IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Феномен отсроченной мышечной боли (ОМБ) после спортивных тренировок проявляется как боли в утомлённых мышцах, возникающие на следующий день. ОМБ является одним из проявлений мышечного утомления после спортивной тренировки, которое снижает спортивные показатели. ОМБ на протяжении почти столетия объяснялась как следствие накопления молочной кислоты в мышцах. Молочная кислота всегда считалась основным фактором мышечного утомления. Современные представления о роли мышечных метаболитов основаны на современных радиоизотопных и биохимических методах исследования. Датские ученые под руководством доктора Томаса Педерсена с помощью радиоизотопов показали, что высокий уровень кислотности в интенсивно работающих мышцах поддерживает мышечный отклик и не является ведущей причиной мышечного утомления (Pedersen, T.H., 2004).

Современные исследования показали, что молочная кислота быстро эвакуируется из мышечных волокон, оказывается в кровотоке и возвращается в печень, где используется для формирования гликогена (Brooks G. A.,  et all, 1994, 1998, 2004), (Gladden L.B. 2004). 

Вопреки распространённому взгляду, молочная кислота также не вызывает мышечной болезненности или судорог, которые рассматриваются как один из видов утомления. Процессы мышечного утомления и мышечной болезненности таят в себе ещё много загадок, а возможность повысить работоспособность спортсмена остаётся весьма актуальной.

Цель исследования.

Выявить с помощью регистрации поверхностной электромиограммы (ЭМГ) изменения физиологического состояния мышц, вызывающие эффект отсроченной мышечной боли при утомлении во время длительных и кратковременных физических нагрузок.

Результаты.

В обследованиях принимали участие 15 практически здоровых мужчин - добровольцев в возрасте от 19 до 26 лет, занимавшимся физической культурой и спортом. Электрическую активность мышц голени и бедра при работе на велоэргометре и бицепса при поднятии гантели весом 6 кг. регистрировали с помощью оригинального 8-ми канального компьютерного электромиографа. Время одного цикла  на велоэргометре составляло 1 секунду. Время подъёма гантели составляло 2 секунды.

В обследованиях по медленно развивающемуся утомлению исследовалась электрическая активность мышц голени - латеральная головка икроножной мышцы, медиальная головка икроножной мышцы и камбаловидная мышца и мышцы бедра - четырёхглавая мышца бедра при дозированной физической нагрузке на велоэргометре при мощности 130 Вт и длительности 30 мин. В обследованиях по быстро развивающемуся утомлению исследовалась электрическая активность мышцы бицепс при подъёме 6-ти кг. гантели при работе до отказа. Была измерена зависимость электрической активности мышц в зависимости от развиваемой ей силы. Эта зависимость в неутомлённой мышце оказалась практически линейная (рис. 1).

Во время начального этапа работы на велоэргометре электрическая активность мышц соответствовала фазе включения в работу отдельных мышц голени и бедра и отражала усилие этих мышц в циклическом движении (рис.2).

При развитии утомления у 3-х испытуемых были обнаружены эпизоды исчезновения электрических колебаний в ЭМГ мышц в фазе их максимального напряжения, как в мышцах голени, так и в мышцах бедра  (отмечены стрелками на рис. 2).

При этом усилие, развиваемое этими мышцами (давление на педаль), сохранялось постоянным.

В последствие, именно у этих испытуемых возникала отсроченная мышечная боль, вызывающая снижение работоспособности и потерю физической формы. На трёх испытуемых были проведены обследования по быстрому развитию утомления в мышце бицепс при подъёме 6 кг. гантели в ритме один подъём за 2 с. ЭМГ бицепса во время начального этапа работы содержала равномерную мышечную активность, пропорциональную развиваемому усилию (рис. 3).

При развитии утомления у всех 3-х испытуемых были обнаружены эпизоды исчезновения электрических колебаний в ЭМГ мышц в фазе их максимального напряжения на фоне неравномерной электрической активности при сохранении развиваемой мышцей силы (отмечены стрелками на рис. 4).

Обсуждение.

Электрическая активность мышц, регистрируемая по поверхностной ЭМГ, соответствует включению (напряжению) групп моторных единиц в области установки поверхностных электродов. Моторная единица включает в себя сотни мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном центральной нервной системы. Из этого следует, что снижение числа колебаний в единицу времени соответствует включению меньшего числа моторных единиц, в то время как сила напряжения мышцы сохраняется постоянной. Обнаруженные эпизоды с полным отсутствием колебаний в ЭМГ в моменты максимального напряжения мышц соответствуют длительному включению (без выключения) мышечных волокон большой группы моторных единиц, иннервируемых различными мотонейронами. Из этого следует, что обнаруженные эпизоды - снижение числа колебаний в единицу времени и эпизоды с полным отсутствием колебаний в ЭМГ в моменты максимального напряжения мышц являются проявлением спастических состояний мышечных волокон значительного числа моторных единиц.

Из спортивной практики известно, что растяжение напряженных мышечных волокон закономерно приводит к разрывам отдельных мышечных волокон.   Возникновение спастических состояний в мышцах в фазе их максимального напряжения является тем самым фактором, который приводит к микротравмированию мышц и вызывает отсроченную боль в мышцах, состояние перетренированности и снижение спортивных показателей.

Периодическое тестирование спортсменов на велоэргометре с контролем ЭМГ может определить предельную величину физических нагрузок, не вызывающую потерю спортивной формы, оценить динамику роста предельных нагрузок в ходе тренировок и спланировать тренировочный процесс для достижения максимального индивидуального уровня тренированности.

Выводы.

• 1. Эффект отсроченной мышечной боли с большой степенью вероятности вызывается микротравмированием мышечных волокон.
• 2. Использование метода контроля спастических состояний в мышцах с помощью регистрации поверхностной ЭМГ при тестировании на велоэргометре позволит объективно контролировать тренировочный процесс у спортсменов, занимающихся циклическими видами спорта, и предотвращать состояния перетренированности.

Литература:

• 1. Brooks G. A. and Mercier J. The balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise: the crossover concept. J. Appl Physiol, 80:2253-2261, 1994.
• 2. Brooks G. A. Mammalian fuel utilization during sustained exercise. Comp. Biochem Physiol, 120:89-107, 1998.
• 3. Brooks G.A., Fahey T.D., and Baldwin К. Exercise Physiology: Human Bioenergetics and its Applications. New York: McGraw Hill, 2005 (4th edition)
• 4. Gladden, L.B. Lactate metabolism: a new paradigm for the third millennium. J Physiol, 558: 5-30, 2004.
• 5. Pedersen T.H., Nielsen О.В., Lamb G.D., and Stephenson D.G. Intracellular acidosis enhances the excitability of working muscle. Science, 305: 1145-1147, 2004.