Rezistența musculară reprezintă, în esență, performanța musculară și depinde în mare măsură de suportul nutritiv al mușchilor, în special de cantitatea de glicogen stocată în fibrele musculare înainte de efortul fizic. Capacitatea mușchilor de a face față unui volum ridicat de antrenament este rezultatul adaptării anatomice, în care fibrele devin mai groase și mai elastice, ceea ce le permite să reziste mai bine la întinderi și supratensiuni. Această adaptare este rezultatul unui efort fizic constant, stereotip. Cu toate acestea, rezistența la efort nu trebuie evaluată doar în ceea ce privește mușchii, ci și prin adaptarea organelor la specificitatea efortului depus: inima, plămânii, vasele de sânge, mușchii netezi, oasele, țesutul tendinos și ligamentos, fasciile care înconjoară mușchii, ficatul, pancreasul, sistemul digestiv, și altele. Poți înțelege acum de ce creșterea rezistenței generale a corpului necesită atât de mult timp.
În acest articol, voi explora rezistența musculară în diferite tipuri de efort și voi detalia procesul de sinteză al ATP-ului (energia) în mușchii scheletici implicați în efort, adică sistemele prin care fibrele musculare generează în mod continuu energie.
O persoană care adoptă în general o alimentație bogată în carbohidrați va stoca mai mult glicogen în mușchi decât cineva care urmează o dietă bogată în lipide sau proteine. Desigur, această adaptare a mușchilor este posibilă numai dacă individul practică în mod constant antrenamente fizice anaerobe, cum ar fi antrenamentele de forță și hipertrofie, antrenamentele de interval de înaltă intensitate (HIIT) sau exercițiile de viteză și putere. Organismul are o capacitate de adaptare și nu va stoca glicogen în mod inutil. În caz contrar, o dietă prea bogată în carbohidrați, în special cei rafinați, poate duce la creșterea în greutate corporală.
Sursa Energiei Musculare: ATP
Puterea mișcării corpului uman este alimentată de moleculele de ATP (adenozin trifosfat), elemente cheie în procesul de contracție musculară. Fibrele musculare striate, elementele active în contracțiile musculare, generează în mod constant această formă de energie esențială.
ATP-ul este reaprovizionat prin trei sisteme metabolice, fiecare contribuind în diferite proporții la reînnoirea energiei, în funcție de factori precum intensitatea și durata efortului, natura exercițiului și timpul de repaus dintre serii de antrenament:
- Sistemul fosfocreatină sau fosfagen: Acesta oferă o sursă imediată de energie pentru activități de scurtă durată și de intensitate ridicată.
- Sistemul glicogen-acid lactic sau glicolitic: Subdivizat în glicoliză rapidă și glicoliză lentă, acest sistem este activat în timpul exercițiilor de intensitate moderată până la înaltă.
- Sistemul aerob sau metabolismul oxidativ: Acesta domină în timpul exercițiilor de durată lungă și intensitate scăzută, transformând grăsimile și carbohidrații în ATP.
Cunoașterea funcționării acestor sisteme metabolice poate oferi un avantaj semnificativ în îmbunătățirea performanțelor fizice. Prin înțelegerea cum și când fiecare sistem este utilizat, poți îți poti doza efortul în mod strategic (ajustând intensitatea, durata exercițiului, pauza și frecvența rutinelor tale), ceea ce îți poate permite să extinzi durata antrenamentelor, să te refaci mai eficient în timpul perioadelor de repaus, să îmbunătățești rezistența musculară și, în final, să îmbunătățești randamentul general în activități fizice.
Sistemul Fosfagen sau Fosfocreatină: O Sursă Eficientă de Energie pentru Efort Intens
Un individ cu un nivel adecvat de antrenament deține în mușchii săi suficient ATP pentru a suporta o putere musculară maximă pentru aproximativ 3 secunde. Aceasta poate părea o durată scurtă, dar este suficientă pentru a străbate 25 de metri la viteză maximă, pentru a efectua un start dinamic în înot sau atletism, pentru a realiza o săritură în înălțime, lungime sau peste obstacole, sau pentru a efectua o ridicare sau o genuflexiune de o greutate considerabilă.
Totuși, în cazul unui efort maxim care se extinde dincolo de 3 secunde, până la 8-10 secunde, este necesară sinteza continuă a ATP-ului chiar în timpul desfășurării exercițiului. Aici intervine fosfocreatina, care este capabilă să regenereze nivelurile de ATP.
Fosfocreatina eliberează cantități semnificative de energie și poate asigura energia necesară pentru a regenera ATP-ul într-o fracțiune de secundă. Prin intermediul acestui metabolism, se poate susține o putere maximă timp de 8-10 secunde, care este aproape suficientă pentru a completa o cursă de 100 de metri. Cu toate acestea, fosfocreatina nu este o sursă inepuizabilă de energie; dimpotrivă, ea trebuie reîncărcată. Poți afla mai multe despre creatină citind acest articol: Cele mai puțin cunoscute aspecte despre suplimentarea cu creatină.
Astfel, în cazul unui efort intens, cum ar fi deplasarea la viteză maximă sau ridicarea unei greutăți extrem de mari, rezistența musculară este limitată și depinde în mare măsură de nivelul de antrenament al persoanei. De exemplu, un halterofil sau un culturist care se antrenează pentru forță maximă va ridica greutăți pentru 1-2 repetări, pe parcursul a 3-5 secunde – adică aproximativ cât timp poate ATP-ul furniza energie direct din mușchi. După aceasta, ei vor lua o pauză mai lungă pentru a permite regenerarea ATP-ului. Dacă scopul este antrenamentul pentru forță maximă sau creșterea depozitelor de creatină, atunci numărul de repetări poate crește la 3-5, pentru a nu depăși perioada de aproximativ 10 secunde de tensiune maximă în care mușchii sunt solicitați intens.
În ciuda refacerii energetice a fibrelor musculare striate în timpul pauzelor dintre serii, puterea maximă de contracție tinde să scadă treptat. Aceasta se întâmplă în special datorită oboselei sistemului nervos, care consumă glucoză și poate experimenta o reducere a semnalului nervos la nivelul joncțiunii neuromusculare. În astfel de situații, mușchii nu sunt neapărat epuizați, ci pur și simplu nu pot menține același nivel de efort maxim din cauza scăderii impulsurilor electrice. Astfel, sunt nevoiți să funcționeze la o capacitate treptat redusă pe măsură ce volumul de activitate crește.
Halterofili, culturiști și atleți profesioniști care se antrenează intens adesea își suplimentează dieta cu creatină. Cu toate acestea, nu recomand această practică pentru persoanele amatoare sau neantrenate, deoarece suplimentarea cu creatină poate avea unele efecte secundare, inclusiv potențiala retenție de țesut adipos, deshidratare etc. În plus, s-ar putea să cheltui bani inutil, dacă nu ai de fapt nevoie de acest supliment.
Creatina este un aminoacid care se găsește în mod natural în dieta noastră, cu un necesar zilnic de aproximativ 2 grame – jumătate dintre care sunt produse de corpul nostru. Suplimentarea nu este neapărat necesară, deoarece studiile (poți citi mai multe detalii aici) arată că nu este eficientă în toate disciplinele sportive și pentru fiecare persoană. Există indivizi care au în mod natural un nivel mai ridicat de creatină în organism, deci alimente precum somonul, carnea de vită și în mod special carnea de vânat pot fi suficiente pentru aceștia. Astfel de persoane vor avea un avantaj înregistrat în efectuarea acestor tipuri de eforturi fizice intense. Mai jos găsiți o imagine cu alimentele bogate în creatină:
Exemple de exerciții care se bazează pe acest sistem metabolic pentru generarea energiei includ: cursele de 50-100 de metri efectuate la putere maximă, săriturile de pe trambulină în apă, săriturile și aruncările specifice atletismului, salturile realizate în gimnastică sau calistenie, săriturile de la trambulină în schi, ridicarea greutăților mari, precum și sprinturile scurte din fotbal sau tenis.
Refacerea rezervelor de fosfagen
Reconstituirea acestor rezerve de fosfagen are loc destul de rapid, între 30 de secunde și 3-5 minute pentru o refacere completă după un efort fizic extrem de intens. Mai precis, pentru reîncărcarea integrală a fosfocreatinei este nevoie de 2 minute (pentru o reîncărcare de 84%), 4 minute (pentru o reîncărcare de aproximativ 90%) și 8 minute pentru o reîncărcare completă. Această reîncărcare are loc în principal prin metabolismul aerob. Problema este că o pauză de 8 minute între serii ar putea duce la răcirea corpului. Astfel, dacă te antrenezi pentru creșterea forței maxime, faci sprinturi, sau exerciții pliometrice de putere maximă, o pauză de 3-4 minute ar trebui să permită refacerea energetică prin consumul de oxigen și acizi grași. O pauză de 30 de secunde ar însemna ca acest sistem să se bazeze mai mult pe glucoză decât pe oxigen și acizi grași, ceea ce ar putea duce la o utilizare excesivă și la epuizarea resurselor, rezultând într-o scădere a rezistenței la efort și la oboseală musculară.
Sistemul glicogen-acid lactic sau glicoliza
Sistemul glicogen-acid lactic, cunoscut și ca glicoliză, este un metabolism secundar care funcționează cu o viteză aproximativ jumătate din cea a metabolismului primar bazat pe fosfocreatină. Sub condiții optime, acesta poate suporta activitatea musculară intensă anaerobă între 20 de secunde și 2 minute. Aceasta se adaugă la 8-10 secunde furnizate de sistemul fosfagenic, deși puterea musculară scade față de nivelul inițial. Efortul fizic sustinut pentru 1-2 minute, care utilizează metabolismul glicolitic, este foarte solicitant pentru organism din cauza creării așa-numitei datorii de oxigen.
Prima etapă a acestui proces, numită glicoliză rapidă, se desfășoară fără consum de oxigen, fiind deci un metabolism anaerob. Acest metabolism bazat pe glicogen și acid lactic este de 2,5 ori mai rapid decât cel aerob, care folosește oxigen. Prin urmare, indiferent de exercițiul fizic, inițial utilizăm glicogen. Dacă intensitatea și ritmul exercițiului sunt moderate și bine coordonate, mușchii vor începe să utilizeze gradual mai mult oxigen și/sau acizi grași pentru a regenera ATP, astfel încât să crească rezistența la efort și să întârzie apariția oboselii.
Mai jos este un rezumat al procesului:
- Glicoliza rapidă: În prima etapă a glicolizei, moleculele de glicogen stocate în mușchi sunt descompuse în glucoză. Glucoza este apoi descompusă în mai multe etape pentru a produce două molecule de piruvat și patru molecule de ATP, două dintre acestea fiind utilizate în proces. ATP, sau adenozin trifosfat, este o moleculă care stochează și transportă energia în celule.
- Formarea acidului lactic: Dacă efortul continuă și cererea de energie este mai mare decât ceea ce poate fi oferit de sistemul fosfagenului și glicoliza rapidă, piruvatul este convertit în acid lactic. Acest proces produce două molecule suplimentare de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză.
- Datoria de oxigen: Acidul lactic se acumulează în mușchi, provocând o “datorie de oxigen”. Aceasta este cantitatea de oxigen necesară după exercițiu pentru a elimina acidul lactic și a-l converti înapoi în piruvat sau glucoză pentru utilizare ulterioară sau pentru a fi stocat ca glicogen.
Antrenamentul regulat poate ajuta la creșterea eficienței acestui sistem de producere a energiei și la întârzierea formării acidului lactic. De exemplu, poate permite corpului să stocheze mai mult glicogen, să accelereze rata glicolizei și să crească capacitatea de a elimina și a utiliza acidul lactic. Nu uita, acest proces poate contribui la oboseală musculară.
Cu toate acestea, este important de ținut cont de faptul că acest sistem energetic este doar una dintre căile prin care corpul generează energie. În timpul exercițiilor de durată mai lungă sau de intensitate mai scăzută, corpul se va baza mai mult pe metabolismul aerob, care produce energie prin arderea grăsimilor și glucozei în prezența oxigenului. Aceasta este o sursă mult mai durabilă și eficientă de energie, dar este mai lentă decât glicoliza.
Tipuri de efort anaerob
- Alactacid: reprezintă primele 10-15 secunde dintr-un efort continuu și intens, susținute de ATP-ul prezent în mușchi și sistemul fosfocreatină;
- Lactacid: începe după epuizarea primelor sisteme și odată cu formarea lactatului, de regulă după cele 15-20 de secunde de efort fizic greu.
Măsurând efortul până la 2 minute, furnizarea de ATP se realizează prin glicoliză lentă, implicând atât glicogen, cât și oxigen. În acest stadiu secundar al glicolizei, intensitatea efortului scade, acumularea de acid lactic este redusă, iar metabolismul oxidativ este favorizat. Extinderea efortului peste pragul de 2 minute rezultă într-o diminuare a intensității și a puterii, iar singurul sistem care poate susține eforturi neîntrerupte de zeci de minute este sistemul aerob sau oxidativ.
Pentru a ilustra, activități fizice sau sportive care apelează la sistemul fosfagen și glicogen-acid lactic includ cursele de 200 de metri, baschetul sau hocheiul pe gheață. În contrast, activități care folosesc predominant sistemul glicogen-acid lactic implică alergări rapide de 400 de metri, înotul în regim de sprint pe distanțe de 50-100 de metri, și deplasările scurte, dar intense, specifice tenisului, rugby-ului sau fotbalului american. De asemenea, există și activități care solicită atât sistemul glicogen-acid lactic, cât și sistemul aerob, cum ar fi cursele de 800 de metri, înotul pe distanțe de 200 metri, patinajul pe 1500 de metri, boxul, vâslitul pe 2000 de metri, alergarea pe 1500 de metri, sau înotul pe distanțe de 400 de metri. Exercițiile de hipertrofie, fie că implică ridicarea de greutăți sau folosesc greutatea corpului, se bazează de obicei pe glicoliza rapidă sau pe o combinație între glicoliza rapidă, glicoliza lentă și chiar sistemul fosfagen.
Se constată deci că există căi intermediare de producere a ATP-ului, iar proporția în care se utilizează fiecare tip de combustibil depinde direct de intensitatea și durata exercițiului fizic.
Este important de menționat că antrenamentele de intensitate înaltă și frecvente nu pot îmbunătăți performanța sau rezistența musculară și a organismului în ansamblu în absența unei diete bogate în glucide (carbohidrați). În schimb, acestea pot duce la o scădere a performanței sau chiar la oboseală cronică (supraantrenament). Așadar, o cantitate adecvată de carbohidrați este esențială pentru a spori rezistența și performanța în cadrul unui regim de antrenament anaerob.
Refacerea sistemului glicogen-acid lactic și al glicogenului muscular
Refacerea completă a glicogenului muscular necesită aproximativ 24 de ore. Cu toate acestea, această perioadă se poate prelungi considerabil în cazul unei febre musculare intense.
Se recomandă consumul de glucide în primele 2 ore după un antrenament solicitant pentru a stimula creșterea rezervelor de glicogen cu până la 45%.
Mușchii folosesc glicogenul muscular și reînnoiesc rezervele în pauzele dintre serii, prin transportul glucozei din sânge, care rezultă din consumul de carbohidrați al zilei respective. În caz de nevoie, organismul poate recurge și la depozitele de glicogen stocate în ficat. Antrenamentele care solicită intens acest sistem de producere a energiei sau ATP-ului sunt cele mai epuizante și solicitante. De exemplu, este mult mai ușor să alergi la viteză maximă pe o distanță de 100 de metri, folosind sistemul fosfagen și alactacid, decât să alergi pe o distanță de 400-800 de metri, folosind glicoliza.
Personal, găsesc antrenamentele de bodybuilding, unde execut tracțiuni cu greutăți atașate de 20-30 de kilograme, în serii a câte 5 repetări, mai simple decât circuitele de exerciții cu propria greutate, unde execut 10 tracțiuni urmate de 20 de flotări, și 20 de flotări la paralele, fără pauze între ele. Chiar dacă dificultatea exercițiilor cu greutatea propriului corp este mai mică, volumul ridicat de exerciții, pauzele scurte, precum și diversitatea exercițiilor într-un circuit, fac efortul în ansamblu mult mai greu de susținut. Astfel, resursele energetice sunt mult mai solicitate.
Sistemul aerob (oxidativ)
Sistemul metabolic aerobic, sau sistemul oxidativ, se bazează pe oxidarea nutrienților – glucoză, acizi grași și aminoacizi – care se combină cu oxigenul după procesarea intermediară și eliberează cantități mari de energie pentru sinteza ATP. Acest sistem furnizează cea mai mare rezistență musculară și poate funcționa practic nelimitat atât timp cât există rezerve de nutrienți. Cu toate acestea, în cazul unui efort aerobic foarte prelungit, alte organe pot deveni limitative dacă nu sunt suficient de adaptate, chiar dacă mușchii au la dispoziție resurse energetice practic inepuizabile.
Ceea ce este interesant este că, la fel ca sistemul glicolitic, sistemul oxidativ poate utiliza glucoza din sânge și glicogenul muscular pentru producerea de ATP. Reacțiile se desfășoară însă mai lent și în prezența oxigenului, ceea ce face ca ritmul și intensitatea efortului să fie mai moderate. Avantajul acestui sistem este că nu produce acid lactic și poate utiliza lipidele și proteinele pentru sinteza ATP. Persoanele neantrenate și supraponderale pot beneficia cel mai mult de un astfel de antrenament aerobic. Totuși, un efort prelungit, chiar și ușor, necesită hidratare adecvată și aport de electroliți.
În concluzie, sistemul aerobic este calea principală de obținere a ATP în eforturi care durează între 2 minute și aproximativ 3 ore.
Exemple de exerciții sau activități sportive care utilizează sistemul oxidativ includ: schiul de fond, patinajul pe o distanță de 10 kilometri, schiul cross-country, maratonul și semimaratonul (inclusiv jogging-ul efectuat individual, în afara unui cadru sportiv de competiție, cunoscut și ca steady-pace cardio), precum și pedalarea pe distanțe lungi cu bicicleta.
Refacerea sistemului aerob
Acest sistem nu necesită refacere în aceeași măsură ca celelalte, deoarece se bazează pe oxigen și acizi grași. O persoană supraponderală are la dispoziție resurse de energie practic nelimitate, însă pentru a menține acest ritm ar fi necesar un consum mai ridicat de alimente bogate în grăsimi. În cazul unui efort aerob sau al unui antrenament cardio prelungit, problema se întâmplă de multe ori din cauza neadaptării organelor la solicitările fizice – vorbim aici despre inimă, plămâni, sistemul circulator, ficatul, splina, sistemul excretor și așa mai departe, dar și despre adaptarea fibrelor musculare din punct de vedere structural și a sistemului nervos central și periferic. Prin urmare, odihna, fie că ne referim la pauza din timpul efortului sau la refacerea de după antrenament, este necesară adesea pentru a le oferi acestor organe un repaus, astfel încât să poată să îndeplinească funcțiile crescute cauzate de exercițiu.
În videoclipul de mai jos, am discutat despre unele avantaje deosebite și insuficient abordate ale practicării regulare a antrenamentului cardio.
Bibliografie:
- Guyton & Hall, (2018) – “Tratat de Fiziologie a Omului – Ediția a-XIII-a”, editura medicală Callisto, București.
- Cezar Niculescu, Cristian Niță, Radu Cârmaciu, (2014) – “Anatomia și Fiziologia Omului: Compendiu”, editura Corint Educațional, București.
- Anca Ionescu, Adela Caramoci, (2017) – “Medicină Sportivă. Fiziologia și Fiziopatologia Efortului Fizic”, editura Carol Davila, București.
Refacerea energiei musculare cu ATP în timpul efortului fizic sau între serii
