H μορφολογία και η λειτουργία των σκελετικών μυών αθλητών σωματοδόμησης

Abstract

Fibre type distribution, cross-sectional area, and capillary density are significant determinants of human performance. Studies investigating histochemical fibre type distribution in skeletal muscles of bodybuilders have shown conflicting results. Moreover, it was confirmed that myofibrilar ATPase histochemistry, is not sensitive enough to detect the existence of two or even three different MHC isoforms with different proportions in a single muscle fibre. The aim of the present study was to investigate: 1) fibre type distribution, cross-sectional area and capillary density in the vastus lateralis muscle 2) isokinetic strength of quadriceps 3) to compare the deltoid and vastus lateralis muscles of bodybuilders and physical education students with respect to capillary density, fibre type distribution and fibre size. 20 male elite bodybuilders (age 27 +-4 yrs, body weight 92 +-8 kg, height 177 +-5 cm, training history 8 +-4 yrs) and 20 physical education students (age 20 +-1 yrs, body weight 75 +-9 kg, height 179 +-4 cm) participated in the study. Muscle biopsies were obtained from the middle portion of right vastus lateralis and deltoid muscles. Histochemical analysis was used to determine the fibre type distribution and the fibre cross-sectional area. MHC isoform composition of single fibres was determined with protein electrophoresis. Isokinetic torque of quadriceps muscles was measured on a Cybex II (Lumex N.Y., U.S.A) isokinetic dynamometer. The percent of fibres expressing MHC IIA and the percent of fibres co-expressing MHC I and IIA were higher in the vastus lateralis muscle of bodybuilders (p<0.05). On the contrary, only 2 of the muscle fibres expressed MHC IIX in bodybuilders (p<0.05). Cross-sectional area of the muscle fibres type I, IIA and IIAB were higher in bodybuilders (p<0.05). The number of capillaries around each fibre was higher in bodybuilders (p<0.05), while capillary density was at the same level as the students. The number of capillaries was higher at the vastus lateralis muscle as compared to the deltoid muscle. Isokinetic strength of bodybuilders was higher at all angular velocities (p<0.05). In conclusion, skeletal muscles of bodybuilders are probably adapted to the mechanical and biochemical demands of the long-term training by changing their phenotype. These adaptations are linked to the specific characteristics of the training program, the level and the previous training experiences of the bodybuilders. The high cross-sectional area and the high isokinetic strength reflects the high peak torque produced by the muscles of bodybuilders. Finally, the high number of capillaries may be the result of the great metabolic demands due to the training characteristics of bodybuilders.

Η κατανομή των μυϊκών ινών, η εγκάρσια επιφάνειά τους, καθώς και η πυκνότητα των τριχοειδών αγγείων αποτελούν σημαντικές βιολογικές παραμέτρους οι οποίες σχετίζονται με την αθλητική απόδοση. Μελέτες οι οποίες διερεύνησαν την ιστοχημική κατανομή των μυϊκών ινών σε αθλητές σωματοδόμησης έδειξαν αντιφατικά αποτελέσματα. Παράλληλα επιβεβαιώθηκε ότι η ιστοχημική μέθοδος δεν είναι αρκετά ευαίσθητη ώστε να μπορεί να ανιχνεύσει την ύπαρξη δύο ή και τριών διαφορετικών ισόμορφων Βαρέων Αλυσίδων Μυοσίνης (ΜΗC) σε διαφορετικές αναλογίες μέσα σε μια μυϊκή ίνα. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να διερευνηθεί: 1) η κατανομή και η εγκάρσια επιφάνεια των μυϊκών ινών, καθώς και η πυκνότητα τριχοειδών αγγείων στον έξω πλατύ μηριαίο μυ αθλητών σωματοδόμησης και φοιτητών φυσικής αγωγής 2) η ισοκινητική δύναμη του τετρακεφάλου μυός αθλητών σωματοδόμησης και φοιτητών φυσικής αγωγής 3) να συγκριθεί η κατανομή και η εγκάρσια επιφάνεια των μυϊκών ινών, καθώς και η πυκνότητα τριχοειδών αγγείων μεταξύ του έξω πλατύ μηριαίου και δελτοειδούς μυός αθλητών σωματοδόμησης. 20 αθλητές σωματοδόμησης υψηλού επιπέδου (ηλικία 27 ±4 ετών, σωματικό βάρος 92 ±8 κιλά, ανάστημα 177 ±5, εκατοστά, προπονητική εμπειρία 8 ±4 έτη) και 20 φοιτητές (ηλικία 20 ±1 ετών, σωματικό βάρος 75 ±9 κιλά, ανάστημα 179 ±4 εκατοστά), συμμετείχαν στην παρούσα μελέτη. Μυϊκές βιοψίες ελήφθησαν από το δεξί έξω πλατύ μηριαίο μυ και από το δελτοειδή μυ. Προσδιορίστηκε ιστοχημικά η κατανομή, η εγκάρσια επιφάνεια των μυϊκών ινών καθώς και η κατανομή των ισόμορφων των MHC σε απομονωμένες ίνες. Η καταγραφή της δύναμης του τετρακεφάλου μυός μετρήθηκε σε ισοκινητικό δυναμόμετρο CYBEX II (Lumex N.Y., U.S.A). Το ποσοστό των μυϊκών ινών οι οποίες περιείχαν MHC IIA και εκείνων οι οποίες περιείχαν ταυτόχρονα MHC I και MHC IIA ήταν μεγαλύτερο στον έξω πλατύ μηριαίο μυ στους αθλητές σωματοδόμησης (p<0.05). Αντίθετα, μόνο 2 από τις μονήρεις μυϊκές ίνες περιείχε ΜΗC ΙΙΧ στους αθλητές σωματοδόμησης (p<0.05). Η εγκάρσια επιφάνεια των μυϊκών ινών τύπου Ι, ΙΙΑ, και ΙΙΑΒ ήταν μεγαλύτερη στους αθλητές σωματοδόμησης (p<0.05). Ο αριθμός των τριχοειδών αγγείων γύρω από κάθε μυϊκή ίνα ήταν μεγαλύτερος στους αθλητές σωματοδόμησης (p<0.05), ενώ η πυκνότητα των τριχοειδών αγγείων ήταν στα ίδια επίπεδα με τους φοιτητές. Ο αριθμός των τριχοειδών αγγείων ήταν μεγαλύτερος στον έξω πλατύ μηριαίο μυ σε σύγκριση με το δελτοειδή (p<0.05). Η ισοκινητική δύναμη των αθλητών σωματοδόμησης ήταν μεγαλύτερη σε όλες τις γωνιακές ταχύτητες (p<0.05). Συμπερασματικά, οι μυϊκές ίνες των αθλητών σωματοδόμησης προσαρμόστηκαν πιθανόν στις μηχανικές ή βιοχημικές απαιτήσεις της μακροχρόνιας προπόνησης μεταβάλλοντας το φαινότυπό τους. Οι προσαρμογές αυτές συνδέονται με τα χαρακτηριστικά του προπονητικού προγράμματος το επίπεδο και τις προπονητικές εμπειρίες των αθλητών σωματοδόμησης. Η μεγάλη εγκάρσια επιφάνεια και η μεγάλη μυϊκή δύναμη αντανακλούν την υψηλή μυϊκή ισχύ που μπορούν να παράγουν οι σκελετικοί μύες των αθλητών σωματοδόμησης. Τέλος, ο μεγάλος αριθμός τριχοειδών αγγείων μπορεί να είναι αποτέλεσμα των υψηλών μεταβολικών απαιτήσεων οι οποίες συνδέονται με το είδος της προπόνησης των αθλητών σωματοδόμησης.