Утомление скелетной мышцы


Утомлением называется временное снижение способности мышцы развивать усилие в результате предшествующей физической активности. При этом происходит снижение всех физиологических параметров сокращения: скорости нарастания и снижения силы мышцы, скорости укорочения мышцы, работы и мощности.
Снижение мощности, наряду с другими параметрами, является наиболее значимым для изменения количественных параметров способности мышцы выполнять движение. Как показано на рис. 2.33, во время сокращения скелетной мышцы максимальная изометрическая сила непрерывно уменьшается (тонкая линия) от начала сокращения, что отражает процесс утомления мышцы. Мощность мышцы (толстая линия): после начала сокращения мышцы мощность первоначально возрастает, а затем уменьшается, если мышца не способна поддерживать заданную интенсивность работы.
Сила
сокращения              Мощность

Рис. 2.33. Общие понятия утомления, истощения и прекращения возбуждения мышцы при изометрическом и динамическом сокращениях.


Максимальную изометрическую силу мышца имеет при нулевой скорости укорочения. При сокращении максимальная сила мышцы (тонкая линия) снижается в большей степени, чем скорость ее максимального укорочения, а максимальная мощность мышцы (толстая линия) снижается в большей степени, чем оба этих параметра. Во время периода сокращения максимальная изометрическая сила постепенно уменьшается от начала сокращения и динамика уменьшения силы отражает то, как мышца утомляется. Если мышца активируется, достигнув точки, ниже которой она не способна больше развивать силу, то ее возбуждение прекращается.
Человек прекращает физическую работу в результате утомления, как правило, еще до потери способности мышцы поддерживать сокращение. Прекращение физической работы может происходить также в результате дискомфортных или даже болевых ощущений, которые ассоциируются у человека с утомлением. Эти ощущения возникают у высокотренированных людей, когда утомление при чрезмерных нагрузках на мышцы является результатом неспособности метаболических и сократительных процессов поддерживать мышечное сокращение. У нетренированных людей при физической нагрузке развитие утомления не является результатом дефицита метаболических и сократительных процессов.
По механизму возникновения утомления различают центральный и периферический процессы. Центральное утомление представляет собой процессы, происходящие во время мышечной работы на различных уровнях нервной регуляции движения, однако среди причин утомления оно составляет не более 10 %. При этом показана относительная неутомляемость нервных волокон при проведении по ним потенциалов действия.
Периферическое утомление обусловлено процессами, происходящими на уровне нервно-мышечного синапса t-системы мышечных клеток, и ему принадлежит основная роль в снижении силы, скорости укорочения и расслабления, а также работу и мощности сокращающихся мышц.
Снижение возбудимости сарколеммы является основной причиной в механизме периферического утомления. В области t-системы медленных и быстрых скелетных мышечных волокон локализованы Са2+-АТФаза и Na+/ Са2+-обменник, а также Na+/K+-ATOa3a, энергия которой используется для осуществления вторично активного транспорта ионов Са2+ через сарколемму. При мышечной работе в наибольшей степени снижается активность Na+/K+-Hacoca, что существенным образом уменьшает сократительные свойства мышечных волокон. Основными факторами, снижающими активность Na+/K+-Hacoca, являются изменение концентрационного градиента ионов Na+ и К+ по обе стороны мембраны мышечного волокна в области t-системы сарколеммы в результате генерации потенциалов действия на мембране. Так, во время мышечного сокращения увеличивается внеклеточная и уменьшается внутриклеточная концентрация ионов К+. Одновременно происходит снижение концентрации ионов Na+ на внешней поверхности мембраны мышечной клетки и повышение с внутренней стороны. Это приводит к деполяризации сарколеммы до величины мембранного потенциала, равной в среднем — 60 мВ. При величине мембранного потенциала миоцитов порядка — 60 мВ происходит снижение силы мышечного сокращения более чем на 20 %. Однако наиболее существенное уменьшение силы мышечного сокращения происходит, когда мембранный потенциал уменьшается до —60—55 мВ. При этой величине мембранного потенциала мышечные волокна утрачивают возбудимость и в мышечных клетках прекращается генерация потенциалов действия, а следовательно, человек не способен выполнять физическую работу.
Во время физической работы у человека в плазме крови повышается концентрация адреналина и норадреналина. Эти гормоны стимулируют работу Na+/K+-Hacoca, который эффективнее восстанавливает нормальную величину градиентов ионов К+ и Na+ в области t-системы сарколеммы и, таким образом, препятствует развитию утомления.
В развитии мышечного утомления у человека важное значение придается роли метаболизма как фактору, лимитирующему сокращение мышц при физической работе из-за истощения энергетических субстратов и накопления продуктов метаболизма. Однако при развитии мышечного утомления реально не обнаруживается недостатка АТФ. Так, в миоцитах даже при максимальном произвольном мышечном сокращении запасы АТФ не снижаются до нуля, как это имеет место у человека при мышечной контрактуре или непосредственно после смерти человека при трупном окоченении.
<< | >>
Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Утомление скелетной мышцы:

  1. Скелетные мышцы
  2. Инфаркт сосочковой мышцы; разрыв сосочковой мышцы
  3. Утомление при работе
  4. Скелетная мышца
  5. Нервно-мышечный синапс гладкой мышцы
  6. «Утомление жизнью»: Судьба престола
  7. 6.6. Формы централистические и скелетные
  8. Электрическая активность клеток гладкой мышцы
  9. Тема 7 «Утомление жизнью»: Александр I в конце царствования
  10. Электрическая активность клеток сердечной мышцы Потенциал покоя
  11. Образование энергии в скелетных мышцах при физической работе
  12. Функции мышечной ткани
  13. 12.1. Понятие о выносливости, ее виды
  14. Нервные и гуморальные влияния на органные сосуды
  15. Молекулярный механизм сокращения кардиомиоцитов
  16. Физиологические основы тренировки двигательного навыка Развитие силовых качеств мышц