KONDIČNÍ TRENÉR Fyziologie sportu 2/12 Fyziologie a patofyziologie kosterních svalů Jan Novotný 2017 [USEMAP] VIDEO: Kraul https://www.youtube.com/watch?v=5HLW2AI1Ink SVALOVÁ PRÁCE → → POHYBY SEGMENTŮ TĚLA V KLOUBECH [USEMAP] VIDEO: Typy svalových kontrakcí https://www.youtube.com/watch?v=T3OiOJ6-x34 SVALOVÁ PRÁCE → → POHYBY SEGMENTŮ TĚLA V KLOUBECH JEDNODUCHÉ •flexe – extenze •dukce: addukce, abdukce, radiální/ulnární dukce •rotace: vnitřní/zevní, pronace/supinace •posun SLOŽITÉ cirkumdukce, … TYPY SVALOVÝCH KONTRAKCÍ DYNAMICKÁ (ANIZOMETRICKÁ) •koncentrická - se zkrácením svalu •excentrická – s prodloužením svalu STATICKÁ (IZOMETRICKÁ) – beze změny délky svalu IZOTONICKÁ – beze změny svalového napětí SOUHRA SVALŮ → ÚČELNÉ POHYBY SEGMENTŮ TĚLA A STABILIZACE V KLOUBECH SVALY HLAVNÍ - agonisté NEUTRALIZAČNÍ - antagonisté, na kontralaterální straně POMOCNÉ - synergisté FIXAČNÍ - stabilizátory Fáze plavání Pohyby v kloubech Hlavní agonisté a synergisté Pohon plavce vpřed tlakem vody dozadu Palmární, radiální a ulnární flexe zápěstí, flexe a extenze v loketním kloubu, flexe a addukce a vnitřní rotace pažní kosti ramenním kloubu. Mm. manus et antebrachii - flexores digitorum et carpi, m. pectoralis major et minor, m. latissimus dorsi, m. biceps brachii, m. triceps brachii, m. brachialis, m. teres minor et major, m. subscapularis Přípravná fáze přenos paží nad vodou a natažení paží dopředu Flexe v loketním kloubu a dorzální flexe v rameni. Zevní rotace a elevace paže v ramenním kloubu, extenze loketního kloubu, extenze zápěstí. M. deltoideus - pars posterior, m. rhomboideus major et minor, m. supraspinatus, m. teres minor. M. deltoideus - pars lateralis et anterior, m. trapezius - pars superior, m. elevator scapulae, m. biceps brachii, m. coracobrachialis, m. infraspinatus, m. supraspinatus Příklad: Zjednodušený přehled agonistů a synergistů horních končetin pro plavání způsobem kraul http://samedical.blogspot.cz/2010/07/contraction-of-skeletal-muscle.html Stavba svalu KOST - (ÚPON) - ŠLACHA SVALOVÉ BŘÍŠKO - SVALOVÉ SNOPCE - SVALOVÁ VLÁKNA (myo-fibres) … typy - MIKROVLÁKNA (myo-fibrils) - KONTRAKTILNÍ BÍLKOVINNÁ VLÁKNA (myo-filaments) … Actin + Tropomyosin, Myosin Funkce svalu mso90BB •PŘEMĚNA ENERGIE: •CHEMICKÁ → MECHANICKÁ •(Silbernagl, Despopoulos, 2004) Funkce svalu E_metab •Obnovování zdroje energie •(ATP – denosintrifosfát) •(Silbernagl, Despopoulos, 2004) Funkce svalu SVALOVÁ PRÁCE → POHYB SEGMENTŮ TĚLA McArdle0001 ENERGETICKÝ METABOLISMUS PRO PRÁCI SVALU (McArdle, 2007) TYPY SVALOVÝCH VLÁKEN ? pomalá - červená - typ I, SO (slow oxidative) rychlá – bílá - typ II, FG (fast glycolytic) Podíl typů vláken na složení svalů elitních atletů (%) Disciplína I IIa a IIx(b) Vytrvalostní běžci 70-80 20-30 Sprinteři 25-30 70-75 Nesportovci 47-53 47-53 TYPY SVALOVÝCH VLÁKEN Pomalá – „červená“ - typ 1, (SO - slow oxidative) Rychlá – „červená“ - typ 2A (FOG - fast oxidative glycolytic) Rychlá – „bílá“ - typ 2X a 2B (FG – fast glycolytic) Základní vlastnosti různých typů svalových vláken (upraveno dle Hamar, Lipková 1998) ZMĚNY PODÍLU TYPŮ SVALOVÝCH VLÁKEN m. extensor digitorum longus 1 ←→ 2A ←→ 2X ←→ 2B 1 ←→ 2A ←→ 2X ←→ 2B m. soleus Vysokofrekvenční stimulace (hypertyreóza) → → → → → → → → → → 1 ←→ 2A ←→ 2X ←→ 2B ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← Nízkofrekvenční stimulace (hypotyreóza) Powers0004 •Změny podílu různých typů svalových vláken po vytrvalostním tréninku •(Powers, 2007) PŘEMĚNA RYCHLÝCH SVALOVÝCH VLÁKEN NA POMALÁ http://www.oapublishinglondon.com/article/565 MECHANIZMY HYPERTROFIE SVALOVÝCH VLÁKEN A PŘEMĚNY RYCHLÝCH VLÁKEN NA POMALÁ http://www.oapublishinglondon.com/article/565 MECHANIZMY → HYPERTROFIE / HYPOTROFIE SVALOVÝCH VLÁKEN http://jeb.biologists.org/content/219/2/235 HYPERTROFIE RŮZNÝCH TYPŮ SVALOVÝCH VLÁKEN http://danogborn.com/underestimating-type-i-fibres/ KŘEČE SVALU (cramps) PŘÍČINY - MECHANIZMY •usilovné anaerobní cvičení (anaerobní glykolýza) - izometrické / dynamické (sprint) →↑senzitivita na Ca+ / ↑ koncentrace Ca+ v buňce → [fixace vazby Aktin-Myozin] •vyčerpávající vytrvalostní zátěž, podchlazení, hypohydratace → ↓ prokrvení svalové tkáně → ↓ ATP → přesun K+ z buňky do ECT → myolýza → přesun K+ z buňky do ECT •↓ příjem Mg+, Na+ (iontový nápoj) → ↓ Mg+ v plazmě PROJEVY •dlouhodobá kontrakce svalu (neschopnost relaxace) a •bolest svalu (minuty – hodiny) PRVNÍ POMOC •pasivní natažení svalu •zahřátí, masáž PREVENCE - odstranění příčin Klasifikace akutního poškození svalů podle 2011 Munich Consensus Conference [Müller-Wohlfarth HW. et al. Terminology, classification, patient history, and clinical examination. In: Müller-Wohlfarth HW. et al. (eds.). Muscle Injuries in Sports. Thieme: Stuttgart, 2013: pp. 135-167.] avulsion – odtržení, contusion – zhmoždění, disorder – potíže, fatigue – únava, injuries – poškození, laceration – natržení, overexertion – přetížení, soreness – bolestivost, tear - trhlina Klasifikace akutního poškození svalů podle 2011 Munich Consensus Conference 1/2 [Müller-Wohlfarth HW. et al. Terminology, classification, patient history, and clinical examination. In: Müller-Wohlfarth HW. et al. (eds.). Muscle Injuries in Sports. Thieme: Stuttgart, 2013: pp. 135-167.] FUNKČNÍ POŠKOZENÍ SVALU (trvání s léčbou < týden) bolestivý problém svalu bez zjevného makroskopického poškození vláken (1a) Omezené zvyšující se napětí podél svalu (ztuhnutí) po přetížení - při změně tréninku, povrchu kurtu … SVALOVÁ BOLEST PŘI POHYBU, ZTUHLOST SVALU (1b) Více rozšířená bolestivost po svalu po nezvyklém brždění pohybu s excentrickými kontrakcemi nebo po dlouhotrvajícím metabolickém přetížení SVALOVÁ BOLEST, ZTUHLOST A SLABOST I V KLIDU, (2a) Omezené zvyšující se napětí podél svalu v důsledku funkční nebo strukturální vertebrogenní poruchy (lumbální, sakroiliakální, …) BOLESTIVÁ ZTUHLOST SVALU, TUPÁ AŽ BODAVÁ BOLEST – ZHORŠUJÍCÍ SE SE SVALOVOU AKTIVITOU (2b) Vřetenovitě omezená oblast zvýšeného svalového napětí v důsledku dysfunkce neuro-muskulárního řízení (reciproční inhibice) BOLESTIVOST – ZVYŠUJÍCÍ SE S ROSTOUCÍ SVALOVOU ZTUHLOSTÍ A NAPĚTÍM STRUKTURÁLNÍ POŠKOZENÍ SVALU zjevné makroskopické poranění (3a) Akutní poranění svalu – malé natržení maximálně v rozsahu svalového snopce (< 5 mm; trvání s léčbou 10-14 dnů) NÁHLÁ OSTRÁ BODAVÁ (JEHLOVÁ) BOLEST PO POCITU „PRASKNUTÍ (KŘUPNUTÍ)“ (3b) Akutní poranění – větší natržení větší než snopec (> 5 mm; trvání s léčbou ~6 týdnů) OSTRÁ BODAVÁ BOLEST, ČASTO ZŘETELNÉ NATRŽENÍ V OKAMŽIKU PORANĚNÍ – KŘUPNUTÍ S NÁSLEDNOU NEUTUCHAJÍCÍ BOLESTÍ (4) Akutní poranění – velké natržení až kompletní přetržení svalu s distrakcí jeho bříška a odtržením šlachy (trvání s léčbou > 12 týdnů) NÁHLE VZNIKLÁ TUPÁ BOLEST PO VÝRAZNĚJŠÍM KŘUPNUTÍ Klasifikace akutního poškození svalů podle 2011 Munich Consensus Conference 2/2 [Müller-Wohlfarth HW. et al. Terminology, classification, patient history, and clinical examination. In: Müller-Wohlfarth HW. et al. (eds.). Muscle Injuries in Sports. Thieme: Stuttgart, 2013: pp. 135-167.] IR000056 •Triatlonista, 53 r., 3 měsíce po parciální ruptuře m.biceps femoris. sin. • HYPOTERMNÍ LOŽISKO (o 1,5oC proti druhé straně) IR000236 •… za další měsíc → •33,3oC •34,4oC •34,8oC •TERMOGRAM STEHEN ZEZADU •normální symetrický obraz Termografie v diagnostice poranění svalu •NEFROPATIE = poškození a selhání / selhávání ledvin Riziko rabdomyolýzy při cvičení a sportu •RABDOMYOLÝZA = rozpad - nekróza buněk kosterních svalů (Bednařík, 2001) MYOGLOBINÉMIE ® MYOGLOBINURIE http://neuropathology-web.org/chapter13/images13/13-rml.png Histologický obraz rabdomyolýzy (Agamanolis, 2013) Enzym. defekt Toxiny CO Ischémie SVALOVÁ PRÁCE Definice MYOSITIS ZÁNĚT SVALU 1)AKUTNÍ 2)CHRONICKÝ MYOPATIE POŠKOZENÍ STRUKTURY A FUNKCE SVALU VĚTŠÍ OBJEM PRACUJÍCÍCH SVALŮ IR000086 TERMOGRAM LÝTEK ZEZADU u 40 letého badmintonisty po tréninku vyšší teplota caput mediale m. gastrocnemius MYOSITIS - ZAČÍNAJÍCÍ RABDOMYOLÝZA ? (archiv autora - Laboratoř sportovní medicíny FSpS MU) •Klasifikace, diagnostika, příznaky Riziko rabdomyolýzy při cvičení a sportu KLASIFIKACE POŠKOZENÍ KOSTERNÍCH SVALŮ American College of Cardiology & American Heart Association & Lung a Blood Institute Clinical Advisory (Pasternak, 2002) Myopatie jakékoliv poškození svalů 1 Myalgie svalová bolest nebo křeč s kreatinkinázou (CK) < horní hranice normy 2 Myositis svalové symptomy se zvýšenou CK < 10x horní hranice normy 3 Rabdomyolýza svalové symptomy se zvýšenou CK > 10x horní hranice normy Norma CK: od 0,2 do 3-4 μkat/l v séru; do 200 U•l-1 (u mužů a starších spíše vyšší než u mladších a žen) ↑ Myoglobin v krvi → v moči → tmavá moč KLASIFIKACE RABDOMYOLÝZY (O´Connor et al., 2013) VYČERPÁVAJÍCÍ MÍRNÁ STŘEDNĚ ZÁVAŽNÁ TĚŽKÁ PRUDKÁ IZOLOVANÁ kolaps homeostázy ALT/AST < 3xN ALT/AST > 3xN 1 den ALT/AST > 3xN 3 dny s acidózou homeostáza, ↑Mb? •POHYBOVÁ AKTIVITA → RABDOMYOLÝZA (RM) •Cooper et al.(2002): 20 min běh s kopce (75%VO2max) → OXID.STRES? → RM •Overgaard et al.(2004): RM u 24 mladých zdravých mužů a žen po běhu: –běh 10 km ® enzymů svalových buněk (LD, CK) v mezibuněč. prostoru –běh 20 km ® LD, CK .. •Lin & Wang (2005). „Rhabdomyolysis in 119 students after repetitive exercise“ • (17-18 letí chlapci a děvčata; 120 kliků v 5 minutách) •Kabíček a kol. (2006): Opakovaná RM u 10 letého chlapce po fotbale se spolužáky •Anzalone et al. (2010): Smrt 19 letého fotbalisty v důsledku RM po tréninku (lifting se zátěží, sprinty). •Kahanov et al. (2012) RM u 19 letého (amer.) fotbalisty po tréninku. •Parmar et al.(2012): RM u 26 letého muže po 30 min spinningu. •Ciccolella et al. (2014): RM u 23 letého medika po 8 mílích běhu v rámci laboratorního pokusu. • RM u 14 letého žáka po 100 dřepech. • RM u 21 letého muže po 50 min „fit“ cvičení (sed-leh, malé činky). •Shinde et al. (2015): RM s následným akutním poškozením ledvin u 20 letého muže 3 dny • po těžkém cvičení v tělocvičně. EXCENTRICKÉ KONTRAKCE Riziko rabdomyolýzy při oxidačním stresu v tréninku •Mechanizmus působení ROS •Peroxidace lipidů → ničení membrán mitochondrií - myocytů → .. krev → další tkáně .. •Oxidace proteinů → ničení enzymů, hormonů, nosičů látek, struktur intra- a extracelulárně •Poškození DNA v jádrech buněk – genů http://www.medicinehack.com/2011/06/cardiac-muscles-properties-morphology.html JÁDRO RABDOMYOLÝZA Riziko rabdomyolýzy při oxidačním stresu v tréninku SLABOST, BOLEST, ÚNAVA Příčiny – mechanizmy vzniku – příznaky – následky - komplikace VYČERPÁVAJÍCÍ VÝKON + VROZENÁ DISPOZICE HYPOHYDRATACE HYPOVOLÉMIE NEFROPATIE (TUBULY) → AKUTNÍ … CHRONICKÁ RABDOMYOLÝZA V krvi ↑ CK, LDH, ALT, AST, K+, PO43-, Mb, Urea ACIDÓZA ACIDURIE KOAGULOPATIE SMRT ↑aerobní intenzita + ↓ příjem tekutin OXIDAČNÍ STRES HYPERTERMIE V moči ↑ Mb, Urea, KM ↓sval. gykogen NÍZKÁ ZDATNOST Užití antiflogistik, statinů, alkoholu; zranění, infekce, … VROZENÉ ENZYMATICKÉ DEFEKTY Myofosforyláza (McArdler sy), Carnitinpalmitoyltransferáza, Myoadenylátdeamináza .. Užití creatin-mono-hydrátu Armstrong et al., 2010; Brancaccio et al., 2007; Clarkson, 2007; Cooper, 2002; Landau et al., 2012; Hew-Butler, 2013; Keltz et al., 2013; Lenz, 2009; Palazzetti et al., 2003 et al… HORKO SYNDROM LÓŽE (COMPARTMENT) HYPO-NATRÉMIE příjem ↑vody bez iontů MECHAN. STRES SELHÁNÍ LEDVIN TMAVÁ MOČ DYSRYTMIE SRDCE EKG: Riziko rabdomyolýzy při cvičení a sportu Clarkson (2007), Milne (2012), Keltz et al. (2013) 1.dosažení a udržení dobré hydratace a mineralizace (nepodávat K+), 2.odstranění místní a celkové hypertermie 3.přesun do zdravotního zařízení 4.1.+2. podle výsledků biochemického vyšetření + podpora činnosti ledvin (dialýza) a srdce Kjerulf Greer et al. (2007) Podávání „větvených“ esenciálních aminokyselin (izoleucin, leucin, valin) → ↓ ukazatelů myolýzy (CK a LDH). Howatson et al. (2010) Třešňový džus → ↓ ukazatelů myolýzy, zánětu a antioxidační aktivity. Podávání samotných antioxidancií (vit. C, E, A) je logické, ale nejsou důkazy o jejich příznivém vlivu (Bloomer et al., 2005). (Iannetta, 2015 10-tinásobek horní hranice normy Jsou svalové potíže snesitelné? Když symptomy ustupují a CK se normalizuje, vyhodnotit přínos / poškození statinovou léčbou Nevysazovat statiny Klinický a CK monitoring Ne Ano Kontrola renálních funkcí a myoglobinu v moči Při přetrvávání svalových potíží nebo vyšší CK zvážit EMG a svalovou biopsii Zvážit změnu statinů nebo nestatinové ovlivnění lipidů DIAGNOSTICKÝ POSTUP PŘI STATINOVÉ MYOPATII (Sathasivam,2012) Vysvětlivky CK – kreatinkináza, TSH – tyreostimulační hormon (hypercholesterolémie z hypotyreózy?) Myopatie sportovců užívajících statiny