Кіріспе

Бастапқыда қалыпты, кейін бұлшық еттің күш өндіру қабілетінің төмендеуі. Бұлшық ет шаршауы – бұлшық еттердің бастапқыда қалыпты күшті өндіріп, содан кейін күш өндіру қабілетінің төмендеуі. Бұл қарқынды жаттығудың нәтижесі болуы мүмкін, бірақ ауру шаршау бұлшықет жиырылуының әртүрлі кезеңдеріне кедергі келтіру немесе бұзу салдары болуы мүмкін. Бұлшық ет шаршауының екі негізгі себебі бар: жүйкенің тұрақты сигнал беру қабілетінің шектеулі болуы (нейрологиялық шаршау); және бұлшықет талшықтарының жиырылу қабілетінің төмендеуі (метаболикалық шаршау). Бұлшық ет шаршауы – бұлшықет әлсіздігінен өзгеше, бірақ әлсіздік бастапқы симптом болып табылады. Қызметтің басында қалыпты күш пайда болғанмен, бұлшықет шаршағаннан кейін және күйзеліс күшейгенде, адам жаттығуды жалғастырса, қол ұстау қабілетін жоғалтуы, немесе қолдарымен немесе аяқтарымен көтеруге, итеруге шамасы келмеуі, немесе изометриялық күйде (мысалы, тіреу) тұра алмауы мүмкін. Бұған қоса, жаттығу кезінде миалгия (бұлшықет ауруы), тынысқырудың қиындауы, фасцикуляция (бұлшықет сілкінісі), миокимия (бұлшықет дірілі), және бұлшықет спазмдары дамуы мүмкін; жаттығудан кейін бұлшықет ауыруы пайда болуы мүмкін. Жатығу кезінде жүрек соғу жиілігінің қалыптан тыс жылдамдауы байқалуы мүмкін, мысалы, МакАрдал ауруының метаболикалық миопатиясында (GSD V), онда жүрек скелеттік бұлшықеттердегі АТФ тапшылығын (метаболикалық шаршау) өтеуге тырысады, жүрек соғу жиілігін арттыру арқылы бұлшықеттерге оттектің және қан арқылы тасымалданатын энергиялық заттардың жеткізілуін максималды деңгейге көтереді. Жатығуға жүрек соғу жиілігінің қалыптан тыс жылдам реакциясымен және ауыр немесе тез тыныс алудың үйлесімі – жаттығуға кардиореспираторлық реакцияның күшеюі деп аталады. Бұлшықет шаршауы мен бұлшықет әлсіздігі арасындағы шатасу салдарынан, бұлшықеттің қалыптан тыс шаршауы жаттығумен шақырылған бұлшықет әлсіздігі деп сипатталған жағдайлар болды.

Бұлшықеттердің жиырылуы

Бұлшықет жасушалары мидан келетін электр импульстарының ағынын сезіп, саркоплазмалық тордың кальцийді босатуы арқылы оларды жиырылуға белгі береді. Шаршау (күш тудыру қабілетінің төмендеуі) жүйкеде немесе бұлшықет жасушаларының өзінде пайда болуы мүмкін.

Жүйкелік шаршау

Нервтер бұлшық еттердің жиырылуын бақылап, жиырылудың санын, реттілігін және күшін анықтайды. Көптеген қозғалыстар бұлшық еттің потенциалды түрде шығара алатын күштен әлдеқайда төмен күшті қажет етеді, ал жүйке шаршау көбінесе мәселе тудырмайды. Дегенмен, бұлшық еттің күш шығару қабілетінің жоғарғы шегіне жақын, өте күшті жиырылулар кезінде жүйке шаршау (энервация) – жүйке сигналының әлсіреуі – жаттығу тәжірибесі аз адамдарда шектеуші фактор болып табылуы мүмкін. Күштік жаттығулармен айналыса бастағандарда бұлшық еттің күш шығару қабілеті ең алдымен жүйкенің жоғары жиілікті сигналды ұстап тұру қабілетімен шектеледі. Максималды жиырылудан кейін жүйке сигналының жиілігі төмендеп, жиырылудың күші азаяды. Ауырсыну немесе дискомфорт сезілмейді, бұлшық ет жай ғана «тыңдауын тоқтатып», біртіндеп жиырылуын тоқтатады, көбінесе керіге қарай қозғалады. Көбінесе жаттығудан кейін кешіккен бұлшықет ауруына (DOMS) себеп болатын бұлшықеттер мен сіңірлерге жеткіліксіз жүктеме түседі. Күштік жаттығу процесінің бір бөлігі – жүйкенің тұрақты, жоғары жиілікті сигналдарды шығару қабілетін арттыру, бұл бұлшық еттің ең жоғары күшпен жиырылуына мүмкіндік береді. Бұл нейрондық жаттығу күштің бірнеше апта бойы тез өсуіне әкелуі мүмкін, бірақ жүйке максималды жиырылуды қамтамасыз еткеннен және бұлшықет физиологиялық шегіне жеткеннен кейін бұл өсу баяулайды. Осы шектен кейін жаттығу әсерлері миофибриллярлық немесе саркоплазмалық гипертрофия арқылы бұлшықет күшін арттырады, ал метаболикалық шаршау жиырылу күшін шектейтін факторға айналады.

Субстраттар

Бұлшық еттің ішкі субстраттары бұлшық ет жиырылуына күш береді. Оларға аденозин трифосфаты (АТФ), гликоген және креатин фосфаты сияқты молекулалар жатады. АТФ миозин басына байланысып, жылжымалы жіпшелер моделіне сәйкес жиырылуға алып келетін "қысқару" механизмін тудырады. Креатин фосфаты энергияны сақтайды, соның арқасында АТФ бұлшық жасушаларында аденозин дифосфаты (АДФ) және бейорганикалық фосфат иондарынан жылдам қайта жаңартылады, бұл 5-7 секундқа созылатын күшті жиырылуларды қамтамасыз етеді. Гликоген – бұл глюкозаның бұлшықет ішіндегі сақталу түрі, бұлшықет ішіндегі фосфокреатин қоры таусылғанда жылдам энергия өндіру үшін пайдаланылады, нәтижесінде метаболизмнің қосалқы өнімі ретінде сүт қышқылы түзіледі. Субстраттың жетіспеуі – метаболизмдік шаршаудың бір себебі. Субстраттар жаттығу кезінде сарқылуы мүмкін немесе метаболизмде пайдаланылмайды (мысалы, метаболистік миопатиялар), бұл жиырылуға қажетті жасушаішілік энергия көздерінің жетіспеуіне әкеледі. Қорытындысы, бұлшықет энергия жетіспеуіне байланысты жиырылуды тоқтатады.

Метаболиттер

Метаболиттер – бұлшықет жиырылуының нәтижесінде пайда болатын заттар (көбінесе қалдық өнімдер). Оларға хлорид, калий, сүт қышқылы, АДФ, магний (Mg2+), реактивті оттегі түрлері және бейорганикалық фосфаттар кіреді. Метаболиттердің жиналуы бұлшық ет талшықтарында кальцийдің (Ca2+) саркоплазмалық тордан босауын бұзу арқылы немесе актин мен миозиннің кальцийге сезімталдығын төмендету арқылы тікелей немесе жанама түрде метаболикалық шаршауды тудыруы мүмкін.

Хлор

Ұяшық ішіндегі хлорид бұлшық еттердің жиырылуын ішінара тежейді. Атап айтқанда, ол бұлшық еттерді шағын тітіркендіргіштерден туындайтын "қате дабылдар" салдарынан жиырылудан қорғайды, бұл оларды (миоклонус сияқты) жиырылуға ұшыратуы мүмкін.

Калий

Жоғары концентрациядағы калий (K+) бұлшық ет клеткаларының тиімділігін төмендетеді, соның салдарынан бұлшықтардың қырысуы мен шаршауы пайда болады. Калий, әрекет потенциалы нәтижесінде Т-түтікшелер жүйесінде және бұлшық ет талшықтарының айналасында жинақталады. K+ концентрациясының өзгеруі бұлшық ет талшықтарының маңындағы мембраналық потенциалды өзгертеді. Мембраналық потенциалдың өзгеруі саркоплазмалық тордан кальцийдің (Ca2+) шығарылуын азайтады.

Сүт қышқылы

Бір кезде сүт қышқылының жинақталуы бұлшықет шаршауының себебі деп есептелген. Оның бұлшықеттерге "тұздандыру" әсерін тигізіп, олардың жиырылу қабілетін тежейді деген болжам болған. Сүт қышқылының өнімділікке тигізетін әсері қазір нақты емес, бірақ ол бұлшықет шаршауын күшейтуге немесе тежеуге мүмкін. Ферментацияның қосалқы өнімі ретінде пайда болатын сүт қышқылы бұлшықеттердің ішкі ортадағы қышқылдығын арттыра алады. Бұл жиырылатын аппараттың Ca2+ сезімталдығын төмендетіп, сонымен қатар кальцийді жасушадан белсенді түрде шығаратын химиялық сорғының тежелуі арқылы цитоплазмалық Ca2+ концентрациясын арттырады. Бұл калийдің бұлшықет әрекеттеріне тигізетін тежегіш әсеріне қарсы әрекет етеді. Сүт қышқылы бұлшықеттердегі хлорид иондарына кері әсер етеді, олардың жиырылуды тежеуін азайтады және бұлшықет жиырылуын шектеуші жалғыз фактор ретінде калий иондарын қалдырады, бірақ хлорид иондарын жою үшін сүт қышқылы болмаған жағдайдағы калийдің әсері одан әлдеқайда аз. Нәтижесінде, сүт қышқылы жасуша ішіндегі кальцийдің артуы арқылы шаршауды азайта ма, әлде жиырылатын белоктардың Ca2+ сезімталдығының төмендеуі арқылы шаршауды күшейте ме – әлі белгісіз. Қазіргі кезде сүт қышқылы шыдамдылық жаттығуларының тиімділігін және VO2 max өлшемін бағалау үшін қолданылады.

Патология

Бұлшық ет шаршауы жүйке жүйесіндегі мәселелерге, нейромышелік ауруларға (мысалы, миастения гравис), метаболизмдегі туа біткен қателерге (мысалы, метаболикалық миопатиялар) немесе бұлшық еттің өзіндегі проблемаларға байланысты болуы мүмкін. Соңғы санатқа полимиозит және басқа да бұлшықет аурулары кіреді.

Молекулалық механизмдер

Бұлшықет шаршауы, ұзаққа созылған жаттығулар кезінде тірі организмде (in vivo) болатын нақты молекулалық өзгерістерге байланысты болуы мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, қаңқа бұлшықетіндегі рианодин рецепторы жаттығу барысында конформациялық өзгеріске ұшырайды, осының салдарынан кальцийді тиімді босатпайтын, "ағып тұратын" арналар пайда болады. Осы "ағып тұратын" арналар бұлшықет шаршауын және жаттығуға төзімділіктің төмендеуіне ықпал етуі мүмкін.

Жүзеге асыру көрсеткішіне әсер ету

Шаршау барлық спорт түрлеріндегі әрбір адамның өнімділігін шектейтін маңызды фактор болып табылады. Зерттеулерде қатысушылардың шаршаған бұлшық еттерінде ерікті күш өндірісінің төмендеуі байқалды (концентрикалық, эксцентрикалық және изометриялық жиырылулар арқылы өлшенген), тік секіру биіктігі, төменгі дене қуатының басқа да далалық сынақтары, лақтыру жылдамдығы, тепкінің қуаты мен жылдамдығы, лақтыру және ату дағдыларындағы дәлдік, төзімділік, анаэробтық қабілет, анаэробтық қуат, ой концентрациясы және спортқа тән дағдылар сараланғанда көптеген басқа көрсеткіштер төмендегені анықталды.

Электромиография

Электромиография – зерттеушілерге әртүрлі жағдайларда бұлшық еттің жұмысын бақылауға мүмкіндік беретін зерттеу әдісі. Бұл үшін олар моторлық нейрондар арқылы бұлшық ет талшықтарына жіберілетін электр сигналдарын өлшейді. Жалпы, шаршау протоколдары шаршау протоколы барысында ЭМГ деректерінің жоғарылауын көрсеткенімен, шаршаған адамдардың күшін сынағанда бұлшық ет талшықтарының белсенділігі төмендеген. Көптеген зерттеулерде жаттығу кезіндегі белсенділіктің жоғарылауы өнімділіктің төмендеуімен байланысты болды (шаршаған адамдарда күтілетін нәтиже). ЭМГ арқылы шаршауды бақылау үшін жиілік спектрінің медианасы жиі қолданылады. Медианалық жиілік спектрін пайдалану арқылы шикі ЭМГ деректері шуды азайту үшін сүзгіленеді, содан кейін тиісті уақыт аралықтары Фурье түрлендіріледі. Мысалы, 30 секундтық изометриялық жиырылуда шаршауды анықтауда, бірінші аралық – бірінші секунд, екінші аралық – 15-ші секунд, ал үшінші аралық – жиырылудың соңғы секунды (30-шы секунд) болуы мүмкін. Әрбір дерек аралығы талданып, жиілік спектрінің медианасы есептеледі. Әдетте, уақыт өте келе жиілік спектрінің медианасы төмендейді, бұл шаршауды көрсетеді. Шаршаудың себептеріне моторлық бірліктердің ұқсас реполяризация потенциалдары, жылдам моторлық бірліктердің белсенділеніп, тез өшірілуі, ал баяу моторлық бірліктердің жұмыс істеуін жалғастыруы, сондай-ақ жүйке жүйесінің өткізгіштігінің уақыт өте келе төмендеуі жатады.