Lihashypertrofia – keskipitkäoppimäärä: OSA 1/4

Lihas­hy­pert­ro­fia, eli lihas­so­lun koon kas­vu, on yksi kir­jal­li­suu­den lem­piai­hei­ta­ni. Omas­sa har­joit­te­lus­sa­ni tyk­kään leik­kiä enem­män suo­ri­tus­ky­vyn kans­sa kuin lihas­kas­vun kans­sa, mut­ta gra­du­ni käsit­te­li joil­ta­kin mää­rin hypert­ro­fi­aa ja eri­lai­set artik­ke­lit asi­aan liit­tyen ovat­kin tul­leet hyvin tutuk­si. Yksi erit­täin mai­nit­se­mi­sen arvoi­nen kir­ja lihas­kas­vuun liit­tyen on Schoen­fel­din Science and deve­lop­ment of muscle hypert­rop­hy (2016). Ins­pi­roi­duin kovas­ti hänen teok­ses­taan ja teks­ti lai­naa­kin suu­rel­ta osin aja­tuk­si­aan siel­tä. Luke­kaa kir­ja, jos haluat­te koo­tun, tii­viin pake­tin aihees­ta, kivoil­la kuvil­la. (PS. kir­jas­sa on noin 150 sivua teks­tiä, joten sen jopa jak­saa lukea läpi).

Mikä ihmeen hypertrofia?

Lihas­hy­pert­ro­fia voi­daan mää­ri­tel­lä lihas­ku­dok­sen kas­vuk­si. Lihak­sen supis­tu­vien osien hypert­ro­fia tapah­tuu lisää­mäl­lä sar­ko­mee­re­jä peräk­käin tai rin­nak­kain (Kat­so kuva: Sar­ko­mee­ri on lihak­sen pie­nin toi­min­nal­li­nen osa ja sisäl­tää supis­tu­vat aktii­ni- ja myosiinifilamentit). 

Kun rau­taa pump­paa tar­peek­si kau­an niin tapah­tuu lihak­sen kas­vua juu­ri sar­ko­mee­reis­sä. Kaik­kien ylei­sin­tä on rin­nak­kain tapah­tu­va sar­ko­mee­rien lisäys. Sar­ko­mee­re­jä tulee lisää, joten lihas pak­suun­tuu ja kas­vaa. Har­joi­tuk­sen laa­tu vai­kut­taa sihen, että min­kä­lais­ta hypert­ro­fi­aa tapah­tuu. Esi­mer­kik­si eksent­ri­nen har­joit­te­lu vai­kut­taa lihas­syy­kimp­pu­jen (fascicu­luk­sien) pituu­teen. Tois­tu­va kova eksent­ri­nen har­joit­te­lu voi siis joh­taa suu­rem­paan sar­ko­mee­rien peräk­käi­seen hypert­ro­fi­aan (Lynn & Mor­gan, 1994). Peräk­käis­tä hypert­ro­fi­aa voi tapah­tua myös kon­sent­ri­ses­sa har­joit­te­lus­sa, jos käy­te­tään mak­si­maa­lis­ta nopeut­ta nos­to­vai­hees­sa (Alegre et al., 2006).

Sar­koplas­maat­ti­nen hypertrofia

Voi­ma­har­joit­te­lu voi vai­kut­taa myös ei-supis­tu­viin ele­ment­tei­hin, eli mui­hin­kin kuin lihak­seen. Täl­lai­sia ovat esi­mer­kik­si kol­la­gee­ni ja solun­si­säi­nen nes­teen mää­rä. Ilmiö tun­ne­taan nimel­lä sar­koplas­maat­ti­nen hypert­ro­fia. Täl­löin hen­ki­lö saat­taa näyt­tää lihak­sik­kaam­mal­ta, mut­ta saman­ai­kai­ses­ti voi­ma­ta­sot eivät nouse, kos­ka sar­koplas­maat­ti­nen hypert­ro­fia ei vai­ku­ta supis­tu­viin ele­ment­tei­hin, jot­ka tuot­ta­vat voimaa. 

Mis­tä tämä johtuu?

Glu­koo­sia, eli hii­li­hy­draat­tia, varas­toi­daan lihak­seen ja mak­saan gly­ko­gee­ni­nä. Gly­ko­gee­ni sitoo yhtä gram­maa koh­den 3 gram­maa vet­tä. Mitä enem­män vet­tä on lihak­ses­sa, sitä isom­mal­ta se näyt­tää. Mac­Dou­gall ja kump­pa­nit huo­ma­si­vat jo vuon­na 1977, että vii­den kuu­kau­den har­joit­te­lun jäl­keen lihak­sen gly­ko­gee­ni­va­ras­tot nouse­vat noin 66% ver­rat­tu­na läh­tö­ti­lan­tee­seen. Gly­ko­gee­ni varas­to­jen nos­to saat­taa olla juu­ri omi­nais­ta kehon­ra­ken­nus­tyyp­pi­sel­le har­joit­te­lul­le, jos­sa pää­e­ner­gian­läh­tee­nä on hii­li­hy­draat­ti ja ener­gian­tuot­to­ta­pa­na gly­ko­lyy­si. Har­joi­tuk­sel­li­ses­ti sar­koplas­maat­ti­seen hypert­ro­fi­aan lii­te­tään kevyt kuor­ma ja kor­keam­pi mää­rä tois­to­ja. Kun har­joi­tel­laan lihas­ta väsyt­tä­väs­ti, keho val­mis­tau­tuu väsy­myk­seen ja suu­ren­taa gly­ko­gee­ni varas­to­jaan, kun taas pai­non­nos­to- ja voi­man­nos­to­har­joit­te­lu perus­tuu suu­rel­ta osin välit­tö­mien ener­gian­läh­tei­den käyt­töön ja gly­ko­gee­ni­va­ras­to­jen nos­toa ei tar­vi­ta samas­sa määrin. 

Täl­lä hypo­tee­sil­la voi­daan osin perus­tel­la kehon­ra­ken­ta­jien isom­mat lihak­set, mut­ta hiu­kan hei­kom­mat voi­ma­tu­lok­set, ver­rat­tu­na esi­mer­kik­si voi­man­nos­ta­jiin ja pai­non­nos­ta­jiin. Toi­saal­ta ei ole mitään näyt­töä sii­tä, että sar­koplas­maat­tis­ta hypert­ro­fi­aa tapah­tui­si ilman myofi­brii­lien kas­vua. Joten täs­sä saa­tet­taan oikais­ta mut­kia. Aihe on erit­täin mie­len­kiin­toi­nen ja odo­tam­me lisää tut­ki­mus­ta aiheen parista.

Mik­si kehon­ra­ken­ta­jat voi­vat pitää pit­kän tauon har­joit­te­lus­ta kiso­jen jälkeen? 

Satel­liit­ti­so­lut ja lihaskasvu:

Satel­liit­ti­so­lut eivät nimes­tään huo­li­mat­ta lii­ty ava­ruu­teen. Ne ovat solu­ja, jot­ka vas­taa­vat lihas­so­lun uudis­tu­mi­ses­ta ja huol­ta­mi­ses­ta. Lihas­tu­ma voi vain vas­ta­ta tie­tys­tä mää­räs­tä ja osas­ta sytoplas­maa (solu­kal­von sisäl­lä ole­va solu­li­ma). Tyy­pin II lihas­so­luil­la tuo alue on noin kak­si ker­taa suu­rem­pi kuin tyy­pin I lihas­so­luil­la. Lihas­so­lu tar­vit­see siis lihas­tu­mia, jot­ta har­joi­tuk­sen jäl­keen rikot­tu lihas pys­tyy kor­jaa­maan ja vah­vis­ta­maan itse­ään. Lihas­kas­vu tapah­tuu nime­no­maan täs­sä kor­jaus ja vah­vis­tus vai­hees­sa, eli levon aika­na. Lihas kas­vaa levos­sa on hyvä kan­san­vii­saus, mut­ta lihas tar­vit­see myös ärsyk­keen ennen lepoa, joten pelk­kä lepo ei riitä.

Voi­ma­har­joit­te­lu joh­taa satel­liit­ti­so­lu­jen jakau­tu­mi­seen ja nope­aan lisään­ty­mi­seen. Jot­kut uusis­ta satel­liit­ti­so­luis­ta eri­kois­tu­vat lihas­tu­mik­si, luo­den näin uusia lihas­tu­mia. Tämä ede­saut­taa nopeam­paa lihas­so­lun uudel­leen­ra­ken­ta­mis­ta. Tätä nope­aa lisään­ty­mis­tä ja tumien mää­rän kas­vua pide­tään eli­neh­to­na hypert­ro­fial­le. Satel­liit­ti­so­lut eivät kui­ten­kaan lisään­ny, jol­lei niil­lä ole sii­hen syy­tä. Ne akti­voi­tu­vat, kun tar­peek­si suu­ri mekaa­ni­nen rasi­tus anne­taan lihak­sel­le. Satel­liit­ti­so­lut vai­kut­ta­vat myös lihak­sen uudis­ta­mis-, kor­jaa­mis- ja kas­va­mis­sig­na­loin­ti­reit­tei­hin. (Cor­ne­li­son & Wold, 1997; Fol­land & Wil­liams, 2007). 

Tii­vis­täen satel­liit­ti­so­lut luo­vut­ta­vat tuman­sa myofi­brii­leil­le mah­dol­lis­taen lihak­sen kapa­si­tee­tin syn­te­ti­soi­da uusia supis­tu­via pro­teii­ne­ja. Tuma-solun mas­sa­suh­de ei muu­tu, joten satel­liit­ti­so­lu­jen kyky luo­vut­taa tuman­sa on elin­tär­keä, jos lihas hypert­ro­fi­aa halu­taan tapah­tu­van pit­käl­lä aika­vä­lil­lä. On huo­mat­tu, että huip­pu voi­man­nos­ta­jil­la on sel­väs­ti suu­rem­pi mää­rä satel­liit­ti­so­lu­ja ja lihas­tu­mia kuin nor­maa­leil­la tal­laa­jil­la (Kadi et al., 1999; Kadi & Thor­nell, 2000). Nämä satel­liit­ti­so­lu­jen muu­tok­set tapah­tu­vat nopeas­ti har­joi­tuk­sen jäl­keen, jopa nel­jän päi­vän sisäl­lä yhdes­tä har­joi­tuk­ses­ta (Moo­re et al., 2005).

Mik­si Phil Heath ja muut huip­pu­ke­hon­ra­ken­ta­jat voi­vat siis pitää 2-4 koko­nais­ta kuu­kaut­ta kiso­jen jäl­keen tau­koa har­joit­te­lus­ta ja sit­ten pala­ta erit­täin nopeas­ti kisa­kun­toon­sa? Syy löy­tyy luul­ta­vim­min satel­liit­ti­so­luis­ta. Egner et al. (2013) antoi­vat hii­ril­le 14 päi­vän tes­tos­te­ro­nia, joka joh­ti 77% lihas­hy­pert­ro­fi­aan ja 66% lihas­tu­mien kas­vuun. Lihas­so­lut palau­tui­vat takai­sin läh­tö­ta­sol­le kol­mes­sa vii­kos­sa tes­tos­te­ro­ni kuu­rin jäl­keen, mut­ta tumien mää­rä pysyi kor­keal­la vie­lä kol­men kuu­kau­den ajan. Satel­liit­ti­so­lut ovat­kin solun omia muis­ti­me­ka­nis­me­ja, jot­ka aut­ta­vat ana­bo­li­sis­sa reak­tiois­sa ja nopeut­ta­vat jäl­leen hypert­ro­fi­aa har­joit­te­lun jat­kues­sa tauon jäl­keen. Jo saa­vu­te­tun lihas­mas­san takai­sin saa­mi­nen on siis “hel­pom­paa” kuin uuden rakentaminen.

Hor­mo­nit ja lihaskasvu

Hor­mo­nit vai­kut­ta­vat suu­res­ti lihas­hy­pert­ro­fi­aan, mut­ta niis­tä voi­si kir­joit­taa ja on kir­joi­tet­tu omia kir­jo­ja, joten jätän ne täs­sä kat­sauk­ses­sa pie­neen osaan. Mai­nit­sen muu­ta­man tär­keän asian hor­mo­nei­hin liit­tyen. Hor­mo­nien basaa­li­kon­sent­raa­tiot (nor­maa­li taso) vai­kut­ta­vat kas­vuun ja lihak­sen uudis­tu­mis­ka­pa­si­teet­tiin suu­res­ti (Con­boy et al., 2005). Tär­keim­mät ana­bo­li­set hor­mo­nit ovat tes­tos­te­ro­ni, insu­li­nin kal­tai­nen kas­vu­te­ki­jä IGF-1, kas­vu­hor­mo­ni ja insu­lii­ni. Kas­vu­hor­mo­nia erit­tyy eni­ten syväs­sä unes­sa (pois lukien har­joi­tuk­sen aikai­nen nousu). Joten muis­ta­kaa­han nuk­kua pal­jon syvää unta. Kas­vu­hor­mo­ni sti­mu­loi lipo­lyy­siä (ras­vo­jen hajo­tus­ta) ja vai­kut­taa ravin­tei­den sisään­ot­toon soluun, sekä solu­jen kas­vuun. Kas­vu­hor­mo­nin ana­bo­li­nen vai­ku­tus tapah­tuu suu­rim­mak­si osak­si IGF-1 kaut­ta. Kas­vu­hor­mo­ni on ste­roi­di­hor­mo­ni ja sitä ei varas­toi­da solus­sa varas­to­rak­ku­loi­hin, toi­sin kuin pep­ti­di­hor­mo­nei­hin ja sen vai­ku­tus kehoon on hiu­kan erilaista.

Kas­vu­hor­mo­nin muu­ta­ma tär­kein tehtävä:

• Vah­vis­taa ja lisää lui­den mineralisaatiota
• Lisää lihas­mas­saa sar­ko­mee­ri­sen hypert­ro­fian kautta 
• Lisää lipo­lyy­siä
• Lisää pro­teii­ni­syn­tee­siä
• Sti­mu­loi kas­vuun kaik­kia sisäi­siä eli­miä pait­si aivoja
• Vähen­tää mak­san otta­man glu­koo­siin määrää
• Lisää glu­ko­neo­syn­tee­siä maksassa
• Paran­taa immuuniteettia

Ste­roi­di­hor­mo­nin toiminta 

Miten ste­roi­di­hor­mo­ni, eli kas­vu­hor­mo­ni, sit­ten toi­mii solus­sa? Ste­roi­di­hor­mo­ni dif­fusoi­tuu, eli siir­tyy, solu­kal­von läpi ja kiin­nit­tyy resep­to­ri­pro­teii­niin. Tämä resep­to­ri yhdes­sä ste­roi­di­hor­mo­nin kans­sa siir­tyy tai siir­re­tään tumaan ja siel­lä se sitou­tuu DNA-juos­tee­seen kro­mo­so­mis­sa. Siel­lä tapah­tuu trans­krip­tio, jos­sa RNA-poly­me­raa­siin kopioi­daan DNA:ssa ole­va geneet­ti­nen koo­di. Tämä geneet­ti­nen koo­di on täl­lä ker­taa se, että mis­sä jär­jes­tyk­ses­sä ami­no­ha­pot ase­tel­laan pro­teii­nik­si. RNA:ssa on nyt siis tie­to sii­tä, miten pro­teii­ni tulee raken­taa. Sen eteen lisä­tään m-kir­jain ja saa­daan mRNA (mes­sen­ger RNA), se dif­fusoi­tuu sytoplas­maan, eli solu­kal­von sisäl­lä ole­vaan solu­li­maan ja edis­tää trans­laa­tio­ta ribo­so­meis­sa. Trans­laa­tios­sa mRNA:n sisäl­tä­mä tie­to kään­ne­tään geneet­ti­sen koo­din mukai­ses­ti ami­no­hap­po­jen jär­jes­tyk­se­si. Ribo­so­min pin­nal­la tapah­tuu itse pro­teii­ni­syn­tee­si. Eli ste­roi­di­hor­mo­ni saa aikaan sen, että DNA:sta kai­ve­taan tie­to mihin jär­jes­tyk­seen ami­no­ha­pot pitää aset­taa, jot­ta saa­daan aikaan halut­tu pro­teii­ni. Tämän jäl­keen vie­dään vies­ti täs­tä eteen­päin ja raken­ne­taan itse pro­teii­ni. Ste­roi­di­hor­mo­ni edis­tää siis trans­laa­tio­ta, mut­ta vai­ku­tus on suh­teel­li­sen hidasta. 

Kas­vu­hor­mo­nin eri­tyk­seen vai­kut­ta­via teki­jöi­tä ovat seu­raa­vat: (Mukael­tu Guyton & Hall, 2011.)

Kas­vu­hor­mo­nin eri­tys­tä sti­mu­loi­vat tekijät	Kas­vu­hor­mo­nin eri­tys­tä inhi­boi­vat (estä­vät) tekijät
Alhai­nen veren glukoosi	Kor­kea veren glukoosi
Alhai­nen veren rasvahappopitoisuus	Kor­kea veren rasvahappopitoisuus
Näl­kiin­ty­mi­nen tai paas­to, pro­teii­nien puute	Ikään­ty­mi­nen
Trau­ma, stres­si, jännitys	Lii­ka­li­ha­vuus
Lii­kun­ta	Kehon ulko­puo­li­nen kasvuhormoni
Tes­tos­te­ro­ni, estrogeeni	Soma­to­me­dii­nit
Syvä uni

Muut tär­keät hor­mo­nit lihas­kas­vun kannalta

Tes­tos­te­ro­nia on mie­hil­lä kes­ki­mää­rin kym­men­ker­tai­nen mää­rä ver­rat­tu­na nai­siin. Tämän usko­taan ole­van syy sii­hen, mik­si mie­hil­lä on yleen­sä suu­rem­pi mää­rä lihas­ta kuin nai­sil­la. (Har­rid­ge, S., 2007.) Tes­tos­te­ro­ni vai­kut­taa suo­raan pro­teii­ni­syn­tee­siin ja lisää mui­ta ana­bo­li­sia hor­mo­nei­ta veren­kier­ros­sa, kuten kas­vu­hor­mo­nia ja IGF-1:sta.

Näis­tä ana­bo­li­sis­ta hor­mo­neis­ta har­joit­te­lul­la ei ole vai­ku­tus­ta Insu­lii­niin. Har­joit­te­lu saat­taa jopa estää sen eri­tys­tä. Insu­lii­niin voi vai­kut­taa eri­lai­sil­la ravit­se­muk­sel­li­sil­la asioil­la kuten mak­ro­ra­vin­tei­den mää­räl­lä ja ajoituksella. 

Akuu­til­la hor­mo­naa­li­sel­la vas­teel­la on jon­kin­lai­nen yhteys hypert­ro­fi­aan ja aivo­li­säk­keen erit­tä­män kas­vu­hor­mo­nin mää­rän kans­sa. Meta­bo­liit­tien ker­ty­mi­nen vai­kut­taa akuu­tin hor­mo­naa­li­sen vas­teen mää­rän. Eri­tyi­ses­ti H+-ioni on toi­mi­va kas­vu­hor­mo­nin akuut­tia eri­tys­tä lisää­vä­nä. Kan­san­kie­li­sem­min H+-ioni tun­ne­taan mai­to­hap­po­na. Esi­mer­kik­si mak­si­mi­voi­ma­har­joit­te­lu tuot­taa pal­jon pie­nem­män akuu­tin kas­vu­hor­mo­ni­vas­teen ver­rat­tu­na kehon­ra­ken­nus­har­joit­te­luun, kos­ka tois­to­mää­rät ovat lyhyem­piä. Tes­tos­te­ro­nin akuu­tis­ta vas­teis­ta on pal­jon eri­lai­sia tut­ki­muk­sia, luul­ta­vam­min, kos­ka suku­puo­li, ikä ja har­joi­tus­taus­ta vai­kut­ta­vat niin suu­res­ti tes­tos­te­ro­nin syn­tee­siin ja näin syn­tyy ris­ti­rii­tai­sia tulok­sia. Akuut­tia hor­mo­naa­lis­ta vas­tet­ta ei voi­da suo­raan yhdis­tää lihas­kas­vuun, mut­ta sil­lä saat­taa olla jon­kin­lai­nen mer­ki­tys sen kans­sa. Yksi esi­te­tyis­tä vaih­toeh­dois­ta on se, että sen pää­asial­li­nen teh­tä­vä saat­taa­kin olla ravin­tei­den mobi­li­soin­ti lihas­kas­vua varten.

Myokii­nit

Myokii­nit on uusi nimi syto­kii­neil­le, jot­ka ovat pro­teii­ni­ra­ken­tei­sia solu­jen väli­siä vies­tin­nän välit­tä­jä­ai­nei­ta. MGF:ää (Mec­ha­no growth fac­tor) pide­tään erit­täin tär­keä­nä myokii­ni­nä lihas­kas­vua var­ten. MGF:än nousua on eri­tyi­ses­ti havait­tu hyvin lihas­hy­pert­ro­fi­aan res­pon­doi­vil­la ihmi­sil­lä ja se saat­taa­kin olla tär­keä osa pro­ses­sia lihak­sen uudel­leen muok­kauk­ses­sa ja hypert­ro­fias­sa (Bam­man et al., 2007). MGF:ällä on ana­bo­li­nen ja anti­ka­ta­bo­li­nen vai­ku­tus. Se sti­mu­loi suo­raan lihas­pro­teii­ni­syn­tee­siä ja inhi­bi­toi pro­teii­nien hajoi­tus­ta vähen­tä­mäl­lä trans­krip­tion aktii­vi­suut­ta. Lisäk­si MGF vai­kut­taa satel­liit­ti­so­lui­hin akti­voi­tu­mi­seen ja nope­aan lisään­ty­mi­seen, mut­ta ilmei­ses­ti ei eril­lais­tu­mi­seen (Hill & Golds­pink, 2003; Yank & Golds­pink, 2002). 

Inter­leu­kii­nit ovat myös myokii­ne­jä, jot­ka vai­kut­ta­vat har­joi­tuk­sen jäl­keen posi­tii­vi­ses­ti satel­liit­ti solu­jen nope­aan lisään­ty­mi­seen ja satel­liit­ti­so­lu­jen tumien luo­vut­ta­mi­seen. Nämä vai­kut­ta­vat myös kol­la­gee­nin syn­tee­siin. (Ser­ra­no et al., 2008.)  Har­joit­te­lu nos­taa akuu­tis­ti IL-6 taso­ja jopa 100 ker­tai­sik­si. Tun­ne­tuin inter­leu­kii­ni tai­taa olla myos­ta­tii­ni. Myos­ta­tii­ni on lihas­kas­vun nega­tii­vi­nen sää­te­li­jä. Se vähen­tää myofi­bril­lis­tä pro­teii­ni­syn­tee­siä ja saat­taa vai­kut­taa satel­liit­ti solu­jen akti­vaa­tioon (Zanou & Gail­ly, 2013). Lihas­mas­sa tuplaan­tuu hii­ril­lä, joil­ta on häi­rit­ty myos­ta­tii­ni­gee­niä (McP­her­ron et al., 1997). Lukui­sia mui­ta­kin myokii­ne­jä on löy­det­ty ja löy­de­tään jat­ku­vas­ti. Näi­den vai­ku­tuk­sia tut­ki­taan jat­ku­vas­ti ja tule­vai­suu­des­sa olem­me­kin asian suh­teen huo­mat­ta­vas­ti fiksumpia. 

Ensi osas­sa kes­ki­ty­tään hypert­ro­fian meka­nis­mei­hin. Lai­tan läh­de­luet­te­lon vii­mei­sen osan yhtey­des­sä kokonaisuudessaan.