atrofia musculara, indusa de scaderea activitatii neuromusculare in muschiul imobilizat

Se stie ca efortul fizic produce asupra organelor si sistemelor organismului adaptari acute si cronice.

Modificarile acute sau imediate se produc la prestarea unui singur efort.

Modificarile cronice sau de antrenament se instaleaza in timp de saptamani, luni, chiar ani de prestare organizata a efortului in cadrul procesului de antrenament.

Modificarile tardive reprezinta amprenta pe care antrenamentul o lasa asupra organismului sportivului; ele deosebesc antrenatul de neantrenat (M. Georgescu 1980).

Aceste doua tipuri de adaptari 'privesc structura si functia muschilor striati astfel:Adaptarile acute (imediate) depind in foarte mare masura de nivelul incarcaturii, numarul de repetari si pauzele dintre eforturi. La nivel muscular adaptarile imediate sunt in special de ordin biochimic. Astfel, eforturile cu incarcaturi mari (de forta) ce constau in 5-6 repetari cu efort maximal, cu pauze de revenire suficient de mari (minimum 3 minute), solicita rezervele de ATP, dar permit refacerea lui pe seama fosfocreatinei (Keul 1978). In cazul altui tip de solicitari de ex. cu incarcaturi mai mici, dar numar de repetari mai mare (10) separate prin pauze mai scurte (1,5-2 minute) este solicitat preponderent metabolismul glicolitic si in masura mai mica metabolismul aerob, dovada fiind lactacidemiile crescute dupa un astfel de efort considerat a fi de anduranta. Eforturile de lunga durata si intensitate submaximala si medie determina o depletie accentuata a glicogenului muscular si chiar a celui hepatic cure prin glicogenoliza hepatica furnizeaza glucoza necesara mentinerii glicemiei normale in timpul efortului.- Pentru dezvoltarea unei forte mai rnari sunt recrutate unitatile motorii de tip II (FT) cu contractie rapida, iar nivelul glicogenului intramuscular scade proportionalcu forta dezvoltata.Depletia glicogenului este mai evidenta in fibrele rapide de ex. ale muschiului cvadriceps decat in fibrele lente, dupa eforturi de forta constand in 20 serii cu 6-12 repetitii maximale(Tesch 1992).

Adaptarile cronice (de antrenament) sunt determinate de frecventa, durata si mai ales intensitatea solicitarilor din antrenamentele judicios prestate, o perioada lunga de timp.

Efectele cumulate ale solicitarilor la nivel muscular apar dupa cateva saptamani de lucru; se pot mentine chiar cu 1-2 zile de antrenament pe saptamana, iar intreruperea procesului de pregatire conduce la regresia lor.

In acest sens, o dovada o reprezinta diminuarea volumului muscular (atrofie) cu pierderea rapida a fortei in cazul imobilizarii unui membru, mai multe saptamani.

Adaptarile cronice culmineaza cu dezvoltarea unei capacitati crescute de eliberare a energiei si a unui nivel ridicat de prestare fizica.

Deoarece modificarile de antrenament sunt specifice tipului de efort care le-a produs, se impune o clasificare a adaptarilor musculare in functie de cele doua tipuri majore de solicitare: aeroba si anaeroba.

Efectele solicitarilor aerobe

Antrenamentele cu eforturi predominant aerobe, pentru dezvoltarea rezistentei generate, au efecte In special asupra sistemelor implicate in furnizarea, transportul si utilizarea oxigenului la tesuturi (aparat cardiovascular si respirator).

Dar aceste solicitari vor produce in paralel si modificari in musculatura scheletica in ce priveste: sistemele energetice, organitele celulare si eventual tipurile de fibre musculare. Aceste modificari constau in:

1. Cresterca cantitatii de mioglobina

Mioglobina aeste o proteina asemanatoare hemoglobinei, este rezerva de oxigen a muschiului. Ea se gaseste in cantitate considerabila in fibrele lente (ST) de unde si denumirea acestora de fibre rosii. Rolul mioglobinei este de a ceda oxigenul fixat pe atomii de Fe++ din molecula sa, direct mitocondriilor.Fibrele rapide (FT) sunt sarace in mioglobulina; sunt denumite fibre albe. Slaba lor participare la metabolismul aerob este legata direct de capacitatea limitata de a fixa oxigenul.

Hickson, citat de Fox si Boss arata ca in 12 saptamani (5 zile pe saptamana) de pregatire, nivelul mioglobinei din muschi create; aceasta coreleaza cu frecvema sedintelor de antrenament (cu 2-4-6 zile pe saptamana, mioglobina a crescut cu 14-18-26%).Costill, 1998, citeaza valori ale mioglobinei amplificate cu 75-80% prin antrenament aerob.

2. Cresterea capacitatii de oxidare a glicogenului

Muschii solicitati prin efort aerob isi amplifica potentialul oxidativ, dovada fiind cresterea consumului maxim de oxigen.Pentru a se asigura desfasurarea proceselor oxidative intracelulare (intramusculare) sunt necesare:

a) Cresteri ale numarului si dimensiunilor mitocondriilor.Studii recente arata ca prin antrenament (curse de fond) de 28 saptarnani (.5 zile pe saptamana) numarul mitocondriilor. a crescut in muschiul vast lateral cu 120%. Cresterile au fost mai putin evidente la femei comparativ cu barbati, ceea ce denota probabil o limita in ceea ce priveste posibilitatile maxime ale femeilor de a presta efort pe distante mai mari (E. Fox si Bowers, Foss 1995).

b) Cresteri ale nivelului de activitate si concentrate a enzimelor caracteristice ciclului Krebs si a lantului transportorilor de electroni.Antrenamentul de rezistenta conduce la o mare producere a ATP pe cab aeroba.

c) Dublarea rezervelor de glicogen muscular (de la 13-15 g/kg muschi inaintea perioadei de pregatire, la 25-30 g/kg dupa aceasta perioada; deci, creste capacitatea *croba a muscbiior - V. Billal - 1998).Mentinerea si cresterea rezervelor de glicogen muscular este mereu in atenia antrenorului si sportivului. O supracompensare a rezervelor de glicogen este evidenta la sportivii antrenati pentru eforturi de rezistenta (folosind ca procedeu intreruperea efortului pentru 2-3 zile inainte de concurs, in paralel cu un regim hiperglucidic de 440-550 g glucide pe zi.

3. Cresterea oxidarii lipidelorCa si in cazul glicogenului, antrenamentul aerob conduce la cresterea rezervelor de lipide - combustibil al muschiului in efortul de rezistenta.

Dupa 7 zile de antrenament aerob, rezervele de lipide sunt multiplicate de 1,8 ori, ca si enzilemele musculare implicate in betaoxidarea acizilor grasi.

Sportivul antrenat va oxida (in muschi) o cantitate mai mare de lipide comparativ cu neantrenatul si astfel sunt protejate glucidele. Ca urmare a protejarii glucidelor de a fi metabolizate, cantitatea de acid lactic acumulata este mai mica si deci oboseala musculara este mult diminuata sau apare mai tarziu.

Cresterea oxidarii lipidelor presupune:

- cresterea depozitelor de trigliceride;

- o mai mare eliberare de acizi grasi liberi (AGL) din tesutul adipos;

- o activitate crescuta a enzimelor implicate in transportul si degradarea AGL. 4. Cresterea numarului de capitare/fibra musculara

Atletii speciatizati in eforturi de rezistenta prezinta la nivelul muschilor gambei cu 10-15% capitare in plus fata de sedentari. Capilarizarea suplimentara indusa de antrenamentul aerob favorizeaza:

- schimburile gazoase intre sange si fibrele musculare;

- transferul de caldura si substante nutritive;

- mentinerea unui mediu favorabil lucrului;

- producerea de energie necesara contractiilor ritmice ale musculaturii.

Efectele solicitarilor anaerobe

Antrenamentele cu efort anaerob (alactacid cu durata de 10-15 secunde), altfel spus eforturile scurte si intense care reclama tensiuni musculare aproape maximale cum sunt eforturile din sprint, aruncari, haltere, conduc in timp la cresterea capacitatii sistemelor energetice caracteristice si anume:

1. Sistemul fosfagenelor (ATP-CP) devine mai eficient cantitativ si calitativ prin:

a) Cresterea rezervelor de ATP si PC.

Prin antrenament (curse de viteza) cu durata de 7 luni cu 2-3 zile pe saptamana, rezervele de ATP au crescut cu 25%. La copiii de 11-13 ani s-au obtinut aceleasi cresteri de ATP dupa 4 luni de antrenamet (E.Fox, R.Bowers, L.Foss 1995).

b)Creste activitatea enzimelor cheie in hidroliza si resinteza ATP si PC.

Se stie ca hidroliza ATP-ului o realizeaza miozin ATP-aza, iar resinteza creatinfosfokinaza (CPK) 51 miokinaza.

Dupa doua luni de antrenament (de viteza) enzimele specifice eliberarii energiei pe seama fosfagenelor au crescut, dupa cum urmeaza:-miozin ATP-aza30%;- creatinfosfokinaza cu 36%;- miokinaza cu 20%.

Un program de antrenament adecvat pentru dezvoltarea vitezei, determina optimizarea reactiilor de scindare si resinteza a ATP. deci o eliberare mai radida a energiei, lucru cerut de eforturile maximale in care debitul energetic este maximal.

2. Cresterea capacitatii glicolizei anaerobe in producerea energiei

Desi efectele antrenamentului asupra eficientizarii glicolizei anaerobe sunt mai putin studiate, se admite ca:

a)Enzimele cheie care controleaza glicoliza sunt modificate semnificativ prin antrenament.

Enzima fosfofructokinaza (PFK) cu rol in initierea reactiilor glicolizei. se dubleaza prin antrenament cu efort anaerob submaximal (durata pana la 1 minut). De asemenea, enzima lactatedehidrogenaza creste cu 10-25%.

b)Creste gradul de suportabilitate al muschiului si al organismului, in general, fata de acumulari crescute de acid lactic.Antrenamentul anaerob, ca si cel de anduranta, amelioreaza puterea tampon a muschilor cu 12-25%. Ameliorarea sistemelor tampon intarzie aparitia concentratiei critice a ionilor de hidrogen si permite astfel continuarea efortului si intarzierea aparitiei oboselii.11.2.14.3. Modificari de antrenament ale tipurilor de fibreSi in ce priveste tipul de fibre musculare se cunosc efecte diferite de antrenament in functie de solicitarea predominant aeroba sau anaeroba. Antrenamentul cu efort aerob de durata si intensitate moderata si mica, determina cresteri ale potentialului aerob al muschiului cu specificatia ca fibrele lente (ST) au o mai mare capacitate aeroba fata de cele rapide (FT) atat inainte cat si dupa instalarea starii de antrenament.

Se admite ca antrenamentul aerob intereseaza mai mult fibrele lente care devin mai groase cu 7-22% (VBiilat, 1998).

*Datele experimental indica o hipertrofie selectiva a celor doua tipuri de hint- musculare.

- fibrele lente din muschii atletilor de rezistenta au o sectiune transversala mai mare, deci acestea ocupa o arie mai mare decat fibrele rapide;

- fibrele rapide au o sectiune transversala mai mare si ocupa o arie mai mare in muschii aruncatorilor de greutate si disc, de exemplu.

* Antrenamentul aerob nu modifica procentajul celor doua grupe principale lente ST si rapide FT); deci nu se produce o transformare a fibrelor rapide in fibrele lente

Modificari se produc insa in cadrul subdiviziunii fibrelor rapide. in sensul ca antrenamentul aerob de lunga durata face ca o parte din fibrele subgrupei FTb (rapide anaerob glicolitice) se apropie de caracteristicile oxidative ale fibrelor FTa

*Nici un tip de antrenament nu produce o conversie a fibrelor lente in rapide si vicersa. Singura modalitate de transformare o constituie experimentele de inervatie incrucisata. cand motoneuronul care inerveaza fibrele lente a fost conectat la fibrele rapide si acestea s-au transformat in fibre lente. De aici concluzia ca neuronul motor are efect trofic asupra capacitatii functionale a fibrelor musculare.

*Cu toate ca exista experimente care demonstreaza ca volumul muscular ar creste pe seama inmultirii fibrelor musculare - hiperplazie (produsa in urma solicitarilor de mare intensitate) acestea au fost efectuate pe animal, iar efecte similare n-au fost inca demonstrate la om.

*In ce priveste eforturile anaerobe foarte scurte si intense, acestea dezvolta forta musculara prin cresterea sectiunii transversale a muschiior.

Cu 2-3 antrenamente pe saptamana timp de 6 luni, suprafata de sectiune a crescut cu 30%. date raportate de Mac Douga! 1992.

* Antrenamentul anaerob, in afara dezvoltarii fortei acrioneaza asupra:

- eficacitatii miscarii prin imbunatatirea coordonarii intramusculare si intermusculare;

- in mica masura asupra metabolismului aerob (in special efoorturile repetate de un numar mare de ori);

- sistemelor tampon cu efect asupra cresterii tolerantei la acidoza.

Acest lucru intarzie aparitia oboselii prin faplul ca ionii de H+ in cantitati mari apar mai tarziu, sau concentratia lor este mica si nu afecteaza contractibilitatea.

Referitor la adaptarile muzchilor scheletici induse de antrenamentul de forta, este unanim acceptat ca acesta produce hipertrofie cronica a ftbrelor solicitate, acest fapt explicandu-se prin:

- cresterea suprafetei de sectiune a fibrelor

- cresterea numarului de mioflbrile:

- cresterea numarului filamentelor de actina realizarea unui numar crescut de punti actomiozinice cu efecte notabile asupra cresterii fortei de contractie musculara;

- cresterea volumului sarcoplasmei;

- cresterea cantitatii de tesut conjunctiv.

Hipertrofia individuala a fibrelor musculare evidentiata prin cresterea suprafetei de sectiune este rezultatul sintezei proteice; continutul proteic al muschilor este continuu reinnoit; proteinele sunt in permanenta sintetizate si degradate.

Cresterea vitezei de sinteza a proteinelor sau diminuarea vitezei de degradare sunt doua mecanisme ce pot fi responsabile de hipertrofia musculara.

Un alt factor responsabil de hipertrofia musculara este testosteronul prin actiunea sa puternic anabolizanta asupra proteinelor. In acest sens antrenamentul de musculatie la femei, n-a determinat la toate o hipertrofie musculara importanta. La cele la care hipertrofia a fost evidenta, s-a constatat un raport testosteron-estrogeni mai crescut si care explica cresterea semnificativa a masei muscalare.

Forta musculara creste mai rapid decat volumul muschilor. Acest fapt este evidential mai pregnant la sportive supuse unui antrenament de forta si care si-au ameliorat aceasta calitate in proportii asemanatoare barbalilor, insa volumul muscular nu s-a marit in aceeasi masura,11.2.15. Atrofia musculara

Atrofia musculara este rezultatul inactivitatii si este evidentiata de scaderea volumului muschilor cu pierderi senmificative a fortei musculare:

Suprimarea activitatii unui muschi sau a unei grupe musculare (de exemplu, in imobilizare) conduce la modificari evidente care incep sa apara chiar dupa cateva ore si constau in:

- scaderea sintezei proteice care este debutul atrofiei;

- scaderea volumului muscular care semnifica atrofia;

- scaderea suprafetei de sectiune;

- diminuarea fortei musculare (in primele saptamani de imobilizare pierderile de forta sunt de 3-4% pe zi.

Atrofia pare sa afecteze in special fibrele lente in care se produc:

- dezintegrari ale miofibrilelor;

- dislocarea membranelor Z;

- pierderi mitocondriale,

Prin atrofie suprafata de sectiune a fibrelor musculare si procentajul fibrelor lente diminueaza (se presupune ca acestea se necrozeaza si "mor").

Reluarea activitatii este acompaniata de recuperarea rapida a calitatilor musculare.

Perioada necesara recuperarii (pentru reatingerea nivelului initial) este mai lunga decat perioada de imobilizare, dar mai scurta decat perioada initiala de antrenament.

Astfel studii efectuate pe femei raporteaza efectele unui antrenament musculatie de 20 saptamani urmat de o intrerupere de 30 saptamani si apoi reluat timp de 6 saptamani.

Programul de antrenament s-a adresat membrelor inferioare. S-a constatat:

Inainte de inceperea pregatirii forta de extensie a gambei era de 33 kg pentru 1 RM. Dupa 20 saptamani de musculatie a crescut la 63 kg pentru 1 RM. intreruperea antrenamentului 6 saptamani a condus la scaderea fortei la 34 kg pentru 1 RM, iar dupa reluarea antrenamentului si respectiv lucru timp de 6 saptamani, forta a crescut devenind aproape egala celei corespunzatoare primului antrenament si anume 62 kg pentru 1 RM.

In timpul celor doua perioade de antrenament cresterea fortei s-a realizat in paralel cu cresterea suprafetei de sectiune a tuturor fibrelor musculare.RezumatCresterea suprafetei de sectiune a muschiului prin antrenament ca si atrofia acestuia in caz de imobilizare sunt argumente in favoarea marii plasticitate ce caracterizeaza musculatura scheletica.Adaptarile la efort ale muschilor scheletici sunt:

1. Adaptari acute - in special de ordin biochimicex. scaderea fosfagenelor in special PC (pe seama careia se reface ATP, in eforturile foarte scurte si intense)ex. scaderea pH-ului intramuscular in eforturile foarte intense cu durata de 1 -2 minute (in paralel cu resterea lactacidemiei)ex. depletia glicogenului in eforturile de anduranta.

2. Adaptari cronice (de antrenament) depind de tipul solicitarii ex. solicitarile aerobe produc:- cresterea cantitatii de mioglobina;- cresterea capacitatii de oxidare a glucidelor si lipidelor;-cresterea numarului capilare/fibra musculara ex. solicitarile anaerobe produc:- optimizarea reactiilor de scindare si resinteza a ATP-ului in paralel cu cresterea enzimelor specifice-creste suportabilitatea muschiului si a organismului la acidoza crescuta.

Tipurile de fibre sunt influentate diferentiat de caracterul solicitarii din antrenament.ex. antrenamentul cu efort aerob influenteaza in special fibrele lente (rosii), care au o sectiune mai mare in muschii atletilor de rezistenta, dar nu transforma fibrele albe in fibre rosii.ex: antrenamentul cu efort anaerob dezvolta forta prin:- cresterea sectiunii transversale a muschiului:- imbunatateste coordonarea intramusculara si intermusculara- cresterea rezervei alcaline cu efect favorabil asupra tolerantei la acidoza ex. antrenamentul de forta produce hipertrofia cronica a fibrelor musculareexplicata prin:- cresterea suprafetei de sectiune a fibrelor- cresterea numarului de miofibrile- cresterea numarului filamentelor de actina si a celor de miozina- cresterea volumului sarcoplasmei- cresterea cantitatii de tesut conjunctiv.Printre factorii responsabili ai hipertrofiei musculare citam accelerarea sintezei proteice si actiunea puternic anabolizanta asupra proteinelor exercitata de testosteron.In lipsa activitatii dimensiunile musculare regreseaza, instalandu-se atrofia, consecinta a pierderii proteinelor musculare.