Arra gondoltam érdekes lehet számodra is, hogy azon túl, hogy az edződ azt kéri fuss ilyen és olyan intenzitáson ennyit vagy annyit, és majd ettől fejlődni fogsz, tisztába kerülj azzal kapcsolatban, milyen kémiai folyamatok zajlanak a szervezetedben sportolás közben, melyek a fejlődést izom szinten eredményezik. Bár a téma száraznak tűnhet, remélem a végére le tudjátok szűrni a sport közben is alkalmazható tanulságokat.
A sport olyan tevékenységünk, ami nem csak az izmainkra, de gyakorlatilag az összes szervünkre valamilyen hatást gyakorol. A csontozat, a máj, a hasnyálmirigy, az agy, gyakorlatilag az egész szervezet valamilyen szinten bekapcsolódik és részt vesz a sportmozgásban. Szerencsére a különböző szerveket érintő folyamatról optimális ingererősség és -hossz esetén elmondható, hogy pozitív hatással van az adott szervre. Tehát a sport egy jótékony stressz, és erre a stresszre, mint köztudott, a pihenés alatt teszi meg a fejlődést hozó regenerációit és alkalmazkodó lépéseit a szervezet.
A könnyű és intenzív terhelések pozitív hatása
Intenzitás szempontból a sportterhelést két fő csoportra érdemes bontani biokémiai szinten. Persze lehet többre is, de most maradjunk a lényegnél. Az egyik a könnyű intenzitású aerob, hosszú távon elbírható mozgás, mint a futás, vagy a kerékpározás, sífutás. A másik az intenzív, rövid ideig elbírható, mint például a súlyemelés, vagy a sprinterek futása. Persze a sportok többségénél a szervezet különböző arányban, keverve használja ezt a két, nevezzük úgy könnyű és nehéz intenzitású folyamat csoportot.
Az erős intenzitású terhelésnél a vázizomzatot szemlélve főképp a gyors izomrostokra támaszkodik a munkavégzés, a fejlődés jeleként az ilyen intenzív edzésektől fokozódik az ATP és foszfokreatin mennyisége az izomzatban, a mitokondriumok és a glikolitikus enzimek működése is javul, mint ahogy a VO2Max, illetve a szív maximális teljesítménye is.
A könnyebb intenzitású terhelés hatására az alkalmazkodást (fejlődést) a mozgásban résztvevő izmok kapilláris hálózatának bővülése, a glikogén raktárak növekedése, a TCA ciklus javulása, a mitokondrium szám növekedése és működésük javulása, az oxidatív enzimek működésének optimalizálódása jellemzi, illetve a plazma térfogat is növekszik, csak, hogy néhány, de közel sem teljes fejlődési területet említsek.
A kemény edzés hipertróf hatású az izmokra, magyarul fejleszti az izom volument, tehát erősek leszünk tőle, míg az állóképességi terhelés hatására az oxidatív folyamatok fejlődnek (oxigén jelenlétében glükózból és zsírból történő ATP termelés), javul a mitokondrium szám és működés, illetve az izomzat hajszálér hálózottsága, amik hatására kitartóbbak leszünk.
Ha maraton a célod, ne sprintekből álljon az edzésed. A kulcs: specifikusság.
Mint látható, vannak alkalmazkodási folyamatok, melyek általánosak az izomzatra nézve: minden intenzitástípus erősíti, de jelentős részük intenzitás specifikus. Az edzéselmélet egyik alaptörvénye a specifikusság. Egyrészt a mozgás szempontjából érdemes gyakran specifikusan terhelni a szervezetet, úgy, ahogy versenyen fog várhatóan történni. Tehát a futónak sokkal hatékonyabb fejlesztő ingert adunk, ha fut, mintsem, ha mondjuk evez. Emellett intenzitás szempontból is fontos a specifikusság. Ezért nem kocog sokat egy sprinter és ezért nem sprintel sokat egy a maratonfutó az edzésein.
Az alábbi ábrán látható, hogy a különböző távok lefutása, milyen arányban támaszkodik az anaerob, illetve az aerob rendszereinkre. Ebből az irányok már jól láthatók, hogy a különböző távokra nagy vonalakban milyen intenzitás arányok a helyénvalók a felkészülésben, amennyiben a specifikusságot szem előtt szeretnénk tartani.
Nagyon leegyszerűsítve mindegyik edzéstípus valamilyen fehérjeszintézis révén hat leginkább az izmainkra. A terhelés közben felhasználódnak, vagy leépülnek ezek a fehérjék, majd a regeneráció közben (megfelelő fehérjeellátottság esetén) megerősödve, gyarapodva visszaépülnek. Az erősítő edzés leginkább a kontraktilis fehérjék számát növeli (aktin, miozin, melyek az izom összehúzódásban játszanak szerepet), míg az állóképességi edzés hatására a mitokondriális fehérjék szintézise javul. Így az erősítés egyik szembetűnő hatása az izmosodás, míg az állóképesség fejlődés esetén ez közel sem annyira szembetűnő.
Szuper, ha erősödik az izom, de a megfelelő működéséhez kiváló vérellátásra is szükség lesz. A szervezetünk persze rajta van az ügyön, ezt hívjuk angiogenézisnek. Tehát edzés hatására új érhálózat, kapillárisok alakulnak ki az izomzatban annak érdekében, hogy az energiaszolgáltató, építő, vagy épp a lebontási folyamatok termékeinek izomhoz és izomtól történő szállítása hatékonyan működjön. A megerősödött érhálózattal, a magasabb pulzussal és a nagyobb vérvolumennel az edzett sportolónál a tápanyagok, mint glükóz, zsírsavak, aminosavak, a hormonok, oxigén és más fontos anyagok megfelelő működési környezetet tudnak biztosítani az izomzatnak. Igaz, az izomzat képes szénhidrátot tárolni a munkához (izomglikogén) és zsírsavakat is (intramusculáris trigliceridek), de mindkettő mennyisége limitált. Így főleg a hosszabb sportoknál kritikus a szervezet más területeiről, vagy kívülről érkező energiaszolgáltató tápanyagok folyamatos szállítása a működő izmok számára.
Ezek az izomzatot és érhálózatot építő folyamatok nem egyik napról a másikra mennek végbe. Persze minden edzést követően építkezik a szervezet a regeneráció alatt, de olyan nüánsznyi mértékben, hogy a mérhető, kimutatható fejlődést sokkal inkább hónapokban és években mérjük. Ezért szoktunk általában több hetet átívelő mezo-, vagy épp több hónapig tartó makrociklusokban gondolkodni az edzéstervezésben, és ezért intjük türelemre a sportolót, mikor két együtt dolgozott hét után megkérdi, mikor fogja érzékelni végre az edzővel együtt dolgozás eredményeit, a fejlődést.
Az edzői munka fontossága
A fent vázolt fejlődéshez egy fontos dolog elengedhetetlen, ez pedig a stressz. A célzott, specifikus és optimális stressz. Erre adja válaszként a szervezet a fejlődést, mint reakció. Az erősödéshez inkább a mechanikai stressz, az állóképesség fejlesztésére inkább a metabolikus stressz a hatékony, de ez sem fekete és fehér, minden esetben kevert, mint az izomrost típusaink.
Az edzők feladata, hogy kitalálják mikor, mivel, milyen erősen és milyen hosszan stresszeljék a sportoló szervezetét. Feltételezve az optimális életkörülményeket, a fejlődés tekintetében gyakorlatilag minden ezen a stresszen múlik. Nagyon nem mindegy, hogy egy edző olyan stresszorokat ad-e a sportoló szervezetének, amitől ő a választott versenyszám kihívásainak megfelelően fog fejlődni, vagy sem. A szakmánk nagyrészt erről szól. Egyénileg, versenyszám és más vonatkozásban tudni és ráérezni, mire van szüksége a sportolónak a jobb eredményekhez.
Izmok szempontjából: fejlődés=fehérjeszintézis
A fejlődés, ahogy fentebb írtam, izom szempontból gyakorlatilag fehérjeszintézist jelent. Hogy jobban megértsétek a fehérjeszintézist, egy kicsit mélyebb, molekuláris szintre, a DNS -ek világába kell felületes betekintést adjak.
A fehérjéink ahogy az köztudott, aminosavakból épülnek föl. A fehérjék specifikusak, az emberi szervezetet több tízezer különböző fehérje, enzim építi föl, és alakítja működését minden pillanatban. Ezek a fehérjék más helyen, más funkcióval vesznek részt az emberi test kifinomult működésében. Ezeket a fehérjéket nagyrészt a vérben szállított aminosavak segítségével építi a szervezet a következő, most a könnyű megértés kedvéért igencsak leegyszerűsített folyamat által:
A DNS-molekulák gén része megszabja az RNS-molekulák és ezen keresztül az épülő fehérjék aminosav sorrendjét. Viszont, hogy melyik génrész aktiválódik és ezáltal közvetve milyen fehérjék épülnek a sejten belül a citoplazmába, sport szempontból specifikus, ahogy fentebb írtam, leginkább az edző által kért stressz (edzés) kérdése. Magyarul nagyon nem mindegy, hogy edz a futó, mert egy-egy edzéssel eltöltött óra különböző hatású és erősségű fejlesztési ingereket vált ki. Ezért nem azt csinálja az okos sportoló, hogy kimegy és fut ahogy épp gondolja, hanem szisztematikusan felépített terv szerint próbálja a lehető legoptimálisabb fejlődést előidézni az edzésstressz által sejt szinten.
A következő edzés és izom folyamatok azok, melyekről ismerjük, hogy sport és fejlődés szempontból fontos fehérjeszintézist generálnak és nekünk, hosszútávfutóknak ebből a szempontból a legfontosabb biokémiai ingerek:
Minden izomösszehúzódáskor kalcium ionok szabadulnak föl. Ezek jelentős része magához az összehúzódáshoz szükséges, egy kisebb részük viszont az egyik állóképességi edzésben fontos kalcium kötő enzimet aktivizálja, a CaMKII-t. Ez az enzim pedig az egyik legfontosabb koaktivátor, a PGC-1a transzkripcióját segíti. (transzkripció: fehérjeszintézis egyik szakasza) A PGC-1a azért az egyik legfontosabb koaktivátor, mivel a futás szempontjából elengedhetetlen szerepe van az energiatermelésért felelős mitokondriumok bioszintézisében, illetve leginkább az izmok érhálózatának, kapillarizációjának fejlesztésében.
Tehát minden egyes izomösszehúzódással felszabaduló kalcium ion közvetetten és bonyolult úton, de az izmok számára állóképességi sport szempontból kiemelten jelentős mitokondriumokra és kapillarizációra lesz hatással. Érdekes módon nem az összehúzódás erősségétől, hanem a kontrakció számtól függ a kalcium felszabadulás. Ergo nem erősen kell összehúzódni az izmoknak, inkább minél többször. Ezért is jellemző a hosszútávfutók edzésére inkább a hosszú, sok-sok izomösszehúzódással járó edzés, mintsem a kevesebb összehúzódással járó, rövidebb, de intenzív futások.
Minél hosszabb a futás, annál inkább fáradnak az izomrostok. Egy hosszabb állóképességi futás elején leginkább a lassú rostjainkat használjuk, a kalcium felszabadulás és ezáltal a mitokondrium szintézis és érhálózat javulás itt a legjobb. Idővel ezek a lassú rostok fáradnak és a gyorsabb (kevert) izomrostok is kénytelenek bekapcsolódni a munkavégzésbe, amennyiben fent szeretnénk tartani az intenzitást. Tehát egy kellően hosszú edzésnél a gyorsabb rostok is fejlődnek mitokondriális szempontból és ezáltal is állóképesebbé válnak.
Ez a PGC-1a koaktivátor, ahogy látható, egy elég jó dolog nekünk állóképességi sportolóknak, érdemes kihozni belőle, amit ki tudunk.
Mivel lehet még forszírozni a PGC-1a transzkripcióját?
Sport közben alapvetően az ATP az a vegyület, ami az energiát szolgáltatja az izomösszehúzódáshoz. A nagy energiájú foszfátkötés bontása által nyújtott energia az izomösszehúzódásban vesz részt és az ATP-ből egy foszfátkötéssel kevesebbet tartalmazó ADP keletkezik. Az ADP további kötést bonthat, így alakul ki az AMP. Mindhárom foszfátkötésű vegyület aránya változékony az izomban és ezen arány jelentősen fáradtság kérdése. Mikor az energetikai fáradás miatt kevesebb lesz a rendelkezésre álló ATP, és nő az AMP arány, -ez leginkább az izomglikogén és/vagy a vércukorszint csökkenéséből fakadhat – aktiválódik egy AMPK (AMP aktivált protein kináz) nevű enzim. Ez az AMPK a PGC-1a-ra gyakorolt hatáson kívül több fontos folyamat egyik szabályozója, mint pl. a zsírsavak felhasználása.
Ebből kifolyólag azt érdemes eltennetek tanulságképp, hogy elfáradni, kicsit eléhezni, kimeríteni a raktárainkat sport közben, kiváló fejlesztő inger. Azonban figyelj, a túl korai edzés közbeni kimerülés, ami azzal jár, hogy már féltávnál belassulsz és nem tudod megfelelő intenzitáson elvégezni az edzést, azt jelenti túllőttél a célon. Ezt tessék elkerülni, ezzel többet rombolhatsz, mint amennyit nyerhetsz.
Mikor az első küszöb (aerob küszöb) fölötti intenzitáson folyik a sportmozgás, a laktáttermelődés fokozódik. A második küszöb fölött a termelődés meghaladja a felhasználás mértékét. Ebben a környezetben a glikolízis fenntartása érdekében a NAD+ arány csökken, a HADH mennyiség nő. Ez pedig egy Sirtuin nevű enzim jelenlétét növeli, ami ugyancsak hatással van a PGC-1a aktivitásra.
Mi következik ebből?
Hogy a mitokondriumok és hajszálérhálózat fejlesztése szempontjából az intenzív, laktátermelődéssel járó intenzitás is igen hatékony és fejlesztő inger. Csak tudni kell az edzésben az alkalmazási arányokat jól eltalálni, hogy elkerüljük a túlfáradást, sérülést, teljesítmény esést.
A Sirtuinról (SIRT) azt sem árt tudni, hogy a kalória deficites állapot is aktiválja, ezzel együtt a PGC-1a-t. Tehát például az éhgyomorra, éhesen végzett sportmozgás fejlesztő lehet, de itt fel kell hívjam a figyelmet, hogy ez nem egyenlő a teljesítmény és egészségromboló éhezéssel. Az edzésnap energiamérlege nagyjából egyensúlyban kell legyen.
A sport, főleg a versenyzés és a magas intenzitású mozgás vészreakciókat mozgósít a szervezetben, aminek egyik eleme az adrenalin fokozott jelenléte a vérben. A PGC-1a aktiválása fokozódik magasabb adrenalin szint esetén.
Tehát egy kis izgalom, a kemény tempó ilyen úton is fokozza a teljesítményt.
Még egy PGC-1a aktivitást segítő elemet említek, ami a ROS (Reactive Oxigen Species). Aerob munkavégzés során a szervezetbe került nagy mennyiségű oxigén jelentős része részt vesz az energiaszolgáltató folyamatokban, egy töredék része azonban szabad gyökként jelenik meg a szervezetben. Mint köztudott, a szabad gyökök nem épp a barátaink, ezért a szervezet antioxidánsok segítségével közömbösíti ezeket. Mint az utóbbi évtizedekben kiderült, ezen szabad gyökök képesek aktiváló hatással lenni a PGC-1a-ra és egyben az is, sport után, kívülről bevitt antioxidánsokkal csökkenteni tudjuk a PGC-1a aktiválódását. Ebből kifolyólag a magas, főleg szintetikusan előállított antioxidánsokat nem az egyébként fárasztó és hosszú sportedzést követően a legcélszerűbb alkalmazzuk.
Az imént érintőlegesen említett biokémiai folyamatok és reakciók csak egy pici töredékei komplex rendszerünknek, de ilyen mélységben talán érdemes, érdekes és hasznos tisztában lennie egy sportolónak a mozgás és fejlődése szempontjából fontosabb folyamatokkal.
Ügyes és okos futásokat kívánok!
Forrás:
Sarah B. Wilkinson,Stuart M. Phillips,Philip J. Atherton,Rekha Patel,Kevin E. Yarasheski,Mark A. Tarnopolsky,Michael J. Rennie: Differential effects of resistance and endurance exercise in the fed state on signalling molecule phosphorylation and protein synthesis in human muscle
Brendan Egan, Juleen R. Zierath: Exercise Metabolism and the Molecular Regulation of Skeletal Muscle Adaptation
