Mehr Muskeln: Warum arbeiten Workouts?

Die meisten Maschinen nicht mit Einsatz verbessern. Alten Pickup-Trucks nicht allmählich Ferraris nur durch fahren sie schnell, und ein Taschenrechner in einem Supercomputer durch Knirschen viele Zahlen ändert sich nicht.

Der menschliche Körper ist anders. Wie Gewichtheber wissen, je mehr die Menschen nutzen ihre Muskeln, desto stärker werden sie. Und unbenutzte Muskeln bleiben nicht erhalten; Vernachlässigung führt zu verkümmern oder verkümmern.

Es ist eine bemerkenswerte Antwort, eine, die Wissenschaftler nicht vollständig verstehen. Muskel Zellen irgendwie "Sinn", wie sie verwendet wird sind und dann umgestalten selbst besser zu der Aufgabe passen. Wie kommt es dazu? Und was genau geht es um Bewegung, die die Veränderungen auslöst?

NASA muss die Antworten wissen. Astronauten im Weltraum Übung wütend zu passen. Trotzdem neigen dazu ihre Muskeln zu schwächen.

Normalerweise tun Menschen Muskeln eine Menge Arbeit, dass sie kaum bewusst--heben ihre Körper und Aufrechterhaltung Haltung gegen die Schwerkraft sind. Im Raum wird das ständige Muskelarbeit entfernt. Es besteht die Gefahr von Atrophie,"erklärt Kenneth Baldwin, Professor in der Abteilung für Physiologie und Biophysik an der University of California, Irvine.

Mit Unterstützung der NASA Baldwin forscht die Innenleben der Muskeln und das grundlegende Geheimnis Sanitär: Warum arbeiten Workouts?

NASA hat ein besonderes Interesse an isometrische Übungen--d.h. unbeweglichen wo ein Astronaut hart gegen eine feste Oberfläche drückt. Bewegungslose Übungen ermöglichen einfache leichte Ausrüstung weniger teuer zu starten und weniger anfällig für während einer Mission zu brechen. Aber sind sie wirksam?

Um dies herauszufinden, gab Baldwins Gruppe Laborratten eine Training durch die Aktivierung der Nagetiere Beinmuskulatur mit schmerzfreie Elektrostimulation. Testeten drei Typen von Übungen: Muskelkontraktion, Muskel verlängert und isometrische, wo der Muskel eine Kraft, übt während die übrigen die gleiche Länge. (Man denke nur an doing Push-ups: Muskel-Kontraktion tritt in der "bis" Teil einer Liegestütze, Muskel-Verlängerung während der "nach unten" Teil und isometrischen halten Sie einen Push-up-in der Mitte.)

Nach den Sitzungen haben die Wissenschaftler Tests, um zu sehen, wie die Ratten Muskeln reagiert durchgeführt. "Was wir," sagt Baldwin, "war, dass nach 12 Sitzungen, alle drei Arten von Training bieten etwa die gleiche Menge des Muskelwachstums, tendenziell" sogar die isometrischen Übungen, die keine Bewegung beteiligt.

Das war nichts Neues. Andere Wissenschaftler gekommen, zu den gleichen Schlussfolgerungen vor. Aber Baldwins Gruppe hat ihre Analyse einen Schritt weiter:

Neben der Messung insgesamt Muskelmasse--wie "Buff" wurden die Ratten?--sie auch die Höhe der kontraktilen Proteine innerhalb der Muskelzellen gemessen. Kontraktile Proteine sind, was tatsächlich dazu führen, einen Muskel, sich zusammenzuziehen. Sie sind, was einem Muskel seine Festigkeit geben.

Zu ihrer Überraschung Baldwins Team gefunden, dass während isometrische Übungen Beinmuskulatur welken hinderte, sie keinen Rückgang in Höhe von KONTRAKTILER Proteine in die Muskeln zu stoppen. Der Muskel war eigentlich auf der molekularen Ebene entwürdigend.

Niemand weiß, warum das so ist, aber eines scheint klar: isometrische Übung möglicherweise nicht der beste Weg, um Astronaut Muskeln zu erhalten. Baldwin will untersuchen weiter mit der NASA Finanzierung gerade erneuert.

Eine unkonventionelle Möglichkeit ist, dass Astronauten Weg von Muskelatrophie Daube könnte durch Einnahme einer Pille. Anti-Atrophie Pillen sind nur spekulative jetzt, Baldwin sagt, aber es gibt Gründe zu glauben, dass sie möglich wäre. Das ist weil wenn Atrophie einsetzt, der Muskel ist nicht einfach absterben passiv--es ist selbst aktiv brechen!

Ein komplexes Netzwerk von Enzymen in den Muskelzellen zerlegt Muskelproteine Molekül für Molekül. "Um diese Proteine zerhacken, verwenden Sie eine Menge Energie," merkt Baldwin. Wenn Wissenschaftler eine wichtige "Angelpunkt" Enzym in diesem Netzwerk genau bestimmen konnte, möglicherweise sie in der Lage, eine Medikament seine Wirkung, so verlangsamt den Abbau des Muskels zu blockieren.

Diese aktiven Abbau von Muskelprotein wird ständig in jedermanns Muskeln, wie die ständige Versammlung von neuen Proteinen ist. Ob ein Muskel wächst, schrumpft, oder die gleiche Größe bleibt hängt das Gleichgewicht zwischen diese Sätze von Zerstörung und Aufbau, ein bisschen wie der Wasserstand in einer Badewanne, die sowohl Befüllung und Entleerung zur gleichen Zeit.

Baldwin nimmt einem Blick auf die Mechanismen hinter den "Bau" Hälfte dieses Gleichgewichts. Insbesondere konzentriert sich seine Gruppe auf ein Hormon namens Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1). Muskeln produzieren IGF-1 als Reaktion auf körperliche Anstrengung, und dieses Hormon wiederum aktiviert Enzyme in den Muskelzellen, die die Zellen wachsen zu verursachen. In der Tat fand Baldwin, dass Konzentrationen von IGF-1 in die Ratten Muskeln nur nach dem Training lagen.

"Manche Leute denken, dass es die mechanische Belastung, die das Gen (für IGF-1) einschaltet, aber wir verstehen wirklich nicht, diesen Prozess noch. Was wir wissen ist, dass IGF-1 Muskelwachstum auslöst ", erklärt Baldwin.

Vielleicht Ergänzungen von IGF-1 werden verwendet, um sicherzustellen, dass die Konstruktion der Muskelproteine Schritt hält mit Protein Zerstörung im Astronauten? Baldwin, sagt sie unterhaltsam sind die Idee und diskutieren bereits Möglichkeiten, in denen, die getan werden könnte.

Wenn sie erfolgreich sind, werden gute Nachrichten für mehr als nur Astronauten. Schließlich sind wir alle Besitzer von diesem unglaublich, selbst Anpassung Maschine namens des menschlichen Körpers.