Jak wiemy, Do hipertrofii włókien mięśniowych, potrzebne są trzy podstawowe rzeczy. Trening oporowy, stymulujący mięśnie
i wywołujący mikrouszkodzenia, które później są nadbudowane, odpowiednia podaż energii, a także białka, niezbędna dla wspomnianej nadbudowy oraz właściwa regeneracja, gdyż to właśnie w jej trakcie następuje pożądany wzrost mięśnia. Zainteresowanych procesem budowy mięśnia zapraszam na małą podróż od ogółu do szczegółu. W artykule tym zajmiemy się jednymi z podstawowych cząsteczek, które wspierają organizm w budowaniu masy mięśniowej. Czym są komórki satelitarne i jaka jest ich rola?
Komórki satelitarne i komórki macierzyste
Komórki macierzyste to rodzaj niewyspecjalizowanych, pierwotnych i jeszcze nie do końca dojrzałych komórek w ludzkim ciele. Zapewne nie raz słyszeliście o nich w kontekście krwi pępowinowej, którą można pobrać w celu zachowania krwiotwórczych komórek macierzystych, które mogą pomóc w przypadku konieczności wsparcia układu odpornościowego i krwionośnego w ewentualnych chorobach – odpowiednio przechowywana i zabezpieczona może nawet uratować w przyszłości życie lub zdrowie dziecka lub jego rodzeństwa. Komórki macierzyste zastępują zasoby tych komórek specjalistycznych, które zostały uszkodzone lub zniszczone. Komórki macierzyste posiadają zdolność zarówno do samoodnawiania, jak i różnicowania. Tworzą więc albo swoje własne kopie, albo komórki bardziej wyspecjalizowane.
Komórki satelitarne są jednymi z bardziej znanych komórek macierzystych. To właśnie ten typ komórek wspiera regenerację mięśni po wysiłku fizycznym (nie tylko siłowym), a także pomaga w hipertrofii włókien mięśniowych.
Komórki satelitarne mięśni szkieletowych są spoczynkowymi jednojądrzastymi komórkami miogennymi, które umiejscowione są między sarkolemmą a błoną podstawną końcowo zróżnicowanych włókien mięśniowych.
Przekrój mięśni zabarwiony przeciwciałem przeciwko CD56 (brązowy kolor) i kontrastowo hematoksyliną Mayera. Jądra są niebieskie, a komórki satelitarne otoczone są brązową obwódką. Grot strzałki wskazuje komórkę satelitarną, a strzałki – jądra miojądrowe. [Źródło]
Zazwyczaj w dorosłym mięśniu są nieaktywne, jednak działają jako rezerwowa populacja komórek, zdolna do rozmnażania się
w przypadku urazu, co powoduje regenerację uszkodzonego mięśnia oraz zwiększenie się liczby komórek satelitarnych. Komórki prekursorowe mięśni, które pochodzą z komórek satelitarnych, mogą być wykorzystywane do naprawy i regeneracji uszkodzonych lub miopatycznych mięśni szkieletowych lub do działania jako wektory do terapii genowej. Jak wspomniano, na skutek naruszenia włókna mięśniowego komórki satelitarne dzielą się i wbudowują w uszkodzone włókno mięśniowe. Dochodzi zarówno do regeneracji włókna jak i przywrócenia równowagi między ilością cytoplazmy i jąder. Adaptacja włókien polega między innymi właśnie na zwiększeniu ilości cytoplazmy, której funkcje są pod kontrolą jader. Zatem jeśli zwiększa się ilość cytoplazmy, siłą rzeczy ilość jąder komórkowych również musi zostać zwiększona. Jest to niezbędne, by proces powstawania białka przebiegał prawidłowo.
Zwiększenie ilości jąder => wzrost DNA => odczyt informacji z DNA i przypisanie jej na RNA => synteza białek mięśniowych.
Owe jądra pozyskiwane są nie inaczej, niż właśnie z komórek satelitarnych.
Jeśli zamiast do podziału i powstawania nowych komórek satelitarnych dochodzi do ich fuzji, to mowa tu o hiperplazji, czyli sytuacji, gdzie powstaje zupełnie nowe włókno mięśniowe. Hiperplazja występuje jednak głównie podczas rozwoju organizmu, choć nie jest wykluczone, że w części populacji może występować także u osób dorosłych.
Doładuj baterie przed treningiem dzięki No.1 od Testosterone.pl
Ile przeciętnie wynosi liczba komórek satelitarnych w ciele człowieka? (3)
W jednym ze źródeł znaleźć można taki wzór, choć poniżej podajemy przykład nieco bardziej klarowny.
- Liczba komórek w ciele: 2 × 10 (7) do 3 × 10 (7) jąder / g, 20–25 kg mięśni u przeciętnego człowieka;
- 2 × 10 (5) do 10 × 10 (5) komórek satelitarnych / g, tj. × 1 × 10 (10) do 2 × 10 (10) komórek satelitarnych na osobę.
Liczby w nawiasach to potęgi.
Liczba jąder pochodzących z komórek satelitarnych większą jest u osób młodych, niż dojrzałych. Przykładowo u mężczyzn między dwudziestym a trzydziestym rokiem życia mięsień dwugłowy ramienia ma ok 4% jąder z komórek satelitarnych, ten sam mięsień
w grupie wiekowej powyżej 58 roku życia to już tylko 1,5% jąder komórkowych z tego źródła. Badanie wspomniane niżej pokazuje, że ilość komórek satelitarnych w kontekście budowania masy mięśniowej ma duże znaczenie.
Co istotne, siła oddziaływania komórek na budowanie mięśni nie jest stała
i zależy od wielu czynników – również genetycznych.
Mówiąc bardzo ogólnie, nawet przy mocno wykańczających treningach i odpowiedniej diecie hipertrofia nie wystąpi (lub wystąpi
w bardzo ograniczonym zakresie), jeśli komórki satelitarne nie “oddadzą” swoich jąder mięśniom, by te mogły wyprodukować więcej materiału genetycznego, sygnalizującego wzrost komórek. To właśnie aktywacja komórek satelitarnych świadczy o tym, że przy takim samych parametrach treningu, odżywiania i regeneracji, jedni osiągają doskonałe rezultaty, podczas gdy inni co najwyżej średnie.
W jednym z badań (1) porównano ilość komórek satelitarnych i jej wzrost oraz wzrost powierzchni włókien mięśniowych podczas 16 tygodni wykonywania treningu oporowego.
- Osoby, które doskonale reagowały na ów trening miały początkowo średnio 21 komórek satelitarnych na 100 włókien. Ilość ta wzrosła do 30 komórek na 100 włókien, co przełożyło się na zwiększenie ich średniej powierzchni o… 54%!
- Osoby, które reagowały na trening słabo lub wcale miały początkowo średnio 10 komórek satelitarnych na 100 włókien … i ilość ta nie zmieniła się, co siłą rzeczy nie przełożyło się na ich hipertrofię.
Wśród 66 badanych (2) najlepszych 17 respondentów uzyskało średnio 58% wzrost powierzchni poprzecznego przekroju włókien, 32 respondentów uzyskało 28% wzrostu, zaś 17 osób, jak wspomniano, nie miało owego wzrostu wcale. Co ciekawe, o ile w tej pierwszej grupie ilość komórek satelitarnych wzrosła znacznie (z 6 na 10%), o tyle w grupie drugiej wzrost ilości komórek satelitarnych był mały
(z 5 na 6%), co świadczy o tym, że nie tylko ilość owych komórek ale również ich jakość ma ogromne znaczenie. Wykazano, że w budowaniu masy mięśniowej żywienie i optymalne programowanie treningowe odgrywa pewną rolę, ale równie ważny jest genotyp i co za tym idzie, istotne są też liczba: molekuł sygnalizacyjnych, wrażliwość komórki na sygnały, dostępność komórek satelitarnych, rozszerzenie puli komórek satelitarnych oraz , regulacja miRNA. U osób, które doskonale reagują na trening oporowy, mają wysoką ekspresję genów kluczowych dla hipertrofii i wyraźną przewagę adaptacyjną nad innymi osobami. To między innymi tutaj możemy upatrywać odpowiedzi na to, dlaczego niektórzy naturalni bodybuilderzy wyglądają znacznie lepiej niż osoby, które bezskutecznie ładują w siebie tony “towaru”
Ostatnie badania dowodzą, że choć komórki satelitarne traktowane były jako populacja jednorodna, mogą być tak naprawdę bardzo zróżnicowane, Subpopulacja komórek satelitarnych może pochodzić ze znacznie prymitywniejszej komórki macierzystej. Oznacza to, że znaczenie ma nie tylko sama liczba komórek satelitarnych, ale również ich jakość i wspomniana genetyka.
Niezbędne aminokwasy w owocowych smakach
Czynniki wpływające na “jakość” komórek satelitarnych
Genetyka
Jak już parokrotnie podkreślono, zarówno na ilość jak i na potencjał komórek satelitarnych ogromny wpływ ma genetyka. To właśnie różnorodność genetyczna ma bardzo duży wpływ na to, że jedni są urodzonymi sprinterami, inni doskonale odnajdują się w sportach ekstremalnych, jeszcze inni zaś potrafią zrobić przysiad ze sztangą, na której mają ponad 30 kilogramów. Oczywiście, ogromne znaczenie ma tu również styl życia, trening, zaangażowanie czy preferencje, jednak potencjał genetyczny ma tu również ogromne znaczenie. Lecz nie tylko on – czasem zdarza się tak, że choć pula genów jest dość podobna, to znacznie różni się pod względem transkrypcyjnym, a więc w innym stopniu przepisywane są informacje z DNA do RNA. Jak wspomniano kilka akapitów wcześniej, owa transkrypcja jest niezbędna do właściwej syntezy białek. To właśnie ona może też mieć znaczenie dla specyficznej odpowiedzi komórek satelitarnych, nawet, jeśli ich ilość u różnych osób jest zbliżona. U osób, u których większa jest aktywność genów kodujących białka związane ze stanami zapalnymi organizmu, hipertrofia mięśni może być mocno ograniczona, a nawet nie występować.
Stan zdrowia
Jest to kolejny czynnik kluczowy dla odpowiedniego działania komórek satelitarnych. Ich działanie ma na celu zwłaszcza regenerację mięśni po wysiłku fizycznym. Jeśli stan zdrowia jest zły, również zdolności regeneracyjne są zaniżone. Szczególne znaczenie mają tu choroby, które mocno upośledzają regenerację komórek (jak choćby cukrzyca typu II).
Inne komórki sąsiadujące
Tak zwane mikrośrodowisko, w jakim znajdują się komórki satelitarne. Z jednej strony są bowiem komórki włókien mięśniowych,
z drugiej – białka macierzy zewnątrzkomórkowej, także wpływające na aktywację komórek satelitarnych (komórki macierzy pozakomórkowej syntetyzują swoiste organiczne związki chemiczne i
wydzielają je do przestrzeni poza komórką; przykładem białek tego typu jest chociażby kolagen). W ciele człowieka są również komórki niemiogeniczne, czyli takie komórki macierzyste, które nie są komórkami satelitarnymi i mogą one oddziaływać na komórki satelitarne, pobudzając je do działania. Zatem obecność i ilość wspomnianych komórek również wpływa na ilość i dynamikę działania komórek satelitarnych.
Starzenie się komórek satelitarnych
Pod tym względem komórki satelitarne nie różnią się od innych komórek. U osób starszych spora część szlaków molekularnych, właściwych dla komórek satelitarnych, może być uszkodzona. Niemniej, u osób aktywnych fizycznie starzenie się owych komórek jest w bardzo dużym stopniu spowolnione. Ich regularne pobudzanie i aktywacja sprawia, że pomimo wieku potencjał regeneracyjny wciąż będzie relatywnie wysoki.
Czynniki endokrynne
Dla podziału i regulacji działania komórek satelitarnych bardzo ważne są docierając do nich z krwią składniki – regulatory wzrostu oraz substraty energetyczne. Owe składniki mogą do nich dotrzeć także będąc wydzielanymi przez komórki satelitarne.
Kreatyna wspierająca procesy hipertroficzne
Aktywacja komórek satelitarnych
Komórki satelitarne nazywane są prekursorami komórek mięśniowych. Ich aktywacja stanowi ogromną część procesu wzrostu mięśni. Na co dzień, kiedy nie podejmuje się żadnego rodzaju wysiłku fizycznego, komórki satelitarne pozostają „uśpione”.
Kiedy mięsień poddawany jest skurczom w trakcie ćwiczeń, daje to bodziec do aktywacji szlaków molekularnych, pobudzających komórki satelitarne do działania (podziału). Komórki satelitarne zaczynają wówczas wydzielać substancje, które wiążą się
z receptorami danej komórki i pobudzają ją do dalszego podziału.
Do substancji takich należą HGF (białko, które jako pierwsze aktywuje komórki satelitarne – jest przez nie wydzielane a następnie wiązane przez białka macierzy międzykomórkowej) i aktywujące je enzymy. Jest to też tlenek azotu, wydzielany na skutek rozciągania komórek satelitarnych i to on aktywuje wspomniane enzymy (które aktywuje HGF, wiążący się z receptorami komórek satelitarnych
i pobudzających je do dalszych podziałów). Na dynamikę działania i dzielenia się komórek satelitarnych wpływa też m.in. IGF-1.
Warto tu też wspomnieć o tym, że komórki satelitarne mają zdolność do samoodnawiania się – dzięki temu pula komórek gotowych do reakcji na wysiłek fizycznych jest wciąż utrzymywana na poziomie, zapewniającym organizmowi potencjał regeneracyjny. (4)
Aktywność fizyczna i formy treningu a aktywacja komórek satelitarnych
Pomimo, iż o komórkach satelitarnych mówimy w niniejszym artykule głównie w kontekście treningu siłowego i hipertrofii mięśni, to warto wiedzieć, że są one aktywowane zarówno przy włóknach szybkokurczliwych (istotnych w sportach siłowych), jak
i wolnokurczliwych (ważne zwłaszcza w aktywnościach typu wytrzymałościowego). Jest to całkiem logiczne, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że zarówno po długim wybieganiu jak i ciężkiej sesji z ciężarami włókna potrzebują regeneracji. Ciekawostką jest fakt, że u osoby, która nie uprawia żadnego z owych typów aktywności fizycznej liczba komórek satelitarnych w obydwu rodzajach włókien jest jednakowa.
W włóknach szybkokurczliwych komórki satelitarne aktywowane są zwłaszcza w treningach z dużą ilością ćwiczeń ekscentrycznych. Pojedynczy trening tego typu powoduje zwiększenie puli komórek satelitarnych po 1 – 7 dniach (zależnie od indywidualnych predyspozycji i intensywności treningu). Trening bazujący na ćwiczeniach ekscentrycznych może powodować wzrost liczby komórek satelitarnych nawet o 150%!
Poniżej widać, jak różne rodzaje treningów wpływają na komórki satelitarne. ST oznacza wysiłek krótkotrwały, LT – długotrwały. BFRE w tym zestawieniu oznacza trening z ograniczeniem ilości krwi. ↓ to zmniejszenie liczby komórek satelitarnych, ↔ ich niezmienioną ilość, ↑ czyli zwiększenie zaś “?” – wpływ nieokreślony. .
Jak to działa?
Dość duża liczba powtórzeń i krótki czas odpoczynku, przedłużające skurcze mięśni, powodują efekt okluzji, a owe krótkie przerwy przyczyniają się do tego, ponieważ nie zostawiają wystarczająco dużo czasu na “ucieczkę” krwi z mięśni. Można powiedzieć, że pozostawia to produkty uboczne skurczów„zablokowane” w mięśniach, co z kolei może aktywować mTOR (centralny regulator wzrostu komórek) i jednocześnie zwiększać podział oraz aktywację komórek satelitarnych.
Skoncentrowane źródło omega-3
Podsumowując
Wydawać by się mogło, że proces budowania masy mięśniowej to tylko kwestia ciężkiej pracy i właściwego żywienia, zaś genetyka jest zwykłą wymówką. Nic bardziej mylnego. Może ma to swoje uzasadnienie w kontekście redukcji tkanki tłuszczowej (wszyscy znamy memy, na których osoby o słusznej masie ciała siedzą wśród opakowań po fast foodach i mówią, że to wszystko geny). Jednak
w przypadku rozwoju muskulatury, oczywiście bez środków wspomagających, genetyka ma już spore znaczenie. Potencjał do nadbudowy uszkodzonych włókien, mimo sporego wysiłku, jakiego się podejmujemy, może być znikomy. Czy oznacza to, że w przypadku mniejszego potencjału można zaprzestać budowania masy mięśniowej? Oczywiście, że nie! Warto pamiętać, że potencjał, jaki niosą ze sobą komórki satelitarne są tylko jedną ze składowych skomplikowanego procesu hipertrofii mięśni. Co równie istotne, ich ilość nigdy nie jest równa zeru, zaś regeneracja i budowa mogą następować wolniej, ale jednak w końcu wystąpią. W końcu przytaczane badania dotyczą okresów kilku – kilkunastotygodniowych, podczas gdy zbudowanie sylwetki greckiego boga trwa latami. Niemniej, dobrze jest wiedzieć dlaczego czasem jest trudniej i w jaki sposób aktywować komórki satelitarne tak, by trening przynosił jak najlepsze rezultaty. Zgłębienie tematu komórek satelitarnych zwraca uwagę na jeszcze jeden, bardzo istotny fakt, o którym często zapominamy –
a więc o tym, że mięśnie rosną wtedy, gdy odpoczywamy i zapewnienie sobie właściwej regeneracji leży u podstaw pięknej sylwetki i sprawności fizycznej.
1 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18436694
2 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17395765
3 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1357272503000426?via%3Dihub
4 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/m/pubmed/18768931/?i=3&from=/16563862/related
