عملکرد سیستم عضلانی در ورزش‌های استقامتی و قدرتی

مقدمه

سیستم عضلانی در فعالیت‌های ورزشی نقش اساسی دارد و پاسخ‌های فیزیولوژیک آن با توجه به نوع ورزش متفاوت است. ورزش‌های استقامتی (مانند دویدن طولانی‌مدت یا دوچرخه‌سواری) عمدتاً به انقباض‌های پیوسته با بار کم و مدت طولانی نیاز دارند، در حالی که ورزش‌های قدرتی (مانند وزنه‌برداری یا پرتاب وزنه) شامل انقباض‌های انفجاری با بار بالا و مدت کوتاه هستند. مطالعات نشان داده‌اند که تمرینات استقامتی منجر به بهبود ظرفیت هوازی عضلات و افزایش قابلیت استفاده از اکسیژن می‌شوند، در حالی که تمرینات قدرتی باعث بزرگ‌تر شدن فیبرهای عضلانی (هایپرتروفی) و افزایش قدرت می‌گردند​.  در این مقاله به تعریف ساختار سیستم عضلانی، ویژگی‌های فیزیولوژیک ورزش‌های استقامتی و قدرتی، تفاوت‌های آنها، سازگاری‌های عضلانی با تمرین و نکات کلیدی مربیگری می‌پردازیم تا تصویری کامل از کارکرد عضلات در این دو نوع ورزش ارائه شود.

تعریف سیستم عضلانی

سیستم عضلانی اسکلتی از مجموعه‌ای از فیبرهای عضلانی تشکیل شده است. هر فیبر عضلانی شامل تعداد زیادی میوفیبریل است که واحدهای ریز حاوی پروتئین‌های انقباضی (اکتین و میوزین) هستند. در تصویر زیر، مقطع طولی یک فیبر عضلانی را مشاهده می‌کنید: ناحیه‌های نوار نازک  I)) و نوار ضخیم (A) سارکومرها با برچسب مشخص شده‌اند. میتوکندری‌ها درون فیبرها انرژی لازم برای انقباض (ATP) را تأمین می‌کنند​ و ساروکولما ها (غشای سلول عضلانی) فیبر را احاطه کرده است. تولید ATP در میتوکندری با استفاده از اکسیژن و متابولیت‌های هوازی انجام می‌شود؛ افزایش تعداد و عملکرد میتوکندری‌ها در تقویت ظرفیت هوازی عضله نقش دارد​.  فیبرهای عضلانی براساس سرعت انقباض و مسیرهای متابولیکی به چند نوع تقسیم می‌شوند: فیبرهای نوع I (کُند انقباض، هوازی) و نوع II (سریع انقباض، بی هوازی ) که خود به زیرگروه‌های IIa (اکسیداتیو–گلیکولیتیک) و IIx (گلیکولیتیک) تقسیم می‌شون. فیبرهای نوع I آهسته و مقاوم در برابر خستگی هستند، در حالی که فیبرهای نوع IIx سریع و پرقدرت ولی زودخسته‌شونده‌اند​.  

ویژگی‌های فیزیولوژیکی در ورزش‌های استقامتی

تمرینات استقامتی با فعالیت‌های طولانی‌مدت و شدت نسبتا پایین مشخص می‌شوند. در این ورزش‌ها عمدتا فیبرهای نوع I فعال می‌شوند؛ این فیبرها ظرفیت بالاتری برای مصرف اکسیژن و متابولیسم هوازی دارند. مطالعات نشان داده‌اند که تمرینات استقامتی باعث افزایش تعداد و عملکرد میتوکندری‌ها و افزایش تراکم مویرگ‌های خونی در عضلات می‌شود​. این تغییرات سبب بهبود انتقال اکسیژن و تأخیر در خستگی عضلانی می‌گردند. به عبارت دیگر، توانایی عضلات در تولید ATP  به روش هوازی افزایش یافته و ورود فیبرها به شرایط خستگی به تعویق می‌افتد​. بنابراین ورزشکاران استقامتی به مرور افزایش ظرفیت اکسیژن‌رسانی قلبی-عروقی (مثل افزایش حداکثر مصرف اکسیژن یا VO₂max) و توان هوازی عضلانی را تجربه می‌کنند. همچنین تحقیقات نشان داده‌اند که ورزشکاران استقامتی معمولاً درصد بالاتری از فیبرهای کند انقباض نوع I در عضلات خود دارند​. در مجموع، تمرینات استقامتی منجر به بهبود استقامت و توانایی تداوم فعالیت‌های شدید هوازی می‌شوند و خستگی را به تأخیر می‌اندازند​.

ویژگی‌های فیزیولوژیکی در ورزش‌های قدرتی

تمرینات قدرتی با انقباض‌های انفجاری و بار وزنه‌ای سنگین همراهند. در این حالت، عمدتاً فیبرهای سریع انقباض نوع II بویژه IIx و IIa) ) به کار گرفته می‌شوند. این فیبرها به‌خاطر داشتن مسیرهای متابولیسم بی‌هوازی فعال، قدرت بالا و سرعت انقباض زیادی دارند، اما دوام و استقامت کمتری دارند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که تمرینات قدرتی باعث افزایش قطر فیبرهای عضلانی (CSA) و در نتیجه اندازه کلی عضله می‌شوند​.  علاوه بر این، تحریک مداوم این تمرینات موجب بهبود هماهنگی عصبی و مهارت‌های حرکتی می‌شود که به افزایش توان تولید نیرو کمک می‌کند​. به‌طور خاص، در مراحل اولیه یک برنامه تمرینی مقاومتی، افزایش قابل‌توجه قدرت عمدتاً ناشی از سازگاری‌های عصبی است​، به این معنا که سیستم عصبی مرکزی در جذب فیبرهای عضلانی بیشتر و هماهنگ‌تر کردن انقباضات مؤثر است. سپس با ادامه تمرینات، رشد (هایپرتروفی) فیبرهای سریع انقباض و افزایش پروتئین‌های سازنده عضله موجب افزایش مستمر قدرت عضلانی می‌شود​. در مجموع، ورزش‌های قدرتی قابلیت تولید نیروی عضلانی و توان انفجاری را ارتقا می‌دهند، اما تأثیر کمتری بر بهبود ظرفیت هوازی دارند.

مقایسه‌ی تفاوت‌ها

به طور خلاصه، تفاوت‌های اصلی بین ورزش‌های استقامتی و قدرتی شامل موارد زیر است:

• شدت و مدت تمرین: ورزش استقامتی با شدت متوسط و مدت طولانی (بار سبک، تکرار زیاد) مشخص می‌شود، در حالی که ورزش قدرتی با شدت بالا و مدت کوتاه (بار سنگین، تکرار کم) همراه است.
• فیبر عضلانی غالب: در ورزش‌های استقامتی درصد بیشتری از فیبرهای نوع I (کند انقباض) فعال و غالب هستند، در حالی که در ورزش‌های قدرتی فیبرهای سریع انقباض نوع IIa و IIx بیشتر به کار گرفته می‌شوند​.
• متابولیسم انرژی: ورزش استقامتی عمدتاً متکی بر مسیرهای هوازی (اکسیژن‌دار) است و فیبرها با استفاده از میتوکندری و چربی‌ها/گلوکز انرژی لازم را تولید می‌کنند. در ورزش قدرتی مسیرهای بی‌هوازی (گلیکولیز سریع) فعال‌ترند و انرژی از سیستم فسفاژن و گلیکولیتیک تأمین می‌شود.
• سازگاری‌های عضلانی: ورزش استقامتی منجر به افزایش توان اکسیداتیو عضلات (افزایش میتوکندری، افزایش آنزیم‌های هوازی، افزایش ذخایر گلیکوژن) و تحمل خستگی بیشتر می‌شود​. در مقابل، ورزش قدرتی باعث افزایش CSA عضله (هایپرتروفی)، افزایش پروتئین‌های ساختمانی عضله و بهبود مهارت‌های عصبی می‌گردد​.
• نقش عصبی:  در تمرینات قدرتی، نقش سیستم عصبی مرکزی در شتاب بخشیدن به افزایش قدرت اولیه بسیار مهم است (بهبود جذب واحدهای حرکتی)، در حالی که در تمرینات استقامتی، تغییرات عصبی کمتر تعیین‌کننده بوده و سازگاری‌های متابولیکی اهمیت بیشتری دارد​.

سازگاری‌های عضلانی با تمرین

به مرور و با ادامه تمرینات، عضلات دچار تغییراتی می‌شوند که عملکرد ورزشکار را بهبود می‌بخشد. در تمرینات استقامتی، عضلات با افزایش تعداد میتوکندری‌ها و آنزیم‌های اکسیداتیو، تراکم مویرگ‌ها و توانایی ذخیره گلیکوژن سازگار می‌شوند که منجر به ظرفیت اکسیداتیو بالاتر و خستگی دیررس‌تر می‌شود​. همچنین با دوره‌های طولانی‌مدت تمرین استقامتی، درصد فیبرهای نوع I می‌تواند افزایش یابد یا فیبرهای IIa به سمت حالت اکسیداتیوتر متمایل شوند​. از سوی دیگر، تمرینات مقاومتی محرک افزایش اندازه فیبرها و تقویت ساختارهای پروتئینی عضله هستند. به مرور زمان، ماهیچه‌ها ضخیم‌تر و قوی‌تر می‌شوند و قدرت بیشتر تولید نیرو می‌کنند​.  نکته دیگر آنکه ترکیب تمرینات می‌تواند تعامل داشته باشد: برای مثال، جلسات تمرین با شدت بالا (HIIT) در ورزشکاران استقامتی می‌تواند شبیه به تمرینات طولانی‌مدت اثرات اکسیداتیو را ایجاد کند و اجرای تمرینات با بار سبک نزدیک به ناتوانی نیز به افزایش حجم عضلانی کمک می‌کند​.

نکات کلیدی مربیگری

• اصول اختصاصی تمرین:  برنامه تمرینی را متناسب با هدف ورزشکار تنظیم کنید. به عنوان مثال، ورزشکاران استقامتی باید به تمرینات هوازی با حجم بالا، شدت متوسط و تکرار زیاد بپردازند، در حالی که ورزشکاران قدرتی نیازمند تمرینات انفجاری با بار سنگین و تکرار کمتر هستند.
• تنظیم متغیرهای تمرینی : پارامترهای تمرین مانند وزن (شدت)، تعداد تکرار، تعداد ست و زمان استراحت بین ست‌ها را بر اساس هدف تنظیم کنید. معمولاً در تمرینات قدرتی از استراحت‌های طولانی‌تر بین ست‌ها استفاده می‌شود تا انرژی فیبرهای سریع احیا شود.
• ترکیب تمرینات (دوره‌بندی):  ترکیب تمرینات استقامتی و قدرتی در یک برنامه تمرینی نیاز به دوره‌بندی صحیح دارد. اگر هر دو نوع تمرین برای ورزشکار ضروری است، جلسات آنها را طوری برنامه‌ریزی کنید که از تأثیر متقابل منفی (اثر تداخل) جلوگیری شده یا کاهش یابد.
• رویکرد تدریجی:  برای تحریک رشد و سازگاری عضلانی، به تدریج بار تمرین (وزنه یا مدت تمرین) را افزایش دهید (اصل اضافه‌بار). همچنین تنوع در تمرینات (مانند گنجاندن تمرینات سرعتی یا انفجاری برای ورزشکاران قدرتی) می‌تواند به شتاب پیشرفت کمک کند.
• توجه به بازیابی و تغذیه:  عضلات برای سازگاری نیاز به استراحت و تغذیه مناسب دارند. اطمینان حاصل کنید که ورزشکاران مواد مغذی کافی (به‌ویژه پروتئین و کربوهیدرات) مصرف کنند تا بازسازی عضله و ریکاوری بهینه باشد.
• اهمیت گرم کردن و فنون صحیح:  همیشه قبل از تمرینات سخت، بدن را گرم و انعطاف‌پذیر کنید تا خطر آسیب کاهش یابد. اجرای حرکات با تکنیک صحیح نیز برای دستیابی به نتایج بهتر و پیشگیری از آسیب ضروری است.
• اهداف همه‌جانبه ورزشی:  هم‌ زمان به بهبود استقامت و قدرت فکر کنید. ترکیب تمرینات استقامتی و قدرتی می‌تواند علاوه بر ارتقای عملکرد ورزشی، سلامت قلبی-عروقی و اسکلت عضلانی را نیز بهبود دهد. در واقع، پژوهش‌ها نشان می‌دهند که هر دو نوع تمرین فواید ویژه‌ای برای ورزشکاران دارند و می‌توانند به پیشگیری از بیماری‌های مزمن مرتبط با سبک زندگی کمک کنند​.

مطالعات علمی:

• Barnett (2006) : کرایوتراپی موجب کاهش درد عضلانی تأخیری می‌شود.
• Cheung et al. (2003) : ماساژ و فوم رولینگ در کاهش التهاب و تسریع بهبودی مؤثر هستند.
• Phillips (2014) : مصرف پروتئین پس از تمرین بر سنتز عضله بسیار موثر است.
• Burke et al. (2011):  مصرف کربوهیدرات بر عملکرد استقامتی و ریکاوری تاثیر بسیار مثبتی دارد.
• Tesch et al. (1984) : افزایش هایپرتروفی در تارهای نوع ۲ پس از تمرینات قدرتی بیشتر از نوع ۱ اتفاق می افتد.
• Green et al. (1999) : محتوای میوگلوبین عضلانی با تمرینات هوازی افزایش می یابد.
• Hood et al. (2011)  : افزایش بیان ژن‌های مرتبط با میتوکندری تا ۳ برابر پس از تمرینات هوازی ایجاد می شود.
• MacDougall et al. (1977) : افزایش ذخایر ATP-PCr در عضلات پس از تمرینات قدرتی بوجود می آید.
• Holloszy & Coyle (1984) : افزایش دو برابری تراکم میتوکندری در عضلات پس از تمرین استقامتی ایجاد می شود.
• Saltin & Gollnick (1983) : افزایش چشمگیر چگالی مویرگی در عضلات ورزشکاران استقامتی بوجود می آید.
• Schoenfeld (2010) : افزایش ضخامت تارهای نوع ۲ با تمرینات قدرتی بوجود می آید.
• Hakkinen et al. (1985) : تفاوت بارز حجم تارهای عضلانی نوع ۲ بین وزنه‌برداران و دوندگان استقامتی دیده شده است.
• Hickson (1980) : کاهش رشد عضلانی در تمرینات همزمان استقامتی-قدرتی ایجاد می شود.
• Wilson et al. (2012) : اگر فاصله زمانی بین دو نوع تمرین رعایت شود، اثر تداخل کاهش می‌یابد.

نتیجه‌گیری

سیستم عضلانی در واکنش به نوع تمرین، سازگاری‌های متفاوتی نشان می‌دهد. تمرینات استقامتی عضلات را قادر می‌سازد اکسیژن را بهتر مصرف کرده و برای مدت طولانی‌تری فعال بمانند، در حالی که تمرینات قدرتی با افزایش سایز و قدرت عضلات، نیروی تولیدی ورزشکار را ارتقاء می‌بخشند​. از دیدگاه مربیگری، بهره‌گیری همزمان از هر دو نوع تمرین در یک برنامه جامع می‌تواند ضمن افزایش عملکرد کلی ورزشی، سلامت عمومی ورزشکار را نیز تضمین کند. در نهایت، بدن انسان توانایی قابل‌توجهی در تطابق با انواع تمرینات دارد؛ فهم جزئیات این سازگاری‌ها به مربیان کمک می‌کند تا برنامه‌های تمرینی بهینه‌تری را برای هر ورزشکار طراحی کنند.

منابع

• Hughes DC, Ellefsen S, Baar K. Adaptations to Endurance and Strength Training. Cold Spring Harb Perspect Med. 2018 Jun;8(6):a029769.
• Plotkin DL, Roberts MD, Haun CT, Schoenfeld BJ. Muscle Fiber Type Transitions with Exercise Training: Shifting Perspectives. Sports (Basel). 2021 Sep 10;9(9):127.
• Takemasa T, Shirai T, Fujita S, et al. Effect of endurance exercise duration on muscle hypertrophy induced by functional overload. FEBS Open Bio. 2020 Dec;11(1):85–94.
• Furrer R, Hawley JA, Handschin C. The molecular athlete: exercise physiology from mechanisms to medals. J Appl Physiol. 2023; DOI:10.1152/japplphysiol.00923.2022 (online ahead of print).