Влияние интервальной тренировки на гипертрофию мышц: поперечное исследование

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТА

ВЛИЯНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ТРЕНИРОВКИ НА ГИПЕРТРОФИЮ МЫШЦ: ПОПЕРЕЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

А.Б. МИРОШНИКОВ, В.В. ВОЛКОВ, А.В. СМОЛЕНСКИЙ, РГУФКСМиТ, г. Москва

Аннотация

Исследование отвечает на вопрос: можно ли оценить, как влияет высокоинтенсивная работа на окислительные способности, силу и гипертрофию рабочих мышц у спортсменов силовых видов спорта. В исследовании приняли участие 35 представителей силовых видов спорта (пауэрлифтинг), масса тела - 105,3 ± 5,3 кг, средний возраст спортсменов-мужчин составил 30 ± 5,4 года. У всех спортсменов перед началом и по окончании исследования проводили комплексное обследование, включающее: опрос, осмотр, эргоспирометрию, ультрасонографические измерения анатомической площади поперечного сечения четырехглавой мышцы бедра, измерение уровня оксигенации латеральной головки четырехглавой мышцы бедра и оценка максимальной произвольной силы четырехглавой мышцы бедра. По результатам исследования можно отметить не только снижение оксигенации на 72%, но и увеличение мощности работы на уровне максимального потребления кислорода и времени работы у спортсменов силовых видов спорта. Также регулярные высокоинтенсивные тренировки на велоэргометре вызывают мышечную гипертрофию, что приводит к росту силы четырехглавой мышцы бедра на 6,5%. Разработанный нами тренировочный протокол аэробной работы, построенный с учетом метаболических переменных, позволит атлетам эффективно и безопасно улучшать окислительные способности рабочих мышц, не снижая при этом основные силовые показатели.

Ключевые слова: интервальная тренировка, гипертрофия, выносливость, пауэрлифтинг.

INFLUENCE OF INTERVAL TRAINING ON MUSCLE HYPERTROPHY: CROSS-SECTIONAL STUDY

A.B. MIROSHNIKOV, V.V. VOLKOV, A.V. SMOLENSKIY, RSUPCSY&T, Moscow

Abstract

The purpose of the study: to evaluate how high-intensity work affects oxidizing abilities, strength and hypertrophy of working muscles in power sports athletes. The study involved 35 representatives of power sports (powerlifting), body weight - 105.3 ± 5.3 kg, the average age of male athletes was 30 ± 5.4 years. Before and after the study, all athletes underwent a comprehensive examination, including: questioning, examination, ergospirometry, ultrasonographic measurements of the anatomical cross-sectional area of the quadriceps femoris, measurement of the level of oxygenation of the lateral head of the quadriceps femoris, and assessment of the maximum voluntary strength of the quadriceps femoris. According to the results of the study, it is possible to note not only a 72% decrease in oxygenation, but also an increase in work capacity at the level of maximum oxygen consumption and working time for power sports athletes. Also, regular high-intensity training on a bicycle ergometer causes muscle hypertrophy, which leads to an increase in the strength of the quadriceps femoris muscle by 6.5%. The aerobic workout training protocol that we developed, taking into account metabolic variables, will allow athletes to efficiently and safely increase the oxidizing abilities of working muscles, without losing their main

strength indicators.

Keywords: interval training, hypertrophy, endurance, powerlifting.

Введение

В теории и практике высокоинтенсивного тренинга выделяют следующие тренировочные методы: 1) HIIT (high-intensity interval training): высокоинтенсивные интервалы аэробной работы (частота сердечных сокращений

ЧСС = 80-100% от ЧССмакс. или максимального потребления кислорода МПК), которые длятся от 6 до 240 с; 2) MICT (moderate-intensity continuous training): равномерная аэробная работа с интенсивностью 64-76% от

ЧССмакс или 46-63% от МПК в течение 30-60 мин (MICT обычно вводят в теорию интервального тренинга для сравнения с HIIT) [5]. Высокоинтенсивный интервальный тренинг приобрел популярность у спортсменов как безопасный и эффективный метод упражнений с потенциалом воздействия на несколько параметров здоровья. Хорошо известно, что HIIT является эффективным средством для улучшения кардиореспираторной системы и именно HIIT повышает МПК больше, чем MICT [3]. Однако многие специалисты утверждают, что аэробная работа замедляет рост мышечной массы и силы, вызванный силовой тренировкой [1, 8], что вызывает опасение по поводу применения аэробной работы в тренировочных программах спортсменов силовых видов спорта. В современной литературе мы не находим данных, позволяющих ответить на вопрос, как HIIT влияет на силу, гипертрофию и окислительные способности рабочих мышц, и возможно ли создать протокол HIIT для одновременного развития этих качеств. На основании анализа проблемной ситуации, данных современной научной литературы и запросов спортивных врачей, тренеров и спортсменов силовых видов спорта была сформулирована цель исследования.

Цель исследования: оценить, как влияет высокоинтенсивная работа на окислительные способности, силу и гипертрофию рабочих мышц у спортсменов силовых видов спорта.

Организация исследования

Исследование проходило на базе кафедры «Спортивная медицина» Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризма. В исследовании приняли участие 35 представителей силовых видов спорта (пауэрлифтинг), имеющих спортивную квалификацию КМС, МС тяжелых весовых категорий (масса тела - 105,3 ± 5,3 кг). Средний возраст спортсменов-мужчин составил 30 ± 5,4 года. Все участники исследования дали добровольное информированное согласие на участие в исследовании согласно Хельсинкской декларации (выписка из протокола № 5, заседание Этического комитета ФГБОУ ВО «РГУФКСМиТ» от 26.10.2017). Выполнение поставленных в работе задач осуществлялось с помощью следующих методов: опрос, осмотр, эргоспирометрия (определение анаэробного порога АнП и ЧСС на этом уровне, а также МПК и мощности педалирования на МПК, потребление кислорода ПК на АнП и МПК), ультрасонографические измерения анатомической площади поперечного сечения (ППС) четырехглавой мышцы бедра, измерение уровня оксиге-нации латеральной головки четырехглавой мышцы бедра, оценка максимальной произвольной силы четырехглавой мышцы бедра и методы математической статистики.

Эргоспирометрия. Ступенчатый тест выполняли на велоэргометре "MONARK 839 E" (Monark AB, Швеция), нагрузку задавали, начиная с 20 Вт с прибавлением по 20 Вт каждые 2 мин. Газометрический анализ проводили с использованием газоанализатора "CORTEX" (Meta Control 3000, Германия), выполняющего измерение потребления кислорода и выделения углекислого газа

от вдоха к вдоху. ЧСС и R-R интервалы фиксировали с помощью монитора сердечного ритма "POLAR RS800" (Финляндия). Тест выполняли в темпе 75 об.хмин"1 до определения МПК и АнП [10].

Измерение уровня оксигенации латеральной головки четырехглавой мышцы бедра проводили с помощью системы "Moxy Monitor" (США). Крепление инфракрасного датчика "Moxy" осуществлялось на латеральную головку четырехглавой мышцы бедра в месте вхождения нерва. Данный метод позволяет измерять уровни гемоглобина и миоглобина в капиллярах и мышцах.

Ультрасонографические измерения. У всех участников были проведены ультрасонографические измерения анатомической площади поперечного сечения четырехглавой мышцы бедра до внедрения тренировочного протокола, а также брались еще два контрольных замера с интервалом в 60 дней. Измерения выполнялись через 5-6 дней после последней тренировки, чтобы предотвратить влияние отека на размер мышцы. ППС четырехглавой мышцы бедра оценивалась в состоянии покоя с помощью ультразвуковой визуализации B-режима с линейным датчиком 1,6-5,0 МГц, длиной сканирующей поверхности 65 мм и шириной 17 мм (модель Vivid 7 Dimension / Vivid 7 PRO, General Electric). Для лучшего акустического сцепления сканирующую поверхность датчика и кожную поверхность мышцы покрывали специальным гелем, и датчик ориентировали по средне-сагиттальной оси мышцы. Проводили эхографию всех четырех головок мышцы. Зона расположения датчика для эхолокации -на расстоянии 25 см проксимально от основания надколенника по передней, передневнутренней и переднена-ружной поверхности бедра. Все измерения проводились на правой ноге после того, как испытуемые находились в положении «лежа на спине» в течение 20 мин, чтобы обеспечить возможность сдвига жидкости. По данным исследований цифровых значений эхограмм всех четырех порций определяли степень выраженности гипертрофии четырехглавой мышцы бедра.

Оценка максимальной произвольной силы четырехглавой мышцы бедра. Оценка максимальной произвольной силы четырехглавой мышцы бедра была выполнена с помощью теста на один повторный максимум (1ПМ) в упражнении на разгибание голени, сидя в тренажере (HOIST RS-1401, США). Все сеансы тестирования проводились утром, в одно и то же время суток. Участники выполняли упражнение с заданным 2-секундным темпом как для концентрической, так и эксцентрической фазы. Участникам было рекомендовано избегать утомительных упражнений и занятий спортом в течение 48 ч перед каждым тестированием. Во время первого дня тестирования после 5-минутной разминки на велоэргометре и демонстрации правильной техники выполнения упражнения были проведены испытания на максимальное количество повторений, измеренных для определенной нагрузки, после чего использовалось прогностическое уравнение для расчета 1ПМ Brzycki М:

1ПМ (кг) = Вес отягощений (кг) / (1,0278 - 0,0278 кол-во повторений) (кг) [2].

На второй процедуре после разминки интенсивность нагрузки была установлена на уровне 90% от расчетного 1ПМ и увеличивалась на 2,5-5,0% после каждого успешного подъема до потери возможности у субъекта выполнить концентрическую фазу в полной амплитуде движения. Периоды отдыха между подходами составляли 2-3 мин, 1ПМ при разгибании голени в настоящем исследовании обычно достигался в течение 3-4 попыток у всех участников. Все измерения были выполнены на правой ноге, все процедуры испытаний были выполнены одним и тем же исследователем.

Протокол физической активности. Спортсмены тренировались 120 дней (3 раза в неделю) по следующему протоколу: к традиционной силовой работе была добавлена аэробная работа на велоэргометре, 7 высокоинтенсивных интервалов (на мощности педалирования 100% от МПК) по 2 минуты и низкоинтенсивные интервалы

Показатели газометрического тестирования

с ЧСС на уровне 85% от АнП продолжительностью 2 мин. Время тренировочной сессии составляло 28 мин. На время исследования спортсмены исключили все силовые упражнения на четырехглавую мышцу бедра.

Результаты исследования

Многие исследователи отметили, что Н11Т (несмотря на короткий мышечный стимул) позволяет задействовать все мышечные волокна в рабочей мышце, что приводит к убедительным изменениям в ее митохондриальном содержимом и росту окислительных способностей [4, 7]. После 120 дней тренировок у спортсменов силовых видов спорта достоверно увеличилась на АнП мощность работы и потребление кислорода на 22,7 и 14,5% соответственно (табл. 1). Также увеличились мощность работы и потребление кислорода на уровне МПК на 18,5 и 13,6% соответственно.

Таблица 1

спортсменов силовых видов спорта

Показатель АнП МПК

До исследования Через 120 дней А До исследования Через 120 дней А

Мощность (Вт/кг) 2,2 ± 0,3 2,7 ± 0,3 + 0,5* 2,7 ± 0,2 3,2 ± 0,2 + 0,5*

ПК (мл/кг/мин) 26,9 ± 2,5 30,8 ± 1,8 + 3,9* 31,5 ± 2,5 35,8 ± 1,2 + 4,3*

* Обозначены статистически значимые различия сравниваемых показателей (р < 0,05).

Во время первого тестирования в конце работы отмечалось снижение оксигенации в латеральной головке четырехглавой мышцы бедра у спортсменов с 59,4 до 41,3% (табл. 2). После 120 дней тренировок отмечается достоверное снижение оксигенации с 59,8 до 28,7% (на 31,1% по сравнению с 18,1% в начале).

Таблица 2

Показатели оксигенации латеральной головки четырехглавой мышцы бедра у спортсменов силовых видов спорта

N = 35 До исследования После исследования А

SmO2, начало SmO2, конец А

59,4 ± 13,1 41,3 ± 12,3 18,1 59,8 ± 9,6 28,7 ± 8,3 31,1 7 to *

Обозначены статистически значимые различия сравниваемых показателей (р < 0,05).

Таблица 3

Площадь поперечного сечения четырехглавой мышцы бедра: зона расположения датчика для эхолокации - на расстоянии 25 см от основания надколенника

Название мышц До исследования (см2) Через 120 дней (см2) А

Musculus rectus femoris 18,95 ± 1,52 24,58 ± 1,28 + 5,62*

Musculus vastus medialis 9,37 ± 1,53 16,5 ± 1,43 + 7,12*

Musculus vastus lateralis 42,77 ± 3,5 55,54 ± 3,49 + 12,76*

Musculus vastus intermedius 23,41 ± 2,44 28,53 ± 2,43 + 5,12*

* Обозначены статистически значимые различия показателей от исходного уровня (р < 0,05).

Таблица 4

Оценка максимальной произвольной силы четырехглавой мышцы бедра правой ноги у участников исследования

До исследования (кг) После исследования (кг) А

119,6 ± 15,5 127,4 ± 15,0 + 7,8*

* Обозначены статистически значимые различия показателей от исходного уровня (р < 0,05).

По результатам исследования можно отметить не только снижение оксигенации на 72%, но и увеличение мощности работы на уровне МПК и времени работы у спортсменов силовых видов спорта. Это говорит о повышении окислительной способности высокопороговых мышечных волокон (ВМВ) рабочих мышц, так как ВМВ получили возможность работать дольше и эффективнее, а это возможно только за счет увеличения митохондри-ального аппарата и капилляризации ВМВ.

Через 120 дней Н11Т на велоэргометре наблюдалось увеличение ППС четырехглавой мышцы бедра, что было статистически значимо на расстоянии 25 см от основания надколенника (табл. 3). Также после 120 дней тренировочного воздействия достоверно произошло увеличение силы мышц, разгибающих правую голень на 6,5% (табл. 4).

Выводы

Анализ и обобщение источников современной научной литературы позволили нам ответить на ключевые вопросы относительно того, может ли высокоинтенсивная аэробная тренировка создать первичные стимулы для гипертрофии скелетных мышц, и способно ли мышечное волокно увеличивать свои размеры и становиться сильнее при сохранении окислительных способностей. Наш тезис относительно способности циклической тренировки выше анаэробного порога вызывать гипертрофию

рабочих мышц подтверждается рядом исследований [6, 9], однако одновременный рост при этом окислительных способностей недостаточно изучен. Регулярные высокоинтенсивное тренировки на велоэргометре вызывают мышечную гипертрофию, что приводит к росту силы четырехглавой мышцы бедра на 6,5%. Поскольку высокоинтенсивная аэробная тренировка рекрутирует аналогичные высокопороговые мышечные волокна, что и силовая, и оба вида физической активности предлагают мышцам одинаковые стимулы для создания хронических физиологических адаптаций как для кардиорес-пираторной работоспособности, так и для роста силы и мышечной гипертрофии [11], то необходимо включить Н11Т для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний спортсменам силовых видов спорта. Наше исследование показывает, что высокоинтенсивная аэробная работа в течение 120 дней сопровождалась ростом МПК, четырехглавой мышцы бедра, силовых показателей и снижением оксигенации в латеральной головке четырехглавой мышцы бедра. Разработанный нами тренировочный протокол аэробной работы, построенный с учетом метаболических переменных, позволит атлетам эффективно и безопасно влиять на окислительные способности рабочих мышц, не снижая при этом силовые показатели этих мышц. Требуются дальнейшие исследования в данной области.

Литература/References

1. Baar, K. (2014), Using molecular biology to maximize concurrent training, Sports Med., vol. 44 (Suppl. 2), pp. 117-25.

2. Brzycki, M. (1993), Strength testing: prediction of one-rep max from reps-to-fatigue, J. Health Phys. Educ. Rec. Dance, no. 64, pp. 88-90.

3. Costa, E.C., Hay, J.L., Kehler, D.S., et al. (2018), Effects of High-Intensity Interval Training Versus Moderate-Intensity Continuous Training On Blood Pressure in Adults with Pre- to Established Hypertension: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Trials, Sports Med, no. 48 (9), pp. 2127-2142.

4. Gibala, M.J. and Little, J.P. (2019), Physiological basis of brief vigorous exercise to improve health, J. Physiol, no. 6, pp. 1-22.

5. Gillen, J.B. and Gibala, M.J. (2018), Interval training: a time-efficient exercise strategy to improve cardiometabolic health, Appl. Physiol. Nutr. Metab., vol. 43 (10), pp. iii-iv.

6. Harber M.P., Konopka A.R., Undem M.K. et al. (2012), Aerobic exercise training induces skeletal muscle hypertrophy and age-dependent adaptations in myofiber function in young and older men, J. Appl. Physiol, vol. 113, pp. 1495-1504.

7. MacInnis, M.J. and Gibala, M.J. (2017), Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity, J. Physiol, vol. 595 (9), pp. 2915-2930.

8. Murach, K.A. and Bagley, J.R. (2016), Skeletal Muscle Hypertrophy with Concurrent Exercise Training: Contrary Evidence for an Interference Effect, Sports Med., no. 46, pp. 1029-1039.

9. Nuell, S., Illera-Dominguez, V.R., Carmona, G., Alomar, X., Padulles, J.M., Lloret, M. and Cadefau, J.A. (2019), Hypertrophic muscle changes and sprint performance enhancement during a sprint-based training macrocycle in national-level sprinters, Eur. J. Sport Sci., vol. 26, pp. 1-10.

10. Pallares, J.G., Moran-Navarro, R., Ortega, J.F., Fernandez-Elias, V.E. and Mora-Rodriguez, R. (2016), Validity and Reliability of Ventilatory and Blood Lactate Thresholds in Well-Trained Cyclists, PLoS One, vol. 22, pp. 11 (9): 1-16.

11. Steele J., Butler A., Comerford Z. et al. (2018), Similar acute physiological responses from effort and duration matched leg press and recumbent cycling tasks, Peer J., vol. 28, no. 6, pp. 1-28.