Fibras musculares, ¿cómo se las estimulan?

Muskelfasern: Wie stimuliert man sie?

Um den Mechanismus der Induktion von Muskelfasern und folglich der Hypertrophie zu analysieren, müssen wir bestimmte Prinzipien verstehen.

Eine Studie aus den 1980er-Jahren über Muskelfasern und Hypertrophie, die bis heute als wegweisend gilt, legt nahe, dass die durch Kraft- oder Widerstandstraining induzierte Muskelhypertrophie je nach Umfang und Intensität der Übung durch unterschiedliche Mechanismen reguliert werden kann.

Außerdem wird darauf hingewiesen, dass dies von der Arbeitsverteilung auf die Muskelfasern abhängt: den schnell kontrahierenden und den langsam kontrahierenden Fasern sowie unterschiedlichen Anteilen in bestimmten Bereichen der Fasern (1).

Muskelfasern: Typen

Im Allgemeinen wird weltweit anerkannt, dass es zwei verschiedene Arten von Muskelfasern gibt: langsam kontrahierende Muskelfasern (Typ I) und schnell kontrahierende Muskelfasern (Typ II). Die schnell kontrahierenden Muskelfasern lassen sich weiter in Typ IIa und Typ IIb unterteilen.

Muskelfaser Typ I

  • Muskelfasern des Typs I weisen die niedrigste Kontraktionsgeschwindigkeit, die kleinste Querschnittsfläche, die höchste oxidative (aerobe) Kapazität und die niedrigste glykolytische (anaerobe) Kapazität auf.
  • Sie kontrahieren langsam und können über lange Zeit eine gleichmäßige Kontraktion aufrechterhalten, ohne zu ermüden.
  • Diese Typ-I-Fasern werden vorwiegend bei Ausdaueraktivitäten eingesetzt, etwa von Langstreckenläufern, Schwimmern und Radfahrern.

Muskelfaser Typ II

  • Muskelfasern des Typs IIb weisen die höchste Kontraktionsgeschwindigkeit, die größte Querschnittsfläche, die geringste oxidative Kapazität und die höchste glykolytische Kapazität auf.
  • Sie sind ideal für kurze, schnelle Belastungsspitzen und werden bei Aktivitäten wie Sprinten, Powerlifting und Bodybuilding (bei bestimmten Übungen) eingesetzt.
  • Typ-IIa-Fasern sind intermediär, und ihre Eigenschaften liegen zwischen denen der Typ-I- und Typ-IIb-Fasern.

Muskelfasern: Unterschiede zwischen Typ I und Typ II

Muskelfasern des Typs I unterscheiden sich aus vielen Gründen von denen des Typs IIb; idealerweise kann man sie als Gegensätze betrachten. Typ-I-Fasern sind für lang andauernde Aktivitäten geeignet, während Typ-IIb-Fasern für kurze, schnelle Belastungsspitzen zuständig sind.

  • Typ-I-Fasern sind stark oxidativ und hypertrophieren wahrscheinlich nicht in gleichem Maße. Aufgrund ihrer reichhaltigen Blutversorgung werden sie als rote Fasern bezeichnet.
  • Typ-IIb-Fasern sind stark glykolytisch und neigen stärker zur Hypertrophie als Typ-I-Fasern. Sie verfügen über eine geringe Blutversorgung, wodurch sie hell erscheinen und daher als weiße Fasern bezeichnet werden.

Muskelfasern: Rekrutierung

Wie rekrutiert dein Körper Muskelfasern?; Nun, selbst kleine Muskelgruppen deines Körpers haben mehr als 100.000 Muskelfasern.

Ein Motoneuron stimuliert die Kontraktion deiner Muskeln: Es überträgt Impulse (Nachrichten) von deinem Gehirn und Rückenmark zu deinen Muskeln. Ein Motoneuron steuert zwischen 2 und 2000 Muskelfasern.

Das Motoneuron und die von ihm stimulierten Fasern werden als motorische Einheit bezeichnet, und jede motorische Einheit enthält hauptsächlich Muskeln desselben Typs. Außerdem feuert die motorische Einheit mit einer Frequenz, die die von ihr stimulierten Fasern begünstigt.

Nimm zum richtigen Zeitpunkt Nahrungsergänzungsmittel ein und setze auf Supplementierung vor, während und nach dem Training.

Kurz gesagt:

  • Ein langsam kontrahierendes Motoneuron bewirkt, dass sich die Muskeln langsam zusammenziehen,
  • Eine motorische Einheit für schnelle Kontraktionen wird schnell aktiviert.

Je schneller sie feuert, desto mehr Energie erzeugt sie. Wenn die Aktivität also leicht ist, werden hauptsächlich Typ-I-Muskelfasern stimuliert; wird sie jedoch zu intensiv, werden Typ-IIa-Muskelfasern eingesetzt. Bei Bewegungen mit der höchsten Intensität werden schließlich Typ-IIb-Fasern rekrutiert.

Das ist der Grund, warum Typ-I-Fasern als Fasern mit niedriger Reizschwelle und schnelle Typ-IIb-Fasern als Fasern mit hoher Reizschwelle bezeichnet werden. Um diese Fasern genauer anzusehen, kannst du sie unter dem Mikroskop betrachten.

Sie haben eine niedrige Reizschwelle, weil sie als erste Muskelfasern rekrutiert werden, und eine hohe Reizschwelle, weil sie nur unter den intensivsten Bedingungen rekrutiert werden … Dein Körper aktiviert seine Muskelfasern immer auf diese Weise …

Um besser zu verstehen, wie die Dinge funktionieren, steht uns ein Video unseres professionellen Trainers Rober Castellano zur Verfügung, das bei einem Seminar in Cádiz aufgenommen wurde.

Muskelfasern: Wie wachsen sie?

Die relevanteste Frage hier lautet: Was bestimmt, ob eine Muskelfaser an Länge oder an Durchmesser zunimmt? … Sehen wir uns das genauer an …

Nach dem Krafttraining vergrößern sich die Muskeln insgesamt und nehmen daher auch an Masse zu. Beim Menschen geschieht dies größtenteils durch eine Zunahme des Volumens der einzelnen Muskelfasern und nicht durch eine Zunahme der Faseranzahl.

Einzelne Fasern können ihr Volumen vergrößern, indem sie ihre Länge oder ihren Durchmesser erhöhen.

  • Eine Zunahme der Länge erfolgt durch das Hinzufügen neuer Sarkomere in Serie, die wahrscheinlich am Ende der bestehenden Fasern hinzugefügt werden.
  • Zunahmen des Durchmessers entstehen durch die Addition von Myofibrillen in paralleler Anordnung.

Die Veränderungen der Form und Struktur des Muskels passen sich diesen Größenzunahmen an, aber … was regt eine Muskelfaser dazu an, ihren Durchmesser oder ihre Länge zu vergrößern? …

Hypertrophie durch mechanische Spannung

Neben den Mechanismen der Muskelschädigung und der metabolischen Belastung entsteht Hypertrophie auch durch mechanische Spannung, die von den Muskelfasern selbst erzeugt werden muss.

Im Folgenden ist ein Abschnitt des Sarkomers dargestellt, der dir helfen wird, die Elemente zu verstehen, die mit der mechanischen Spannung zusammenhängen.

Wenn die mechanische Spannung, der eine Muskelfaser ausgesetzt ist, überwiegend von den passiven Elementen (Strukturteilen der Faser einschließlich des riesigen Moleküls Titin) erzeugt wird, scheint die Faser ihr Volumen hauptsächlich durch eine Zunahme ihrer Länge zu vergrößern, indem sie Sarkomere in Serie hinzufügt.

Dieser Effekt kann durch Titin ausgelöst werden, das die ihm auferlegte Dehnung wahrnimmt, da sich die Faser in Längsrichtung verformt.

Wenn dagegen die mechanische Spannung, der die Muskelfaser ausgesetzt ist, überwiegend von den aktiven Elementen (den Aktin-Myosin-Querbrücken) erzeugt wird, scheint die Faser ihr Volumen hauptsächlich durch eine Zunahme ihres Durchmessers zu vergrößern, indem sie parallel angeordnete Myofibrillen hinzufügt.

Dieser Effekt könnte durch die Ausbeulung der Muskelfasern nach außen ausgelöst werden, die bei der Bildung von Aktin-Myosin-Querbrücken auftritt und die Muskelfaser in Querrichtung verformt.

In der folgenden Grafik ist die Beziehung zwischen der aktiven und passiven Spannung eines Muskelabschnitts zu erkennen, denn die Agonisten- und Antagonistenmuskeln arbeiten zu einem bestimmten Zeitpunkt sowohl beim Anspannen als auch beim Dehnen.

Der Beitrag der passiven und aktiven Kraft zur allgemeinen mechanischen Spannung wird durch die Muskellänge, die Kontraktionsart und die Dehnungsgeschwindigkeit bestimmt.

Die Muskellänge

Krafttraining mit Übungen, die größere Bewegungsumfänge (ROM) einbeziehen, erhöht den Anteil der mechanischen Spannung, der aus den passiven Elementen stammt, weil die Strukturelemente gedehnt werden, nachdem die Fasern eine bestimmte Länge erreicht haben.

Entgegen der landläufigen Meinung verursachen ausschließlich konzentrisches Krafttraining mit vollständigem und mit teilweisem Bewegungsumfang (ROM) eine ähnliche Hypertrophie, wenn in beiden Trainingsprogrammen die gleiche Arbeitsmenge absolviert wird (2).

Die Art der Hypertrophie unterscheidet sich jedoch nach den verschiedenen Arten des Krafttrainings geringfügig:

  • Training mit vollständigem ROM führt hauptsächlich zu einer Hypertrophie durch eine Zunahme der Faszikel-Länge.
  • Training mit partiellem ROM führt überwiegend zu einer Zunahme der Querschnittsfläche der Muskelfasern.

Der Kontraktionsmodus

Krafttraining mit Verlängerungskontraktionen (exzentrischen Kontraktionen) erhöht den Anteil der mechanischen Spannung, der von den passiven Elementen stammt, da Titin aktiviert wird, sobald sich die Faser zu verlängern beginnt, und automatisch zur Kraftentwicklung beiträgt.

Titin enthält zwei hintereinandergeschaltete Elemente (Ig-Domänen und ein PEVK-Segment), die durch ein kleines N2A-Segment voneinander getrennt sind.

  • Bei passiver Verlängerung nehmen die hoch elastischen Ig-Domänen an Länge zu, wodurch nur ein geringer Widerstand gegen die Dehnung entsteht.
  • Bei aktiver Verlängerung bindet N2A an die dünnen Myofilamente, wodurch das Ausmaß der möglichen Änderung der Titinlänge durch die Verlängerung der Ig-Domänen begrenzt wird.

Folglich muss sich das deutlich steifere PEVK-Segment stattdessen verlängern (und kann sich auch um das dünne Myofilament wickeln), wodurch ein großer passiver Widerstand gegen die Dehnung entsteht, jedoch nur bei aktiv verlängerten (exzentrischen) Kontraktionen.

Obwohl man früher glaubte, dass ausschließlich exzentrisches Krafttraining ein stärkeres Muskelwachstum bewirken könnte als ausschließlich konzentrisches oder konventionelles Krafttraining, gilt inzwischen allgemein, dass bei einer Angleichung der Trainingsprogramme hinsichtlich Volumen oder Arbeit das Ausmaß der Hypertrophie nach ausschließlich exzentrischem und ausschließlich konzentrischem Krafttraining sehr ähnlich ist.

Wichtig ist, dass neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass sowohl ausschließlich exzentrisches als auch ausschließlich konzentrisches Krafttraining zwar zu ähnlichen Zunahmen des Muskelvolumens führen (3):

  • Ausschließlich exzentrisches Training vergrößert hauptsächlich die Faszikel-Länge.
  • Ausschließlich konzentrisches Training vergrößert hauptsächlich die Muskelquerschnittsfläche.

Die Dehnungsgeschwindigkeit

Krafttraining mit exzentrischen Kontraktionen kann unterschiedliche Dehnungsgeschwindigkeiten umfassen. Da die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung in der exzentrischen Phase deutlich flacher ist als in der konzentrischen Phase, beeinflussen diese Dehnungsgeschwindigkeiten die ausgeübte Kraft jedoch nicht wesentlich.

Die Dehnungsgeschwindigkeit beeinflusst jedoch jeweils den Anteil der von den passiven und aktiven Elementen erzeugten Kraft.

Höhere Geschwindigkeiten verringern den Anteil der mechanischen Spannung, der von den passiven Elementen stammt, da die Ablöserate der Aktin-Myosin-Querbrücken höher ist, wodurch die Menge der erzeugten aktiven Kraft abnimmt.

Andererseits nimmt der Anteil der mechanischen Spannung, der aus den passiven Elementen stammt, aufgrund der viskoelastischen Eigenschaften von Titin und den anderen strukturellen Elementen der Muskelfaser zu, die der Dehnung widerstehen.

Folglich gemäß der wissenschaftlichen Schlussfolgerung (4):

  • Ausschließlich exzentrisches und schnelles Krafttraining führt zu größeren Zunahmen der Faszikel­länge als ausschließlich exzentrisches und langsames Krafttraining.
  • Ausschließlich exzentrisches und langsames Krafttraining führt zu größeren Zunahmen der Querschnittsfläche des Muskels.

Schlussfolgerungen

Muskelfasern vergrößern ihr Volumen durch eine Zunahme ihrer Länge oder ihres Durchmessers:

  • Zunahmen der Länge entstehen durch die Addition von Sarkomeren in Reihe.
  • Zunahmen des Durchmessers entstehen durch die Addition von Myofibrillen in paralleler Anordnung.

Während des Krafttrainings scheint die Faser ihr Volumen hauptsächlich durch eine Zunahme ihrer Länge zu vergrößern, wenn die von ihr erfahrene mechanische Spannung stärker durch die passiven Elemente erzeugt wird.

Wenn die von der Faser erfahrene mechanische Spannung dagegen überwiegend durch die aktiven Elemente erzeugt wird, scheint die Faser ihr Volumen hauptsächlich durch eine Zunahme ihres Durchmessers zu vergrößern.

Der Beitrag der passiven und aktiven Kraft zur allgemeinen mechanischen Spannung wird durch Zunahmen der Länge oder des Durchmessers der Fasern bestimmt, die von der Muskellänge, der Kontraktionsart und der Dehnungsgeschwindigkeit abhängen.

Referenzen

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