Wie Du Dein Zellvolumen für ein schnelles Muskelwachstum steigern kannst

Veröffentlicht am 09.01.2019

  • Wie Du Dein Zellvolumen für ein schnelles Muskelwachstum steigern kannst

Hier ist eine kurze Zusammenfassung:

  1. Das Zellvolumen ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Aminosäuren in die Zellen zu transportieren. Eine Erhöhung des Zellvolumens ist außerdem eine fundamentale Eigenschaft von Verbindungen wie Kreatin.
  2. Zellvolumen und Pump sind – auch wenn sie miteinander in Verbindung stehen – nicht dasselbe. Das Zellvolumen bezieht sich auf die Flüssigkeit innerhalb der Muskelzellen, während der Pump etwas mit der Flüssigkeit zwischen den Muskelzellen zu tun hat.
  3. Auch wenn Zellvolumen und Pump unterschiedliche Dinge sind, kann ein gesteigerter Pump eine Erhöhung des Zellvolumens fördern und zu einem gesteigerten Wachstum führen.

Nichts ist nach einer Trainingseinheit befriedigender als ein förmlich die Haut sprengender Pump. Dieses Gefühl lässt Dich wissen, dass Du Deine Aufgabe während des Trainings erfüllt hast. Der trainierte Muskel ist so „voll“, dass selbst kleine Bewegungen zu einer Herausforderung werden und Du kannst förmlich spüren, wie das Blut durch Deine Arterien strömt.

Die Tatsache, dass Deine Muskeln dazu neigen, sich während Phasen eines gesteigerten Wachstums – selbst zwischen den Trainingseinheiten – extra voll anzufühlen, ist kein Zufall. Ein voller Muskel ist ein anaboler Muskel und ein gesteigertes Zellvolumen arbeitet hinter der Bühne als Antrieb für ein anaboles Muskelwachstum.

Es wird allgemein angenommen, dass der beste Weg zur Erhöhung des Zellvolumens darin besteht, einen tollen Pump im Fitnessstudio zu erreichen. Doch auch wenn Zellvolumen und Pump miteinander in Verbindung stehen, sind sie nicht dasselbe. Während sich das Zellvolumen auf das Wasservolumen innerhalb der Muskelzellen bezieht, steht ein Pump – auch als reaktive Hyperämie bekannt – für ein gesteigertes Volumen in den Bereichen zwischen und um die Muskelzellen herum, welche auch als interstitieller Bereich bezeichnet werden.

Trotz dieser Unterscheidung kann ein hervorragender Pump unter den richtigen Umständen ein gesteigertes Zellvolumen fördern. Wenn Du diese Variable bisher noch nicht als Teil Deiner Trainingsernährungsstrategie berücksichtigt hast, dann solltest Du dies in Zukunft tun. Das Zellvolumen ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Aminosäuren in die Zellen zu transportieren, die Proteinsynthese zu aktivieren und während des kritischen Zeitfensters rund um Dein Training einen katabolen Proteinabbau zu unterdrücken.

Die Anatomie des Muskelpumps

In Reaktion auf hochintensives Training nimmt die lokale Blutzufuhr zu den hart arbeitenden Muskeln zu, wodurch die Zufuhr von Sauerstoff und der Abtransport von Abfallprodukten gesteigert werden. Diese reaktive Hyperämie, die auch als Pump bekannt ist, resultiert in einer Erhöhung der Menge an Blutplasma in den Bereichen zwischen und um die Muskelzellen herum (interstitieller Bereich).

Die Kombination von einer gesteigerten Menge an Blutplasma und einer Akkumulation von Laktat und anderen Stoffwechselabfallprodukten erhöht die Osmolalität der interstitiellen Flüssigkeit (1). Dies generiert einen Konzentrationsgradienten, der zusätzliches Wasser aus dem Blutkreislauf zieht (2, 3) und ein Phänomen hervorruft, das wir alle als den Pump kennen.

Da der Pump im Allgemeinen als Synonym für das Zellvolumen angesehen wird, dürfte es den einen oder anderen überraschen, dass die osmotischen Kräfte, die konspirieren, um den Pump zu induzieren, in Wirklichkeit eine Schrumpfung anstelle einer Voluminisierung fördern.

Dies macht Sinn – zumindest auf dem Papier. Erhöhe die Konzentration eines gelösten Stoffes auf der einen Seite einer halbdurchlässigen Membran und Wasser wird in Richtung des Konzentrationsgradienten durch die Membran diffundieren, bis die Lösung ein Gleichgewicht erreicht hat. Auf dieselbe Art und Weise wird im Muskelgewebe, das einen Pump erlebt, die gesteigerte Osmolalität der interstitiellen Flüssigkeit Wasser dazu bringen, aus den Muskelzellen heraus in Richtung des Konzentrationsgradienten zu diffundieren, was letztendlich das Zellvolumen reduzieren würde.

Glücklicherweise ist die Skelettmuskulatur gut ausgerüstet, um hiermit umgehen zu können. Durch einen Prozess, der als regulierende Volumenerhöhung (Regulatory Volume Increase, kurz RVI) bekannt ist, sind Muskelzellen dazu in der Lage, ihr Zellvolumen trotz einer gesteigerten Osmolalität, die während eines die Haut sprengenden Pumps zustande kommt, aufrecht zu erhalten oder sogar zu erhöhen (4).

Zu verstehen, wie dies funktioniert ist nicht nur von akademischem Interesse – es ist fundamental, wenn Du die anabole Kraft des Zellvolumens zu Deinem Vorteil nutzen möchtest. Das Zellvolumen steigt während eines Muskelpumps über eine koordinierte Aktivität von zwei Transportproteinen, die sich in der Zellmembran befinden (4).

Im ersten Schritt transportiert die Natrium-Kalium (Na+/K+) ATPase Pumpe drei Natriumionen im Austausch gegen zwei Kaliumionen aus der Zelle hinaus. Da die Konzentration von Natrium außerhalb der Zelle typischerweise um den Faktor 10 bis 20 höher als innerhalb der Zell ausfällt, wird Energie in Form von ATP benötigt, um Natrium gegen den Konzentrationsgradienten aus der Zelle heraus zu pumpen.

Im zweiten Schritt transportiert eine weitere mit der Membran in Verbindung stehende Pumpe, die als Natrium-Kalium-Chlorid Co-Transporter Pumpe (kurz NKCC) bekannt ist, gleichzeitig ein Natrium, ein Kalium und zwei Chloridionen von außerhalb der Zelle in die Zelle.

Wenn wir unsere Mathematik Hausaufgaben machen, dann finden wir heraus, dass die koordinierte Aktion der Na+/K+ ATPase und der NKCC Pumpe in einem Netto Einstrom von geladenen Ionen in die Zelle resultiert, was die intrazellulare Osmolalität erhöht. Wenn die intrazellulare Osmolalität relativ zur Osmolalität der interstitiellen Flüssigkeit steigt, dann wird Wasser in den Muskel gezogen, wo es das Zellvolumen erhöht.

Die Erhöhung des Zellvolumens, die durch die NKCC Pumpe vermittelt wird, wird durch den Natriumgradienten angetrieben, der durch die Na+/K+ ATPase Pumpe generiert wird (4). Wie dies genau funktioniert, kannst Du in obiger Abbildung sehen.

Zellvolumen und Aminosäuretransport

Der extrazelluläre Natriumgradient, der durch die Na+/K+ ATPase Pumpe generiert wird, ist nicht nur für eine Erhöhung des Zellvolumens wichtig – auch die Aminosäureaufnahme wird durch diesen Natriumgradienten angetrieben. Um beschädigtes Muskelgewebe reparieren zu können, müssen wir Aminosäuren in die Zelle transportieren, um dort die Proteinsynthese zu aktivieren. Auch wenn alle Aminosäuren die Proteinsynthese bis zu einem gewissen Grad aktivieren, ist Leucin der wirkungsvollste Aktivator.

Der Transport von Leucin in die Zellen geschieht über einen tertiär aktiven Transportmechanismus. Für unsere Zwecke sind an dieser Stelle die exakten molekularen Details dieses Prozesses weniger wichtig, als das große Gesamtbild.

Um nach einer intensiven Trainingseinheit das Muskelwachstum und den Reparaturprozess zu aktivieren, müssen wir Leucin in die Zelle transportieren. Die Leucinaufnahme wird durch das Zellvolumen angetrieben und ist vom Natriumgradienten abhängig, der durch die Na+/K+ ATPase induziert wird (5).

An diesem Punkt wird Dir vielleicht bereits ein Trend aufgefallen sein: genau wie eine Erhöhung des Zellvolumens ist auch die Aminosäureaufnahme von Natrium, Kalium, ATP und Wasser abhängig.

Zellvolumen, Proteinsynthese und Proteinabbau

Ein Anschwellen der Zellen hemmt einen Proteinabbau und regt in einer Reihe von Zelltypen (6–8) inklusive der Zellen der Skelettmuskulatur (9, 10) die Proteinsynthese an. Da ein hartes Training sowohl die Proteinsynthese, als auch einen Proteinabbau anregt (11), kämpfen wir im Grunde genommen nach jeder einzelnen Trainingseinheit gegen einen Proteinabbau.

Wenn wir das Gleichgewicht konsistent in Richtung der Proteinsynthese und weg vom Proteinabbau verschieben, dann gewinnen wir den Kampf um das Muskelwachstum und werden neue Muskelmasse und Kraft aufbauen. Da der Proteinumsatz während der Minuten und Stunden nach dem Training substantiell steigt (11), ist eine Maximierung des Zellvolumens mit Hilfe einer optimalen Trainingsernährung für die langfristigen Fortschritte von entscheidender Bedeutung.

Ein Zellvolumen Aktionsplan

Nachdem wir jetzt verstehen, wie all dies funktioniert, gibt es eine Reihe von Dingen, die wir tun können, um uns die anabole Kraft des Zellvolumens zu nutze zu machen.

1 – Steigere die Hydration

Dies versteht sich von selbst. Auf der grundlegendsten Ebene wird eine ausreichende Hydration für ein optimales Zellvolumen benötigt. Die Fähigkeit während des Zeitfensters rund um das Training die Proteinsynthese zu aktivieren und den Proteinabbau zu unterdrücken ist hiervon abhängig. Selbst wenn Du nur geringfügig dehydriert bist, werden Deine Leistungsfähigkeit und Deine Regenerationsfähigkeit beeinträchtigt sein.

2 – Optimiere Deinen Elektrolythaushalt

Um Wasser in die Zellen zu bekommen und das Zellvolumen zu steigern, benötigen wir Osmolyte – osmotisch aktive Moleküle, die Wasser in die Zelle ziehen. Aus diesem Grund ist es wichtig optimale Spiegel von Natrium, Magnesium und Kalium aufrecht zu erhalten. (Weitere wichtige Osmolyte wären Chlorid, Kalzium und Phosphor.)

Wie wir weiter oben gelernt haben, werden Natrium und Kalium für die Zellvoluminisierung und die Aminosäureaufnahme benötigt. Aus diesem Grund solltest Du vor und nach dem Training nicht vor Natrium zurückschrecken. Das Blutvolumen hängt stark von den Natriumspiegeln ab und wenn es Dir an Natrium mangelt, wird der Pump, den Du während des Trainings bekommst nahezu nicht existent sein.

Du solltest außerdem sicherstellen kaliumreiche Nahrungsmittel zu konsumieren. Kartoffeln, Brokkoli, Bananen und Speisekürbis sind hervorragende Kaliumquellen. Die Funktion der Na+/K+ ATPase (12) und NKCC (13) Pumpen ist außerdem von Magnesium abhängig, weshalb Deine Zellvoluminisierung beeinträchtigt sein wird, wenn Du unter einem Magnesiummangel leidest. Eine regelmäßige ZMA® Supplementation kann einen solchen Mangel verhindern, um Dir dabei zu helfen, die Maschinerie des Zellvolumens wie eine gut geölte Maschine am Laufen zu halten.

3 – Kreatin Monohydrat – der Original Zellvoluminisierer

Es ist schwer etwas über das Zellvolumen zu schreiben ohne Kreatin zu erwähnen, welches in den Muskelzellen in Form von Phosphokreatin gespeichert ist und eine Phosphatgruppe zur Regeneration von ATP während hochintensiver Kontraktionen zur Verfügung stellt.

Kreatin unterstützt die Zellvoluminisierung über direkte und indirekte Mechanismen. Als wichtiges Muskelosmolyt erhöht Kreatin das Zellvolumen auf direkte Art und Weise dadurch, dass es zusätzliches Wasser in die Zelle zieht, wenn es aufgenommen wird.

Kreatin steigert das Zellvolumen auch indirekt. Wir haben oben gelernt, dass die Na+/K+/ ATPase Pumpe Energie in Form von ATP verwendet, um Natrium gegen den Konzentrationsgradienten aus der Zelle heraus zu transportieren. Diese Funktion ist für das Leben selbst so wichtig, dass mehr als 30% des gesamten zellularen ATP verwendet wird, um die Na+/K+ ATPase Pumpe am Laufen zu halten.

Kreatin erhöht das Zellvolumen deshalb indirekt, indem es den Vorrat an energiereichem Phosphat zur Regenerierung von ATP zur Verfügung stellt. Fünf Gramm Kreatin pro Tag reichen völlig aus, um das Zellvolumen zu steigern.

4 – Korrekt getimte Trainingsernährung

Mit dem Nährstofftiming während der Phase rund um das Training steht und fällt Deine Fähigkeit Dich zu regenerieren und Deine Entwicklung zu verbessern. Was das Nährstofftiming aus Sicht der Makronährstoffe angeht, ist hier für gewöhnlich das am besten, was auch sonst als beste Vorgehensweise angesehen wird. Aminosäuren sind für sich selbst bereits Osmolyte, die wenn sie in die Zelle transportiert werden, zusätzliches Wasser in die Zelle ziehen und das Zellvolumen erhöhen.

Insulin aktiviert nicht nur den Aminosäuretransport, sondern erhöht durch die induzierte Glukoseaufnahme das Zellvolumen weiter. Doch auch wenn das Makronährstofftiming wichtig ist, gibt es zusätzliche Faktoren, die Du berücksichtigen kannst, um Dein Zellvolumen zu maximieren:

Vor dem Training (45 Minuten davor):

Nimm funktionale Kohlenhydrate wie hoch verzweigte zyklische Dextrine in Kombination mit einem schnellwirksamen Proteinhydrolysat zu Dir, um die Insulinspiegel stabil zu halten. Um das Zellvolumen zu maximieren, sind Natrium, Wasser und in geringerem Umfang auch Kalium, Magnesium und Kalzium wichtig.

Wie oben bereits erwähnt wurde, generiert die Na+/K+ ATPase Pumpe den extrazellularen Natriumgradienten, der eine Zellvoluminisierung, eine Aminosäureaufnahme und selbst die Glukoseaufnahme überhaupt erst möglich macht. Zusätzlich hierzu solltest Du bereits vor dem Training gut hydriert sein und deshalb die Wasserzufuhr während dieser Zeit erhöhen.

Vor dem Training (15 Minuten davor):

Nimm weiterhin funktionale Kohlenhydrate und schnell wirksame Proteinhydrolysate in flüssiger Form zu Dir. Während dieser Phase und während der eigentlichen Trainingseinheit, ist die Zufuhr von Wasser und Elektrolyten (Natrium, Kalium, Magnesium und Kalzium) für eine maximale Nährstoffaufnahme und eine Maximierung des Zellvolumens von entscheidender Bedeutung. Um die Raterei zu eliminieren, ist es empfehlenswert ein Produkt zu verwenden, das spezifisch für diesen Zweck entwickelt wurde und funktionale Kohlenhydrate, schnell wirksame Peptide und alle benötigten Elektrolyte in den richtigen Verhältnissen umfasst.

Auch Kreatin ist an dieser Stelle nützlich und in vitro Untersuchungen legen nahe, dass dies der optimale Zeitpunkt für die Kreatineinnahme sein könnte. Die Kreatin Aufnahmeeffizienz könnte in Reaktion auf die gesteigerte interstitielle Osmolalität, die einen Muskelpump während des Trainings hervorruft, steigen (14).

Nach dem Training:

Nach einer intensiven Trainingseinheit brauchst Du Protein, Wasser und Ruhe. Ein weiterer Schub Proteinhydrolysate wird eine fortgesetzte Proteinsynthese fördern. Was das Zellvolumen angeht, solltest Du weiterhin Wasser mit Elektrolyten trinken. (Dies ist der Zeitpunkt, an dem viele den Ball fallen lassen, da das Letzte, woran man nach einer brutalen Trainingseinheit zu denken neigt, das Trinken größerer Mengen von Wasser ist.)

5 – Maximiere die mechanische Spannung

Auch wenn die Zellvoluminisierung einen fundamentalen Antrieb für Muskelwachstum und Regeneration darstellt, geschieht die wahre Magie dann, wenn der voluminisierte Muskel einer großen Menge an mechanischer Spannung ausgesetzt wird.

Ein Teil der Mechanismen, über den ein Anschwellen der Zellen die Proteinsynthese aktiviert, ist eine gesteigerte Spannung des Zytoskeletts, welche die Proteinsynthese direkt über eine Steigerung der translationalen mRNA Effizienz steigert (15, 16). Mechanische Spannung in Reaktion auf hochintensive Muskelkontraktionen aktiviert außerdem direkt die Aminosäureaufnahme (17), was zum Teil auf einer Aktivierung der Na+/K+ ATPase Pumpe basiert (18).

Jetzt solltest Du erkannt haben, wie ein intensives Training eines voluminisierten Muskels einen hoch anabolen Zustand generiert. Setze einen voluminisierten Muskel mit ausreichender Zeit unter Spannung einer schweren Last aus und Du wirst Aminosäureaufnahme und Proteinsynthese steigern. Gib hierzu eine perfekt geplante Trainingsernährung hinzu und Du bekommst eine anabole Orgie.

Referenzen:

  1. Lindinger MI, Spriet LL, Hultman E, Putman T, McKelvie RS, Lands LC, et al. Plasma volume and ion regulation during exercise after low- and high-carbohydrate diets. Am J Physiol 1994;266:R1896-R1906.
  2. Lundvall J, Mellander S, Sparks H. Myogenic response of resistance vessels and precapillary sphincters in skeletal muscle during exercise. Acta Physiol Scand 1967;70:257-68.
  3. Lundvall J. Tissue hyperosmolality as a mediator of vasodilatation and transcapillary fluid flux in exercising skeletal muscle. Acta Physiol Scand Suppl 1972;379:1-142.
  4. Lindinger MI, Leung M, Trajcevski KE, Hawke TJ. Volume regulation in mammalian skeletal muscle: the role of sodium-potassium-chloride cotransporters during exposure to hypertonic solutions. J Physiol 2011;589:2887-99.
  5. Baird FE, Bett KJ, MacLean C, Tee AR, Hundal HS, Taylor PM. Tertiary active transport of amino acids reconstituted by coexpression of System A and L transporters in Xenopus oocytes. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009;297:E822-E829
  6. Haussinger D, Hallbrucker C, vom DS, Decker S, Schweizer U, Lang F, et al. Cell volume is a major determinant of proteolysis control in liver. FEBS Lett 1991;283:70-2.
  7. Haussinger D, Hallbrucker C, vom DS, Lang F, Gerok W. Cell swelling inhibits proteolysis in perfused rat liver. Biochem J 1990;272:239-42.
  8. Stoll B, Gerok W, Lang F, Haussinger D. Liver cell volume and protein synthesis. Biochem J 1992;287 ( Pt 1):217-22.
  9. Low SY, Rennie MJ, Taylor PM. Involvement of integrins and the cytoskeleton in modulation of skeletal muscle glycogen synthesis by changes in cell volume. FEBS Lett 1997;417:101-3.
  10. Low SY, Rennie MJ, Taylor PM. Signaling elements involved in amino acid transport responses to altered muscle cell volume. FASEB J 1997;11:1111-7.
  11. Drummond MJ, Dreyer HC, Fry CS, Glynn EL, Rasmussen BB. Nutritional and contractile regulation of human skeletal muscle protein synthesis and mTORC1 signaling. J Appl Physiol 2009;106:1374-84.
  12. WHANG R, WELT LG. Observations in experimental magnesium depletion. J Clin Invest 1963;42:305-13.
  13. Flatman PW. The effects of magnesium on potassium transport in ferret red cells. J Physiol 1988;397:471-87.
  14. Alfieri RR, Bonelli MA, Cavazzoni A, Brigotti M, Fumarola C, Sestili P, et al. Creatine as a compatible osmolyte in muscle cells exposed to hypertonic stress. J Physiol 2006;576:391-401.
  15. Kimball SR, Farrell PA, Jefferson LS. Invited Review: Role of insulin in translational control of protein synthesis in skeletal muscle by amino acids or exercise. J Appl Physiol (1985 ) 2002;93:1168-80.
  16. Goldspink DF. The influence of immobilization and stretch on protein turnover of rat skeletal muscle. J Physiol 1977;264:267-82.
  17. Vandenburgh HH, Kaufman S. Stretch-induced growth of skeletal myotubes correlates with activation of the sodium pump. J Cell Physiol 1981;109:205-14.
  18. MacKenzie MG, Hamilton DL, Murray JT, Taylor PM, Baar K. mVps34 is activated following high-resistance contractions. J Physiol 2009;587:253-60.

Quelle: https://www.t-nation.com/supplements/increase-cell-volume-for-fast-muscle-growth

Von Bill Willis, PhD

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