Modificări ale lungimii mușchilor scheletici umani în timpul acțiunilor musculare excentrice stimulate
Abstract
În urma exercițiilor excentrice, creșterile în lungimea mușchilor modifică relația lungime-tensiune a mușchiului scheletic. Cu toate acestea, este neclar dacă această schimbare are loc în timpul exercițiului excentric. Prin urmare, 70 de acțiuni excentrice ale extensorilor genunchiului unui picior (cu stimulare electrică suprapusă) au fost efectuate la 100 °/s, de la extensie completă până la flexie completă. Forța excentrică specifică unghiului a fost înregistrată pe tot parcursul. Forța a scăzut la toate unghiurile, deși aceasta a fost neuniformă. La 70 °, forța a scăzut cu 25%, în timp ce la 130 °, forța a scăzut cu 41%. Forța inițială de vârf a fost înregistrată la 100 ° (590 ± 232 N); exercițiul fizic a indus o scădere de 21% a forței de vârf și o schimbare de 10 ° în poziția de producție a forței de vârf la 90 °. Deplasarea spre dreapta a relației lungime-tensiune musculară s-a produs astfel în timpul exercițiului excentric, unde pierderea mai mare a forței la lungimi musculare scurte a sugerat o supra-întindere a sarcomerilor indusă excentric.
Introducere
Acțiunile musculare excentrice neobișnuite pot provoca leziuni ale mușchilor scheletici [1, 2]. Întreruperea miofibrilelor inițiale în urma acțiunilor musculare excentrice a fost atribuită forței musculare [3], tensiunilor ridicate de tracțiune [4] sau un dezechilibru în tensiunea sarcomerului adiacentă [5]. S-a sugerat că sarcomerele adiacente ar putea să nu aibă o relație identică a vitezei forței și, la anumite viteze de alungire, un dezechilibru potențial între tensiunea sarcomerului adiacent poate duce la forțe de forfecare într-o fibră activă [5]. În timpul acțiunilor musculare excentrice, forțele de forfecare dintre sarcomeri pot oferi o explicație pentru întreruperea discului Z observată imediat după exercițiu [5].
Tensiunea generată de un sarcomer depinde în mod critic de lungimea sarcomerului. S-a sugerat că, datorită variațiilor aleatorii ale lungimilor unei serii de sarcomeri, întinderile care apar în timpul acțiunilor musculare excentrice au loc neuniform prin prelungirea rapidă și necontrolată a sarcomerilor dincolo de suprapunerea miofilamentului [6]. Astfel, sarcomerele cu o capacitate de generare a tensiunii care au scăzut odată cu creșterea lungimii (adică cele de pe membrul descendent al curbei lor lungime-tensiune) ar fi predispuse la instabilități în timpul unei acțiuni excentrice; acest lucru poate avea ca rezultat sarcomeri „supra-întinși”. Reducerea suprapunerii miofilamentelor și, prin urmare, reducerea tensiunii la sarcomeri pe membrul descendent al relației lor lungime-tensiune ar putea scădea în continuare prin tensiuni mai mari produse de o serie de sarcomeri pe platou sau membrul ascendent al relației lor lungime-tensiune. O astfel de distribuție aleatorie a lungimilor sarcomerului într-o miofibrilă poate explica parțial natura focală a leziunii induse de contracție [5, 6].
Experimentarea pe segmente de fibre musculare [7] a demonstrat că intervalul de lungimi ale sarcomerului a crescut în timpul unui tetanos maxim și că regiunile care conțin cele mai lungi lungimi de sarcomere (cele de pe membrul descendent al relației lor lungime-tensiune) conțin majoritatea sarcomerilor deteriorați după o singură întindere de 40% tulpină în raport cu lungimea optimă. O consecință a acestor observații este că există o schimbare în relația forță-lungime a mușchiului deteriorat în timpul acțiunilor musculare excentrice [8].
Atât modificările tranzitorii, cât și cele cronice ale lungimii musculare au fost raportate în urma acțiunilor musculare excentrice ale mușchilor scheletici ai mamiferelor. De exemplu, în urma acțiunilor musculare excentrice ale omului triceps surae, s-a observat o schimbare a curbei cuplului-unghi, în concordanță cu o creștere a lungimii mușchilor [8]. În mod similar, o schimbare tranzitorie a forței de contracție izometrică în concordanță cu un om crescut biceps brahii lungimea musculară a fost, de asemenea, raportată [9], iar constatarea a fost raportată și pentru extensorii genunchiului uman [10]. Alții au arătat o deplasare spre dreapta în curba izometrică lungime-tensiune a mușchiului scheletic exercitat excentric, deși magnitudinea deplasării a fost dependentă atât de cantitatea de daune, cât și de oboseală indusă de exercițiu [11-13]. S-a sugerat [14] că seria sarcomerogeneză indusă de efort excentric protejează mușchiul de leziuni excentrice provocate de efort [15], iar acest lucru are ca efect creșterea lungimii musculare.
O caracteristică consecventă a acestor studii anterioare este lipsa măsurilor excentrice ale forței musculare raportate în timpul luptei de exerciții. De asemenea, există rapoarte limitate care utilizează stimularea electrică suprapusă unei acțiuni voluntare maxime - această tehnică are avantajul de a minimiza influența sub-recrutării voluntare a unităților motorii în timpul luptei de exerciții excentrice. Prin urmare, scopul studiului de față a fost de a măsura forța musculară excentrică specifică unghiului în timpul unei acțiuni de acțiuni maxime voluntare musculare excentrice cu miostimulare suprapusă, la oameni. S-a emis ipoteza că modificarea lungimii mușchilor observată de autorii anteriori se dezvoltă în timpul luptei de exerciții și acest lucru ar fi evidențiat de o deplasare spre dreapta a relației articulare unghi-forță musculară către forțe relative mai mari la lungimi musculare mai mari.
Metode
Cu aprobarea corespunzătoare a comitetului de etică, opt subiecți (patru bărbați, patru femei; vârsta cuprinsă între 21 și 31 de ani) au efectuat un singur atac de 70 de acțiuni musculare excentrice folosind extensorii genunchiului unui picior.
Curs de exerciții excentric
Subiecții au efectuat un exercițiu excentric de exerciții culcat predispus pe un dinamometru izokinetic (Kin-Com, Chattecx, TN, SUA). Chingile de fixare au fost plasate în zona pelviană și în partea superioară a piciorului atât al membrelor care se exercită, cât și ale celor care nu se exercită. Pe tot parcursul luptei, fixarea subiectului a fost verificată în mod regulat, iar centrul aproximativ de rotație al genunchiului membrului de exercițiu a fost întotdeauna menținut în linie cu centrul de rotație al brațului dinamometrului. Fiecare acțiune excentrică a fost efectuată la 100 °/s, printr-o gamă de extensie aproape completă (170 °) până aproape aproape de flexie (50 °), unde flexia completă corespundea unei lungimi musculare „lungi” a extensorului genunchiului și extensia completă corespundea unei lungimea musculara 'scurta'. Frecvența de eșantionare a celulei de încărcare a dinamometrului a fost de 200 Hz. Pentru un interval de mișcare de contracție de la 170 ° la 50 °, la 100 °/s, forța dinamometrului a fost eșantionată de 250 de ori. Prin urmare, 250 de puncte de date pentru fiecare contracție de 1,2 s au permis identificarea forței de vârf cu o precizie rezonabilă, cu cel puțin două valori ale forței măsurate pentru fiecare unghi de îmbinare de 1 °.