Muskelschwäche
Neuromuskuläre Ermüdung kann je nach ihrer Ursache als „zentral“ oder „peripher“ klassifiziert werden. Zentrale Muskelermüdung äußert sich als allgemeines Gefühl des Energiemangels, während periphere Muskelermüdung sich als lokale, muskelspezifische Unfähigkeit äußert, Arbeit zu verrichten.
Neuromuskuläre ErmüdungBearbeiten
Nerven kontrollieren die Kontraktion der Muskeln, indem sie die Anzahl, die Reihenfolge und die Kraft der Muskelkontraktion bestimmen. Wenn ein Nerv eine synaptische Ermüdung erfährt, kann er den Muskel, den er innerviert, nicht mehr stimulieren. Die meisten Bewegungen erfordern eine Kraft, die weit unter dem liegt, was ein Muskel potenziell erzeugen kann, und abgesehen von pathologischen Zuständen ist neuromuskuläre Ermüdung selten ein Problem.
Bei extrem starken Kontraktionen, die nahe an der Obergrenze der Fähigkeit eines Muskels liegen, Kraft zu erzeugen, kann neuromuskuläre Ermüdung bei untrainierten Personen zu einem limitierenden Faktor werden. Bei Krafttrainingsanfängern wird die Fähigkeit des Muskels, Kraft zu erzeugen, am stärksten durch die Fähigkeit des Nervs begrenzt, ein hochfrequentes Signal aufrechtzuerhalten. Nach einer längeren Phase maximaler Kontraktion nimmt die Frequenz des Nervensignals ab und die durch die Kontraktion erzeugte Kraft lässt nach. Es gibt kein Schmerz- oder Unbehaglichkeitsgefühl, der Muskel scheint einfach „aufzuhören zu hören“ und sich allmählich nicht mehr zu bewegen, wobei er sich oft verlängert. Da die Muskeln und Sehnen nur unzureichend belastet werden, tritt nach dem Training oft kein verzögerter Muskelkater auf. Ein Teil des Krafttrainings besteht darin, die Fähigkeit der Nerven zu verbessern, anhaltende, hochfrequente Signale zu erzeugen, die es dem Muskel ermöglichen, sich mit größter Kraft zusammenzuziehen. Dieses „neurale Training“ führt über mehrere Wochen zu einem raschen Kraftzuwachs, der sich abflacht, sobald der Nerv maximale Kontraktionen erzeugt und der Muskel seine physiologische Grenze erreicht. Nach diesem Punkt erhöhen die Trainingseffekte die Muskelkraft durch myofibrilläre oder sarkoplasmatische Hypertrophie, und die metabolische Ermüdung wird zum Faktor, der die kontraktile Kraft begrenzt.
Zentrale ErmüdungBearbeiten
Zentrale Ermüdung ist eine Verringerung des neuralen Antriebs oder der nervenbasierten motorischen Befehle an die arbeitenden Muskeln, die zu einem Rückgang der Kraftleistung führt. Es wurde vermutet, dass der verringerte neuronale Antrieb während des Trainings ein Schutzmechanismus sein könnte, um ein Organversagen zu verhindern, wenn die Arbeit mit der gleichen Intensität fortgesetzt wird. Seit einigen Jahren besteht ein großes Interesse an der Rolle der serotonergen Bahnen, da die Konzentration von Serotonin im Gehirn mit der motorischen Aktivität zunimmt. Während der motorischen Aktivität wird in den Synapsen, die mit den Motoneuronen in Kontakt stehen, Serotonin freigesetzt, das die Muskelkontraktion fördert. Bei hoher motorischer Aktivität steigt die Menge des freigesetzten Serotonins und es kommt zu einem Spillover. Serotonin bindet an extrasynaptische Rezeptoren, die sich am Axonanfangssegment der Motoneuronen befinden, mit dem Ergebnis, dass die Auslösung von Nervenimpulsen und damit die Muskelkontraktion gehemmt werden.
Periphere MuskelermüdungBearbeiten
Periphere Muskelermüdung‘ während körperlicher Arbeit ist eine Unfähigkeit des Körpers, den kontrahierenden Muskeln ausreichend Energie oder andere Stoffwechselprodukte zuzuführen, um den erhöhten Energiebedarf zu decken. Dies ist die häufigste Form der körperlichen Ermüdung, von der im Jahr 2002 im nationalen Durchschnitt 72 % der erwachsenen Erwerbstätigen betroffen waren. Dies führt zu einer kontraktilen Dysfunktion, die sich in einer Verringerung oder einem Mangel an Arbeitsfähigkeit eines einzelnen Muskels oder einer lokalen Muskelgruppe äußert. Der Energiemangel, d. h. der suboptimale aerobe Stoffwechsel, führt im Allgemeinen zur Ansammlung von Milchsäure und anderen sauren anaeroben Stoffwechselnebenprodukten im Muskel, was das stereotype brennende Gefühl lokaler Muskelermüdung hervorruft, obwohl neuere Studien das Gegenteil nahelegen und feststellen, dass Milchsäure tatsächlich eine Energiequelle ist.
Der grundlegende Unterschied zwischen der peripheren und der zentralen Theorie der Muskelermüdung besteht darin, dass das periphere Modell der Muskelermüdung von einem Versagen an einer oder mehreren Stellen in der Kette ausgeht, die die Muskelkontraktion einleitet. Die periphere Regulierung hängt daher von den lokalen metabolisch-chemischen Bedingungen des betroffenen Muskels ab, während das zentrale Modell der Muskelermüdung ein integrierter Mechanismus ist, der darauf abzielt, die Integrität des Systems zu bewahren, indem er die Muskelermüdung durch Muskel-Derekrutierung auf der Grundlage kollektiver Rückmeldungen aus der Peripherie einleitet, bevor es zum Zell- oder Organversagen kommt. Die Rückmeldungen, die von diesem zentralen Regulator gelesen werden, könnten daher sowohl chemische und mechanische als auch kognitive Hinweise umfassen. Die Bedeutung jedes dieser Faktoren hängt von der Art der ermüdungsauslösenden Arbeit ab, die verrichtet wird.
Obwohl nicht allgemein verwendet, ist „metabolische Ermüdung“ ein gebräuchlicher alternativer Begriff für periphere Muskelschwäche, weil die kontraktile Kraft aufgrund der direkten oder indirekten Auswirkungen der Verringerung von Substraten oder der Anhäufung von Metaboliten innerhalb der Muskelfaser abnimmt. Dies kann durch einen einfachen Mangel an Energie für die Kontraktion oder durch eine Beeinträchtigung der Fähigkeit von Ca2+, Aktin und Myosin zur Kontraktion anzuregen, geschehen.
MilchsäurehypotheseBearbeiten
Es wurde früher angenommen, dass die Bildung von Milchsäure die Ursache für Muskelermüdung sei. Man ging davon aus, dass Milchsäure eine „beizende“ Wirkung auf die Muskeln hat und ihre Fähigkeit zur Kontraktion hemmt. Die Auswirkung von Milchsäure auf die Leistung ist heute ungewiss, sie kann die Muskelermüdung fördern oder behindern.
Milchsäure, die als Nebenprodukt der Fermentation entsteht, kann den intrazellulären Säuregehalt der Muskeln erhöhen. Dies kann die Empfindlichkeit des kontraktilen Apparats gegenüber Kalziumionen (Ca2+) verringern, hat aber auch die Wirkung, die zytoplasmatische Ca2+-Konzentration durch eine Hemmung der chemischen Pumpe zu erhöhen, die aktiv Kalzium aus der Zelle transportiert. Dies wirkt der hemmenden Wirkung von Kaliumionen (K+) auf die Aktionspotentiale der Muskeln entgegen. Die Milchsäure wirkt sich auch negativ auf die Chloridionen in den Muskeln aus, wodurch deren Hemmung der Kontraktion verringert wird und K+ als einziger einschränkender Einfluss auf die Muskelkontraktionen verbleibt, wenngleich die Auswirkungen des Kaliums viel geringer sind, als wenn keine Milchsäure vorhanden wäre, die die Chloridionen entfernt. Letztendlich ist es ungewiss, ob Milchsäure die Ermüdung durch erhöhtes intrazelluläres Kalzium verringert oder die Ermüdung durch eine verringerte Empfindlichkeit der kontraktilen Proteine gegenüber Ca2+ erhöht.