Uzun Süreli Antrenmanlarda Kas Adaptasyonu

Anahtar Noktalar:

Aerobik egzersiz antrenmanında kas adaptasyonu daha etkili enerji sağlamaktadır. Antrenmanla birlikte kandaki ve hücrelerdeki kan kapasitesinin değeri artar ve enerji metabolizmasına katkıda bulunur, kas performansı artar. Tabi ki, artan maksimal kardiak output ve diğer adaptasyonlar, kas içindeki biyokimyasal değişikliklerle ilgili değildir.

• Antrenman adaptasyonu egzersizde özellikle aktive olan kaslarda oluşur, bu adaptasyonlar aktivite devam ederken korunur. Antrenmandaki yoğunluk ve süreklilik kas adaptasyonunu etkileyen önemli faktörlerdir.

• Her ne kadar optimal kas adaptasyonunun gelişimi, yarışma sporlarında performans arttırdığı düşünülse de, gerçek anlamda sporcu olmayan kişilerde alışılmış fiziksel aktivitelerde de gelişmiş adaptasyon daha sağlıklı bir yaşam için önemlidir.

Giriş:

Koşarken veya bisiklete binerken gerekli olan enerji kullanma yeteneği aktif kaslar içinde (ATP) tamamen enerji oluşumu için birleşir. Eğer enerji gereksinimi karşılanamıyorsa, bu olay kas yorgunluğuyla sonuçlanır. Herhangi bir fiziksel aktivite başlangıcında, bir- iki dakikalık enerji , ilk önce aerobik metabolizmadan sağlanır. Oksijen tüketimi, karbondioksit ve yağ asitlerinin oksidasyonuyla sürer. Mitokondri kas fibrillerinin içinde, oksijen tüketimiyle kimyasal ürün konsantrasyonlarına cevap verir. Bu işlem için gerekli olan şey, aktif kas fibrillerinde oksijen dağıtımı ve hücrelerde oksijen tüketimini destekleyecek yakıttır. Bu hücre içindeki karbonhidrat (glikoz ve glikojen) ve yağ asitlerinden sağlanır. Oksijen elverişli kan akımıyla, kas fibrillerindeki mitokondride, kılcal damarlarda, kırmızı kan hücrelerine yayılmış olan kanla dağıtılır. Eğer yakıt kas fibrillerinin içinde tükenmişse ve dolaşım için yeterli miktarda oksijen sağlanamıyorsa, vücutta enerji kaybı olur. Dayanıklılık antrenmanı uygulayan bir kimsede, vücutta kas adaptasyonu olarak, enerjiyi sağlama olarak gözükür. Bunu gibi antrenman adaptasyonlarında, kasların redesign ve kapasitelerini düzene koymak için oksijenin kas fibrillerinin kapillerinde ve dokularında karşılıklı değişmesi gerekir. Bu iki faktör fiziksel performansın gelişimi için daha iyi bir dayanak sağlar.

Kas Design:

 Kas Fibril Tipi: Yetişkin insanlarda iskelet kasları, yaklaşık olarak eşit oranda yavaş kasılan (  Type1) ve hızlı kasılan (Type2) kaslardan oluşur. Yavaş kasılan kas fibrilleri nispeten yüksek kapasiteleri kapillerde, yüksek mitokondri içermektedirler. Yorgunluğa dirençli ancak güç üretmeye yetenekleri düşük liflerdir. Hızlı kasılan kas fibrilleri ise, yavaş kasılan kas fibrilleri aksine yüksek kasılma hızı ve myozin ATP az enzim kapasitesine sahiptirler. ST liflerinin boyunu kasılma hızı 17mm/sn iken, FT ise 42 mm/sn hızla kasılabilmektedir. Güç üretimleri yüksek olup, yorgunlukları çabuk olmaktadır.  FT a lifleri ise FT b ve ST arasında bir özelliğe sahip olup kanlanması da FT b’ye göre fazladır. FT b liflerinin aksine  bol miktarda mitokondri içerirler ve daha çok aerobik sistem enzimlerine sahiptirler. ST lifleri enerjisini daha ziyade mitokondride oksidatif olarak, FT lifleri ise sarkoplazmada anaerobik glikoliz ile ATP sentezinden sağlarlar. Kısacası ST lifleri aerobik, FT lifleri ise anaerobik performansları daha yüksek olan liflerdir. FT liflerinin çapları iki kat daha geniştir. Enerjinin ATP-PC ve laktik asit sistemi ile üretildiği FT liflerinde anaerobik enzimler daha fazladır, böylece FT lifleri ile sağlanan maksimal güç ST’den iki kat daha fazladır.  ST lifleri dayanıklılık ve özellikle aerobik enerji üretimine daha uygundur.

Kas fibril tiplerinin değişik özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

	Yavaş Kasılan Tip 1	Hızlı Kasılan A Tip II A	Hızlı Kasılan-B Tip IIB
OKSİDATİFKAPASİTE	YÜKSEK	ORTA	DÜŞÜK
GLİKOLOTİK KAPASİTE	DÜŞÜK	YÜKSEK	EN YÜKSEK
KASILMAHIZI	YAVAŞ	HIZLI	HIZLI
MOTOR UNİTGÜCÜ	DÜŞÜK	YÜKSEK	YÜKSEK
MYOZİN ATPaz	YAVAŞ	HIZLI	HIZLI
SARKOPLAZMİKRETİKLUM	DÜŞÜK	YÜKSEK	YÜKSEK
YORGUNLUĞADİRENÇ	YÜKSEK	ORTA	DÜŞÜK

Mitokondri fazladır ayrıca myoglobin miktarı ve aerobik sistem enzimleri FT’ye göre oldukça fazladır. Kitleye oranla kapiller sayısı da ST liflerine yakın bölgelerde, FT liflerine komşu olan kapiller sayısına göre oldukça fazladır. Fibril tiplerinin karakteristik özellikleini tanımlayacak olursak, niçin submaksimal egzersizlerde çok uzun antrenman performansı görülürken, yüksek şiddetli egzersizlerde çok kısa olması kolaylıkla görülebilir. Antrenman, iskelet kas fibrillerinde adaptasyonlara neden olur, tamamen göze çarpan değişiklik olarak ST ve FT arasındaki dağıtım oranında bu gözükmez. Böylece Tip 1 fibrillerinde çok yüksek bir oran (%70-90)  elit dayanıklılık sporcularının kaslarında göze çarpar.

Mitokondri:

Antrenmanla kas fibrillerinde baştan sona mitokondrial içerik artar. Bu da temel olan biyokimyasal adaptasyonlara neden olur. Alıştırma programı tarafından adaptasyon sağlandığında, bu büyük mitokondrial içerik yağ asidi, karbondioksit oksidasyonu ve her iki ST ve FT lifleri tarafından aerobik enerji kapasitesini artırır. Önceden düşünüldüğü halde, bu artış enzimatik kapasiteyi kullanamaz çünkü mitokondrial içeriğin antrenmansız kaslarda aşırı ihtiyacını hesaba katmıştır (Gollnick& Saltin,1982).  Antrenman tarafından, mitokondrial içeriğin farkına varmak için, kaslarda potansiyel aerobik ATP sağlamaya neden olduğunu gösteren bir kanıt yoktur. Ek olarak, muhtemelen mitokondrial içeriğin artması, enerji metabolizmasının kontrolünü düzeltir, kas fibrilleri daha fazla yağ asidi ve daha az oksijen yakarak kas performansını düzeltir.

Kas Kapilleratesi:

Antenman, kapillerin sayısını artırarak özel kas fibrillerini kuşatmasını sağlar. Gerçekte, kas fibrili sağlandığında, kas fibrili daha tesirli olan “etrafı suyla çevrili”  kan tarafından kasa dağıtılır. Her ne kadar kapillerin artması en çok Tip2 b fibril bölgesinde gözlenir, kapillerde yoğunluk normalde en azdır, bu yeni kapillerdeki gelişim bütün fibril tiplerinde meydana gelebilir. Artan kapillerin her fibrili sarması kapillerde ve fibrillerde oksijen değişimini düzeltmelidir. Kapillerin artma etkisiyle, laboratuarda hayvanlar üzerinde yapılan araştırmada, antrenmanlı kaslar üzerinde oksijen artışına neden olduğu görülmüştür  ve insan varoluş  ( Saltin et al., 1976)  ve önemi, bireysel olarak dayanıklılık antrenmanında maksimal oksijen tüketimini arttırdığı gözlenmiştir.

Kan Akım Kapasitesi:

Kan akım kapasitesi iskelet kaslarında olağanüstü yüksektir. Kardiak output eğer damarlar maksimal şekilde genişlemediyse, kaslarda yeterli ve uygun artışı sağlayamaz. Böylece şiddet antrenmanları boyunca maksimal oksijen tüketimi gerekir, bu limit kardiak output demektir. Bununla birlikte doruk akış kapasitesi, dayanıklılık antrenmanıyla birlikte artar. Fakat bu adaptasyonun değeri, kasta kullanılmamış rezerv akışta mevcuttur. Muhtemelen antrenmanla birlikte vascular adaptasyonla oluşan önemli özellikler kaslardaki kan dolaşımında ve besleyici kapillerde ve fibrillerde değişikliklerle görülür. Bu yerin önemi, vasomotor kontrolün atardamarlarda resistansıdır ve kas fibrillerini saran değişim dağılımıdır.

Metabolizma:

Antrenmanlı kaslarda mitokondrial içeriğin artışı, performansın düzenlenmesi gibi bir çok metabolik etki oluşturmaktadır. İlk önce artan mitokondri, antrenmandan sonra daha fazla oranda yağ asidi oksidasyonunu mümkün kılarken, yağ asidi konsantrasyonu kaslarda yükselmez. İkinci olarak kas fibrillerinde artan mitokondrial içerik, submaksimal antrenman sırasında biyokimyasal sinyallerde enerji metabolizmasını kontrol eder. Sonuç, antrenmansız durumla, antrenmanlı durum karşılaştırıldığında kas içindeki sinyaller, hızlanan metabolizmanın antrenmanın başında yavaşlamasına neden olur. Onunla birlikte karbonhidrat parçalanması azalır ve antrenmanla kaslarda glikojen kullanımı azalır.  Böylece kastaki biyokimyasal adaptasyon, antrenmanlı deneklere dayanıklılık performansı açısından yardım sağlar. (Holloszy&Booth, 1976; Holloszy &Coyle, 1984).

Antrenmanın Etkisi:

Süre ve Yoğunluk Antrenmanı :

Altı çizilen yöntemin kastaki antrenman adaptasyonlarından sorumlu olup olmadığı bilinmemektedir. Bununla beraber, bir antrenman programında, adaptasyonun oluşması için kasların çalıştırılması gerektiği çok açıktır. Kasların içindeki fibriller sadece antrenman göreviyle adapte olamazlar. Böylece özel aktif fibriller ve tüm kaslarda bulunan fibrillerle benzerlik göstermez. Verilen bir antrenman programında steady-state durumuna ulaşmak için günler veya haftalar, özel biyokimyasal adaptasyonlara izin verir (Figure1). Örneğin kas mitokondrial içeriğine, ortalama 4-5 haftalık bir antrenman prıogramından sonra ulaşabileceği görülüyor (Terjung,1979). Antrenmanın önemi, günlük süre antrenmanlarıyla artan mitokondrial içerik olarak açıklanabilir. 2. Resimde görülen kişisel çizgiler, uzun egzersizler sonucunda mitokondrial içeriğin daha da arttığı görülüyor. Bununla birlikte, süre antrenmanının etkileri doğrusal değildir. Antrenman süresi artarak çok uzun olmaktadır. Ek antrenman zamanı, mitokondrial içeriğin artımı için, daha az önemlidir. Egzersiz yoğunluğu ve antrenman süresi antrenmanın ilk dakikalarında adaptasyon olarak karşılıklı birbirlerini daha fazla etkilerler (Figure2). Mitokondrial içerikte zirve adaptasyonu daha az süreli antrenmanlarda oluşur. Uzun süreli antrenmanın faydaları, kardiovascular adaptasyonla ilgilidir. Akışkan dengesi ve diğer faktörler, özel kas adaptasyonlarıyla direkt ilgili değildir. En azından, antrenman şiddetinin arttırılması kas adaptasyonu için yararlı bir etkidir. Bu figure 3’te görülmektedir. Doruk performans (güç gelişimi ve power output) kas fibrillerini geliştirir. Resim 3’e bak. (yüksek oksidatif fibriller), daha güçlü output kas fibrilleri tarafından gerçekleştirilir. Bu resimde göze çarpan  adaptasyon, daha fazla yoğunluk antrenmanında yavaş kasılan fibriller esas olmuştur.

Figure 1) Süre antrenmanı ve azaltım antrenmanı adaptasyonları iskelet kaslarının mitokondrial içeriğinde görülmektedir. Not: %50 artan mitokondrial içerik bir ünite sonra kaybolur. Bütün adaptasyonlar 5 haftalık azaltım antrenmanıyla kaybolur. Örneğin 4 haftalık antrenman, bir haftalık azaltım antrenmanıyla kaybedilir.

Kısa Dönem Antrenman:

Egzersiz performansında bütün gelişme, uzun süreli antrenmanlarla sağlanmaz. Örneğin bir antrenman programının başında, kas ve metabolizma performansında bir çok gelişme olduğunu gösteren kanıt vardır. Kısa süreli antrenman ilk önce, neuromuscular ve cardiovascular sistemde etkisini gösterir. Kompleks değişiklikler ve çeşitli antrenman süreleri  özel adaptasyonlar gerektirir. Antrenmandan sonra oluşan performans artışları, gelişen kas adaptasyonlarıyla özetlenebilir. Diğer değişiklikler (neuromusclar, cardiovascular and endocrine) birkaç hafta veya aylık antrenman sonucunda sağlanır.

Figure2.    Süre antrenmanlarının kas adaptasyonu üzerindeki etkisi. Pratik bir bakış açısıyla, antrenman programı %40 VO2 max , b %50VO2max, c %70VO2max, d %85 VO2max  ve e %100 VO2max tarafından yönetilir (Dudley et al, 1982).

Azaltım Antrenmanı:

Anlamlı adaptasyonlar, fiziksel aktiviteler tarafından olur. Sporcular derece derece inactive olurlar. Bütün fizyolojik ve psikolojik değişiklikler uzatılmış bir antrenman sonucu olarak oluşması koşulu ile gelinen düzeyi korumak ya da daha ileri düzeye gelişmeyi sağlamak şiddet antrenman uyarımını gerektirir. Bu tür bir uyaran kesildiğinde, sporcu işlevsel hatta ruhsal bozulmaların etkisinde kalır. Israel (1972) bu durumu, antrenman durumunu düşürme belirtileri ya da azaltım antrenmanı olarak adlandırmaktadır. Örnek olarak Figure 1’e bak. 1 haftalık azaltım antrenmanı programı, kasın mitokondrial içeriğinde % 50 azalmaya neden olur. Antrenmana geri dönmek kas adaptasyonunu toparlar, bununla birlikte steady-state antrenman durumuna dönmek, interval azaltım antrenmanına göre daha fazla zaman alır (Booth, 1977). Örnek olarak Figure 1, nispeten uzun süre (b) gerekli toparlanmayı kısa süreli azaltım antrenmanı, mitokondrial içeriğiz azalmasına neden olur.

Figure 3.   Yoğunluk antrenmanında egzersizin etkisi kas mitokondrial içeriğinde adaptasyon olarak sonuçlanır. Antrenman döneminde yoğunluk artarsa, daha fazla Tip 2b fibrilleri antrenmanla adapte olur (Dudley et al. 1982).

Sonuç:

Dayanıklılık antrenmanında adaptasyon çok komplekstir. Aktif kasların içindeki değişiklik, temel ve fonksiyonel değişim, antrenmandan sonra dayanıklılık performansını arttırmaktadır. Bu adaptasyonlar (mitokondrial içeriğin artması ve kapillerin çoğalması) süre ve yoğunluk antrenmanı tarafından, kasların modelini değiştirmekle etkisini göstermektedirler.

Antrenmandan sonra iskelet kasındaki myoglobin içeriği belirgin bir biçimde arttığı görülmüştür. Miyoglobin hemoglobine benzer biçimde oksijen bağlayıcı bir pigmenttir. Ana işlevi hücre zarından mitokondriye oksijen taşımasında aracılık etmektir.

Karbonhidratların artmış oksidasyonu, antrenmanın oksijen varlığında glikojeni iskelet kasında yıkma kapasitesini arttırır.  Subseküler düzeyde antrenmana bağlı iki temel uyum olur.

1) İskelet kası mitokondrilerinin sayısal, büyüklük ve zar düzeyi artışı,

2) Kreps çemberi ve elektron taşınım sistemindeki enzimlerin konsantrasyonunda ve etkinlik düzeyinde artış görülür. Kadınların miyofibril başına düşen mitokondri sayısı erkeklere göre daha azdır.

Daha uzun süreli antrenman durumunda steady-state durumu oluşmakta ve antrenmanın kesilmesiyle bu adaptasyonlar kaybolmaktadır.

Orjinal Makale Linki : https://www.gssiweb.org/en/sports-science-exchange/Article/sse-54-muscle-adaptations-to-aerobic-training

Çeviri: N. Erman Üsküdarlı