Gdy mówimy o treningu w kontekście rozwoju jakiejś cechy – czy to siły czy masy mięśniowej – mamy pewne zalecenia, które przedstawione są w formie ilościowej. Na podstawie uśrednionych danych, można stwierdzić, że dana ilość serii jest tą efektywną, warunkującą efekty. Mimo wszystko, mając obiektywne zalecenia, efekty uzyskiwane przez ludzi nie są jednakowe, i nie tyczy się to tylko rozwoju masy mięśniowej, a kształtowania wielu cech fizycznych. Ludzie nie reagują na wysiłek fizyczny w jednolity sposób. Możemy wskazać dwie podobne osoby, trenujące z takim samym uporem maniaka, jednakże ich efekty mogą być skrajnie różne. Na te zmiany wpływa wiele pojedynczych cech, w tym osobnicze różnice genetyczne. To właśnie dlatego porównywanie się powinno dotyczyć jedynie samego siebie w danej jednostce czasu.
ODPOWIEDŹ ADAPTACYJNA NA TRENING
Badania naukowe dotyczące aktywności fizycznej i jej wpływu na daną cechę, dokonują zwykle analizy uśrednionej wraz z indywidualną zmiennością. Indywidualne zmiany sprawności muszą przekraczać błąd losowy (błąd pomiaru i zmienność z dnia na dzień), aby można je było uznać za prawdziwą odpowiedź na interwencję. Stosuje się również arbitralne progi (np. percentyl grupy, jednostki odchyleń standardowych) do kategoryzacji wysokich, niskich lub braku odpowiedzi na daną interwencję. W ten sposób ocenia się stopień reakcji danej osoby. W przypadku treningu pod siłę czy hipertrofię bardzo często stosuje się nazewnictwo high-, medium- lub low-responder, oceniające stopień w jakim osoby reagują na daną interwencję treningową.
To właśnie low-responderzy wzbudzają największe zainteresowanie w nauce. Jest to grupa osób, która bardzo słabo lub praktycznie wcale nie reaguje na zastosowany trening o danej charakterystyce. Częstość występowania nieznacznej poprawy wydolności krążeniowo-oddechowej w standardowym treningu wytrzymałościowym sięga nawet 40%. Po 6 tygodniach treningu wytrzymałościowego, ponad 50% (n = 21/39) uczestników można było przeklasyfikować jako „nieodpowiadających” na zastosowany trening. Oczywiście nie można traktować tego w sposób czysto zero-jedynkowy. Ponad wszelką wątpliwość, nie istnieje osoba, która nie jest w stanie zareagować w sposób adaptacyjny na żadną aktywność fizyczną. W większości wypadków, brak reakcji jest wypadkową danej metodologii badawczej i zastosowanej interwencji treningowej. Wraz ze wzrostem ilości bodźca zwykle zmniejsza się poziom low-responderów, a więc z dużą dozą prawdopodobieństwa część osób wymaga większego bodźca w celu uzyskania adaptacji treningowej.
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SKUTECZNOŚĆ ADAPTACJI TRENINGOWEJ
Płeć i wiek
Zdolność danej osoby do zwiększania masy mięśniowej poprzez trening oporowy znacznie spada wraz z wiekiem. Starzenie się wiąże się ze zjawiskiem „odorności anabolicznej”, charakteryzującej się zmniejszoną aktywacją szlaku mTORC1 i przewlekle zmniejszoną syntezą białek mięśniowych. Co więcej, spadek jakości tkanki mięśniowej związany ze starzeniem się może być czynnikiem leżącym u podstaw zmniejszania przyrostów siły na skutek treningu oporowego. Proces starzenia związany jest z narastającym stanem zapalnym, jako że organizm nie jest w stanie efektywnie utrzymywać homeostazy, bynajmniej nie w sposób na tyle wydajny jak u osoby młodej. Cytokiny prozapalne takie jak czynnik martwicy nowotorów alfa (TNF-alfa), interleukina 6 (IL-6) czy interleukina 1 beta (IL-1-beta) to główne mediatory przewlekłej odpowiedzi zapalnej. Stan ten wpływa na metabolizm białek w tkance mięśniowej, nasilając procesy kataboliczne związane z rozpadem białek mięśniowych tym samym promując negatywny balans pomiędzy ich syntezą a rozpadem.
Co ciekawe, wydaje się, że wiek nie zmniejsza zdolności danej osoby do poprawy sprawności sercowo-oddechowej. Można za to zauważyć zróżnicowany stopień adapatacji względem płci. Niedawny przegląd systematyczny i metaanalizy przedstawiły dowody na zależne od płci adaptacje lewej komory po treningu wytrzymałościowym. Objętość rozkurczowa lewej komory i objętość wyrzutowa są bardziej zwiększone u mężczyzn niż u kobiet, pomimo podobnego przerostu lewej komory.
Nie wydaje się jednak, aby płeć warunkowała zdolność do rozbudowy masy mięśniowej. Oczywiście kobiety cechują się zwykle mniejszą bezwzględną ilością masy mięśniowej, ale jest to wypadkowa niższego poziomu wyjściowego aniżeli samych zdolności do jej budowania. Porównując obie płci osób niećwiczących rzeczywiście poziom wyjściowy tkanki mięśniowej u mężczyzny będzie większy, co więcej charakteryzuje się on budową sprzyjającą jej eksponowaniu. Szersza obręcz barkowa jest jednym z takowych czynników. Wyniki badań naukowych porównujących zdolności hipertroficzne kobiet i mężczyzn mogą być dla znacznej większości zaskakujące. Już w 1995 roku zauważono, że 20 tygodniowy okres treningowy ramion skutkował bliźniaczo podobnym wzrostem przekroju poprzecznego mięśni dwugłowych i ramiennych zarówno u kobiet jak i u mężczyzn. Podobną zależność wykazano w 2001 roku gdzie całkowity okres treningowy u osób młodych i w wieku podeszłym trwał aż 6 miesięcy. W odniesieniu do dolnej części ciała, zauważono podobny względny wzrost masy mięśniowej pomiędzy kobietami i mężczyznami. Istotna ilość danych treningowych w odniesieniu do kobiet i mężczyzn poskutkowała wartościową meta-analizą autorstwa znanych osobistości z naukowego świata treningu siłowego. Brandon Roberts, Greg Nuckols oraz James Krieger dokonali przeglądu literatury naukowej porównującej parametry siłowe oraz bezpośrednie pomiary przyrostu masy mięśniowej u mężczyzn i kobiet, którzy stosowali taki sam program treningowy w poszczególnych badaniach. Spośród 10 badań zakwalifikowanych do meta-analizy, znalazły się prace zarówno faworyzujące kobiety jak i mężczyzn jak i bez znaczących różnic w odniesieniu do przyrostów masy mięśniowej. Wnioskując jednak z uwzględnieniem wagi statystycznej poszczególnych prac okazuje się ostatecznie, że nie ma szczególnych różnic w przypadku względnych wartości hipertrofii mięśniowej pomiędzy kobietami a mężczyznami. Jest to niezwykle wartościowy dowód stanowiący o wysokim potencjale kobiet do rozwoju masy mięśniowej.
CZYNNIKI MOLEKULARNE
Genetyka a odpowiedź na trening
Temat genetyki w sporcie jest czymś niezwykle niejednoznacznym i bardziej spekulacyjnym niż możliwym do oceny czysto zero-jedynkowej. Oczywiście istnieją geny warunkujące konkretne predyspozycje, jednakże są one niezwykle zależne od interakcji z otoczeniem. Przykładowo, istnieją geny warunkujące predyspozycje do wielu zaburzeń psychicznych, jednakże w odpowiedzi na, przykładowo, znęcanie się w dzieciństwie. Ten sam gen w innym środowisku może predysponować do publicznego ekshibicjonizmu. Należy więc na kwestie genetyczne patrzeć z dużym przymrużeniem oka.
Ostatni systematyczny przegląd literaturę naukowej wskazał istotny wpływ różnic genetycznych na odpowiedź treningową. Analiza wykazała, że różnice w ekspresji genów mogą warunkować zmienność na poziomie 44%, 72% i 10% kolejno dla treningu aerobowego, siłowego i bazującego na generowaniu mocy mięśniowej. Problem polega na tym, że w przypadku innych badań na dwu i jednojajowych bliźniętach pokazują, że rola genów jest znacznie mniejsza niż mogłoby się wydawać. Nawet w przypadku osób o identycznym garniturze genetycznym widuje się inne reakcje osobnicze na ten sam rodzaj treningu. Jest to z dużą dozą prawdopodobieństwa warunkowane wieloma czynnikami zewnętrznymi jak styl życia i rodzaj żywienia.
Czynniki epigenetyczne
Epigenetyka to nauka, która odnosi się do procesów, które zmieniają ekspresję genów bez zmiany sekwencji DNA i prowadzą do modyfikacji, które mogą być przekazywane potomstwu. Ćwiczenia mogą powodować modyfikacje epigenetyczne i wpływać na dalsze adaptacje metaboliczne. Główne mechanizmy epigenetyczne to metylacja DNA, modyfikacja histonów i regulacja niekodujących genów związanych z RNA. Ekspresja genów może częściowo wyjaśnić heterogeniczność reakcji adaptacyjnej Vo2max na trening wytrzymałościowy. Timmons i współpracownicy stwierdzili, że wyjściowa ekspresja 29 transkryptów RNA mięśni szkieletowych przed treningiem była powiązana ze zmianą Vo2max i osób, które ukończyły 6-tygodniowy program składający się z czterech 45-minutowych sesji rowerowych w tygodniu na około 70% Vo2max zbadanego przed protokołem treningowym. Dodatnia korelacja z poprawą Vo2max i 29 transkryptów została dodatkowo potwierdzona w niezależnym projekcie, uwzględniającym 17 uczestników, którzy trenowali na ergometrze rowerowym pięć razy w tygodniu przez 12 tygodni.
Co więcej, na zdolność do adaptacji treningowej mogą odpowiadać mikroRNA (miRNA). Istnieje kilka stanów chorobowych mięśni związanych z nieprawidłową funkcją miRNA, dlatego biorąc pod uwagę, że miRNA wpływa na rozwój i funkcję mięśni, prawdopodobnie istnieją takowe rodzaje, które wpływają na adaptację mięśni do treningu siłowego i wytrzymałościowego. Ponadto miRNA, które regulują syntezę białek, mają również potencjał do częściowego rozpoznania heterogeniczności poprawy masy mięśniowej wynikającej z treningu oporowego. W badaniu przeprowadzonym przez Davidsena i wsp. biopsje obszernego bocznego pobrano od high- i low-responderów, którzy ukończyli 5-dniowy w tygodniu program treningu oporowego przez 12 tygodni. Zauważono, że cztery mikroRNA ulegały zróżnicowanej ekspresji między osobami z wysokimi i niskimi odpowiedziami na trening oporowy. miR-378, miR-29a i miR-26a były regulowane w dół u osób z niską odpowiedzią i niezmienione u osób z dużą odpowiedzią, podczas gdy miR-451 był podwyższony tylko u osób z niską odpowiedzią.
Odpowiedź metaboliczna na trening
Nauka zajmująca się odpowiedzią metaboliczną organizmu na różne czynniki nazywa się metabolomiką. Polega na pomiarze endogennych i egzogennych metabolitów biorących udział w niezliczonych reakcjach metabolicznych zachodzących w organizmie człowieka, występujących w osoczu, ślinie, oddechu i innych biopłynach. Badania metabolomiczne badały reakcje ludzkiego metabolizmu w odpowiedzi na wysiłek fizyczny w celu zidentyfikowania metabolitów związanych z trybem, czasem trwania i intensywnością wysiłku. Co więcej, niedawne badanie metabolomiczne na myszach wykazało zależny od pory dnia wpływ ćwiczeń na metabolizm mięśni szkieletowych. Niestety na ten moment wiarygodność pomiarów metabolomicznych nie jest do końca znana.
Cell-free DNA
Krążące DNA bez komórek (cfDNA) odnosi się do zewnątrzkomórkowych nici DNA obserwowanych w osoczu lub surowicy krwi. Odpowiedź organizmu na różnego rodzaju stres wiąże się ze wzrostem cfDNA we krwi. Niedawno zbadano cfDNA pod kątem jego związku z wydajnością ćwiczeń, stresem wywołanym wysiłkiem i uszkodzeniem mięśni. Wzrost ilości wolnego od komórek DNA zaobserwowano natychmiastowo po treningach wytrzymałościowych i oporowych. Zmiany w przebiegu cfDNA w czasie zwykle osiągają szczyt pomiędzy 0–2 godzinami po wysiłku i stopniowo powracają do wartości wyjściowej po 24 godzinach, a wczesne dowody sugerują, że wzrost cfDNA wywołany wysiłkiem jest zależny od objętości i intensywności treningu, podobnie jak odpowiedź zapalna. Różne rodzaje ćwiczeń związane są z inną odpowiedzią cfDNA i zdaje się korelować ze spadkiem zdolności wysiłkowych wynikających z przeprowadzonego treningu. Podkreśla to potencjał cfDNA jako miary stanu wytrenowania i adaptacji. Na ten moment ilość badań naukowych w tej tematyce jest zbyt mała. Potrzebne są dalsze badania, aby scharakteryzować fluktuacje cfDNA i ich związek z długotrwałym stanem zdrowia, a także prześledzić różną intensywność, objętość, czas trwania lub rodzaj ćwiczeń. Ponadto wyjaśnienie rzetelności odpowiedzi cfDNA na tę samą serię ćwiczeń pozwoli na podstawowe zrozumienie jego znaczenia podczas monitorowania obciążenia treningowego.
CZYNNIKI INDUKOWANE WYSIŁKIEM (EXERKINY)
Wysiłek wiąże się z indukowaniem różnego rodzaju substancji warunkujących wiele specyficznych odpowiedzi organizmu. Wydaje się, że to one mogą stać za procesami adaptacyjnymi. Związki te zwane exerkinami są uwalniane z wielu narządów, tkanek i komórek organizmu i wywierają działanie auto-, para- lub endokrynologiczne. Exerkiny są uwalniane z mięśni szkieletowych (miokiny), serca (kardiokiny), wątroby (hepatokiny), białej tkanki tłuszczowej (adipokiny), brązowej tkanki tłuszczowej (baptokiny) i neuronów (neurokiny). Wykazano, że wiele z tych exerkin w izolowanych komórkach mięśniowych i modelach szczurzych potencjalnie reguluje syntezę białek mięśniowych, unaczynienie, mitochondria biogeneza, naprawa i przebudowa mięśni oraz przebudowa serca oraz neuroprotekcja w hipokampie.
Skuteczność adaptacji może poniekąd wynikać z rodzaju ekspresji konkretnych czynników i różnic w ich indukowaniu ze względu na osobnicze reakcje. Przykładowo, istnieje szansa, że różne rodzaje wysiłku będą w inny sposób warunkować ekspresje czynników wysiłkowych. Czysto hipotetycznie, osoba, u której dany rodzaj wysiłku spowoduje większą ekspresję BDNF, czyli neutroficznego czynnika pochodzenia mózgowego, uzyska lepszą adaptację pod kątem neuroplastyczności. Są jednak jedynie domniemania.
Cytrynian magnezu od Testosterone.pl w atrakcyjnej cenie – KUP TUTAJ
ZMIENNE TRENINGOWE A ODPOWIEDŹ ADAPTACYJNA
Stopień występowania odpowiedzi na dany protokół treningowy zależny od jest jego komponentów takich jak objętość i intensywność. Brak reakcji na trening wytrzymałościowy wydaje się być zniesiony przez zwiększenie dawki ćwiczeń (np. czasu trwania, objętości, czasu lub intensywności itp.). Montero i Lundby porównali częstość występowania braku odpowiedzi treningowej pod kątem sercowo-oddechowych wśród 78 zdrowych osób dorosłych, które podjęły 60, 120, 180, 240 lub 300 minut treningu wytrzymałościowego tygodniowo przez 6 tygodni. Uczestników podzielono na pięć grup, które wykonywały jedną, dwie, trzy, cztery lub pięć 60-minutowych sesji ćwiczeń. Brak odpowiedzi był ujemnie związany z dawką ćwiczeń w ciągu pierwszych 6 tygodni, w grupach 1, 2, 3, 4 i 5 kolejno u 69%, 40%, 29%, 0% i 0% osób. Co więcej, u osób, które nie wykazały odpowiedzi na trening, zastosowano dodatkowy okres 6 tygodni z dodatkowymi 2 jednostkami treningowymi w tygodniu, co zniosło początkowy brak odpowiedzi treningowej.
PODSUMOWANIE
Odpowiedź na trening cechuje się wysoką indywidualnością. Dwie niezwykle podobne osoby mogą całkowicie inaczej reagować pod względem adaptacji na ten sam rodzaj wysiłku, co pokazują badania na bliźniakach. Choć tematyka ta jest niezwykle szeroka, wydaje się, że istnieje szereg czynników, które mogą taką odpowiedź determinować. Po pierwsze czynniki zewnętrzne takie jak styl życia, sen, ilość stresu oraz żywienie to grupa intensyfikująca proces adaptacji. Osoby o skrajnie różnej higienie życia będą cechować się odmienną reakcją na trening. Istnieje jednak grupa czynników endogennych takich jak chociażby czynniki genetyczne. Wymienia się szeroką grupę genów, które mogą potencjalnie warunkować skuteczność adaptacji treningowych. Co więcej, trening cechuje się indukowaniem poszczególnych czynników nazywanych exerkinami, które zdają się warunkować konkretną adaptację. Istnieje możliwość posiadania pewnych predyspozycji co do sposobu i schematu indukowania poszczególnej reakcji w odpowiedzi na ten sam rodzaj treningu.
BIBLIOGRAFIA:
Milanović, Z.; Sporiš, G.; Weston, M. Effectiveness of high‐intensity interval training (HIT) and continuous endurance training for vo2max improvements: A systematic review and meta‐analysis of controlled trials. Sports Med. 2015, 45, 1469–1481.
Kodama, S. Cardiorespiratory fitness as a quantitative predictor of all‐cause mortality and cardiovascular events in healthy men and women. JAMA 2009, 301, 2024.
McLeod, J.C.; Stokes, T.; Phillips, S.M. Resistance exercise training as a primary countermeasure to age‐related chronic disease. Front. Physiol. 2019, 10, 645.
Australian Bureau of Statistics. Physical Activity. Available online: https://www.abs.gov.au/statistics/health/health‐conditions‐ and‐risks/physical‐activity/latest‐release (accessed on 1 May 2022).
Sanford, J.A.; Nogiec, C.D.; Lindholm, M.E.; Adkins, J.N.; Amar, D.; Dasari, S.; Drugan, J.K.; Fernández, F.M.; Radom‐Aizik, S.; Schenk, S.; et al. Molecular transducers of physical activity consortium (MoTrPAC): Mapping the dynamic responses to exercise. Cell 2020, 181, 1464–1474.
Bouchard, C.; An, P.; Rice, T.; Skinner, J.S.; Wilmore, J.H.; Gagnon, J.; Pérusse, L.; Leon, A.S.; Rao, D.C. Familial aggregation of ??? O2max response to exercise training: Results from the HERITAGE family study. J. Appl. Physiol. 1999, 87, 1003–1008.
Hubal, M.J.; Gordish‐Dressman, H.; Thompson, P.D.; Price, T.B.; Hoffman, E.P.; Angelopoulos, T.J.; Gordon, P.M.; Moyna, N.M.; Pescatello, L.S.; Visich, P.S.; et al. Variability in muscle size and strength gain after unilateral resistance training. Med. Sci. Sports Exerc. 2005, 37, 964–972.
Ross, R.; Goodpaster, B.H.; Koch, L.G.; Sarzynski, M.A.; Kohrt, W.M.; Johannsen, N.M.; Skinner, J.S.; Castro, A.; Irving, B.A.; Noland, R.C.; et al. Precision exercise medicine: Understanding exercise response variability. Br. J. Sports Med. 2019, 53, 1141– 1153.
Montero, D.; Lundby, C. Refuting the myth of non‐response to exercise training: ‘Non‐responders’ do respond to higher dose of training. J. Physiol. 2017, 595, 3377–3387.
Marsh, C.E.; Thomas, H.J.; Naylor, L.H.; Scurrah, K.J.; Green, D.J. Fitness and strength responses to distinct exercise modes in twins: Studies of twin responses to understand exercise as a therapy (STRUETH) study. J. Physiol. 2020, 598, 3845–3858.
Astorino, T.A.; Schubert, M.M.; Palumbo, E.; Stirling, D.; McMillan, D.W.; Cooper, C.; Godinez, J.; Martinez, D.; Gallant, R. Magnitude and time course of changes in maximal oxygen uptake in response to distinct regimens of chronic interval training in sedentary women. Eur. J. Appl. Physiol. 2013, 113, 2361–2369.
Robinson, M.M.; Dasari, S.; Konopka, A.R.; Johnson, M.L.; Manjunatha, S.; Esponda, R.R.; Carter, R.E.; Lanza, I.R.; Nair, K.S. Enhanced protein translation underlies improved metabolic and physical adaptations to different exercise training modes in young and old humans. Cell Metab. 2017, 25, 581–592.
Montero, D.; Díaz‐Cañestro, C. Endurance training and maximal oxygen consumption with ageing: Role of maximal cardiac output and oxygen extraction. Eur. J. Prev. Cardiol. 2016, 23, 733–743.
Diaz‐Canestro, C.; Montero, D. The impact of sex on left ventricular cardiac adaptations to endurance training: A systematic review and meta‐analysis. Sport. Med. 2020, 50, 1501–1513.
Welle, S.; Totterman, S.; Thornton, C. Effect of age on muscle hypertrophy induced by resistance training. J. Gerontol.‐Ser. A Biol. Sci. Med. Sci. 1996, 51, 270–275.
Kosek, D.J.; Kim, J.S.; Petrella, J.K.; Cross, J.M.; Bamman, M.M. Efficacy of 3 days/wk resistance training on myofiber hypertrophy and myogenic mechanisms in young vs. older adults. J. Appl. Physiol. 2006, 101, 531–544
Soci, U.P.R.; Melo, S.F.S.; Gomes, J.L.P.; Silveira, A.C.; Nóbrega, C.; Oliveira, E.M.D. Exercise training and epigenetic regulation: Multilevel modification and regulation of gene expression. In Exercise for Cardiovascular Disease Prevention and Treatment; Advances in Experimental Medicine and Biology; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2017; Volume 1000.
Jacques, M.; Hiam, D.; Craig, J.; Barrès, R.; Eynon, N.; Voisin, S. Epigenetic changes in healthy human skeletal muscle following exercise—A systematic review. Epigenetics 2019, 14, 633–648.
Timmons, J.A.; Knudsen, S.; Rankinen, T.; Koch, L.G.; Sarzynski, M.; Jensen, T.; Keller, P.; Scheele, C.; Vollaard, N.B.; Nielsen, S.; et al. Using molecular classification to predict gains in maximal aerobic capacity following endurance exercise training in humans. J. Appl. Physiol. 2010, 108, 1487–1496.
Sjögren, R.J.; Lindgren Niss, M.H.; Krook, A. Skeletal muscle microRNAs: Roles in differentiation, disease and exercise. Res. Perspect. Endocr. Interact. 2017, 1, 67–81. https://doi.org/10.1007/978‐3‐319‐72790‐5_6.
Seaborne, R.A.; Sharples, A.P. The interplay between exercise metabolism, epigenetics, and skeletal muscle remodeling. Exerc. Sport Sci. Rev. 2020, 48, 188–200.
Davidsen, P.K.; Gallagher, I.J.; Hartman, J.W.; Tarnopolsky, M.A.; Dela, F.; Helge, J.W.; Timmons, J.A.; Phillips, S.M. High responders to resistance exercise training demonstrate differential regulation of skeletal muscle microRNA expression. J. Appl. Physiol. 2011, 110, 309–317.
Breitbach, S.; Sterzing, B.; Magallanes, C.; Tug, S.; Simon, P. Direct measurement of cell‐free DNA from serially collected capillary plasma during incremental exercise. J. Appl. Physiol. 2014, 117, 119–130.
Chow, L.S.; Gerszten, R.E.; Taylor, J.M.; Pedersen, B.K.; van Praag, H.; Trappe, S.; Febbraio, M.A.; Galis, Z.S.; Gao, Y.; Haus, J.M.; et al. Exerkines in health, resilience and disease. Nat. Rev. Endocrinol. 2022, 2016, 273–289.
