Czy napięcie mięśni i czas pod napięciem to klucz do hipertrofii

Jedną z podstawowych zasad rządzących hipertrofią w kulturystyce jest stosowanie przerw między seriami krótszych od jednej minuty. W roku 1988 guru hormonów anabolicznych, William Kraemer, przeprowadził badanie, które dosłownie w ciągu jednej nocy zmieniło oblicze kulturystyki. Ten przełomowy eksperyment pokazał, że ciężki trening wytrzymałościowy połączony z krótkim odpoczynkiem między seriami (< 1 minuta) wpływa na zwiększenie produkcji hormonu wzrostu (GH) i testosteronu bardziej niż trening z dłuższym odpoczynkiem (> 3 minuty).1 Od tego czasu kulturyści stosują przerwy poniżej jednej minuty. Nie ma wątpliwości, że krótkie okresy odpoczynku będą prowadzić do lepszego spalania tłuszczu i większych efektów metabolicznych, ale czy powinno się je stosować przez cały czas?

Nowe badanie opublikowane w Journal of Strength and Conditioning Research pokazało, że krótkie odpoczynki między seriami prowadzą do zmniejszenia liczby powtórzeń wykonanych w ciągu sesji treningowej. Badaniu poddano mężczyzn wykonujących trening wytrzymałościowy górnej połowy ciała, składający się z dwóch eksperymentalnych sesji treningowych. W obydwu wykonywano sześć ćwiczeń na górną połowę ciała (ściąganie drążka wyciągu szerokim i wąskim chwytem, wiosłowanie na maszynie, wiosłowanie sztangą w leżeniu na ławce, uginanie przedramion ze sztangielką siedząc i uginanie przedramion na maszynie), każdego trzy serie po osiem powtórzeń z obciążeniem pozwalającym na wykonanie nie więcej niż 8 powtórzeń. Obie sesje różniły się jedynie długością odpoczynku między seriami i ćwiczeniami – jedna wykonywana była z przerwami o długości jednej minuty, a druga z 3 minutami przerwy. Nikogo nie powinien zaskoczyć fakt, że grupa z dłuższym odpoczynkiem była w stanie wykonać większą liczbę powtórzeń. Przekłada się to na kilka dodatkowych powtórzeń na każdym treningu, i tak przez pół roku. Ile dodatkowej siły i rozmiarów to będzie?

Gdy trenujemy, aby zyskać siłę, dłuższe okresy odpoczynku uznawane są ogólnie za sposób na zwiększenie regeneracji i utrzymanie intensywności treningu. Czy powinniśmy więc trzymać się krótkich okresów odpoczynku przez cały rok, kosztem zmniejszenia obciążenia i liczby powtórzeń? Wydłużenie okresu odpoczynku pomiędzy seriami powinno pozwolić na wykonanie większej liczby powtórzeń z większym obciążeniem. Aby zwiększyć masę mięśniową, należy ćwiczyć z większymi ciężarami i poddawać mięśnie większym napięciom. Świętej pamięci Arthur Jones w swojej książce napisał kiedyś: „Zwiększenie mięśni ZAWSZE zwiększy twoją siłę, a zwiększenie siły ZAWSZE zwiększy twoje mięśnie”. Aby zwiększyć siłę mięśnia, musisz zwiększyć jego rozmiar. Zwiększenie rozmiarów mięśnia zwiększy również jego siłę. Siła i wielkość mięśni są względem siebie wprost proporcjonalne”. To jasne, że więksi kulturyści są silniejsi i trenują z większymi ciężarami. Tom Platz, którego nogi uważane są przez wielu za najlepsze w historii kulturystyki, był w stanie wykonać 8 powtórzeń przysiadów ze sztangą ważącą 320 kilogramów.

Dłuższe okresy odpoczynku są niezbędne do zwiększenia siły

Intensywność najłatwiej obliczyć poprzez pomnożenie serii danego ćwiczenia przez liczbę powtórzeń w tych seriach (serie x powtórzenia). Jeśli walczysz o rozmiary, to lekkie wydłużenie odpoczynków pomiędzy seriami pozwoli na używanie większego obciążenia, co z kolei przyczyni się do wzrostu mięśni. Dwa najważniejsze aspekty intensywności to obciążenie mechaniczne (czyli napięcie) tkanki mięśniowej i czas jego trwania. Jeśli chcesz zyskać siłę, musisz robić dłuższe przerwy między powtórzeniami. Odpowiedni czas trwania odpoczynku jest dłuższy w treningu ukierunkowanym na wzrost siły lub mocy (waha się między 2 a 5 minutami).6 Trochę dłuższy odpoczynek pomiędzy seriami pozwoli ci na trening z większym obciążeniem i wyciśnięcie z siebie kilku dodatkowych powtórzeń. Przykładowo: jedno z badań porównywało siłę w przysiadzie u trzech grup ćwiczących. Jedna robiła 3 minuty przerwy pomiędzy seriami, druga 90 sekund, a trzecia 30 sekund. Badani w każdej grupie wykonywali 5 serii po 10 powtórzeń dwa razy w tygodniu przez okres pięciu tygodni. Wyniki badania pokazały, że u ćwiczących stosujących 3-minutowe przerwy siła wzrosła najbardziej w porównaniu do pozostałych grup.7 Inne badanie zakończyło się podobnym wynikiem. Badano w nim siłę mięśni w wyciskaniu sztangi na ławce. Ćwiczący wykonywali 10 serii po 6 powtórzeń z obciążeniem na poziomie 70% ich obciążenia maksymalnego, stosując 1, 3 lub 5 minut przerwy między seriami. Okazało się, że pomiędzy serią 1. a 10. siła nie zmniejszyła się zbytnio u stosujących 3- lub 5-minutowy odpoczynek (odpowiednio 4.8% oraz 2%), ale u ćwiczących z 1-minutową przerwą spadła już o kolosalne 27%.12 Dodatkowo, gracze z III ligi futbolu amerykańskiego z przynajmniej dwuletnim doświadczeniem w podnoszeniu ciężarów byli w stanie wykonać więcej powtórzeń przy 3-minutowych przerwach między seriami, niż gdy serie te trwały jedną minutę. W badaniu robili 3 serie wyciskań na ławce i na nogi z maksymalnym obciążeniem pozwalającym na 10 powtórzeń. Okazało się, że 1 minuta odpoczynku to za mało, by wykonać 10 powtórzeń z tym samym ciężarem w kolejnych seriach. Jednak gdy wydłużono odpoczynek do 3 minut, wykonanie 10 powtórzeń w następnych seriach stało się już możliwe.

Ile czasu potrzeba, by zregenerować siły po serii?

Ogólnie, niezależnie od zaangażowania mięśnia, 75% siły regeneruje się w ciągu 1 minuty odpoczynku i potrzeba dodatkowych 2-3 minut, by odzyskać siły całkowicie.8 Badania wskazują jednoznacznie, że gdy trenujemy z 90% obciążenia maksymalnego, to 3-5-minutowy odpoczynek pomiędzy seriami jest konieczny, by utrzymać liczbę powtórzeń bez znacznego spadku w intensywności treningu.9-11 Krótsze przerwy prowadzą do większej odpowiedzi anabolicznej organizmu, ale kulturysta zmuszony będzie do użycia mniejszych ciężarów. Pozostaje więc dylemat: czy ćwiczyć z większą ilością powtórzeń i dłuższym odpoczynkiem, co spowoduje obniżenie wydzielania hormonów anabolicznych, czy trenować z lżejszym obciążeniem, ale większym wydzielaniem hormonów?

Czy krótkie odpoczynki zwiększają hipertrofię mięśni?

Krótkie odpoczynki (< 1 minuty) powodują większe uwalnianie GH i testosteronu w porównaniu do odpoczynków dłuższych (3 minuty). Istnieją HIPOTEZY, że podczas długiego treningu siłowego nagła odpowiedź hormonalna organizmu, wywołana ćwiczeniami, jest ważnym czynnikiem prowadzącym do hipertrofii mięśni. Niektóre badania wykazały, że krótkie odpoczynki prowadzą do zwiększenia ilości testosteronu, inne że nie wykazały żadnych zmian. Pewne nowe badanie pokazuje, że wykonywanie 15 powtórzeń w serii ze średnim obciążeniem (60% maksymalnego) daje podobny wzrost ilości testosteronu zarówno u młodych, jak i u starszych mężczyzn. Jeśli poziom testosteronu był taki sam, to dlaczego młodsi zyskiwali więcej masy mięśniowej? Należy tu wspomnieć, że tylko nieliczne badania wykazały, iż nagły wzrost hormonów anabolicznych prowadzi do hipertrofii mięśni. W poprzednim badaniu taki wzrost ilości testosteronu podczas treningu wiązał się ze wzrostem wielkości mięśnia czworogłowego uda u wcześniej niećwiczących mężczyzn, podczas 6-miesięcznego okresu.2

Ponieważ testosteron stymuluje syntezę białek po sesji treningowej, zasugerowano, iż nagły wzrost produkcji testosteronu po ciężkim treningu może być ważnym czynnikiem w hipertrofii mięśni wywołanej treningiem. Oto bardzo ciekawe badanie: w roku 2005 naukowcy poddali tę hipotezę ostatecznemu testowi. Przez pół roku badali 13 mężczyzn uprawiających sporty siłowe od kilku lat. Czas ten podzielono na dwa nachodzące na siebie trzymiesięczne okresy; trening obejmował krótkie (2 minuty) i długie (5 minut) przerwy między seriami. Mierzono podstawową koncentrację GH w serum, całkowity testosteron, wolny testosteron, maksymalną siłę izometryczną prostowników uda i hipertrofię mięśni. Przeciwnie do oczekiwań badaczy, krótsze odpoczynki wcale nie prowadziły do szybszego wzrostu hormonów anabolicznych i hipertrofii mięśni. Nie wykryto różnic w poziomie hormonów pomiędzy dwoma systemami treningowymi. Obydwa prowadziły do ogólnego wzrostu poziomu hormonów w serum i koncentracji wolnego testosteronu. Jednak nagłe wydzielanie testosteronu było podobne. Wzrost mięśnia czworogłowego był taki sam w obydwu grupach. Kiedy porównano dwa okresy treningowe, okazało się, że różnice w długości przerw nie prowadziły do różnic w maksymalnej sile izometrycznej czy wielkości mięśni.

Hipertrofia mięśni następująca w obecności nagłego wzrostu hormonów anabolicznych

Badacze z The Exercise Metabolism Group przy McMaster University donieśli niedawno, że hipertrofia mięśni zachodzi bez nagłego wzrostu w stężeniu hormonów anabolicznych.3 Dziesięciu zdrowych, młodych mężczyzn wykonywało przez osiem tygodni (trzy razy w tygodniu) ćwiczenia jednostronne. Ćwiczenia jednostronne to takie, gdzie ćwiczy się jedną rękę – w tym wypadku nogę – a druga służy do porównywania efektów. Ćwiczeniami wykonywanymi podczas badania były wyprosty nogi i wyciskanie nogą przy 80-90% maksymalnego obciążenia. Próbki krwi pobierano przed, zaraz po treningu i 30, 60, 90 i 120 minut po zakończeniu sesji treningowej. U ćwiczących badano poziom testosteronu całkowitego i wolnego, GH i czynnika insulino-podobnego IGF-1 oraz innych hormonów. Badania wykonano po pierwszym i po ostatnim treningu. Przed i po treningu mierzono także przekrój poprzeczny mięśnia uda: obszernego bocznego. W ciągu 90 minut po treningu nie stwierdzono zmian w poziomie GH, testosteronu czy stężeniu IGF-1. Trening nie wpłynął także na poziom innych hormonów anabolicznych. Poziom GH rzeczywiście trochę się podniósł 30 minut po treningu, ale już po 90 powrócił do normalnego poziomu. Wywołaną treningiem hipertrofię mięśni zaobserwowano we włóknach mięśniowych typu 2 b (beta) i 2 a (alfa). W nodze nietrenowanej nie zaobserwowano żadnych zmian w wielkości mięśni. Podsumowując, trening jednostronny wywołał miejscową hipertrofię mięśni tylko w kończynie trenowanej, która to wystąpiła bez zmian ilości testosteronu, GH czy IGF-1 w obiegu. Morał z tej historii – nie skupiaj się tak bardzo na wywołaniu nagłego wzrostu hormonów anabolicznych kosztem obciążenia. Poza sezonem nie bój się używać większych ciężarów połączonych z dłuższymi odpoczynkami.

Czy napięcie mięśniowe jest ważniejsze od nagłego wzrostu hormonów anabolicznych?

Wzrost wielkości mięśni przypisuje się głównie dwóm czynnikom: obciążeniu mechanicznemu (napięciu mięśnia) i środowisku sprzyjającemu wzrostowi, w którym znajduje się mięsień (hormony zewnętrzne, jak testosteron i GH). Pracujący na Uniwersytecie Londyńskim dr Goldberg spędził wiele lat swojej kariery akademickiej, badając wzrost mięśni. Już na początku kariery zorientował się, że jeśli mięśnie szczura zostaną poddane obciążeniu (napięcia ekscentryczne), to mimo robienia szczurom różnych przykrych rzeczy ich mięśnie nadal się rozwijały – usuwano im przysadki mózgowe, by zatrzymać produkcję GH czy IGF-1; kastrowano je, co zatrzymywało produkcję testosteronu; wycinano im tarczycę lub zwyczajnie je głodzono. Pomimo tych okrucieństw u szczurów nadal odnotowywano hipertrofię mięśni odnóży.4 Opublikowana w 1975 roku praca naukowa dr. Goldberga o związku pomiędzy wzrostem mięśni a testosteronem wywołała zdumienie w naukowym półświatku. Podczas swojego eksperymentu doktor kastrował szczury, a ich mięśnie nóg poddawał obciążeniu. Wbrew oczekiwaniom mięśnie na odnóżach rosły, co sugeruje, że obciążenie mechaniczne zwiększa hipertrofię mięśni niezależnie od testosteronu.4 W sprawozdaniu z badania nad hipertrofią mięśni doktor Goldberg stwierdza: „Wywołanie maksymalnego obciążenia mięśnia zwiększa jego hipertrofię. W odróżnieniu od wzrostu zachodzącego w normalnych warunkach, hipertrofia wywołana treningiem zachodzi także u obiektów z usuniętą przysadką mózgową (szczury takie nie produkowały GH) czy u zwierząt chorych na cukrzycę. Dlatego proces ten wydaje się zachodzić niezależnie od obecności GH, insuliny, jak również testosteronu czy hormonów tarczycy. Hipertrofię można wywołać także u zwierząt głodzonych, u których zachodzi wtedy ogólny rozkład mięśni. Dlatego przy zwiększaniu wielkości masy aktywność mięśniowa jest czynnikiem ważniejszym od wpływu na nie hormonów dokrewnych”.

Wszystko tkwi w mięśniu

Kilku innych badaczy opublikowało prace, z których wynikało, że przyrosty masy i siły związane są z wewnątrzmieśniowymi czynnikami wzrostu takimi jak IGF-1, niezależnymi od poziomu hormonów. W badaniu, opublikowanym w dzienniku The Journal of Physiology, naukowcy poddali tę hipotezę próbie. W odróżnieniu od innych eksperymentów badacze byli w stanie rozróżnić efekty działania obciążenia mechanicznego i zewnętrznych czynników wzrostu, jak IGF-1. Stało się tak za sprawą odpowiednio zaprojektowanego doświadczenia, w którym użyto myszy nieczułych na działanie insuliny czy IGF-1. W rezultacie badacze byli w stanie bezpośrednio określić wpływ obciążania mechanicznego bez uwzględniania ustrojowych i zewnętrznych czynników wzrostu. Ponieważ czynniki te pełnią ważną rolę w rozwoju organizmu, w eksperymencie udział wzięły myszy transgeniczne, nieczułe na działanie IGF-1. Myszy miały także mięśnie mniejsze niż u normalnych przedstawicieli swojego gatunku. Moment zaskoczenia nastąpił, gdy pozbawione IGF-1 myszy poddano zwiększonemu wysiłkowi mięśniowemu. Mimo ogólnych przewidywań, że możliwości wzrostu będą ograniczone, trening spowodował u transgenicznych myszy wzrost mięśni oraz aktywował kinazę mTOR w stopniu takim samym jak u osobników kontrolnych. Wniosek: aktywacja mTOR oraz wzrost mięśni jest całkowicie zależny od obciążenia mechanicznego, na jakie narażone są mięśnie. Dlatego, gdy dwóch kulturystów o tym samym poziomie IGF-1 trenuje, to bardziej urośnie ten, który poddaje mięśnie większym obciążeniom!

Badacze odkrywają obecnie ścieżkę sygnalizacyjną, którą skurcze mięśni i wewnątrzmięśniowe czynniki wzrostu, jak IGF-1 wpływają na zmiany w komórkach satelitarnych i zawartości DNA mięśni. Przykładowo, 10 zdrowych mężczyzn wykonało w jednym badaniu 8 serii pełnych przysiadów. Stężenie wewnątrzmieśniowego IGF-1 w mRNA wzrosło o 62 procent, ale poziom testosteronu w serum praktycznie się nie zmienił.5 Oznacza to, że zmienny stopień przeciążenia mięśni nie przekłada się na zmiany w ilości testosteronu. Dr Goldberg jest jednym z ekspertów mówiących o Mechano Growth Factor lub MGF. MGF stymulowany jest poprzez napięcie mięśniowe lub, by jeszcze bardziej zwiększyć wyniki, przez rozciągnięcie połączone ze skurczem.6 Prowadzi to do szybkiego wzrostu MGF. Na podstawie jednego z badań, opublikowanych w dzienniku Journal of Applied Physiology stwierdzono, że wykonywanie ekscentrycznych skurczów nie tylko redukuje wydzielanie miostatyny (miostatyna hamuje rozwój mięśni), ale również zwiększa MGF.15 Wyniki badania sugerują, że aby zwiększyć poziom IGF-1 w mięśniach, lepiej jest maksymalnie je obciążyć niż spowodować nagły wzrost GH czy testosteronu.

Większość kulturystów poza sezonem odniesie więcej korzyści, trenując z dłuższym okresem odpoczynku i większymi ciężarami. Gdy trenujemy, by zwiększyć siłę mięśni, ogólnie zaleca się dłuższe przerwy na odpoczynek, pozwalające na większą regenerację sił i utrzymanie intensywności treningu. Jednakże długość tego odpoczynku może być różna i zależy od wielkości podnoszonego obciążenia. Przy ćwiczeniach z ciężarem bliskim maksimum – poniżej 90% obciążenia maksymalnego – zaleca się od 3 do 5 minut przerwy między seriami. Pozwoli to na utrzymanie ilości powtórzeń bez redukowania intensywności treningu. Badania sugerują, że dłuższe odpoczynki prowadzą do mniejszej produkcji hormonów anabolicznych, ale mięśnie zostaną bardziej obciążone, ponieważ ćwiczący jest w stanie używać większego obciążenia. To z kolei powoduje większą stymulację wewnątrzmięśniowych czynników wzrostu (czyli MGF i IGF-1).

Piśmiennictwo:

1. KRAEMER WJ, L MARCHITELLI, SE GORDON, E HARMAN, JE DZIADOS, R MELLO, P FRYKMAN, D MCCURRY AND SJ FLECK. Hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise protocols. J Appl Physiol. 69;1442-1450. 1990.

2. AHTIAINEN JP, A PAKARINEN, M ALEN, WJ KRAEMER AND K HA”KKINEN. Muscle hypertrophy, hormonal adaptations and strength development during strength training in strength-trained and untrained men. Eur J Appl Physiol, 89;555-563, 2003.

3. Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Grant EJ, Correia CE, Philips SM. Hypertrophy with unilateral resistance exercise occurs without increases in endogenous anabolic hormone concentration. Eur J Appl Physiol, 2006.

4. Goldberg AL., Etlinger JD, Goldspink DF, Jablecki C. Mechanism of work-induced hypertrophy of skeletal muscle. Med Sci Sports, 1975 Fall; 7(3):185-98.

5. Bamman MM, Shipp JR, Jiang J, Gower BA, Hunter GR, Goodman A, McLafferty CL Jr, Urban RJ. Mechanical load increases muscle IGF-1 and androgen receptor m RNA concentrations in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2001 Mar; 280(3):E383-90.

6. BAECHLETR, RW EARLE AND DWATHEN. Resistance training. In: Essentials of Strength Training and Conditioning. T.R. Baechle and R.W. Earle, eds. Champaign, IL: Human Kinetics, 200. pp. 395-425.

7. ROBINSON JM, MH STONE, RL JOHNSON, CM PENLAND, BJ WARREN, AND RD LEWIS. Effects of different weight training exercise/rest intervals on strength, power, and high-intensity exercise endurance. J Strength Cond Res, 9:216-221. 1995.

8. BILCHECK HM, WJ KRAEMER, CM MARESH AND MA ZITO. The effects of isokinetic fatigue on recovery of maximal isokinetic concentric and eccentric strength n women. J Strength Cond Res, 7:43-50. 1993.

9. WILLARDSON JM AND LN BURKETT. A comparison of three different rest intervals on the exercise volume completed during a workout. J Strength Cond Res, 19:23-26, 2005.

10. WILLARDSON JM AND LN BURKETT. The effect of rest interval length on bench press performance with heavy versus light loads. J Strength Cond Res, 20:396-399. 2006.

11. WILLARDSON JM AND LN BURKETT. The effect of rest interval length on the sustainability of squat and bench pressing repetitions. J Strength Cond Res, 20:400-403. 2006.

12. ABDESSEMED D, P DUCHE, C HAUTIER, G POUMARAT AND M BEDU. Effect of recovery duration on muscular power and blood lactate during the bench press exercise. Int J Sports Med., 20:368-373. 1999.

13. GOTO K, M NAGASAWA, OYANAGISAWA, T KIZUKA, N ISHII AND KTAKAMATSU. Muscular adaptations to combinations of high and low-intensity resistance exercise. J Strength Cond Res, 18:1730-737. 2004.

14. McKoy G, Ashley W, Mander J, Yang SY, Williams N, Russel B, Goldspink G. Expression of insulin growth factor-1 splice variants and structural genes in rabbit skeletal muscle induced by stretch and stimulation. J Physiol, 1999 Apr 15;516 (Pt 2):583-92.

15. Heinemeier KM, Olesen JL, Schjerling P, Haddad F, Langberg H, Baldwin KM, Kjaer M. Short term strength training and the expression of myostatin and IGF-1 isoforms in rat muscle and tendon: Differential effects of specific contraction types. J Appl Physiol, 2006 Oct 12.

16. Spangenburg EE, Le Roith D, Ward CW & Bodine S.C. (2008). J Physiol, 586, 283-291.