Чем определяется утомление мышцы
Утомление мышц
Содержание
Утомление мышц [ править | править код ]
Утомление — это обратимое состояние организма, характеризующееся снижением работоспособности и/или физического, психического или душевного самочувствия (Steinacker, 2003).
Утомление может по-разному отрицательно влиять на спортивную работоспособность. Физическая активность в течение продолжительного времени или многостороннее и неоднократное выполнение заданий на координацию движений, требующих концентрации, могут привести к утомлению центральной нервной системы, которое проявляется в нарушении восприятия раздражителя и ослабленной реакции на его действие, в результате чего подобное задание не может быть выполнено. Такую форму утомления называют центральным утомлением.
Oт центрального утомления следует отличать мышечное утомление, которое также называют периферическим утомлением. В большинстве случаев оно тесно связано с центральным утомлением, и эти два вида утомления обычно тесно связаны друг с другом. Мышечное утомление является результатом воздействия интенсивной или продолжительной мышечной нагрузки. Формы его проявления разнообразны и имеют прямое отношение к виду предшествующей нагрузки. Так, физиологические причины утомления после 100-метрового бега и после марафона будут абсолютно разными.
Обычно в спорте понятие утомления используется для описания снижения мышечной работоспособности. Одновременно утомление инициирует процессы регенерации, приводящие к восстановлению мышечной работоспособности. Способность к восстановлению после нагрузки — это характерная черта мышечного утомления, отличающая его от мышечной слабости, например, вследствие заболевания мышц (миопатии).
Запомните: Важным признаком, отличающим мышечное утомление от мышечной слабости, является способность мышц к регенерации и восстановлению мышечной силы после нагрузки (Green, 1997).
Физиологические основы мышечного утомления имеют комплексный характер и требуют дальнейшего изучения. Причинами утомления мышц помимо изменения в проведении импульса могут быть уменьшение энергетических запасов, накопление продуктов обмена веществ и изменения сократимости мышечных волокон. Кроме того, ученые не исключают, что причиной утомления мышц может быть смещение ионного равновесия между внутриклеточным пространством и ин-терстицием. Разные причины утомления мышц часто присутствуют одновременно, но каждая из них, в зависимости от формы нагрузки, имеет свою долю в общем процессе утомления. Многосторонний характер мышечного утомления осложняет возможность точного измерения этого состояния. Широко используются такие методы, как измерение снижения мышечной работоспособности, анализ крови, биопсия мышц, электромиография и опросники субъективных ощущений утомления (Nicol et al„ 2006).
Факторы воздействия на мышечное утомление так же многогранны, как и методы измерения. Решающую роль играют такие параметры, как продолжительность, интенсивность и вид мышечной нагрузки. Важными характеристиками являются тренированность, возраст, пол, конституция, а также внешние факторы, например температура и атмосферное давление (Glaister et al., 2005).
Энергетическое утомление [ править | править код ]
Энергетическому утомлению подвержены все компоненты системы энергетического снабжения. По данным биопсии мышц было показано, что утомление после многочисленных максимальных сокращений было связано с исчерпанием запасов креатинфосфата. Утомление при этом было установлено как на основе субъективных параметров (ощущение утомления), так и объективных показателей (снижение мышечной работоспособности). Также после многочисленных высокоинтенсивных сокращений мышц можно измерить сокращение запасов АТФ в мышцах. Поскольку энергетическая система постоянно синтезируют АТФ, его концентрация снижается незначительно и медленнее, чем концентрация креатинфосфата. Уменьшение концентрации обоих энергоносителей при кратковременной нагрузке, по всей видимости, синергетически влияет на возникновение состояния утомления (Green, 1997).
Запасы АТФ в мышцах поддерживаются за счет аэробной и анаэробной ферментации гликогена и жирных кислот. При нагрузках более нескольких секунд гликоген является основным источником АТФ. При более продолжительных нагрузках, как было показано при биопсии, утомление повышается одновременно с уменьшением мышечных запасов гликогена. При продолжительных нагрузках количество гликогена постоянно уменьшается и организм переходит на синтез энергии за счет метаболизации жиров. Количество гликогена наиболее заметно уменьшается в течение первых 75 мин нагрузки, что оказывает соответствующее влияние как на субъективные, так и на объективные показатели утомления. Марафонцы, пробежав дистанцию 29-35 км, ощущают резкое увеличение утомления, которое помимо психологических факторов обусловливается, по-видимому, низким содержанием гликогена в мышцах. Биопсия мышц показала, что расщепление гликогена в мышце происходит неравномерно. Так, при нагрузке, направленной на развитие выносливости, исчерпываются запасы гликогена в мышечных волокнах типа I, в то время как в мышечных волокнах типа II даже после марафона остается достаточный резерв гликогена (Green, 1997).
Непрерывный расход мышечных запасов гликогена влечет за собой все большее поступление глюкозы из крови и печени в мышцы. Поскольку процесс транспорта глюкозы из печени протекает относительно медленно, высокий расход мышечного гликогена при интенсивной нагрузке приводит к недостатку глюкозы в печени, что, в свою очередь, является причиной быстрого утомления. Таким образом, создается впечатление, что снижение уровня гликогена оказывает только опосредованное влияние на утомление. Более правдоподобным представляется предположение о том, что здесь речь идет только о первой ступени каскада утомления. Для того чтобы в условиях окислительного энергообмена поддержать процесс метаболизма в цикле лимонной кислоты и дыхательной цепи, необходимо определенное количество мышечного гликогена. Особое значение имеет при этом постоянное производство восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАД+), необходимое для поддержания окислительного метаболизма (Wagenmakers, 1998). При снижении синтеза НАД+ наступает резкое утомление, несмотря на достаточное количество жирных кислот. Подобным образом ведет себя и оксалацетат, ограничивающий метаболизм жиров.
Утомление в связи с накоплением продуктов обмена веществ [ править | править код ]
Накопление промежуточных и конечных продуктов гликолиза и окислительного метаболизма, как и наличие субстратов, вносит свой вклад в возникновение субъективного и объективного утомления. При очень кратко длящихся и быстрых сокращениях мышц одновременно снижается концентрация креатинфосфата и увеличивается количество креатина и свободного фосфата. Утомлению мышц особенно способствует повышение концентрации внутриклеточного фосфата. При расслаблении эта реакция идет в обратном направлении и креатинфосфат образуется заново.
Еще одним известным промежуточным продуктом обмена веществ является молочная кислота, которая образуется при интенсивной нагрузке краткой или средней продолжительности. Повышение кислородного долга приводит к экспоненциальному повышению концентрации молочной кислоты, которая в результате диссоциации образует лактат и ионы водорода (Н+) (Wagenmakers, 1998). Когда физиологическая буферная емкость исчерпывается, ионы Н+ способствуют снижению показателя кислотности (pH) в мышцах и крови, т. е. их закислению. Базовый уровень pH, при физиологических условиях составляющий 7,1, при изнуряющей мышечной нагрузке может снижаться до 6,6-6,4, что оказывает отрицательное влияние на активность различных ферментов, участвующих в обмене веществ и энергии. Важным ферментом, зависящим от уровня pH, считается фосфофруктокиназа (ФФК), которая участвует в процессе гликолиза и непосредственно влияет на скорость образования АТФ. Снижение pH до 6,4 приводит к быстрому уменьшению содержания АТФ и, таким образом, к утомлению мышц. По всей видимости, снижение pH при нагрузках продолжительностью не более минуты является основной причиной утомления, которое проявляется в неспособности мышц к дальнейшим сокращениям. Такая форма утомления наблюдается, например, когда у спортсмена, пробежавшего 400 м, на финишной прямой высота махового движения коленом становится значительно меньше. На восстановление оптимального значения pH после интенсивной нагрузки в спринте уходит около 30-35 мин (Ross et al., 2001).
Процессы нервно-мышечного утомления [ править | править код ]
Ранее считалось, что причиной мышечного утомления является изменение положения заряженных частиц в мышцах. Это было основано на данных, показывающих, что после повторяющейся и продолжительной нагрузки изменялся процесс распространения возбуждения, а также соотношение ионов в мышечных волокнах и интерстициальной жидкости. Было отмечено, что после продолжительной нагрузки содержание ионов калия (К+) в интерстициальной жидкости увеличивалось, что приводило к сокращению величины потенциала действия. Также был описан важный механизм изменения внутриклеточных сигнальных процессов. Исследователи показали, что уменьшение потенциала действия при утомлении оказывает отрицательное влияние на выброс внутриклеточного кальция в саркоплазматический ретикулум (Clausen, Nielsen, 2007). Вследствие этого снижаются возбудимость и сократимость мышц. И наоборот, было продемонстрировано, что вещества, которые прямо или косвенно активируют АТФ-зависимый натрий-калиевый насос, поддерживают выброс кальция, что позволяет отсрочить наступление утомления (McKenna et al., 1996).
Вышеописанные формы утомления опираются на механизмы, действующие внутри мышечных волокон. Еще один вид мышечного утомления заключается в изменении процесса передачи возбуждения в области нервно-мышечного соединения. Это видно по изменению ЭМГ-сигнала при росте утомления. Причина изменения нервно-мышечной передачи пока неизвестна. Полагают, что изменение передачи потенциалов действия обусловлено снижением концентрации нейромедиатора ацетилхолина в синаптической щели. Возможными причинами этого могут быть уменьшение выделения либо синтеза ацетилхолина или гиперактивность холестериназы, фермента, расщепляющего ацетилхолин. Еще одной причиной нервно-мышечного утомления может быть десенсибилизация постсинаптической мембраны мотонейронов из-за постоянного возбуждения. Обратная сенсибилизация постсинаптической мембраны возможна только после прекращения нагрузки.
Мышечная слабость
Мышечная слабость является довольно распространенной жалобой, но слово слабость имеет широкий спектр значений, в том числе усталость, пониженная сила мышц и неспособность мышц работать вообще. Существует еще более широкий спектр возможных причин.
Термин слабость мышц может быть использован для описания нескольких разных состоянии.
Первичная или истинная мышечная слабость
Когда возникает этот вид мышечной слабости, то мышцы выглядят спавшими, меньшими в объеме. Такое может произойти, например, после перенесенного инсульта. Такая же визуальная картина возникает при мышечной дистрофии. Оба состояния приводят к ослаблению мышц, которые не могут выполнять обычную нагрузку.И это реальное изменение мышечной силы.
Усталость мышц
Усталость иногда называют астенией. Это чувство усталости или истощения, которые чувствует человек, когда используются мышцы. Мышцы не становятся действительно слабее, они все еще могут выполнять свою работу, но выполнение мышечной работы требует больших усилий. Этот тип мышечной слабости часто наблюдается у людей с синдромом хронической усталости, при расстройствах сна, депрессии и хронических заболеваниях сердца, легких и почек. Это может быть связано с уменьшением скорости, с которой мышцы могут получать необходимое количество энергии.
Мышечная утомляемость
Разница между этими тремя типами мышечной слабости часто является не очевидной и у пациента может быть сразу более одного вида слабости. Также один вид слабости может чередоваться с другим видом слабости. Но при внимательном подходе к диагностике врачу удается определить основной тип мышечной слабости,так как для определенных заболеваний характерен тот или иной вид мышечной слабости.
Основные причины мышечной слабости
Отсутствие мышечной нагрузки является одной из наиболее распространенных причин мышечной слабости. Если мышцы не используются, то мышечные волокна в мышцах частично заменяются жиром. И со временем мышцы ослабляются: мышцы становятся менее плотными и более дряблыми. И хотя мышечные волокна не теряют свою силу, но их количество уменьшается, и они не так эффективно сокращаются. И человек чувствует, что они стали меньше в объеме. При попытке выполнения определенных движений быстрее наступает усталость. Состояние обратимо при подключении разумных регулярных физических упражнений. Но по мере старения это состояние становится все более выраженным.
Максимум мышечной силы и короткий период восстановления после нагрузок наблюдается в возрасте 20-30 лет. Именно поэтому большинство великих спортсменов добиваются высоких результатов в этом возрасте. Тем не менее, укрепление мышц с помощью регулярных физических упражнений можно проводить в любом возрасте. Многие успешные бегуны на длинные дистанции находились в возрасте старше 40 лет. Толерантность мышц при длительной деятельности, такой как марафон, остается высокой дольше, чем при мощном, коротком всплеске деятельности, таком как спринт.
Это всегда хорошо, когда человек имеет достаточные физические нагрузки в любом возрасте. Однако восстановление после травм мышц и сухожилий с возрастом происходит медленнее. В каком бы возрасте человек не решил улучшить свою физическую форму, важное значение имеет разумный режим тренировок. И тренировки лучше согласовывать со специалистом (инструктором или врачом ЛФК).
Старение
Инфекции
Беременность
Во время и сразу после беременности, высокий уровень стероидов в крови, в сочетании с дефицитом железа могут вызывать чувство мышечной усталости. Это вполне нормальная реакция мышц на беременность, тем не менее, определенную гимнастику можно и нужно проводить, но значительные физические нагрузки должны быть исключены. Кроме того, у беременных вследствие нарушения биомеханики нередко возникают боли в пояснице.
Хронические заболевания
Многие хронические заболевания вызывают мышечную слабость. В некоторых случаях это связано с сокращением поступления крови и питательных веществ к мышцам.
Заболевания периферических сосудов вызваны сужением артерий, как правило, в связи с отложениями холестерина и провоцируются плохой диетой и курением. Снабжение мышц кровью снижается, и это становится особенно заметно при выполнении физических упражнений, когда кровоток не справляется с потребностями мышц. Боль часто более характерна для заболеваний периферических сосудов, чем мышечная слабость.
Хронические заболевания легких, такие как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), приводят к снижению способности организма потреблять кислород. Мышцы требуют быстрой подачи кислорода из крови, особенно при физических нагрузках. Снижение потребления кислорода приводит к мышечной усталости. Со временем хроническое заболевание легких может привести к атрофии мышц, хотя это в основном бывает в запущенных случаях, когда уровень кислорода в крови начинает падать.
Хронические болезни почек могут приводить к нарушению баланса минералов и солей в организме, а также возможно влияние на уровень кальция и витамина D. Болезни почек также вызывают накопление ядовитых веществ (токсинов) в крови, так как нарушение выделительной функции почек уменьшает выделение их из организма. Эти изменения могут приводить как к истинной мышечной слабости, так и мышечной усталости.
Заболевания центральной нервной системы
Тревога: общая усталость может быть вызвана тревогой. Это связано с повышенной активностью системы адреналина в организме.
Депрессия: общая усталость также может быть вызвана депрессией.
Тревога и депрессия являются состояниями, которые, как правило, вызывают чувство усталости и «утомляемость», а не истинную слабость.
Повреждения мышц при травмах
Существует много факторов, приводящих к непосредственному повреждению мышц. Наиболее очевидными являются ранения или травмы, такие как спортивные травмы, растяжения и вывихи. Выполнение упражнений без «разогрева» и растяжения мышц является частой причиной повреждения мышц. При любой травме мышц возникает кровотечение из поврежденных мышечных волокон внутри мышцы, а затем отек и воспаление. Это делает мышцы менее сильными, а также болезненными при выполнении движений. Основным симптомом является локальная боль,но в дальнейшем может появиться и слабость.
Медикаменты
Многие лекарства могут вызвать мышечную слабость и повреждение мышц, в результате побочного эффекта или аллергической реакции. Обычно это начинается, как усталость. Но повреждение может прогрессировать, если прием лекарств не прекращается. Чаще всего,такие эффекты дает прием таких лекарств: статины, некоторые антибиотики (включая ципрофлоксацин и пенициллин ) и противовоспалительные обезболивающие (например, напроксен и диклофенак ).
Длительное применение оральных стероидов также вызывает мышечную слабость и атрофию. Это ожидаемый побочный эффект стероидов при длительном применение и поэтому врачи стараются сократить длительность приема стероидов., Менее часто используемые лекарства, которые могут вызвать мышечную слабость и повреждение мышц включают в себя:
Другие вещества.
Длительное употребление алкоголя может привести к слабости мышц плеча и мышц бедра.
Курение может косвенно ослабить мышцы. Курение вызывает сужение артерий, что приводит к болезни периферических сосудов.
Злоупотребление кокаином вызывает заметную мышечную слабость, также как и другие наркотики.
Нарушения сна
Проблемы, которые нарушают или уменьшают длительность сна, приводят к мышечной усталости, мышечной утомляемости. Эти нарушения могут включать: бессонница, беспокойство, депрессия, хронические боли, синдром беспокойных ног, сменная работа и наличие маленьких детей, которые не спят ночью.
Другие причины мышечной слабости
Синдром хронической усталости
Это состояние иногда связывают с некоторыми вирусными инфекциями, такими как вирус Эпштейна-Барр и гриппа, но до конца генез этого состояния не изучен. Мышцы не воспаленные, но устают очень быстро. Пациенты часто чувствуют необходимость больших усилий для выполнения мышечной деятельности, которые они ранее выполняли легко.
При синдроме хронической усталости мышцы, не спавшиеся и могут иметь нормальную силу при тестировании. Это обнадеживает, так как это означает, что шансы на выздоровление и полное восстановление функций очень высокие. СХУ также вызывает психологическую усталость при выполнении интеллектуальной деятельности, например, длительное чтение и общение также становится утомительно. У пациентов часто могут проявляться признаки депрессии и нарушения сна.
Фибромиалгия
Это заболевание напоминает по симптоматике синдром хронической усталости. Тем не менее, при фибромиалгии мышцы становятся болезненными при пальпации и очень быстро устают. Мышцы при фибромиалгии не спадаются и сохраняют силу при формальном мышечном тестировании. Пациенты, как правило, больше жалуются на боли, чем усталость или слабость.
Нарушение функции щитовидной железы (гипотиреоз)
При этом состоянии нехватка гормонов щитовидной железы приводит к общей усталости. И если лечение гипотиреоза не проводится, то со временем может развиваться дегенерация мышц и гипотрофия. Такие изменения могут быть серьезными и в некоторых случаях необратимыми. Гипотиреоз является общим заболеванием, но, как правило, при своевременном подборе лечения удается избежать проблем с мышцами.
Недостаток жидкости в организме (дегидратация) и расстройства электролитного баланса.
Проблемы с нормальным балансом солей в организме, в том числе в результате обезвоживания могут вызвать мышечную усталость. Проблемы в мышцах могут быть очень серьезными только в крайних случаях, таких как обезвоживание во время марафона. Мышцы работают хуже, когда существует дисбаланс электролитов в крови.
Заболевания, сопровождающиеся мышечным воспалением
Воспалительные заболевания мышц, как правило, развиваются у пожилых людей и включают в себя как полимиалгию, а также, полимиозит и дерматомиозит. Некоторые из этих состояний хорошо корректируются приемом стероидов ( которые приходится принимать в течение многих месяцев прежде, чем появится лечебный эффект ). К сожалению, уже сами стероиды могут при длительном приеме вызвать потерю мышечной массы и слабость.
Системные воспалительные заболевания, такие СКВ и ревматоидный артрит, нередко являются причиной мышечной слабости. В небольшом проценте случаев ревматоидный артрит, мышечная слабость и усталость могут быть единственными симптомами заболевания в течение значительного времени.
Онкологические заболевания
Рак и другие онкологические заболевания могут привести к прямому повреждению мышц, но наличие рака в любой части тела может также вызвать общую мышечную усталость. В поздних стадиях онкологического заболевания потеря веса тела также приводит к истинной мышечной слабости. Мышечная слабость обычно не первый признак рака и возникает чаще на поздних стадиях онкологии.
Неврологические состояния, приводящие к повреждению мышц.
Заболевания, влияющие на нервы, как правило, приводят к истинной мышечной слабости. Это происходит потому, что если нерв мышечного волокна перестает полноценно работать, мышечное волокно не может сокращаться и в результате отсутствия движений мышца атрофируется. Неврологические заболевания : мышечная слабость может быть вызвана цереброваскулярными заболеваниями, такими как инсульт и кровоизлияния в мозг или повреждениями спинного мозга. Мышцы, которые становятся частично или полностью парализованы, теряют нормальную силу и, в конечном счете, атрофируются.В некоторых случаях изменения в мышцах значительные и восстановление очень медленное или же функции не удается восстановить.
Заболевания позвоночника: когда нервы повреждены (компримированы на выходе из позвоночника грыжей, протрузией или остеофитом) может появиться мышечная слабость. При компрессии нерва происходит нарушение проводимости и моторные нарушения в зоне иннервации корешка, и мышечная слабость развивается только в мышцах, иннервируемых определенными нервами, которые подверглись компрессии
Другие нервные болезни:
Болезнь Паркинсона: это прогрессирующее заболевание центральной нервной системы, как двигательной сферы, так и интеллектуальной и эмоциональной сферы. В основном, поражает людей в возрасте старше 60 лет и в дополнение к мышечной слабости пациенты с болезнью Паркинсона испытывают тремор и скованность в мышцах. Они часто испытывают трудности в начале движений и при остановке движения, и часто находятся в состоянии депрессии.
Редкие причины мышечной слабости
Генетические заболевания, влияющие на мышцы
Другие редкие причины: прямое повреждение мышц может произойти при редких наследственных заболеваниях обмена веществ. Примеры включают: болезни накопления гликогена и, еще реже, митохондриальные заболевания, которые встречаются, когда энергетические системы внутри мышечных клеток не работают должным образом.
Болезнь мотонейронов, чаще всего, проявляется у мужчин старше 50 лет, но было много заметных исключений из этого правила, в том числе примером может служить известный астрофизик Стивен Хокинг. Существует много различных форм болезни мотонейронов, но успешного лечения пока не удалось разработать.
Болезнь Аддисона
Болезнь Аддисона это редкое заболевание, проявляющееся гипоактивностью надпочечников, что приводит к нехватке стероидов в крови и нарушению баланса электролитов крови. Заболевание, как правило, развивается постепенно. Пациенты могут обратить внимание на изменение цвета кожи (загара) из-за пигментации кожи. Может быть потеря веса. Мышечная усталость может быть умеренной и часто является ранним симптомом. Болезнь нередко трудно диагностировать и требуются специальные обследования для диагностики этого заболевания. Другие редкие гормональные причины мышечной слабости включают акромегалию ( чрезмерная выработка гормона роста ), гипоактивность гипофиза ( гипопитуитаризм ) и тяжелый дефицит витамина D.
Диагностика мышечной слабости и лечение
При наличии мышечной слабости необходимо обратиться к врачу, которого в первую очередь будут интересовать ответы на следующие вопросы:
Врачу также будет необходимо осмотреть пациента, чтобы определить, какие мышцы подвержены слабости и есть ли у пациента истинная или предполагаемая мышечная слабость. Врач проверит, есть ли признаки того, чтобы мышцы стали более мягкими на ощупь (что может быть признаком наличия воспаления) или мышцы устают слишком быстро.
Затем врач должен проверить нервную проводимость для того, чтобы определить наличие нарушений проводимости по нервам в мышцы. Кроме того, врачу может потребоваться проверить центральную нервную систему, в том числе баланс и координацию, и, возможно, назначить лабораторные исследования для определения изменения уровня гормонов, электролитов и других показателей.
Если это не позволяет определить причину мышечной слабости, то могут быть назначены и другие методы диагностики:
Совокупность данных истории болезни, симптомов, данных объективного обследования и результатов лабораторных и инструментальных методов исследования позволяет в большинстве случаев выяснить истинную причину мышечной слабости и определить необходимую тактику лечения. В зависимости от того, какой генез мышечной слабости (инфекционный, травматический, неврологический, обменный медикаментозный и т.д.) лечение должно быть патогенетическим. Лечение может быть как консервативным, так и оперативным.
Использование материалов допускается при указании активной гиперссылки на постоянную страницу статьи.