Dymorfizm płciowy czyli różnice w cechach morfologicznych i fizjologicznych pomiędzy mężczyznami i kobietami stanowi istotny element procesu szkolenia. Pomimo wielu prac naukowych na temat różnić płciowych w sporcie, nadal toczy się dyskusja m.in. o prawach osób transpłciowych i roli kobiet w służbach mundurowych. Kobiety różnią się od mężczyzn nie tylko pod względem fizjologicznym ale również w takich aspektach jak: preferencje żywnościowe, postawy społeczno-polityczne czy też w sposobie spędzania wolnego czasu (Nuzzo i wsp. 2023).
Siła mięśniowa jest cechą motoryczną, przez pryzmat której najczęściej argumentuje się odrębność płciową w rywalizacji sportowej. Niemniej różnice w sile mięśniowej są zależne od grupy mięśniowej i rodzaju skurczu mięśniowego. W w ocenie wytrzymałości czy też tzw. męczliwości mięśni (ang. fatigability) najczęściej wykorzystywano skurcz izometryczny, który nawet powtarzany wiele razy, nie odzwierciedla skurczów występujących najczęściej w sporcie (ekscentryka – koncentryka). Celem tego artykułu jest przedstawienie różnic fizjologicznych pomiędzy kobietami i mężczyznami w szczególności pod względem siły mięśniowej jako uzupełnienie tekstu o osobach transpłciowych w sporcie.
Siła mięśniowa
Pierwsze doniesienia na temat różnic płciowych w sile mięśniowej opierały się na pomiarach siły uścisku dłoni (ang. grip strength). Na podstawie przeglądu literatury dziewczęta w wieku 10 lat nie wykazują mniejszego poziomu siły w porównaniu do chłopców (95% poziomu siły chłopców). W wieku 15 lat poziom siły dziewcząt oscyluje w ok. 75% poziomu siły chłopców. Badania longitudinalne potwierdzają, iż wiek 14 – 15 lat, to okres gdy różnice w poziomie siły mięśniowej wyraźnie się pogłębiają. W badaniach Neu i wsp. (2002) poziom siły uścisku dłoni kobiet w wieku 14 lat stanowił 78% poziomu siły chłopców natomiast w wieku 18 lat był już na poziomie 62%.
Szczytowa wartość uścisku dłoni przypada pomiędzy 30 – 39 r.życia u obojga płci, niemniej przyrost siły mięśniowej od okresu dojrzewania do czwartej dekady życia jest inny u kobiet niż u mężczyzn. Kobiety charakteryzują się 11% wzrostem poprawy siły mięśniowej dłoni od 12-19 do 20 – 39 r. życia, podczas gdy u mężczyzn zaobserwowano wzrost na poziomie 32%. W wieku 30 – 39 lat poziom siły mięśni rąk u kobiet stanowi ok. 60% poziomu mężczyzn.
Grupa mięśniowa
Przegląd badań wskazuje, iż mężczyźni są silniejsi od kobiet niezależnie od grupy mięśniowej. Różnice te są najwyraźniejsze w górnej części ciała. W czynnościach dynamicznych i wielostawowych takich jak wyciskanie sztangi leżąc kobiety są na poziomie 40 – 55% w porównaniu do mężczyzn. Wyciskanie sztangi nad głowę tj. 50 – 55%, natomiast dla takich ćwiczeń jak ściąganie drążka wyciągu górnego (pulldown), przyciąganie sztangi pod brodę (upright row) i wiosłowanie, siła mięśniowa kobiet stanowi 50 – 60% wartości mężczyzn. Poniższa grafika przedstawia topografię poszczególnych grup mięśniowych i ich poziom siły mięśniowej relatywnie do mężczyzn.
Siła mięśniowa zależy w dużej mierze od masy ciała badanego dlatego należy również wziąć pod uwagę wyniki siły relatywnej. Niemniej i w tym przypadku mężczyźni są silniejsi od kobiet. Zarówno w przypadku testów izolowanych grup mięśniowych (single – joint) jak i w wyciskaniu sztangi leżąc (1.5 vs. 1.0 kg/masa ciała), w przysiadzie (2.1 vs. 1.6/kg masy ciała) czy w martwym ciągu (2.5 vs. 2.0/kg masy ciała). Powyższe wyniki wskazują, iż masa ciała nie jest jedynym determinantem obserwowanych różnic w sile mięśniowej pomiędzy płciami.
Rodzaj skurczu mięśniowego i długość mięśnia
W 1968 r. Singh i Karpovich dowiedli iż siła koncentryczna zginacza stawu łokciowego (elbow flexor) u kobiet wynosi 37% poziomu mężczyzn, podczas gdy siła ekscentryczna i izometryczna tej samej grupy mięśniowej stanowiła już 43%. Z drugiej strony nie odnotowano różnic w poziomie siły mięśniowej dla prostowników stawu łokciowego pomiędzy płciami (47% poziomu mężczyzn, niezależnie od rodzaju skurczu mięśniowego). U kobiet obserwuje się większy stosunek siły ekscentrycznej do koncentrycznej niż w przypadku mężczyzn zarówno dla kończyn dolnych i górnych.
Generalnie notuje się większe różnice w sile koncentrycznej niż w ekscentrycznej porównując obie płcie między sobą. Prostowniki stawu kolanowego u kobiet, w koncentryce, mogą generować 57% siły mięśniowej mężczyzn podczas gdy w ekscentryce wartości te sięgają 73% (Marcell i wsp. 2014). Podobne wnioski płyną z badań Hollander i wsp. (2007), którzy dokonali podobnej analizy ale wykorzystując ćwiczenia wielostawowe takie jak wyciskanie sztangi leżąc czy wypychanie nóg na maszynie. Stosunek siły ekscentrycznej do koncentrycznej u kobiet jest wyższy niż w przypadku mężczyzn.
W przypadku testów izometrycznych, różnice płciowe są zależne od długości mięśnia podczas generowania napięcia. Mężczyźni są w stanie wygenerować większą siłę w przy dłuższych zakresach a różnice te maleją wraz z długością mięśnia, jest to widoczne m.in. dla zginaczy stawu łokciowego i tułowia oraz zginaczy i prostowników stawu kolanowego.
Fizjologia dymorfizmu płciowego
Istnieje wiele czynników, które determinują różnice w sile mięśniowej pomiędzy kobietami i mężczyznami. Wśród nich najczęściej wyszczególnia się różnice w budowie ciała, poziom testosteronu, skład ciała, aktywacja neuronalna (voluntary activation), koaktywacja grup antagonistycznych, a także udział w zajęciach ruchowych w trakcie dzieciństwa. Rola testosteronu jest przedmiotem osobnego artykułu.
Voluntary activation (aktywacja neuronalna)
Aktywacja neuronalna to zdolność układu nerwowego do wygenerowania maksymalnego poziomu siły mięśniowej. Podczas dobrowolnego skurczu mięśniowego dochodzi do stymulacji jednostek motorycznych impulsem elektrycznym w celu wywołania silniejszego skurczu. Jeśli taki następuje to badany nie wykorzystał dostępnej puli jednostek motorycznych lub częstotliwość ich wyładowań była submaksymalna tj. aktywacja neuronalna nie był maksymalna. Nie odnotowano różnic w poziomie aktywacji pomiędzy kobietami a mężczyznami. Dlatego też, inne czynniki niż te neuronalne odpowiadają za różnice w poziomie siły mięśniowej
Czynniki morfologiczne
Masa mięśni, przekrój włókna mięśniowego i ich rodzaj mogą odpowiadać za te różnice. Okazuje się, że gdy wzbudzimy mięsień elektrycznie ze stanu spoczynkowego (bez udziału układu nerwowego) to włókna mięśniowe mężczyzn są w stanie wygenerować większy poziom siły mięśniowej w porównaniu do kobiet (20 – 50% większy). Wielkość tych różnic są porównywalne do tego co obserwowano podczas testów siły dynamicznej.
Mężczyźni posiadają więcej masy mięśniowej niż kobiety zarówno w wartościach absolutnych jak i relatywnych (proporcjonalnie do masy ciała). Największe różnice widoczne są w proporcjach masy mięśniowej w górnej części ciała. W badaniu Janssena i wsp. (2000) udział masy mięśniowej górnej części ciała w stosunku do całkowitej masy ciała stanowiła 8.4% (+/-1.4), podczas gdy u mężczyzn 14.1 % (+/- 2.6). W wartościach absolutnych, beztłuszczowa masa ciała kobiet (LBM) stanowi ok. 60 – 70% wartości mężczyzn. Dokonując podziału na górną i dolną część ciała to masa mięśniowa kobiet stanowi kolejno 55 – 60% oraz 68 – 72% wartości mężczyzn.
Gdyby porównać samą wielkość mięśni zarówno pod względem przekroju poprzecznego (CSA) jak i objętości to różnice są również najbardziej widoczne w górnych partiach ciała. Przekrój poprzeczny bicepsa jest średnio 40 – 50% mniejszy niż u mężczyzn, podczas gdy grubość tkanki mięśniowej kończyn górnej jest mniejsza o ok. 21-31%. Różnice w CSA pomiędzy kobietami i mężczyznami są mniejsze jeśli chodzi o kończyny dolne. Przekrój poprzeczny obszernego bocznego u kobiet może osiągnąć wartości 70-80% CSA mężczyzn, a grubość tkanki tego mięśnia jest na poziomie 83-93% grubości tkanki mężczyzn.
Rodzaj włókien mięśniowych
Wielkość włókien mięśniowych, w szczególności typu II jest jednym z najważniejszych czynników determinujących rozwój dużych wartości siły i mocy mięśniowej. W badaniach histologicznych, porównujących dystrybucję i wielkość włókien mięśniowych najczęściej do analizy wybierano mięśnie: vastus lateralis, biceps brachii, gastrocnemius i tibialis anterior. Nie odnotowano różnić pomiędzy płciami w relatywnej dystrybucji rodzaju włókien typu I i II. Niemniej, stwierdzono istotne różnice w wielkości obszaru okupowanego przez poszczególny rodzaj włókien. U kobiet większy obszar zajmują włókna typu I podczas gdy u mężczyzn włókna typu II. Zatem stosunek CSA włokien typu II/I jest większy u mężczyzn co preferuje ich do generowania większej siły i mocy mięśniowej.
Trening oporowy u kobiet i mężczyzn
W 2020 r. Roberts i wsp. podsumowali wnioski płynące z 50 prac na temat różnic płciowych w treningu oporowym u osób w wieku 18-50 lat. Poprawa siły mięśniowej kończyn dolnych oraz hipertrofii zarówno kończyn górnych jak i dolnych w wartościach relatywnych jest podobna zarówno u kobiet jak i mężczyzn. Kobiety charakteryzują się nawet większym (relatywnym) przyrostem siły mięśniowej kończyn górnych w stosunku do mężczyzn. W przeglądzie systematycznym Jones i wsp. (2021), kobiety powyżej 50 r. życia w większym stopniu poprawiły siłę mięśniową kończyn dolnych (brak różnić w kończynach górnych) i nie zaobserwowano różnic w wielkości poprawy hipertrofii mięśniowej (relatywnej). Podczas gdy poprawa siły i hipertrofii w wartościach relatywnych może być podobna u obojga płci to w wartościach absolutnych mężczyźni wykazują większy przyrost zarówno w hipertrofii jak i pod względem siły mięśniowej.
Podsumowanie
Poziom siły mięśniowej u mężczyzn jest wyższy niż u kobiet. Wielkość tych różnic zależna od wieku, grupy mięśniowej i rodzaju skurczu mięśniowego. Dysproporcja siły mięśniowej pomiędzy kobietami a mężczyznami jest większa w górnej części ciała niż w dolnej. W skurczu koncentrycznym kobiety są w większym stopniu słabsze niż w skurczu ekscentrycznym w porównaniu do mężczyzn. Im większa długość mięśnia tym różnice poziomie siły pomiędzy kobietami a mężczyznami się pogłębiają. Różnice w poziomie siły mięśniowej są determinowane bardziej czynnikami morfologicznymi niż neuronalnymi. Mężczyźni posiadają większą masę mięśniową oraz jej wielkość jest proporcjonalnie większa w stosunku do całkowitej masy ciała niż u kobiet. Ponadto mężczyźni charakteryzują się większą powierzchnią CSA włókien typu II.
Literatura
- Hollander DB, Kraemer RR, Kilpatrick MW, et al. Maximal eccentric and concentric strength discrepancies between young men and women for dynamic resistance exercise. J Strength Cond Res 21: 34–40, 2007.
- Roberts BM, Nuckols G, Krieger JW. Sex differences in resistance training: A systematic review and meta-analysis. J Strength Cond Res 34: 1448–1460, 2020.
- Jones MD, Wewege MA, Hackett DA, Keogh JWL, Hagstrom AD. Sex differences in adaptations in muscle strength and size following resistance training in older adults: A systematic review and meta-analysis. Sports Med 51: 503–517, 2021.
- Janssen I, Heymsfield SB, Wang ZM, Ross R. Skeletal muscle mass and distribution in 468 men and women aged 18-88 yr. J Appl Physiol 89: 81–88, 2000.
- Marcell TJ, Hawkins SA, Wiswell RA. Leg strength declines with advancing age despite habitual endurance exercise in active older adults. J Strength Cond Res 28: 504–513, 2014.
- Neu CM, Rauch F, Rittweger J, Manz F, Schoenau E. Influence of puberty on muscle development at the forearm. Am J Physiol Endocrinol Metab 283: E103–E107, 2002.
- Nuzzo, James L.. Narrative Review of Sex Differences in Muscle Strength, Endurance, Activation, Size, Fiber Type, and Strength Training Participation Rates, Preferences, Motivations, Injuries, and Neuromuscular Adaptations. Journal of Strength and Conditioning Research 37(2):p 494-536, February 2023
- Singh M, Karpovich PV. Strength of forearm flexors and extensors in men and women. J Appl Physiol 25: 177–180, 1968.