Niezgodka Safety - and Relief Valves
Transcription
Niezgodka Safety - and Relief Valves
Ændringer i muskelmasse og fibertype komposition ved styrketræning og detræning Jesper Løvind Andersen Institut for idrætsmedicin, Bispebjerg Hospital Hvorfor lave styrketræning? .. For at vores muskler skal blive stærkere To veje… Forbedre præstationen Øge størrelsen af muskelmassen Øge effektiviteten af den allerede eksisterende muskelmasse 1 Muskelfibre og Muskelfibertyper Muskel Bundter af muskelfibre Sarcomer Myosin Actin Muskelfiber Myofibril (diameter 20-100 um) (diameter ca. 1 um) Fiber types and Fibre Cross-sectional area (CSA) MHC I → MHC IIA → MHC IIX → MHC IIX → MHC IIA → MHC I → 2 Muskel fiber typer i humane muskler Mitochondria Capillary Myosin Muscle Type I (slow myosin) Musclefibre Type IIA (fast myosin) Type IIX (very fast myosin) Zacho og Andersen Contractility of single human skeletal muscle fibres 2X 2A 1 1 2X 1-2A 2A 2A-2X 2X 2X Bottnelli et al. 1999 m. vastus lateralis m. soleus m. triceps brachii Antal type1 fibre 3 Kontraktionshastighed i forskellige muskler Sol = soleus VL = vastus lateralis TB = triceps brachii MHC II Harridge, 1996 Forskelle mellem mennesker vastus lateralis deltiod Hurtige fibre = Langsomme fibre = Variation i antallet af type 1 fibre hos normale utrænede mænd Type 1 fibres in m. vastus lateralis 80 21 normale unge utrænede mænd Type 1 fibre 70 Percentage 60 50 40 30 20 10 0 E K A F O U J H B C D M I P G R S T Q N L Subjects 4 Kan vi ændre muskel fiber type sammensætningen i vores muskler gennem træning? Ikke rigtigt!? Men det er ikke hele historien! Slow m. vastus lateralis from healthy subject Fast m. vastus lateralis from subject with a spinal cord injury Anti-MHC II Slow Fast Anti-MHC I Fast Slow Andersen unpublished Buller et al, 1960 Styrketræning efterfulgt af detræning. “vores model” 5 Exercise session number Hack squat Number of sets Number of reps Incline leg press Number of sets Number of reps Knee extensions Number of sets Number of reps Hamstring curl Number of sets Number of reps 1-5 6-15 16-20 21-25 3 4 5 5 12,12,12 10,10,10,10 10,10,10,8,8 10,8,8,8,6 3 4 4 4 26-30 3 4 5 5 3 4 4 4 35-38 5 5 4 8,8,8,6,6 8,8,6,6,4 8,6,6,4 5 12,12,12 10,10,10,10 10,10,10,10 10,10,10,8 8,8,8,6,6 12,12,12 10,10,10,10 10,10,10,8,8 10,8,8,8,6 31-35 5 4 8,8,6,6,6 8,6,6,4 5 5 4 8,8,8,6,6 8,8,6,6,4 8,6,6,4 5 12,12,12 10,10,10,10 10,10,10,10 10,10,10,8 8,8,8,6,6 5 4 8,8,6,6,6 8,6,6,4 Andersen et al., Experimental design Biopsies resistance training 0 30 60 detraining 90 120 150 180 Days MyHC isoform changes with resistance- and detraining Resistance training MHC IIX ↓ MHC IIA↑ MHC I ~ 6 Changes in Fibre Type composition Myosin Heavy Chain isoform distribution MHC composition (%) before and after 12 wk heavy-resistance strength training ... and following 12 weeks of detraining 60 pre training post training * 60 post detraining 50 50 * 40 40 30 30 ** 20 10 20 10 ** 0 0 MHC I MHC IIA MHC IIX * MHC IIA: post training > pre training > post detraining (p<0.05) ** MHC IIX: post training < pre training < post detraining (p<0.01) Andersen & Aagaard Muscle & Nerve 2000 MHC 2X fluctuations with resistance training and detraining * 20 18 Andersen & Aagaard, 2000 16 Andersen et al., unpublished percent 14 12 10 8 6 4 * ** * 2 0 0 30 60 90 120 150 180 Days Strength training → Tapering / detraining ⇒ boosting of MHC IIX proportion of MHC isoforms (%) 20 IIX IIA 10 0 training Figure by M. Zacho tapering Time Andersen & Aagaard, Andersen et al. 7 Arbejde betyder noget…. Belastning gør ikke! Forandringer I fiber type distributionen mellem type II sub typerne er mere afhængig af arbejdet som sådan end af den belastning der arbejdes med. IIAX IIX NB: type I ikke I figur Fry et al., 2004 … men ønsker vi at arbejde mod en muskel der har en øget andel af MHC IIX? Det er afhængigt af hvilken type af atlet vi taler … Altså, en atlet af typen: Ingen udholdenhedsarbjede Høj muskel power (eksplosivitet) Høj RFD MHC IIX er; Fibre som har en metabolisme som gør dem I stand til at producere store mængder energi over korte perioder. Altså, type IIX fibre kræver restitution ofte for at undgå udmatning Derfor: At “arbejde” hen imod øget relativ mængde MHC II er måske ikke noget god ide for idrætspræstationer der varer mere end nogle få sekunder I næsten alle andre idrætspræstationer vil vi arbejde mod mere IIA 8 Hvorfor er det sådan? Fibre der indeholder MHC IIA er; -Relativt hurtige (signifikant hurtigere end MHC I fibre) -De er meget mere udholdende end type MHC IIX fibre, og, og de responderer godt på høj-intens aerob træning og alle typer af anaerob - De vil sandsynligvis ikke transformeres til MHC I fibre, med mindre de undergår meget betydelige mængder “lav/medium-intens” arbejde. Hypertrofi vs. Hyperplasi Teoretisk kan muskelvækst fremkomme på to måder; • Der kan ske en forøgelse af antallet af muskelfibre hyperplasi 2) De enkelte fibre kan blive større (forøget tværsnitsareal) hypertrofi 9 Strength and Power in Sports, Chapt 8, MacDougall Hyperplasi Fiber area vs. area of biceps brachii Number af fibers in biceps brachii Untrained controls: 172.000-381.000 Fiber number vs. area of biceps brachii Intermediate bodybuilders: 198.000-374.000 Elite bodybuilders: 204.000-419.000 MacDougall et al, 1984 10 * * * * * * * Small-sized fibers expressing MHCemb Kadi, 2000 Hypertrofi 11 Kontrol person Body-builder D’Antona et al., 2005 8000 Muscle fibre size Fibre size 6000 4000 Marathon runners Sprint runners 2000 0 type 1 type 2A type 2B Data from Sjöström et al., 1988 Body builder vs. normal, kvinder og mænd 14000 12000 um2 10000 Mænd 8000 Kvinder 6000 Type II areal Type I areal 4000 2000 0 BBM KM BBF KM Alway, 1994 12 Kadi, Acta Physiol. Scand., 2000 3 weeks 1yr Body-builder on steroids 5 yrs 10 yrs Endurance running 15 yrs Body-builder Normal resistance training 4 weeks bedrest Adult Spinal cord injury Body-builder (extreme case) 60 yrs 2 weeks space travel 75 yrs 90 yrs Andersen, 2003 Styrketræning efterfulgt af detræning. “vores model” 13 Experimental design Biopsies resistance training 0 30 60 detraining 90 120 150 180 Days Strength-training followed by detraining. Consequences for muscle fibre CSA Muscle fiber cross-sectional area Resistance training Detraining +24% +12% 5900 Type I fibers +11% *# 5400 Type II fibers * # 4900 +11% +7% # #* # 120 150 180 * 4400 3900 3400 0 30 60 90 Days Andersen et al., unpublished Type I fibre CSA through the strength-training phase Type I 8,0% 7,0% 6,0% Pre tr. 30 d tr. 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 90 d tr. 012 499 50 -1 20 49 00 9 -2 27 24 50 9 -2 35 999 00 -3 42 74 50 9 -4 50 49 00 9 -5 57 249 50 -5 65 99 00 9 -6 72 74 50 9 -7 80 499 00 -8 87 24 50 9 -8 99 9 Percentages in each fibre size class um2 ** Fibre size classes Andersen et al, Unpublished 14 Type II fibre CSA through the strength-training phase 8,0% 7,0% Pre tr. 30 d tr. 6,0% 5,0% 4,0% 90 d tr. 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 012 499 50 -1 20 49 00 9 -2 27 249 50 -2 35 99 00 9 -3 42 74 50 9 -4 50 499 00 -5 57 24 50 9 -5 65 999 00 -6 72 74 50 9 -7 80 499 00 -8 87 24 50 9 -8 99 9 Percentages in each fibre size class Type II Fibre size classes Andersen et al, Unpublished Type I fibre CSA through the detraining phase 90 d tr. 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 10 d dtr. 30 d dtr. 50 d dtr. 90 d dtr. 012 499 500 -1 20 49 000 9 -2 27 249 500 -2 35 99 000 9 -3 42 74 500 9 -4 50 499 000 -5 57 24 500 9 -5 65 999 000 -6 72 74 500 9 -7 80 499 000 -8 87 24 500 9 -8 99 9 Percentages in each fibre size class Type I Fibre size classes Andersen et al, Unpublished Type II fibre CSA through the detraining phase 90 d tr. 10,0% 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 10 d dtr. 30 d dtr. 50 d dtr. 90 d dtr. 012 499 50 -1 20 49 00 9 -2 27 24 50 9 -2 35 99 00 9 -3 42 74 50 9 -4 50 49 00 9 -5 57 24 50 9 -5 65 99 00 9 -6 72 74 50 9 -7 80 49 00 9 -8 87 24 50 9 -8 99 9 Percentages in each fibre size class Type II Fibre size classes Andersen et al, Unpublished 15 Arbejdsbelastning betyder noget! Efterhånden som den relative arbejdsbelastning øges, øges også det hypertrofe respons I både type I og type II fibre. Men ved relativt høje belastninger hypertrofiere type II fibre mere end type I fibre. IIX High loads Low loads Fry et al., 2004 Muscle-tendon overload (0,2,4,8,16 days) in rat Tendon mRNA MUSCLE 500 IGF-I mRNA ↑after 8 days * * 400 * * MGF mRNA ↑after 4 days 300 TENDON 200 15 * 10 5 0 Muscle Control Day 2 Day 4 Day 8 Day 16 Control Day 2 Day 4 Day 8 Day 16 M. plantaris; MTJ Overload through surgical removal of synergistic muscle Tendon (J. Olesen et al, JAP., 2006) Strength training followed by detraining (tapering) IIA IIA I IIX I IIA Strength training I IIX Detraining (tapering) IIA IIA I y Type II fibres increases in fibre size y IIX transformed to type IIA IIA I IIX I yType II fibre CSA decreased but to some extend above pre-training CSA. y IIA fibres transformed to type IIX fibres, with possible overshot … 16 Slut How fast are changes in MHC isoform composition initiated? Biopsy EX Biopsy Biopsy Biopsy Biopsy 24 hs 54 hs 96 hs EX - 24 hs 0 hs EX = exercise bout 17 Before exercise ATPase staining 4.6 * * * * * * After exercise ATPase staining 4.6 * * * * * * * * * * Glycogen staining * * Glycogen staining * * * * * ** * * * * * * * In situ hybridisation ATPase 4.6 MHC I (β/slow) 1 1 1 2A 2A 2X 2X MHC IIA 2X MHC IIX 1 1 2A 2X 1 2A 2X m. vastus lateralis Control leg Andersen et al. unpublished Work leg Exercisebout 96 hours 54 hours 24 hours Control 2A 18 MHC mRNA expression MHC protein expression Fibre type distribution in percent 25 25 2X 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 25 25 20 2A/2X 20 15 10 10 by bz 2A/2X a a 5 5 0 0 50 50 2A 45 40 40 35 35 30 30 25 0 Exercised leg Control leg bdz 15 45 2X 25 0 BEFORE 24 h 54 h 96 h ax 2A BEFORE 24 h 54 h 96 h Summery - Resistance training decrease expression of MHC IIX and increase expression of MHC IIA. - Detraining does the opposite. - MHC I seems less affected. - Changes in MHC isoform composition will be initiated immediately, but significant changes at the protein level will take weeks - Changes in muscle fibre size may be significant already within 1-2 weeks - Changes in MHC isoform composition is not dependant of loading, whereas muscle fiber hypertrophy is! 19