การฝึกด้วยแรงต้านและการเจริญเกินของกล้ามเนื้อ

การฝึกด้วยแรงต้านคือการออกกำลังกายที่ทำโดยมีภาระภายนอก และการเจริญเกินของกล้ามเนื้อ (muscle hypertrophy) คือการเพิ่มขนาดของกล้ามเนื้อโครงร่างที่พัฒนาขึ้นเมื่อมีการทำซ้ำภาระดังกล่าวเป็นระยะเวลานาน การเจริญเกินเกิดขึ้นเมื่ออัตราการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อสูงกว่าการสลายตัวตลอดการฝึกซ้อมที่ต่อเนื่องกัน ซึ่งจะค่อยๆ เพิ่มโปรตีนที่หดตัวได้และขยายขนาดเส้นใยกล้ามเนื้อ ทำให้กล้ามเนื้อมีขนาดใหญ่ขึ้นและแข็งแรงขึ้น

Definition

การเจริญเกินของกล้ามเนื้อ (muscle hypertrophy) คือการขยายขนาดของเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างผ่านการสะสมสุทธิของโปรตีนที่หดตัวได้และโปรตีนโครงสร้าง ซึ่งขับเคลื่อนโดยการออกกำลังกายด้วยแรงต้านซ้ำๆ ที่เพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อให้สูงกว่าการสลายตัวผ่านการส่งสัญญาณที่กระตุ้นด้วยกลไก

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมพื้นฐานระดับเซลล์ของการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อที่เกิดจากภาระ, การส่งสัญญาณที่เชื่อมโยงความตึงเครียดทางกลกับการสังเคราะห์โปรตีน, การมีส่วนร่วมของเซลล์ดาวเทียม (satellite cells), และตัวแปรการฝึก เช่น ภาระ, ปริมาณ, และความถี่ ที่มีอิทธิพลต่อการตอบสนองของการเจริญเกิน โดยถือว่าการเจริญเกินเป็นหัวข้ออ้างอิงทางสรีรวิทยา ไม่ใช่คำแนะนำในการฝึก

Core questions

• ความตึงเครียดทางกลเปลี่ยนเป็นสัญญาณที่กระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อได้อย่างไร?
• เซลล์ดาวเทียมมีบทบาทอย่างไรในการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเส้นใย?
• ตัวแปรการฝึก เช่น ภาระ ปริมาณ และความถี่ มีผลต่อขนาดของการเจริญเกินอย่างไร?

Key concepts

• การสังเคราะห์และการสลายโปรตีนของกล้ามเนื้อ
• ความตึงเครียดทางกลและการแปลงสัญญาณทางกล
• การส่งสัญญาณ mTORC1
• เซลล์ดาวเทียมและการเพิ่มนิวเคลียสของกล้ามเนื้อ
• ภาระการฝึก ปริมาณ และความถี่
• ความเครียดจากการเผาผลาญและความเสียหายของกล้ามเนื้อ
• การเพิ่มภาระอย่างต่อเนื่อง

Key theories

สมดุลโปรตีนที่ขับเคลื่อนด้วยการแปลงสัญญาณทางกล

การเจริญเติบโตจากการออกกำลังกายด้วยแรงต้านถูกควบคุมโดยสมดุลโปรตีนสุทธิ: ความตึงเครียดทางกลกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์ โดยเฉพาะวิถี mTORC1 ซึ่งเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ และเมื่อการสังเคราะห์มีมากกว่าการสลายตัวซ้ำๆ ตลอดการฝึก โปรตีนที่หดตัวได้จะสะสมและเส้นใยจะขยายใหญ่ขึ้น

Mechanisms

การออกกำลังกายด้วยแรงต้านจะสร้างความตึงเครียดทางกล (mechanical tension) ให้กับเส้นใยกล้ามเนื้อ ซึ่งจะถูกรับรู้และเปลี่ยนเป็นสัญญาณภายในเซลล์ที่กระตุ้นวิถี mTORC1 และเพิ่มอัตราการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อในช่วงเวลาหนึ่งหลังจากการออกกำลังกายแต่ละครั้ง เมื่อการสังเคราะห์ที่เพิ่มขึ้นนี้มีมากกว่าการสลายโปรตีนซ้ำๆ ในหลายๆ ครั้ง โปรตีนที่หดตัวได้และโปรตีนโครงสร้างจะสะสมและเส้นใยแต่ละเส้นจะเพิ่มพื้นที่หน้าตัด เซลล์ดาวเทียม (satellite cells) ซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดของกล้ามเนื้อที่อาศัยอยู่ สามารถเพิ่มจำนวนและบริจาคเซลล์นิวเคลียสให้กับเส้นใยที่กำลังเติบโต ซึ่งสนับสนุนการบำรุงรักษากลไกการสังเคราะห์โปรตีนในระหว่างการเจริญเกินอย่างมีนัยสำคัญ ภาระเดียวกันนี้ยังขับเคลื่อนการตอบสนองของสัญญาณชั่วคราว รวมถึงการเพิ่มขึ้นของตัวควบคุมการถอดรหัส (transcriptional regulators) และปัจจัยอื่นๆ ที่เสนอว่ามีส่วนร่วม เช่น ความเครียดจากการเผาผลาญ (metabolic stress) และความเสียหายของกล้ามเนื้อที่เกิดจากการออกกำลังกาย ได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นตัวปรับการตอบสนอง ขนาดของการปรับตัวขึ้นอยู่กับตัวแปรการฝึก และปริมาณการฝึกรายสัปดาห์โดยเฉพาะอย่างยิ่งแสดงความสัมพันธ์แบบปริมาณ-การตอบสนอง (dose-response relationship) กับการเพิ่มขึ้นของมวลกล้ามเนื้อ

Clinical relevance

การรักษามวลกล้ามเนื้อโครงร่างและการสร้างกล้ามเนื้อผ่านการฝึกด้วยแรงต้านเป็นสิ่งสำคัญในการรักษากำลัง ความคล่องตัว และสุขภาพการเผาผลาญ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับการต่อต้านการสูญเสียกล้ามเนื้อเมื่อสูงวัย บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาของการปรับตัวของกล้ามเนื้อต่อภาระในฐานะความรู้เชิงอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำในการออกกำลังกายและไม่ได้ให้คำแนะนำทางการแพทย์หรือการฝึกเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

คำอธิบายเชิงกลไกอ้างอิงจากการศึกษาทางสรีรวิทยาของมนุษย์และเซลล์ที่มีการควบคุม และจากการทบทวนวรรณกรรม เช่น การสังเคราะห์กลไกการเจริญเกินของ Schoenfeld; ความสัมพันธ์เชิงปริมาณของการฝึก เช่น ความสัมพันธ์แบบปริมาณ-การตอบสนองระหว่างปริมาณการฝึกรายสัปดาห์กับการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ มาจากการทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์อภิมานของการทดลองการฝึกด้วยแรงต้าน สิ่งเหล่านี้อธิบายหลักฐานทางสรีรวิทยามากกว่าที่จะเป็นแนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

การฝึกด้วยแรงต้านเป็นที่ทราบกันมานานว่าทำให้กล้ามเนื้อมีขนาดใหญ่ขึ้น แต่พื้นฐานระดับเซลล์และโมเลกุลมีความชัดเจนมากขึ้นเมื่อวิธีการวัดการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อและการส่งสัญญาณภายในเซลล์พัฒนาขึ้น งานที่ระบุว่าวิถี mTORC1 เป็นศูนย์กลางที่เชื่อมโยงภาระทางกลกับการสังเคราะห์โปรตีน ร่วมกับการศึกษาการมีส่วนร่วมของเซลล์ดาวเทียม ได้ปรับกรอบการเจริญเกินให้เป็นปัญหาของสมดุลโปรตีนสุทธิ และงานวิเคราะห์อภิมานในภายหลังได้วัดปริมาณว่าตัวแปรการฝึกควบคุมขนาดของการตอบสนองอย่างไร

Debates

ความเครียดจากการเผาผลาญและความเสียหายของกล้ามเนื้อมีส่วนร่วมมากน้อยเพียงใดนอกเหนือจากความตึงเครียดทางกล?

ความตึงเครียดทางกลได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการเจริญเกิน แต่การมีส่วนร่วมที่เป็นอิสระของความเครียดจากการเผาผลาญและความเสียหายของกล้ามเนื้อที่เกิดจากการออกกำลังกายยังคงเป็นที่ถกเถียงและยากที่จะแยกแยะในการทดลอง

ความถี่ในการฝึกมีผลต่อการเจริญเกินอย่างอิสระหรือไม่?

การกระจายปริมาณการฝึกรายสัปดาห์ที่กำหนดออกไปในหลายๆ ครั้งจะเพิ่มการเจริญเกินโดยไม่ขึ้นกับปริมาณรวมหรือไม่นั้นยังไม่เป็นที่ยุติ โดยมีหลักฐานที่ชี้ให้เห็นว่าความถี่อาจมีความสำคัญส่วนใหญ่ผ่านผลกระทบต่อปริมาณที่สะสมมากกว่า

Key figures

• Brad Schoenfeld
• Keith Baar
• Stuart Phillips
• John Hawley
• Jeremy Loenneke

Seminal works

• schoenfeld-2010
• coffey-hawley-2007
• schoenfeld-volume-2017

Frequently asked questions

อะไรคือสิ่งที่ทำให้กล้ามเนื้อเติบโตจากการฝึกด้วยแรงต้าน?

การรับภาระซ้ำๆ จะเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อให้สูงกว่าการสลายโปรตีน เมื่อสมดุลเชิงบวกนี้สะสมตลอดการฝึกหลายครั้ง โปรตีนที่หดตัวได้จะถูกเพิ่มเข้าไปและเส้นใยกล้ามเนื้อจะขยายใหญ่ขึ้น

ปริมาณการฝึกรวมหรือความถี่ในการฝึกมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อมากกว่ากัน?

หลักฐานชี้ให้เห็นว่าปริมาณการฝึกรายสัปดาห์มีความสัมพันธ์แบบปริมาณ-การตอบสนองที่ชัดเจนกับการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ ในขณะที่ความถี่ดูเหมือนจะมีความสำคัญส่วนใหญ่ผ่านวิธีการที่ช่วยให้บุคคลสะสมปริมาณนั้นได้มากกว่าที่จะเป็นปัจจัยอิสระ