nowe mięśnie

AUTOR: Prof. dr hab. Stanisław Mleko
94 OPINIE
Stary człowiek –
nowe mięśnie
Na świecie notuje się wzrost średniego wieku ludzi. Rozwój
społeczeństw powinien iść w kierunku coraz późniejszej śmierci
ich członków oraz w kierunku jak najpełniejszej sprawności
aż do końca życia. Wiek podeszły ma bardzo doniosłe znaczenie
w życiu człowieka. Tacy ludzie często posiadają ogromny
potencjał doświadczenia i nabytej przez dziesiątki lat mądrości.
Mogą to przekazywać młodszym pokoleniom a zarazem cieszyć
się w pełni swoim życiem. Często jedyną przeszkodą do tego jest
zły stan zdrowia.
J
ak wskazują badania naukowe,
często zmniejszona mobilność
i ograniczenia w aktywności wynikają z sarkopenii, czyli zmniejszania
się masy mięśniowej i towarzyszącemu temu zmniejszeniu się siły mięśni. ­Następują zmiany we włóknach
mięśniowych.
Włókna mięśniowe można podzielić na dwa podstawowe typy: włókna
typu I, tzw. „wolnokurczące się” oraz
włókna typu II, tzw. „szybkokurczące
KiF
nr 2/ 2009
się”. Włókna „wolnokurczące się” zawierają wiele mitochondriów i duże
stężenie mioglobiny, co powoduje iż
nazywane są „czerwonymi”. Swoją
energię skurczu czerpią z procesów
tlenowych. Charakteryzują się one
powolnym narastaniem siły skurczu
i dużą wytrzymałością na pracę mięśni. Włókna szybkokurczące się (tzw.
białe) zawierają mniejsze stężenie mioglobiny. Szybciej się kurczą, ale są
mniej wytrzymałe.
Funkcje włókien
mięśniowych
Włókna typu II dzielą się na włókna typu
IIa oraz włókna typu IIx. Te ostatnie są
typowymi włóknami „siłowymi”, podczas
gdy włókna typu IIa mają charakter pośredni między wykonami typu I a włóknami typu IIx. Włókna typu IIx działają
w zasadzie do 5 minut wysiłku, mogą
wytwarzać dużą siłę i czerpią energię
tylko z fosforanu kreatyny i glikogenu.
Zaobserwowano, że w wypadku
osób w wieku od 60 do 80 lat następuje zmniejszenie się średnicy włókien typu II, podczas gdy włókna
typu I są mniej zmienione. Natomiast
u osób w wieku 80 lat i starszym zaobserwowano spadek średnicy obu typów włókien mięśniowych. Zmiany te
niekoniecznie muszą być związane
z biochemicznymi zmianami w organizmie człowieka. Włókna typu I czerpią
energię z procesów tlenowych podczas długotrwałego wysiłku o małej
­intensywności. Taki wysiłek jest zbli-
OPINIE 95
żony do tego, jaki obserwuje się podczas
wykonywania codziennych czynności. Chodzenie, lekka praca fizyczna
a nawet stanie, to wysiłek tlenowy,
w którym zaangażowane są w większości włókna typu I. Z tego powodu
osoby w wieku 60–80 lat, będąc jeszcze w miarę aktywne życiowo, nie tracą
tak wiele włókien tego rodzaju.
Do hipertrofii (przerostu) włókien typu
II potrzeba krótkich, intensywnych wysiłków, które występują stosunkowo rzadko
w codziennym życiu. Dlatego te włókna
traci się szybciej. Osoby w wieku powyżej
80 lat mają już często problemy z chodzeniem i z innymi aktywnościami wymagającymi działania włókien typu I. Wówczas
zachodzi spadek pola powierzchni przekroju obu rodzajów włókien.
Rola połączeń
mięśniowo-nerwowych
Innym czynnikiem osłabiającym mięśnie w podeszłym wieku są zmiany w połączeniach mięśniowo-nerwowych. Za
wszystkie te zmiany przynajmniej częściowo jest odpowiedzialna gospodarka
hormonalna organizmu. W podeszłym
wieku obserwuje się spadek stężenia hormonów anabolicznych takich jak: testosteron, dehydroepiandrosteron (DHEA),
hormon wzrostu i insulinowy czynnik
wzrostu (IGF-1). Szacuje się, że począwszy od 60. roku życia spadek siły mięśni
u osób nie ćwiczących wynosi około 1,5%
rocznie. Nie jest to aż tak wysoka liczba
zważywszy na to, że spadek siły mięśni
młodych mężczyzn w czasie pierwszego
tygodnia przymusowego leżenia w łóżku
waha się od 1 do 6% dziennie. Oczywiście
po pierwszym tygodniu spadek ten jest
wolniejszy i w rezultacie 3-tygodniowe
przebywanie w łóżku prowadzi do zmniejszenia się siły mięśni o 40–48%.
Na szczęście masa mięśniowa zmniejsza się wolniej w okresach immobilizacji człowieka. Jest to zresztą pewna
prawidłowość. Podczas ćwiczeń siłowych człowiek szybciej zyskuje na sile
niż buduje masę mięśniową. Ten pierwotny wzrost siły pochodzi od tworzenia
się połączeń nerwowych i zwiększenia
już istniejących między mózgiem a mięśniami. Dopiero w późniejszym czasie
dochodzi do wzrostu masy mięśniowej.
W wypadku braku aktywności fizycznej
jest podobnie. Najpierw następuje spadek
siły, a potem masy mięśniowej.
Znaczenie ćwiczeń
po chorobie
Zmniejszaniu się masy mięśniowej w podeszłym wieku można przeciwdziałać
przez ćwiczenia fizyczne. Oczywiście
ćwiczenia o charakterze wytrzymałościowym będą bardziej wpływać na włókna
„czerwone”, a ćwiczenia siłowe będą pobudzać do rozwoju włókna „białe”.
Ponieważ wraz z wiekiem następuje
wzrost produkcji reaktywnych form
tlenu i pogłębienie się stresu oksydacyjnego, osoby w starszym wieku powinny
spożywać substancje o działaniu antyoksydacyjnym, w tym witamin A i E, aby
zwiększyć poziom zabezpieczenia przed
utlenianiem tłuszczów wywołanym wysiłkiem. Ćwiczenia siłowe mają ogromne
znaczenie również w wypadku osób,
które przebyły operację lub chorobę, co
w rezultacie spowodowało spadek masy
mięśniowej. Tymczasem rehabilitacja
pooperacyjna najczęściej jest ograniczona do ćwiczeń wytrzymałościowych,
rozciągających oraz masaży.
Również w wypadku zdrowych osób
w podeszłym wieku ćwiczenia siłowe
mają ogromne znaczenie. Osoby o większej masie mięśniowej będą bardziej
mobilne, będą posiadać większy wigor
i chęć do aktywności życiowej, większą pewność siebie. W wypadku takich
osób notuje się mniejszą liczbę upadków
oraz urazów spowodowanych naciągnięciem mięśni. Upadki zaś osób o większej
masie mięśniowej rzadziej prowadzą do
złamań na skutek ochronnej roli mięśni
oraz zwiększonej na skutek ćwiczeń siłowych gęstości kości.
włókien mięśniowych typu IIx, które są
odpowiedzialne za wzrost siły. Nie dziwią
więc wyniki otrzymane przez innych naukowców, którzy zanotowali nawet 137%
wzrost siły osób starszych ćwiczących 3
razy w tygodniu po godzinie przez okres
12 tygodni. Oczywiście podstawowy problem związany z wykazywanym pozytywnym wpływem ćwiczeń siłowych na
wzrost masy mięśniowej i siły wynika
z tego, iż większość tego typu badań było
przeprowadzanych na nie trenowanych
wcześniej grupach osób.
Dobór metodyki
treningu
Podobnie jak to ma miejsce w wypadku
osób młodych, po około 2–3 ­miesiącach
ćwiczeń obserwuje się spowolnienie
wzrostu masy mięśniowej i siły. ­Badania
wykazują, że tak jak to ma również miejsce w wypadku osób młodych, można
temu zjawisku przeciwdziałać przez
Jan Olejko systematycznie trenuje
dopiero od kilku lat. Mimo skończonych
60 lat sylwetki może mu pozazdrościć
niejeden nastolatek
Tylko treningi siłowe!
Porównawcze badania nad hipertrofią
mięśni młodych i starych mężczyzn wykazały, że treningi siłowe powodowały
podobny procentowo wzrost przekroju
mięśni w obydwu badanych grupach.
Oczywiście początkowy średni przekrój
mięśni osób starszych był mniejszy niż
osób młodych, ale w wyniku ćwiczeń pole
powierzchni przekroju mięśni osób starszych po 16 tygodniach ćwiczeń osiągnęło
średnie pole powierzchni mięśni osób
młodych przez rozpoczęciem ćwiczeń.
Inne badania na osobach starszych
(60–86 lat) wykazały, że 12-tygodniowy
trening siłowy (3 razy w tygodniu po
godzinie) powodował wzrost pola przekroju poprzecznego wszystkich rodzajów
włókien mięśniowych. W wypadku włókien typu I, IIa i IIx zaobserwowano odpowiednio 17, 37 i 51% wzrost przekroju
mięśni. Ani standardowa rehabilitacja
ani elektryczna stymulacja mięśni nie
dała efektów w postaci wzrostów masy
mięśniowej.
Tak więc ćwiczenia siłowe wywołują u osób starszych wzrost masy mięśniowej wywołany zwłaszcza wzrostem
nr 2 / 2009
KiF
96 OPINIE
Liczba komórek
a wzrost masy
Stwierdzono, że osoby starsze posiadają mniejszą liczbę komórek satelitarnych na jedno włókno mięśniowe,
niż osoby młode. Posiadały one równocześnie większą liczbę miogenicznych prekursorów komórek (mionuclei).
Równocześnie stosunek liczby komórek satelitarnych w odniesieniu do miogenicznych prekursorów komórek był
mniejszy dla osób starszych w porównaniu do młodych. Tak więc w starszym
wieku następuje spadek komórek satelitarnych i tym należy tłumaczyć większą
tendencję do spadku masy mięśniowej
u takich osób.
Ostatnio jednakże wśród naukowców jest prowadzona dyskusja, czy
wzrost liczby komórek satelitarnych
rze­czywiście jest potrzebny do wzrostu masy mięśniowej. Równie ważne
mogą być międzykomórkowe mechanizmy, które wpływają na rozkład i syntezę białka.
<<
Artur Czaj trenuje ponad 30 lat. Młodą sylwetkę i zdrowie zawdzięcza
systematycznym treningom
periodyzację treningów. Okresy intensywnych treningów siłowych należy
przeplatać treningami lżejszymi. Można
to robić na przykład przez zmianę obciążenia, stosować różny czas naprężenia
mięśni. Powinno się również stosować
okresy całkowitego zaniechania treningów na około 7–10 dni. Takie przerwy w treningach zredukują możliwości
wystąpienia urazów oraz prawdopodobieństwo przetrenowania i zregenerują
system nerwowy w celu możliwości dalszego doskonalenia połączeń między mózgiem a tkanką mięśniową.
Należy zawłaszcza pamiętać o tygodniowej przerwie w treningach po
trzech początkowych tygodniach ćwiczeń z uwagi na to, że początkowa adaptacja do treningów zachodzi raczej na
poziomie połączeń nerwowych, a wzrost
masy mięśniowej następuje później.
Odbudowa
komórek mięśniowych
Do tej pory powszechnie uważało się, że
spadek masy mięśniowej jest związany
ze spadkiem liczby miogenicznych prekursorów komórek (mionuclei). Ostatnie badania, przeprowadzone w 2008
roku na myszach wykazały, że nawet
w wypadku 50% spadku powierzchni
przekroju poprzecznego mięśni, nie zaobserwowano spadku liczby miogenicznych prekursorów komórek.
Wcześniej inni naukowcy zidentyfikowali molekularny „przełącznik” w ko-
KiF
nr 2/ 2009
mórkach pierwotnych, który może być
potrzebny komórkom macierzystym po
to, aby produkować komórki satelitarne.
Te zaś występują w dorosłych mięśniach
szkieletowych tworząc masę mięśniową
podczas ich wzrostu po ćwiczeniach
i jako odpowiedź na kontuzję mięśnia.
Ogólnie można wyobrazić sobie, że
włókno mięśniowe znajduje się w tubie
złożonej z kolagenu. Każde włókno mięśniowe posiada setki komórek satelitarnych znajdujących się między włóknem
a kolagenem. Gdy mięsień jest uszkodzony mechanicznie albo gdy następują
mikropęknięcia przez naprężenie wywołane ćwiczeniami, następuje aktywacja
tych komórek, które przystępują do jego
odbudowy. Komórki satelitarne dzielą
się i powodują rozwój nowego mięśnia,
równocześnie tworząc populację nowych komórek gotowych do działania
w przyszłości.
Okazało się również, iż podczas podziału komórek satelitarnych zachodzi
ich dywersyfikacja. Te komórki, które
pozostają przyczepione do kolagenowej
pochewki mięśnia stają się nowymi komórkami satelitarnymi, podczas gdy komórki tracące kontakt z pochewką stają
się dojrzałymi komórkami mięśni budującymi masę mięśniową. Oczywiście wykorzystanie komórek macierzystych do
regeneracji mięśni ma znaczenie raczej
w leczeniu niż sporcie, jednakże badania
te potwierdzają rolę odpowiednich komórek w procesie wzrostu mięśni.
Literatura
• Bruusgaard J.C., Gundersen K. (2008) In vivo
time-lapse microscopy reveals no loss of murine
myonuclei during weeks of muscle atrophy Journal of Clinical Investigation, 118, 1450–1457.
• Frischknecht R. (1998) Effect of training on muscle strength and motor function in the elderly. Reproduction Nutrition Development. 38, 167–174.
• Gundersen K., Bruusgaard J.C. (2008) Nuclear
domains during muscle atrophy: nuclei lost or paradigm lost? Journal of Physiology, 586, 2675–2681.
• Hikida R.S., Walsh S., Barylski N., Campos G., Hagerman F.C., Staron R.S. (1998) Is hypertrophy limited in elderly muscle fibers? A comparison of
elderly and young strength-trained men. Basic Applied Myology, 8, 419–427.
• Kuang S., Kuroda K., Le G.F., Rudnicki M.A.
(2007) Asymmetric self-renewal and commitment of satellite stem cells in muscle. Cell, 42,
999–1010.
• Rehfeldt C. (2007) Satellite cell addition is/is
not obligatory for skeletal muscle hypertrophy.
Journal of Applied Physiology, 103, 1104–1106.
• Signorile J.F., Carmel M.P., Lai S., Roos B.A. (2005)
Early plateaus of power and torque gains during
high- and low-speed resistance training of older women. Journal of Applied Physiology, 98, 1213–1220.
• Suetta C., Andersen J.L., Dalgas U., Berget J.,
Koskinen S., Aagaard P., Magnusson S.P., Kjaer M.
(2008) Resistance training induces qualitative changes in muscle morphology, muscle architecture, and
muscle function in elderly postoperative patients.
Journal of Applied Physiology, 105, 180–186.
• Suetta C., Magnusson S.P., Beyer N., Kjaer M.
(2007) Effect of strength training on muscle function in elderly hospitalized patients. Scandinavian
Journal of Medicine and Science in Sports, 17,
464–472.