Чому виникає м’язова лихоманка
Мабуть, найважливішим аспектом успіху на спортивних змаганнях є те, наскільки м’язи можуть працювати. Але інтенсивні фізичні навантаження часто супроводжуються так званою м’язовою лихоманкою. Далі ми спробуємо пояснити, що це таке і чому це відбувається.
Стаття відповідає на запитання у розділі "Запитання та відповіді".
Біль, що відчувається в м’язах на наступний день після інтенсивної м’язової діяльності, сприймається як стискаючий біль, відчуття тяжкості, часто поєднується зі ступенем скутості. Біль відчувається лише тоді, коли м’яз напружується, стискається або піддається тиску, а не коли він перебуває в стані спокою. Цей біль також відомий як "механічна гіпералгезія м'язів".
Механізм болю при м’язовій гарячці не повністю відомий, але біль, як видається, є результатом мікротравм - механічних пошкоджень на мікроскопічному рівні під час фізичних навантажень. Ця мікротравма включає розриви дрібних м’язів у Z-лінії саркомеру (саркомер - це морфофункціональна одиниця міофібрили. ), а ноцицептори (рецептори болю) в сполучній тканині м’яза стимулюються, створюючи таким чином відчуття болю. У той же час, при мікротравмах кальцій з ендоплазматичної сітки (внутрішньоплазмової системи кровообігу, яка несе речовини по всій цитоплазмі, включаючи простір навколо ядра) накопичується всередині пошкоджених м’язів, а через зменшення АТФ (через механізм, який я поясню нижче), необхідний для транспортування кальцію назад до клітини, кальцій, який неможливо вивести, спричинить активацію протеаз та фосфоліпаз, які розщеплюють м'язові білки, що призводить до запалення, відповідального за біль у м'язах.
Для скорочення м’язам потрібне джерело енергії, а в організмі людини це джерело енергії представлено АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ - це макроергічна речовина, в молекулі якої зберігається велика кількість енергії. Ця енергія зберігається в хімічних зв’язках між фосфатними групами АТФ (аденозин-PO3
PO3 -). Порушення цих зв’язків спричиняє виділення накопиченої енергії. Зв'язки, які приєднують два останні фосфатні радикали до молекули, позначені символом "
”, - це фосфатні зв’язки з дуже високою енергією, кожна з яких зберігає 7300 калорій на моль АТФ у звичайних умовах. Таким чином, коли фосфатний радикал видаляється, виділяється понад 7300 калорій, щоб забезпечити енергією процес скорочення м’язів. Таким чином, коли другий фосфатний радикал видаляється, стає доступним ще 7300 калорій.
Кількість АТФ, що присутня в м’язах, навіть у випадку добре підготовленого спортсмена, достатньо для підтримки максимальної сили м’язів лише близько 3 секунд (достатньо, щоб подолати відстань близько 25 метрів у швидкісному легкоатлетичному змаганні) . Таким чином, за винятком декількох секунд час від часу, важливо, щоб новий АТФ формувався постійно, навіть у разі короткочасних фізичних навантажень. АТФ розщеплюється в АДФ (аденозиндифосфат), а потім в АМФ (аденозинмонофосфат) у міру видалення фосфатного радикала. Існує три метаболічні системи, які забезпечують постійне надходження АТФ у м’язові волокна.
Фосфокреатин-креатинова система
Фосфокреатин або креатинфосфат (креатин
PO3 -) - ще одна хімічна сполука, яка має фосфатний зв’язок з дуже високою енергією. Він може розщеплюватися на креатин і фосфатний іон, виділяючи велику кількість енергії. Фосфатний зв’язок у фосфокреатині має вищу енергію, ніж зв’язок АТФ, 10300 калорій порівняно з 7300 калоріями. Таким чином, фосфокреатин може забезпечити більше енергії, ніж сам АТФ. Більше того, у більшості клітин у 2-4 рази більше фосфокреатину, ніж у АТФ.
Особливістю енергії, що передається від фосфокреатину до АТФ, є те, що передача відбувається за частки секунди, так що енергія, що зберігається у м’язовому креатинфосфаті, майже миттєво стає доступною для скорочення м’язів.
Накопичення АТФ і фосфату креатин відомо як фосфагенна енергетична система. Він може забезпечити максимальну м’язову силу протягом 8-10 секунд, як потрібно для завершення 100-метрової атлетичної події. Таким чином, фосфагенна енергетична система використовується в ситуаціях, які вимагають короткочасного максимуму м’язової сили.
Система глікоген-молочна кислота
М'язовий накопичений глікоген може розщеплюватися до глюкози, а глюкоза може використовуватися як джерело енергії. Початкова стадія цього процесу, яка називається гліколізом, відбувається за відсутності кисню, тому вона називається анаеробним метаболізмом. Під час гліколізу кожна молекула глюкози розщеплюється на дві молекули піровиноградної кислоти, а виділена енергія призначена для утворення 4 молекул АТФ. Піровиноградна кислота потрапляє в мітохондрії м’язової клітини і реагує з киснем, утворюючи ще більше молекул АТФ. Однак, коли для цієї другої фази (стадії окислення) недостатньо кисню, більша частина піровиноградної кислоти перетворюється на молочну кислоту, яка дифундує з м’язової клітини в інтерстиціальну рідину та кров. Таким чином, значна частина м’язового глікогену перетворюється на молочну кислоту, завдяки чому значні кількості АТФ утворюються без споживання енергії.
Ще однією особливістю системи глікоген-молочна кислота є те, що вона може утворювати молекули АТФ у 2,5 рази швидше, ніж окислювальний механізм мітохондрій. Таким чином, коли великі кількості АТФ потрібні для коротких та середніх періодів скорочення м’язів, цей анаеробний механізм гліколізу може бути використаний як швидке джерело енергії. Однак це не так швидко, як креатинфосфатна система. В оптимальних умовах система глікоген-молочна кислота може забезпечити максимальну силу м’язів, необхідну протягом 1,3-1,6 хвилин, на додаток до 8-10 секунд, що забезпечуються системою фосфагену.
Аеробна система
Аеробна система - це окислення «їжі» в мітохондріях для забезпечення енергією, тобто глюкоза, жирні кислоти та амінокислоти в їжі (після попередньої «обробки») поєднуються з киснем, забезпечуючи значну кількість енергії, що використовується для перетворення АМФ та АДФ в АТФ.
На закінчення слід сказати, що фосфагенна система використовується м’язами для «хвилі» м’язової сили протягом декількох секунд, аеробна - для тривалих фізичних навантажень, тоді як система глікоген-молочнокислої кислоти використовується для проміжних видів діяльності, таких як біг. легкої атлетики 200-800 м.
Що стосується відновлення м'язового метаболізму після фізичних навантажень, так само, як енергію креатинфосфату можна використовувати для відновлення АТФ, енергію системи глікоген-молочна кислота можна використовувати для відновлення як креатинфосфату, так і АТФ- громада. А енергію окисного метаболізму аеробної системи можна використати для відновлення всіх інших систем: АТФ, креатинфосфату та системи глікоген-молочна кислота.
Реконструкція молочнокислої системи в основному передбачає видалення надлишку молочної кислоти, яка накопичилася в рідинах організму. Це важливо, оскільки молочна кислота викликає сильну втому. Коли внаслідок окисного метаболізму доступна достатня кількість енергії, молочна кислота виводиться двома способами: невелика частина перетворюється назад у піровиноградну кислоту, а потім окисно метаболізується усіма тканинами організму; залишок молочної кислоти перетворюється на глюкозу головним чином у печінці, а отримана глюкоза використовується для поповнення запасів глікогену в м’язах.
Навіть на ранніх стадіях інтенсивних фізичних навантажень частина аеробної енергетичної ефективності людини вичерпується. Це відбувається внаслідок двох ефектів: так званого «кисневого боргу» та виснаження запасів глікогену в м’язах.
В організмі зазвичай міститься близько 2 літрів накопиченого кисню, який можна використовувати для аеробного метаболізму без необхідності свіжого вдиху кисню. Цей накопичений кисень розташовується таким чином: 0,5 літра в легенях, 0,25 літра, розчиненого в рідинах організму, 1 літр у поєднанні з гемоглобіном у крові та 0,3 літра, що зберігається в м'язових волокнах, особливо у поєднанні з міоглобіном (пігмент гемоглобіну з м’язових волокон, що виконує роль фіксації та забезпечення їх необхідним киснем).
Під час інтенсивних фізичних навантажень майже вся ця накопичена кількість кисню використовується за одну хвилину для аеробного обміну. Потім, після закінчення фізичної активності, весь цей запас потрібно поповнити, надихаючи кількість, що перевищує звичні потреби. Крім того, близько 9 літрів кисню потрібно для відновлення як фосфагенної системи, так і системи молочної кислоти. Весь цей надлишок кисню, який становить близько 11,5 літрів, називається "кисневим боргом".
Відновлення після вичерпного м’язового глікогену непросте. Це часто займає кілька днів, порівняно з кількома секундами, хвилинами або годинами, необхідними для відновлення фосфагенної та молочнокислої систем. Ця система відновлення відбувається по-різному залежно від трьох категорій дієт: перша - у людей, які мають дієту, багату вуглеводами, друга - людей, які мають дієту, багату білками та жирами, третя - у людей, які нічого не їдять . У тих, хто сидить на вуглеводної дієті, повне одужання настає приблизно через 2 дні. Однак у тих, хто має дієту, багату білками та жирами, або у тих, хто не їсть їжу, відновлення все ще не завершується навіть через 5 днів. Суть полягає в тому, що спортсмен потребує дієти з високим вмістом вуглеводів перед важливою фізичною активністю і не повинен брати участь у вичерпних вправах за 48 годин до спортивних змагань.
Джерело:
http://physrev.physiology.org/content/88/1/287.full.pdf+html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1456042/pdf/tjp_795.pdf
Джон Е. Холл, доктор філософії - Підручник Гайтона і Холла з медичної фізіології, 12-е видання (2011)
Ви можете коментувати використання облікового запису на сайті, FB, Twitter або Google або як відвідувач (без реєстрації). Для відвідувачів коментарі помірні (схвалено адміністратором).