Trainingsrelevante Determinanten der molekularen und zellulären Skelettmuskeladaptation. Teil 1: Einleitung und Längenadaptation

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Author:Toigo, Marco
Published in:Schweizerische Zeitschrift für Sportmedizin und Sporttraumatologie
Published:54 (2006), 3, S. 101-107, Lit.
Format: Publications (Database SPOLIT)
Publication Type: Journal article
Media type: Electronic resource (online) Print resource
Language:German
ISSN:1022-6699, 1422-0644
Keywords:
Online Access:
Identification number:PU200711003356
Source:BISp

Author's abstract

Muskelkraft ist die Basis für jegliche körperliche Aktivität. Im adulten Skelettmuskel entsteht Muskelkraft, wenn postmitotische und mehrkernige Muskelzellen (so genannte Muskelfasern) kontrahieren. Muskelfasern weisen unterschiedliche metabolische und kontraktile Eigenschaften auf und variieren bezüglich Faserdurchmesser und -länge. Sie können sich an (patho-)physiologische Zustände, die mit einer veränderten funktionellen Beanspruchung einhergehen, anpassen. Mögliche Anpassungen umfassen (a) die Zu- oder Abnahme in Faserlänge und/oder (b) -durchmesser sowie (c) die Regulation von Genmodulen, welche den Fasertypus
determinieren. Ausmaß und Art der Anpassung hängen von der spezifischen molekularen und zellulären Antwort ab, welche u.a. durch die Zusammensetzung der (Trainings-)Reize bestimmt wird. Um effektive und spezifische Trainingsempfehlungen (d.h. «Verabreichungsmuster » von Trainingsreizen) formulieren zu können, ist es daher notwendig zu wissen, (1) welche mechano-biologischen Zustände auf der Basis der individuellen Responsmatrix zu
welcher molekularen/zellulären Antwort führen, (2) in welchem Kausalzusammenhang die molekulare/zelluläre Antwort mit der strukturellen, kontraktilen und metabolischen Adaptation steht, und (3) zu welchem funktionellen/klinischen Effekt die Adaptation führt. Um den Zusammenhang zwischen Reiz, Adaptation und Effekt kausal entschlüsseln zu können, ist es daher unerlässlich, den (Trainings-)Reiz qualitativ und quantitativ genau zu erfassen.
Diesem wichtigen Aspekt wird bis heute in der Literatur zu wenig Rechnung getragen. Dies führt dazu, dass Resultate fehlinterpretiert und falsche Schlussfolgerungen gezogen werden. Im Krafttraining wird der Trainingsreiz klassischerweise über Höhe des Trainingswiderstandes, Anzahl Wiederholungen und Sätze, Pause zwischen den Sätzen, Anzahl Trainingseinheiten pro Woche und Dauer der Trainingsperiode definiert. In diesem Übersichtsartikel werde ich
darlegen, warum diese klassische Beschreibung ungenügend ist. Basierend auf einem kürzlich erschienenen Übersichtsartikel (Toigo und Boutellier 2006) werde ich zudem neue bestimmende Variablen einführen, welche hinsichtlich Krafttraining bei gesunden erwachsenen Menschen einen qualitativen und/oder quantitativen Effekt
auf den Skelettmuskel haben: fraktionelle und temporale Verteilung der Kontraktionsart pro Wiederholung, Dauer einer Wiederholung, Pause zwischen den Wiederholungen, totale Spannungsdauer, Muskelversagen, Bewegungsumfang, Erholungsdauer und anatomische Definition der Übungsausführung. Ich empfehle, das Design und den Beschrieb von entsprechenden Trainingsstudien anhand der
klassischen und neuen mechano-biologischen Deskriptoren zu standardisieren. In diesem ersten Übersichtsartikel (Teil 1: Einleitung und Längenadaptation) werde ich die trainingsrelevanten Determinanten für die Längenanpassung von Skelettmuskeln herleiten. Teil 2 wird sich mit der Herleitung der entsprechenden Determinanten
für die Anpassung von Muskelquerschnitt sowie kontraktiler und metabolischer Eigenschaften befassen. Verf.-Referat

Author's abstract

Physical activity relies on muscular force. In adult skeletal muscle, force results from the contraction of postmitotic, multinucleated myofibres of different contractile and metabolic properties. Myofibres can adapt to (patho-)physiological conditions of altered functional demand by (a) radial growth, (b) longitudinal growth, and (c) regulation of fi bre type functional gene modules. The adaptation’s specifi city depends on the distinct molecular and cellular events triggered by unique combinations of conditional cues. In order to derive effective and tailored exercise prescriptions, it must be determined (1) which mechano-biological condition leads
to what molecular/cellular response, (2) how this molecular/cellular response relates to the structural, contractile, and metabolic adaptation, and (3) how the molecular/cellular response relates to the functional/clinical effects. It follows that a thorough mechano- biological description of the loading condition is imperative.
Unfortunately, the defi nition of (resistance) exercise conditions in the past and present literature is insuffi cient. It is classically limited to load magnitude, number of repetitions and sets, rest in-between sets, number of interventions/week, and training period. In this article, which is based on a recently published review
(Toigo and Boutellier 2006), I show why the current description is insuffi cient, and identify new determinants of quantitative and/or qualitative effects on skeletal muscle with respect to resistance exercise in healthy, adult humans. These new mandatory determinants comprise the fractional and temporal distribution of the
contraction modes per repetition, duration of one repetition, rest in-between repetitions, time under tension, muscular failure, range of motion, recovery time, and anatomical defi nition. I strongly suggest to standardise the design and description of all future resistance exercise investigations by using the herein proposed set
of thirteen mechano-biological determinants (classical and new ones). In this fi rst part of the review article (part 1: introduction and muscle length adaptation) I will introduce the determinants that are critical for exercise-induced regulation of skeletal muscle (fibre) length. In part 2, the determinants for radial growth, as well as contractile and metabolic conditioning will be presented. Verf.-Referat