Jak funguje svalový růst akutně po výkonu?

Pochopit svalový růst je možná daleko složitější nežli svalového růstu reálně dosáhnout. Alespoň toto se zdá, pokud se trochu více začtete do odborné literatury. A tak se pokusme alespoň trochu nakouknout do toho, jak to vlastně v našich svalech při cvičení funguje, a co všechno stojí za tím, že nám může biceps nebo stehno povyrůst o centimetr či dva.

V dnešním článku se podíváme na svalový růst trochu odborněji. Snad vás to tedy nepřehltí a poskytne nové informace a poznání o tom, jak že nám ty svaly rostou.

Pokud se bavíme o svalovém růstu, dostává se do popředí zájmu termín „svalová hypertrofie“. Tento ekvivalent svalového růstu skvěle vystihuje proces, který můžeme vnímat až jako chronickou odpověď na silový trénink. Záměrně říkám chronickou, protože k této adaptační odpovědi musí vést kroky, které budou vyvolávat akutní změny a odpovědi ve svalu vyúsťující po určitém čase právě ve vyšším nárůstu svalové tkáně, a to jak na úrovni vyššího množství energeticky bohaté sarkoplazmy, zmnožení kontraktilních myofilament aktinu a myozinu ve svalu, anebo paralelního zmnožení samotných kontraktilních bloků tzv. sarkomer.

Ve vztahu ke svalové hypertrofii můžeme pozorovat fyziologické změny směrem k vyššímu zastoupení svalové tkáně, vyššímu FFM a naopak nižšímu podílu tkáně tukové. Z fyziologických faktorů bude svalová hypertrofie doprovázena nárůstem svalové hmoty, zřejmě také vyšší tělesnou hmotností i svalovou silou, a nejen to. Vyšší množství aktivní tělesné hmoty se také odráží v síle a hustotě kostí. Má vliv na intenzitu metabolismu a celkový energetický výdej, bazální energetický výdej nebo změnu v produkci hormonů.

Co vlastně svalová hypertrofie reálně znamená?

Sice jsem to výše již naznačil, nicméně pro úplnost: Svalová hypertrofie je označení pro nárůst svalové hmoty, a to zejména v oblasti myofibrálních kontraktilních proteinů aktinu a myozinu a zmnožení počtu sarkomer paralelně. Ty se starají o svalový objem a hypertrofii vnímanou spíše jako silový projev. V některých literaturách najdeme také rozdělení projevů hypertrofie jako hypertrofie sarkoplazmatická a hypertrofie myofibrální. Tedy zmnožení objemu sarkoplazmy a tím i energetického potenciálu svalové buňky, a právě zmnožení kontraktilních myofilament a počtu sarkomer. Pro to, aby tento děj mohl proběhnout a syntéza svalových bílkovin (MPS) převažovala nad jejím rozpadem (MPB), je třeba zajistit hned několik vstupních podmínek, od silového tréninku počínaje, po udržení pozitivní dusíkové bilance za pomoci dostatku bílkovin nekonče. Pokud vás tyto podmínky zajímají, doporučuji se vrátit ke článku: „Pravidla nabírání“. My ale pojďme dále.

Právě mezi rozpadem a tvorbou svalových bílkovin existuje dynamická rovnováha. Tu nazýváme tvorbou svalových bílkovin (anabolismus) a odbouráváním tkáňových proteinů (katabolismus). U zdravých jedinců při vyvážené stravě je příjem dusíku a jeho výdej v rovnováze. Při snaze o nárůst svalové hmoty je naopak cílem navýšit příjem dusíku a tím zajistit i pozitivitu dusíkové bilance. Naopak za patologických situací vedoucích k poškození organismu, vysokých tréninkových nárocích, neadekvátním příjmu bílkovin, po chirurgických zákrocích nebo při dlouhotrvajícím stresu dochází k metabolické odpovědi, při níž může nastávat převaha katabolismu nad anabolismem, a tím i zvýšený rozpad svalové tkáně. Hovoříme o stavu negativní dusíkové bilance, tedy vyššího rozpadu bílkovinných struktur nad jejich vznikem, a tím i reálné atrofie svalové tkáně.

Již jsme tedy pochopili, jaké jsou podmínky svalového růstu. Samozřejmě tou nejzásadnější podmínkou pro svalový růst, je progresivní zatížení jednotlivých svalových partií vyvolávající změny na buněčné úrovni, vedoucí k následné možnosti svalovou tkáň vybudovat. Je pro úplnost, silový trénink má následující 3 dopady (Schoenfeld, 2016):

• Mechanická tenze – jedná se o zatížení svalových vláken doprovodnou zátěží, tedy vůbec samotnou podstatu toho, že vezmete činku nebo zátěž do rukou a snažíte se ji překonávat. Ve sportovním prostředí touto kumulativní mechanickou tenzí rozumíme celkový odpor, velikost zátěže a celkový objem tréninku z pohledu pracovních sérií i opakování. Jedná se o zásadní poteciační faktor tréninku z pohledu svalové hypertrofie. Mechanoreceptory v našich svalech jsou velmi senzitivní na velikost a trvání zátěže a přímo stimulují hypertrofní a hormonální odpověď a signální dráhy mTOR vedoucí ke svalovému růstu.
• Svalové poškození – svalové poškození vzniká na základě opakování prodloužení a smrštění svalového vlákna při svalové kontrakci a jednotlivých opakováních v plném či určitém rozsahu pohybu. Svalové poškození aktivuje satelitní buňky (myoblasty) a okolní matrix, které se na základě imunitní odpovědi dále diferencují a proliferují a napomáhají opravě svalového poškození a tím i svalovému růstu.
• Metabolický stres – je způsobem opakovanou zátěží, celkovým časem pod napětím a kumulací energetických metabolitů při fyzickém výkonu, jako jsou laktát nebo H+ ionty. Ty snižují pH ve svalu a vedou tak po určitém čase k hypoxii a ukončení výkonu, ale také k samotnému vyvolání hypertrofní odpovědi. Zdá se, že i tento mechanismus je z pohledu svalové hypertrofie zásadní.

Tyto tři prvky tréninku způsobují na buněčné úrovni akutní změny, které následně vedou ke svalové hypertrofii. Nyní se tedy dostáváme na samotné jádro problému tohoto článku, a tak věřím, že byť složitější, tak pro vás bude následující pochopitelné a objasní vám samotné důvody, díky čemu vlastně naše svaly rostou. Co tedy na buněčné úrovni hraje hlavní roli pro svalový růst?

• satelitní buňky – aktivace satelitních buněk probíhá skrze svalové poškození při svalové kontrakci. Jejich aktivace napomáhá regenerovat poškozené svalové buňky a mikrotraumata v nich. Samotný proces regenerace svalů vyžaduje významnou přestavbu extracelulárního matrix a tam, kde dochází k rozsáhlému poškození, je proces regenerace neúplný.
• Satelitní buňky při své aktivaci silovým tréninkem dále aktivují (produkují) myoblasty, které se diferencují, proliferují a začleňují do svalových vláken. Tím vytvářejí nová svalová vlákna procesem podobným jako při embryonálním vývoji svalů u plodu. Po několika buněčných děleních se začnou satelitní buňky slučovat s poškozenými svalovými vlákny a procházet dalšími diferenciacemi a zráním. Jednou z prvních rolí popsaných pro jeden z nejzásadnějších anabolických hormonů – inzulinu podobný růstový faktor neboli IGF-1 byla právě jeho účast na proliferaci a diferenciaci satelitních buněk. Navíc působení IGF-1 v kosterním svalu rozšiřuje schopnost aktivovat proliferaci satelitních buněk (Charkravarthy a kol., 2000), zvyšuje a prodlužuje příznivé účinky na stárnoucí sval nebo svalovou hypertrofii.
• myogenní dráhy - Akt/mTOR dráha a mitogén-aktivovaná proteín kináza (MAPK) jsou dráhy, související se svalovým růstem, jejich úloha dříve nebyla dlouho zcela objasněna. Mitogenem aktivovaná proteinkináza (MAPK) je považována za zásadní regulátor genové exprese – komplexního procesu, kterým je v genu uložená informace převedena v reálně existující buněčnou strukturu nebo funkci a metabolismu ve vztahu ke svalové hypertrofii. Zdá se, že množství růstových faktorů, aminokyselin, ATP a kyslíku jsou regulovány mTOR signalizací. Několik navazujících drah, které regulují progresi buněčného cyklu, translaci, zahájení, transkripční reakce na stres, proteinovou stabilitu a přežití buněk jsou signalizovány přes mTOR. A to právě se samotnou schopností svalově růst a zajišťovat proteosyntézu.

• Bylo prokázáno, že MAPK spojuje buněčný stres s adaptivní reakcí v myocytech, modulace růstu a diferenciace. Tři odlišné signalizační moduly MAPK jsou spojeny se svalovou hypertrofií vyvolanou cvičením: extracelulární signálem regulované kinázy (ERK 1/2), p38 MAPK, a c-Jun NH2-terminální kinázy (JNK). To chápu, že je již složitější, nicméně z těchto modulů JNK se ukázal jako nejcitlivější na mechanické napětí a poškození svalů a je zvláště citlivý na excentrické cvičení. Cvičením indukovaná aktivace JNK je spojena s rychlým nárůstem mRNA transkripčních faktorů, které modulují buněčnou proliferaci a opravu DNA.
• hormony a cytokiny – mnoho z procesů souvisejících se svalovým růstem se děje na buněčné úrovni právě prostřednictvím hormonů a určité hormonální bouře jako reakce na zvednutou zátež. Těmi nejzásadnějšími hormony jsou inzulinu podobný růstový faktor IGF-1, mužský pohlavní hormon testosteron, růstový hormon a cytokiny. Zatímco první tři jmenované známe již velmi dobře, a to včetně jejich úlohy, u cytokinů se zastavme trochu více. Ve svalových buňkách se cytokiny vyskytují jako myokiny. Myokiny jsou malými signálními molekulami o velikosti 5–20 kDa, které jsou exprimovány a uvolňovány buňkami svalstva po svalové kontrakci. Jedná se o cytokiny a jiné peptidy, které mají autokrinní, parakrinní nebo endokrinní účinky a vyvolávají metabolické změny v reakci na fyzickou námahu. Kosterní sval je schopen do okolí uvolňovat mnoho různých myokinů v závislosti na svalové aktivitě, která expresi těchto molekul reguluje. V tomto ohledu může být kosterní sval vnímán jako endokrinní orgán schopný prostřednictvím těchto signálních molekul komunikovat a ovlivňovat další orgány jako tukovou tkáň, játra, kosti, mozek a další. Mezi ty nejznámější myokiny se řadí např.: myostatin, interleukin6, interleukin15, decorin a další.
• cell swelling /buněčný otok– důležitou roli ve svalovém růstu i celkové velikosti svalové buňky po tréninku hraje i buněčný otok. Ten se objevuje po náročných pracovních sériích s doprovodnou zátěží. Buněčný otok stimuluje anabolické procesy prostřednictvím zvyšovaní proteosyntézy a snižovaní proteolýzy. Vyšší buněčný otok tedy potencuje svalový růst. Toto velmi hezky shrnuje ve své práci z minulého roku například Hirono a kol. (2022).
• hypoxie – o hypoxii jsme již jednou mluvili, a to ve vztahu k délce trvání pracovní série a tzv. metabolickému stresu. Nedostatek kyslíku v pracující tkáni a jeho vyčerpávání počas série je velmi spojen s metabolickým stresem a vyčerpáním energetických rezerv ve svalu. Objevují se v něm kyselé metabolity jako laktát, případně H+ ionty snižující pH svalové tkáně. To vede nejen k nutnosti ukončit sérii, ale také k iniciaci svalového růstu a budoucímu potenciálu k superkompenzaci energetických zásob a růstu energetického potenciálu svalové buňky, a to v podobě vyššího objemu sarkoplazmy nebo dokonce svalového glykogenu.

Fyzická aktivita dále také výrazně stimuluje hormonální systém, a tak má trénink významný vliv na jednotlivé hormony. Změny můžeme pozorovat zejména v oblasti androgenních hormonů, které v případě mužů mají zásadní dopad na svalový růst. U žen nejsou některé z nich až tak výraznými hráči, nicméně i tak mají zásadní vliv.

To, které to jsou a jakou mají roli ve svalovém růstu si však nechejme do dalšího článku. Právě tam si rozebereme úlohu jednotlivých hormonů a podíváme se dále do tajů svalového růstu. Pevně tak věřím, že jsem vás právě tímto příspěvkem až příliš nepřehltil.