Trainingsmythos

Führen Muskelschäden zu Hypertrophie?


Die meisten von uns trainieren gerne schwer und intensiv. Wir pushen unseren Körper an die Grenzen und treiben unsere Muskeln durch schwere Gewichte und viele Wiederholungen sehr nahe an das Muskelversagen oder sogar darüber hinaus. Dass diese Art von Training zu Schäden auf Ebene der Muskelzellen führt, ist längst kein Geheimnis mehr. Doch ist es immer vorteilhaft, den Muskel so richtig zu „zerstören“? Der Frage haben sich einige Forschungsarbeiten gewidmet.

Training, welches zu einer Steigerung der Kraft und Muskulatur führen soll, beinhaltet, dass man Kraft über eine wiederholte Anzahl von Muskelkontraktionen aufbringt. Wenn Muskeln wiederholt kontrahiert werden, entsteht dabei oft eine Schädigung. Manche Forscher haben angedeutet, dass der Schaden, der durch das Training induziert wird, zum Muskelaufbau beiträgt, da es genau die Arten von Krafttraining sind, die zu einer stärkeren Hypertrophie führen und gleichzeitig auch mehr Muskelschäden verursachen. Wenn die Muskulatur aufgrund von Krafttraining geschädigt wird, führt das weiterhin zu einer höheren Muskelproteinsynthese, erhöhter Aktivierung von Satellitenzellen sowie strukturellen Anpassungen, die eventuell hilfreich für den Muskelaufbau sein können. Aber können wir die Daten aus der Forschung wirklich genau so interpretieren?

Was sind Muskelschäden und was ist Muskelwachstum?

Bodybuilder verknüpfen Muskelkater traditionell mit der Hypertrophie und glauben oft, dass der Muskel geschädigt werden muss, damit er wächst. Tatsächlich wird auf Grundlage der Annahme, dass der Wachstumsprozess den Wiederaufbau der Muskulatur nach einem harten Training involviert, häufig behauptet, dass der Muskel genau deshalb wächst, weil er beschädigt wird. Muskelaufbau und der Reparaturprozess des Muskels nach der Schädigung sind jedoch ziemlich voneinander getrennte Prozesse, auch wenn beide eine gesteigerte Muskelproteinsynthese benötigen.

Das Muskelwachstum umfasst die Steigerung des Proteingehaltes einer Muskelfaser. Da Muskelfasern lange, dünne Zylinder darstellen, führt dies entweder zu einer Vergrößerung des Umfanges der Faser oder zu ihrer Verlängerung. Das Dickenwachstum einer Faser umfasst die Steigerung der Anzahl an Myofibrillen in Querrichtung. Diese beinhalten Stränge aus Aktin- und Myosinfilamenten, die aneinander binden, um Kraft aufzubauen. Das Längenwachstum einer Faser erfordert daher auch das Längenwachstum der Filamente, da sich die Zahl der Sarkomere in Längsrichtung erhöht. Sarkomere sind die einzelnen kontraktilen Einheiten, die sich in langen Ketten aneinanderreihen um die Myofibrillen zu bilden.

Der Aufbau eines Muskels

Wir können die Anzahl der Myofibrillen in Querrichtung oder die Länge der einzelnen Myofibrillen erhöhen, ohne dass wir sie vorher schädigen müssen. Die Schädigung einer einzelnen Myofibrille hat keinen Effekt auf unsere Fähigkeit, eine weitere Fibrille aufzubauen. Die Schädigung eines Sarkomers an einer einzelnen Stelle der Myofibrille, hat keine Auswirkung auf die Fähigkeit, weitere Sarkomere an ihr Ende anzuhängen.

Schädigungen der Muskulatur treten auf, wenn die internen Strukturen einer Muskelfaser oder ihre äußeren Hülle beschädigt werden. Die Myofibrillen und das Zytoskelett, welches sie stützt, werden am leichtesten beschädigt und wir können dies als Verschiebungen der Z-Scheiden beobachten, welche die Sarkomere begrenzen. Wenn die äußere Hülle der Muskelfaser durch die Schädigung durchlässiger gemacht wird, führt das dazu, dass einige Bestandteile aus der Muskelfaser in den Zellzwischenraum und später in die Blutbahn übergehen. Dies kann als Erhöhung des Kreatinkinasespiegels beobachtet werden.

Wichtig ist jedoch zu unterscheiden, dass Muskelfasern zu verschiedenen Graden geschädigt werden können. Geringe Grade der Schädigung umfassen lediglich Störungen des Sarkomers, wohin gehen höhere Schädigungsgrade auch die äußere Hülle umfassen. Wenn die Muskelfaser durch den Wiederaufbau der existierenden Strukturen repariert wird, werden kaputte Teile entfernt und durch neue Proteine ersetzt. Wurde die Muskelfaser aber zu stark in Mitleidenschaft gezogen, beispielsweise bei einer kompletten Trennung in zwei Teile, wird sie nekrotisch (wird durch Narbengewebe ersetzt). Wenn das passiert, wird die Faser innerhalb ihrer Zellmembran abgebaut und eine komplett neue Ersatzfaser wird in dieser Hülle neu aufgebaut. Man nennt das „Regeneration„.

Zusammenfassend umfasst das Muskelwachstum eine Steigerung des Muskelfaservolumens, entweder durch das Anhängen neuer Myofibrillen oder durch eine Verlängerung der existierenden Myofibrillen. Die Reparatur der Muskelfaser umfasst dagegen die Entfernung der geschädigten Bereiche einer Faser und ihren Ersatz. Die Regeneration einer Muskelfaser beinhaltet die komplette Entfernung einer alten Muskelfaser und den Aufbau einer neuen Muskelfaser innerhalb der existierenden Muskelzellmembran. 


Was führt zu Muskelschäden?

Interessanterweise sind die Ursachen für Muskelschäden gewissermaßen umstritten. Es wird häufig geglaubt, dass Muskelschäden durch hohe mechanische Lasten zustande kommen, während der Muskel in die Länge gezogen wird, was darin resultiert, dass einzelne Sarkomere in der Kette der Myofibrillen reißen und länger gezogen werden, als es ihr elastisches Limit vorsieht.  Diese Theorie erklärt jedoch weder, warum einerseits konzentrisches Training zu geringen Mengen an Muskelschäden führt, noch, warum Krafttraining mit sehr geringen Gewichten oder auch Blood Flow Restiction, zu signifikanten Schäden an der Muskulatur führt. Diese Arten des Trainings umfassen einen geringen Kraftaufwand während der Muskel gedehnt wird und sollte deshalb der Thesen nach nicht zu Schäden führen.

Ein alternativer Vorschlag ist, dass Muskelschäden das Ergebnis der intrazellulären Ansammlung von Kalzium und inflammatorischen Neutrophilen in Antwort auf die Erschöpfung der muskulären Kontraktion sind, welche das Innere der Muskelzelle abbauen.

Jede anhaltende Muskelkontraktion, die unter einer Erschöpfung stattfindet, kann die Gehalte an Kalziumionen steigern, welche die Muskelfasermembranen durch die Aktivierung von Protease-Enzymen schädigen. Tatsächlich zeigte die Forschung, dass die Blockierung des Einstroms von extrazellulärem Kalzium in die Muskelfaser über dehnungsaktivierte Kalziumkanäle während der exzentrischen Belastung den Grad der Schädigung an der Muskelfasermembran und dem Zytoskelett reduzieren kann. Dies zeigt, dass Kalziumionen zum Teil verantwortlich für Muskelschäden sind, die wir bisher der mechanischen Last während der Dehnungsphase zugeschrieben haben.

Gleichzeitig können verschiedene Arten des Trainings (nicht nur exzentrische Kontraktionen), die Freisetzung von inflammatorischen Neutrophilen steigern. Sie bauen geschädigtes Gewebe ab und könnten der wahre Grund für die Störungen der Zellmembranen nach exzentrischen Kontraktionen sein.

Insgesamt scheint es wahrscheinlich, dass sowohl mechanische Last als auch ihre Effekte der anhaltenden Kontraktion miteinander interagieren, um Schäden herbeizuführen. Muskelkontraktionen führen zu mechanischer Belastung, was die Fasern direkt beschädigt, doch wiederholte Kontraktionen unter erschöpfenden Bedingungen setzen intrazelluläres Kalzium und inflammatorische Neutrophile frei, die das Innere der Faser schädigen. Die geschwächte Faser ist dann angreifbarer für die mechanische Last durch  Muskelkontraktionen. In der Tat reduziert die Erschöpfung die Fähigkeit der Fasern, Energie zu absorbieren, während sie gedehnt werden, was wiederum die Wahrscheinlichkeit der Schädigung erhöht, da die Menge an Energie, die ein Muskel relativ zu seiner Kapazität aufnehmen muss, der Erfahrung nach mit der Schädigung zusammenhängt.

Warum glauben manche Forscher, dass Muskelschäden zum Muskelwachstum beitragen?

Auch wenn der Prozess, der Muskelfasern wachsen lässt, komplett unabhängig von der Reparatur und Regenerierung ist, stellten frühe Forscher eine Hypothese auf, wonach die Muskelschäden aufgrund des Trainings zur Hypertrophie beitragen. Die Grundlage dafür waren die Kombination von drei Beobachtungen.

Zunächst beobachteten sie, dass nach einer muskelschädigenden Übung ein erhöhter Muskelproteinumsatz besteht, da sowohl die Muskelproteinsynthese als auch die Rate des Proteinabbaus erhöht sind. Zweitens konnten sie feststellen, dass dies in Verbindung mit einer erhöhten Entzündungsrate der Muskulatur und erhöhten Gehalten an intrazellulären Kalziumionen steht. Und drittens sahen die Forscher, dass exzentrisches Training, welches zu mehr Muskelschäden führt als andere Arten der Muskelkontraktion, scheinbar zu einer stärkeren Hypertrophie führt als isometrisches oder konzentrisches Training.

Exzentrische Kontraktion bedeutet, die negative Phase der Übung betont kontrolliert auszuführen. Dabei können höhere Gewichte verwendet werden als bei einer klassischen (konzentrischen) Wiederholung.

Jahrzehnte später stellen diese Beobachtungen immer noch das Fundament der Hypothese dar, auch wenn zwei weitere Feststellungen hinzugekommen sind. Spätere Forschungsergebnisse zeigten, dass trainingsinduzierte Muskelschäden die Expression von Genen beeinflusst, die wahrscheinlich die Anpassung innerhalb der Muskelfasern stimuliert, die sich wiederum vorteilhaft auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber zukünftig schädigenden Kontraktionen auswirkt. Manche Forscher haben diese Ergebnisse als weitere Hinweise darauf gesehen, dass Muskelschäden zur Hypertrophie führen, da solche strukturellen Veränderungen wahrscheinlich einen späteren Zuwachs des Muskelfaservolumens unterstützen. Jedoch ist es vollkommen spekulativ, ob solche Veränderungen der Genexpression und die daraus resultierenden Anpassungen in Zusammenhang mit dem Wachstum der Muskelfasern stehen oder ob sie lediglich hilfreich in Bezug auf die Reduktion von zukünftigen Schäden ist.

Wichtiger ist der kürzlich aufgekommene Vorschlag, dass trainingsinduzierte Muskelschäden das Muskelwachstum nach dem Krafttraining unterstützen könnten, da eine größere Menge Satellitenzellen aktiviert und differenziert wird sowie später die Anzahl an Zellkernen innerhalb jeder Muskelfaser steigt. Aufgrund der klaren Rolle von Satellitenzellen bei der Reparatur und Regeneration von geschädigten Muskelfasern ist dies ein Schlüsselthema.

Zusammenfassend haben einige Forscher darauf hingedeutet, dass trainingsinduzierte Muskelschäden zur Hypertrophie beitragen können, da der Muskelproteinumsatz nach schädigenden Trainingseinheiten erhöht ist (wahrscheinlich aufgrund von Neutrophilen oder Kalziumionen). Exzentrisches Training, welches zu mehr Schäden führt als andere Kontraktionsarten, resultiert nämlich möglicherweise in mehr Muskelwachstum als andere Trainingsarten. Hinzukommt die Tatsache, dass die Aktivität von Satellitenzellen oftmals erhöht ist, wenn Muskeln geschädigt werden, und Steigerungen der Anzahl an Zellkernen innerhalb jeder Muskelfaser wohl für die langfristige Hypertrophie notwendig sind.


Warum manche Forscher nicht glauben, dass Muskelschäden zum Muskelwachstum beitragen?

Manche Forschungsgruppen glauben, dass Muskelschäden nicht zum Muskelwachstum beitragen und weisen auf Forschungsergebnisse hin, die zeigen, dass trainingsinduzierte Muskelschäden zu Verlust an Muskelmasse statt zu ihrem Aufbau führen können. In ihrem Modell sind Muskelschäden nur ein unnötiger Nebeneffekt des Krafttrainings und kein begünstigender Faktor. Resultierend daraus werden die Hauptbeobachtungen über muskelschädigendes Training auf verschiedene Wege interpretiert.


1. Höherer Anstieg des Proteinumsatzes

Der höhere Anstieg des Proteinumsatzes, der nach muskelschädigendem Training auftritt, wird durch den Bedarf der Entfernung von geschädigten Teilen der Muskelfasern (erhöhter Proteinabbau) und dem Ersatz mit neuen Fasern (erhöhte Muskelproteinsynthese) erklärt. Dieser Prozess des Ersatzes umfasst weder zwangsweise das Wachstum neuer Myofibrillen noch die Verlängerung der Fibrillen durch das Anhängen von Sarkomeren.

Diese Interpretation wird von Forschungsergebnissen gestützt, die zeigen, dass in den frühen Phasen des Krafttrainings eine Steigerung der Muskelproteinsynthese besteht, die unabhängig vom Muskelwachstum zu sein scheint. Das könnte bedeuten, dass dieser Anstieg allein für die Reparatur von Schäden benötigt wird. Daher ist die Muskelproteinsynthese insgesamt recht hoch, überträgt sich jedoch nicht in die Hypertrophie.

2. Größere Hypertrophie nach exzentrischem Training

Das möglicherweise größere Muskelwachstum, das nach exzentrischem Training im Vergleich zu anderen Muskelkontraktionen auftritt, kann durch die höhere mechanische Spannung erklärt werden, welchen die Muskeln aufwenden und daher die Kontraktion entweder unter derselben mechanische Last (prozentual der Maximalkraft) der demselben Level der Muskelaktivierung erfahren.

Die Muskelkontraktion durch die einzelnen Filamente

Die höhere mechanische Spannung, welche die Muskelfasern während der exzentrischen Kontraktion erfahren, resultiert aus der aufgewendeten Kraft durch sowohl aktive (Aktin-Myosin-Brücken) als auch passive Elemente (vorrangig Titin sowie Kollagen). Während konzentrischen Kontraktionen wird die Kraft ausschließlich durch aktive Elemente aufgewendet. Der zusätzliche Beitrag der passiven Strukturen erlaubt daher eine höhere Kraftproduktion während der exzentrischen Kontraktion, auch wenn die Muskelaktivierung ähnlich stark ausgeprägt ist.

Diese Interpretation wird durch Forschungsergebnisse gestützt, die zeigen, dass die überlegenen Effekte von exzentrischem Training eng mit der mechanischen Spannung assoziiert sind, die produziert wird.


3. Größere Satellitenzellenaktivität nach muskelschädigendem Training

Die gesteigerte Aktivität der Satellitenzellen, die auftritt, wenn Muskelzellen geschädigt werden, kann als einfache Reaktion auf das Training erklärt werden und soll allein der Reparatur der  Muskelzellen dienen, anstatt die Anzahl der Zellkerne in jeder Faser zu erhöhen.

Die erste Interpretation wird durch Forschungsergebnisse gestützt, die veranschaulichen, dass die Aktivierung der Satellitenzellen bei Menschen und Nagetieren nach dem Ausdauertraining ähnlich stark ist wie nach dem Krafttraining. Die zweite Interpretation hingegen wird durch Daten unterstützt, die zeigen, dass die gesteigerte Aktivierung von Satellitenzellen nach dem Start des Krafttrainings bei Anfängern (wenn die Schäden an der Muskulatur am stärksten sind) nicht automatisch zu mehr Zellkernen in den Muskelfasern führt.

Wurde die Hypothese jemals überprüft?

Die meisten Diskussionen darum, ob Muskelschädigungen zur Hypertrophie beitragen, drehen sich um theoretische Mechanismen und nicht um direkte Evidenz. Forschergruppen, die aktuell an dem Problem arbeiten, geben an, dass es schwierig ist, eine entsprechende Studie zu designen, die den Faktor Muskelschäden als primären Faktor betrachtet, ohne dabei andere Trainingsvariablen zu verändern, von denen erwartet wird, dass sie den Grad des Muskelwachstums beeinflussen. Jedoch wurde über einige interessante Studien berichtet.

Häufig werden Vergleiche zwischen Programmen mit exzentrischem und konzentrischem Training gemacht, da exzentrisches Training zu mehr Muskelschäden führt. Auch wenn der Unterschied der aufgebauten Muskelmasse, die aus jeder Kontraktionsart resultiert, recht gering ist, könnte es das Muskelwachstum in verschiedene Regionen des Muskels umfassen. Obwohl die exzentrische Kontraktion mehr Muskelschäden produziert, triggert das nicht auch eine größere Hypertrophie.

Eine recht einzigartige Studie betrachtete die Auswirkungen zweier verschiedener exzentrischer Trainingsprogramme, die bezüglich der erbrachten Arbeit gleich waren. Die eine Gruppe hatte eine dreiwöchige Eingewöhnungsphase, wobei der Grad an Kraft und Volumen extrem niedrig begann (fünf Minuten pro Training). Diese Gruppe erfuhr nur wenig Muskelschäden. In der anderen Gruppe gab es keine solche Aufbauphase und die Testpersonen begannen direkt mit einem adäquaten Level an Kraftaufwand und Volumen, um Muskelkraft und -masse aufzubauen. Diese Gruppe erlebte Zeichen von Muskelschäden. Am Ende verbesserten beide Gruppen ihre Kraft zu einem ähnlichen Ausmaß, was darauf hindeutet, dass es nur geringe Vorteile gibt, den höheren Grad an Muskelschäden in Kauf zu nehmen.

Insgesamt zeigen diese Studien, dass es wahrscheinlich keinen nachweisbar vorteilhaften Effekt für die Hypertrophie durch erlittene Muskelschäden durch das Krafttraining gibt und jede Diskussion auf Grundlage der Mechanismen geführt werden muss, welche die Effekte beurteilen.

Was ist der Unterschied zwischen Muskelschäden und trainingsinduzierten Muskelschäden?

Der Reparaturprozess nach Muskelschäden folgt einem sehr ähnlichem Verlauf, egal auf welchem Weg das Muskelgewebe verletzt wurde. Unabhängig davon,ob die Schäden dadurch verursacht wurden, dass der Muskel gezwungen wurde, sich unter erschöpfenden Umständen zu dehnen, wie es beim Training der Fall und bei passivem Stretching der Fall ist, oder der Muskel durch einen stumpfen Schlag oder eine Wunde in Mitleidenschaft gezogen wurde, wie es häufig bei beliebten Kontaktsportarten stattfindet, folgt der Prozess der Reparatur einem ähnlichen Schema.

Wenn Muskeln beim Training oder durch passives Dehnen beschädigt wurden, umfasst dies eine mechanische Spannung, die den Fasern zugetragen wird. Diese mechanische Spannung wird durch Mechanorezeptoren erfasst und triggert die Signalkaskaden, die zur muskulären Hypertrophie führen. Aus diesem Grund können sowohl aktive als auch passive mechanische Lasten an den Fasern zum Muskelaufbau führen. Im Gegensatz dazu entsteht keine mechanische Spannung, wenn der Muskel durch Druck oder Wunden geschädigt wird. In jedem dieser Fälle werden die Muskelfasern jedoch geschädigt und müssen sich selbst reparieren.

Wir können daher Druckmodelle verwenden, um die hypertrophen Effekte von Muskelschäden zu studieren. Wenn Muskelschäden die Hypertrophie triggern können, weil ihr Reparaturprozess zu einer Steigerung der Größe der Muskelfaser führt, dann sollten auch Schäden durch äußeren Druck zum Muskelaufbau führen. Wenn es auf der anderen Seite die mechanische Spannung ist, die allein für die Hypertrophie verantwortlich ist und Muskelschäden nur ein Folgeeffekt davon sind, sollten Verletzungen durch äußeren Druck keine vorteilhaften Effekte auf den Muskelaufbau haben.

Derartige Forschungen zeigen, dass Muskelschäden durch äußeren Druck nicht zur Hypertrophie führen, jedoch dazu, dass einige Muskelfasern sogar untergehen und die Muskelmasse insgesamt dadurch reduziert wird. Daher ist es wahrscheinlich, dass es die mechanische Spannung ist, die zum Muskelaufbau nach muskelschädigendem Training führt und nicht der Reparaturprozess, der aufgrund der Schäden vonstatten geht.

Was sollten wir daraus lernen?

Es wurde behauptet, dass Muskelschäden zur Hypertrophie beitragen, auch wenn der Prozess, der das Volumen der Muskelfasern erhöht, sich von den Prozessen, die für die Reparatur der Fasern nötig sind, stark unterscheidet. Die Idee, dass Muskelschäden zum Muskelaufbau beitragen, basiert auf Beobachtungen, dass muskelschädigendes Training zu einem stärkeren Muskelproteinumsatz und höherer Satellitenzellaktivierung sowie strukturellen Anpassungen und der möglicherweise gesteigerten Hypertrophie führt, die durch exzentrisches Training im Vergleich zum konzentrischen Training induziert wird.

Der große Anstieg der Muskelproteinsynthese, die durch schädigendes Training induziert wird, scheint dagegen nicht zur Hypertrophie beizutragen und die Aktivierung von Satellitenzellen, die stattfindet, scheint nicht zu einer Steigerung der Anzahl an Zellkernen in den Muskelfasern zu führen. Die potenziell höhere Hypertrophie, die durch exzentrisches Training stattfindet, kann ganz einfach durch die höhere mechanische Last erklärt werden, die auftritt, da mehr passive Elemente der Muskelfasern zum Kraftaufbau beitragen. Wenn Muskelschäden während langanhaltendem Krafttraining vermieden werden, scheint dies keine negativen Folgen auf den Muskelzuwachs zu haben und wenn Muskelschäden durch andere Faktoren als Krafttraining verursacht werden, führt das nicht zur Hypertrophie.

Insgesamt scheint es wahrscheinlich, dass Muskelschäden kein Faktor sind, der zum Muskelaufbau beiträgt und sie stattdessen nur ein Nebeneffekt sind, der auftritt, wenn Muskeln wiederholten Kontraktionen ausgesetzt sind. 


Primärquelle: medium.com/@SandCResearch/does-muscle-damage-cause-hypertrophy-bf99b652694b

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2 comments

  1. Gerrit A. L.

    Absoluter Schwachsinn meiner Meinung nach. In Studien kann man jedes Ergebnis erziehlen wenn man will.

    Die drei Wege um Muskulatur aufzubauen sind:

    – progressive Overload

    – Metobolic Stress

    und

    – Muscle Mechanical Damage

    Und letzteres wird irgendwann die Nethode sein, die man anwenden muss, da die oberen beiden nach einer Weile keine Möglichkeit der Steigerung mehr bieten werden.

    Gesendet am 17. Oktober 2018
    • Dirk Elska

      @Gerrit A. L. Muskelaufbau funktioniert auch ohne denglisches Kauderwelsch.

      Gesendet am 23. Oktober 2018

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