กลไกความล้าของกล้ามเนื้อ

ความล้าของกล้ามเนื้อคือการลดลงของแรงหรือกำลังที่กล้ามเนื้อสามารถสร้างขึ้นได้ระหว่างกิจกรรมที่ต่อเนื่องหรือทำซ้ำๆ ไม่ใช่จุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว แต่เป็นการรวมกันของการเปลี่ยนแปลงในหลายตำแหน่ง — ภายในโปรตีนที่หดตัว, ในการจัดการแคลเซียม, ในการจัดหาพลังงาน, และในการกระตุ้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อ — ซึ่งทั้งหมดนี้รวมกันทำให้ประสิทธิภาพลดลงและกลับคืนสู่ปกติเมื่อพักผ่อน

Definition

ความล้าของกล้ามเนื้อคือการลดลงของแรงสูงสุดหรือกำลังสูงสุดที่กล้ามเนื้อสามารถสร้างขึ้นได้ ซึ่งเกิดจากการออกกำลังกายและสามารถกลับคืนสู่ปกติได้ โดยมีสาเหตุมาจากการเปลี่ยนแปลงในระดับการหดตัว, เมแทบอลิซึม, การจัดการแคลเซียม, และระบบประสาท

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกลไกระดับเซลล์และระดับระบบของความล้าของกล้ามเนื้อโครงร่าง โดยแยกความแตกต่างระหว่างปัจจัยส่วนปลาย (ภายในกล้ามเนื้อ) และปัจจัยส่วนกลาง (ภายในระบบประสาท) รวมถึงบทบาทของการสะสมสารเมแทบอไลต์, การหลั่งแคลเซียมที่บกพร่อง, และการทำงานของครอสบริดจ์ที่ลดลง นี่คือข้อมูลอ้างอิงและข้อมูลเชิงการศึกษาว่าทำไมแรงของกล้ามเนื้อจึงลดลง ไม่ใช่คำแนะนำสำหรับการฝึกหรือการฟื้นตัว

Core questions

• ในทางสรีรวิทยา กล้ามเนื้อที่ล้าหมายความว่าอย่างไร?
• ขั้นตอนใดบ้างระหว่างคำสั่งจากระบบประสาทและการสร้างแรงที่บกพร่องในระหว่างความล้า?
• สารเมแทบอไลต์ที่สะสมและการจัดการแคลเซียมที่บกพร่องลดแรงได้อย่างไร?
• จะแยกความแตกต่างระหว่างปัจจัยส่วนกลาง (ระบบประสาท) และส่วนปลาย (กล้ามเนื้อ) ได้อย่างไร?

Key concepts

• ความล้าส่วนปลาย
• ความล้าส่วนกลาง
• การหลั่งแคลเซียมจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมที่บกพร่อง
• ความไวของแคลเซียมของไมโอฟิลาเมนต์ที่ลดลง
• การสะสมของฟอสเฟตอนินทรีย์
• ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงรีดอกซ์
• การพร่องของสารตั้งต้นพลังงาน
• การกลับคืนสู่ปกติเมื่อพักผ่อน

Mechanisms

ความล้าสามารถเกิดขึ้นได้ทุกที่ตามห่วงโซ่ตั้งแต่คำสั่งจากระบบประสาทไปจนถึงแรงที่เกิดจากครอสบริดจ์ กลไกส่วนปลายภายในกล้ามเนื้อมีความสำคัญ: ในระหว่างกิจกรรมที่เข้มข้น ฟอสเฟตอนินทรีย์จะสะสมจากการสลายตัวของฟอสโฟครีเอตีนและ ATP และลดแรงที่ผลิตต่อครอสบริดจ์และความไวของแคลเซียมของไมโอฟิลาเมนต์; การหลั่งแคลเซียมจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมจะบกพร่อง ทำให้สัญญาณกระตุ้นแคลเซียมลดลง; และการเปลี่ยนแปลงในสถานะรีดอกซ์และชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาจะยิ่งทำให้การทำงานของการหดตัวลดลง การพร่องของสารตั้งต้นพลังงานและความผิดปกติของความชันของไอออนก็มีส่วนร่วมเช่นกัน กลไกส่วนกลางสะท้อนถึงการลดลงของการกระตุ้นประสาทที่ไปถึงกล้ามเนื้อ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากเมแทบอลิซึม ความล้าจะกลับคืนสู่ปกติเมื่อสารเมแทบอไลต์ถูกกำจัดออกและแหล่งสะสมถูกฟื้นฟูในระหว่างการฟื้นตัว

Clinical relevance

การทำความเข้าใจพื้นฐานทางสรีรวิทยาของความล้าเป็นพื้นฐานสำหรับการตีความความทนทานต่อการออกกำลังกาย, กล้ามเนื้ออ่อนแรง, และภาวะที่ความล้าเป็นอาการเด่น, และสำหรับการอ่านวรรณกรรมสรีรวิทยาการออกกำลังกาย ข้อมูลนี้ถูกนำเสนอในฐานะสรีรวิทยาอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยส่วนบุคคล, การกำหนดโปรแกรมการฝึก, หรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการศึกษาทางสรีรวิทยาระดับเซลล์และแบบบูรณาการ และจากบทวิจารณ์ที่น่าเชื่อถือใน Physiological Reviews และ The Journal of Physiology โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Fitts (1994), Allen, Lamb, and Westerblad (2008), และ Enoka and Duchateau (2008) เป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐานเชิงกลไกมากกว่าหลักฐานทางคลินิกที่อยู่ภายใต้แนวทางปฏิบัติ

History

งานวิจัยในยุคแรกๆ เชื่อว่าความล้าส่วนใหญ่เกิดจากกรดแลคติกและภาวะกรดเกิน การศึกษาเซลล์อย่างละเอียดตั้งแต่ทศวรรษ 1980 และ 1990 รวมถึงงานของ Westerblad, Allen, และเพื่อนร่วมงานเกี่ยวกับการแยกเส้นใยกล้ามเนื้อ ได้เปลี่ยนจุดเน้นไปที่การหลั่งแคลเซียมจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมที่บกพร่องและผลกระทบที่กดดันของฟอสเฟตอนินทรีย์ ในขณะที่บทวิจารณ์ของ Fitts ในปี 1994 ได้สังเคราะห์ภาพรวมระดับเซลล์เข้าด้วยกัน ต่อมางานวิจัยแบบบูรณาการโดย Allen, Lamb, and Westerblad (2008) และ Enoka and Duchateau (2008) ได้รวมปัจจัยส่วนปลายและส่วนกลางเข้ากับมุมมองสมัยใหม่ของความล้าที่ขึ้นอยู่กับภารกิจ

Debates

ภาวะกรดเกินมีความสำคัญเพียงใดในฐานะสาเหตุของความล้า?

มุมมองดั้งเดิมที่ว่ากรดแลคติกและการลดลงของ pH ที่เกี่ยวข้องเป็นสาเหตุโดยตรงของความล้าได้รับการแก้ไขอย่างมาก โดยงานวิจัยในภายหลังได้ให้บทบาทที่ใหญ่กว่าแก่ฟอสเฟตอนินทรีย์และการจัดการแคลเซียมที่บกพร่อง และบทบาทที่เล็กลงและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสำหรับภาวะกรดเกิน

ความล้าส่วนใหญ่เป็นส่วนกลางหรือส่วนปลาย?

ความสมดุลระหว่างการลดลงของการกระตุ้นประสาทและการเปลี่ยนแปลงภายในกล้ามเนื้อขึ้นอยู่กับภารกิจ, ความเข้มข้น, และระยะเวลา ดังนั้นความล้าจึงอธิบายได้ดีที่สุดว่าขึ้นอยู่กับภารกิจมากกว่าที่จะเกิดจากตำแหน่งเด่นเพียงตำแหน่งเดียว

Key figures

• Robert Fitts
• David Allen
• Håkan Westerblad
• Graham Lamb
• Roger Enoka

Seminal works

• fitts-1994
• allen-2008
• enoka-duchateau-2008

Frequently asked questions

ความล้าของกล้ามเนื้อเกิดจากกรดแลคติกหรือไม่?

กรดแลคติกและภาวะกรดเกินมีบทบาทน้อยกว่าที่เคยคิดไว้ หลักฐานปัจจุบันเน้นย้ำถึงการสะสมของฟอสเฟตอนินทรีย์และการหลั่งแคลเซียมจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมที่บกพร่อง ควบคู่ไปกับการลดลงของการกระตุ้นประสาท ในฐานะปัจจัยหลัก

ความแตกต่างระหว่างความล้าส่วนกลางและความล้าส่วนปลายคืออะไร?

ความล้าส่วนปลายหมายถึงการเปลี่ยนแปลงภายในกล้ามเนื้อที่ลดแรงลง เช่น การหลั่งแคลเซียมที่บกพร่องและการสะสมของสารเมแทบอไลต์; ความล้าส่วนกลางหมายถึงการลดลงของการกระตุ้นประสาทที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อ