Thích nghi và Cơ chế Tập luyện
Thích nghi tập luyện là những thay đổi về cấu trúc, chuyển hóa và chức năng mà các mô của cơ thể trải qua để đáp ứng với các đợt tập thể dục lặp đi lặp lại. Lĩnh vực này khảo sát cách một kích thích ban đầu gây rối loạn cân bằng nội môi, khi được lặp lại thường xuyên, trở thành động lực thúc đẩy một kiểu hình có năng lực hơn, và nó theo dõi các cơ chế phân tử và sinh lý chuyển đổi căng thẳng cơ học và chuyển hóa của tập luyện thành thay đổi sinh học lâu dài.
Definition
Thích nghi tập luyện là một thay đổi dai dẳng về cấu trúc hoặc chức năng của một mô hoặc hệ thống do các kích thích tập luyện lặp đi lặp lại gây ra và giúp cải thiện khả năng của cơ thể để đáp ứng các yêu cầu của kích thích đó; các cơ chế cơ bản là các con đường tín hiệu phân tử và biểu hiện gen chuyển đổi mỗi đợt tập luyện thành sự tái cấu trúc kiểu hình tích lũy.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về các phương thức tập luyện chính và các hệ thống mà chúng tái cấu trúc: tập luyện hiếu khí (sức bền) và sự thích nghi tim mạch, hô hấp và chuyển hóa của nó, tập luyện sức đề kháng và phì đại cơ xương, quá trình sinh tổng hợp ty thể làm nền tảng cho khả năng oxy hóa, và sự tái cấu trúc hệ mạch máu để phù hợp với nhu cầu cung cấp máu. Nó coi đây là các chủ đề tham chiếu lồng ghép trong sinh lý học thể dục và tích hợp chứ không phải là một chương trình tập luyện mang tính quy định.
Sub-topics
Core questions
- Một đợt tập luyện duy nhất khởi đầu tín hiệu như thế nào mà khi lặp lại, tạo ra sự thích nghi ổn định?
- Tại sao tập luyện sức bền và sức đề kháng lại thúc đẩy các kiểu hình khác nhau từ một mô khởi đầu chung?
- Điều gì xác định tính đặc hiệu của sự thích nghi đối với chế độ, cường độ và khối lượng của kích thích tập luyện?
- Các thích nghi cơ bắp, ty thể và mạch máu tích hợp như thế nào để nâng cao khả năng tập luyện toàn thân?
Key concepts
- Quá tải và tiến triển
- Tính đặc hiệu (SAID) của sự thích nghi
- Tính đảo ngược và mất thích nghi
- Phản ứng cấp tính so với thích nghi mãn tính
- Truyền tín hiệu cơ học và tín hiệu chuyển hóa
- Tính dẻo kiểu hình của cơ xương
- Sự tích hợp giữa các hệ cơ quan
Key theories
- Tính đặc hiệu của sự thích nghi (nguyên tắc SAID)
- Sự thích nghi phần lớn đặc hiệu với nhu cầu được đặt ra: chế độ, cường độ và kiểu mẫu của kích thích tập luyện định hình các con đường tín hiệu nào được kích hoạt và do đó kiểu hình nào xuất hiện, vì vậy tập luyện sức bền và sức đề kháng mang lại kết quả khác biệt.
- Mô hình tín hiệu-kiểu hình của thích nghi tập luyện
- Mỗi đợt tập luyện tạm thời kích hoạt các kinase tín hiệu và các yếu tố điều hòa phiên mã tạo ra các đợt biểu hiện gen ngắn ngủi; sự tích lũy lặp đi lặp lại của các phản ứng tạm thời này, chứ không phải bất kỳ đợt tập luyện đơn lẻ nào, thúc đẩy quá trình tái cấu trúc dần dần cơ bắp và các mô hỗ trợ.
Mechanisms
Tập thể dục làm xáo trộn cân bằng nội môi tế bào thông qua tải trọng cơ học, căng thẳng năng lượng, dòng canxi, thay đổi trạng thái oxy hóa-khử và áp suất oxy thay đổi. Những xáo trộn này được cảm nhận bởi các trung tâm tín hiệu khác nhau tùy theo chế độ tập luyện: tải trọng cơ học và con đường mTORC1 chiếm ưu thế trong phản ứng phì đại đối với tập luyện sức đề kháng, trong khi căng thẳng năng lượng tác động thông qua AMPK, tín hiệu canxi-calmodulin và đồng hoạt hóa phiên mã PGC-1 alpha chiếm ưu thế trong phản ứng oxy hóa đối với tập luyện sức bền. Mỗi đợt tập luyện tạo ra sự gia tăng thoáng qua trong quá trình phiên mã của các gen mục tiêu, và sự lặp lại của các phản ứng thoáng qua này qua nhiều buổi tập tích lũy thành những thay đổi ổn định về hàm lượng protein và kiến trúc mô. Các thích nghi kết quả được phối hợp giữa các hệ thống, với sự tái cấu trúc cơ, ty thể và mạch máu tích hợp để việc cung cấp oxy và chất nền theo kịp khả năng chuyển hóa tăng cao của mô được tập luyện.
Clinical relevance
Hiểu biết về thích nghi tập luyện là nền tảng cho việc hoạt động thể chất thường xuyên cải thiện thể lực tim mạch, sức mạnh cơ bắp và sức khỏe trao đổi chất, đồng thời cung cấp cơ sở sinh lý cho các khuyến nghị dựa trên hoạt động trong suốt cuộc đời. Mục này mô tả các cơ chế mà cơ thể tái cấu trúc để đáp ứng với tập thể dục như kiến thức nền; nó không phải là một đơn thuốc tập luyện và không cung cấp lời khuyên tập thể dục hoặc y tế cá nhân hóa.
Evidence & guidelines
Phần lớn bằng chứng cơ chế trong lĩnh vực này đến từ các nghiên cứu sinh lý học có kiểm soát trên người và động vật, và từ các đánh giá tổng hợp chúng; các tổng hợp mang tính bước ngoặt bao gồm tài liệu của Coffey và Hawley về cơ sở phân tử của thích nghi tập luyện và đánh giá của Egan và Zierath về chuyển hóa tập luyện và thích nghi cơ xương. Những tài liệu này mô tả khoa học về sự thích nghi và khác biệt với các hướng dẫn hoạt động thể chất của y tế công cộng, vốn chuyển đổi bằng chứng này và các bằng chứng khác thành các khuyến nghị cho cộng đồng.
History
Nghiên cứu có hệ thống về thích nghi tập luyện phát triển từ công trình giữa thế kỷ 20 cho thấy tập luyện sức bền làm tăng các enzyme oxy hóa cơ xương và hàm lượng ty thể, thiết lập rằng tập thể dục tái cấu trúc mô ở cấp độ sinh hóa. Các thập kỷ sau đã mở rộng bức tranh sang kiểm soát cơ học và phân tử của sự phát triển cơ bắp, khám phá các đồng hoạt hóa phiên mã phối hợp quá trình sinh tổng hợp ty thể, và nhận ra rằng sự thích nghi được điều chỉnh bởi tín hiệu đặc hiệu theo chế độ, tạo ra cái nhìn tích hợp, phân tử về thích nghi tập luyện định hình lĩnh vực này ngày nay.
Key figures
- John Hawley
- Juleen Zierath
- Martin Gibala
- Vernon Coffey
- Brendan Egan
Related topics
Seminal works
- coffey-hawley-2007
- egan-zierath-2013
- hawley-2014
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa phản ứng tập luyện cấp tính và thích nghi tập luyện là gì?
- Phản ứng cấp tính là sự thay đổi thoáng qua sau một đợt tập luyện duy nhất, chẳng hạn như sự gia tăng tạm thời hoạt động tín hiệu và phiên mã gen; thích nghi tập luyện là sự thay đổi ổn định, lâu dài về cấu trúc hoặc chức năng mô tích lũy khi các phản ứng cấp tính đó được lặp lại qua nhiều buổi tập.
- Tại sao tập luyện sức bền và sức đề kháng lại tạo ra những kết quả khác nhau như vậy?
- Bởi vì sự thích nghi đặc hiệu với kích thích: tập luyện sức bền nhấn mạnh tín hiệu năng lượng và oxy hóa giúp xây dựng khả năng ty thể và mao mạch, trong khi tập luyện sức đề kháng nhấn mạnh tải trọng cơ học và tín hiệu tổng hợp protein giúp xây dựng kích thước và sức mạnh cơ bắp.