Quelle:
„Sportenzyklpädie der Lebenserhaltungssysteme“.
Herausgeber: A.D. Zhukov. Veröff.: UNESCO, 2011.
Entwicklung der Muskelermüdung bei verschiedenen Kontraktionstypen
Ein schneller Rückgang der Ausdauer des Skelettmuskels tritt bei 15-20% der maximalen willkürlichen Kontraktion sowohl bei länger andauernden isometrischen als auch bei dynamischen Übungen auf. Der Muskel oder die Muskelgruppe kann aufgrund von Störungen in einem oder allen neuromuskulären Mechanismen, die an der Muskelkontraktion beteiligt sind, ermüden. Sauerstoff und andere Stoffe gelangen letztendlich in die Mitochondrien der Muskeln. Bei mäßig intensiver Belastung (d.h. weniger als 50% von VO2max) wird eine strukturelle Beschränkung für den Transport von Kohlenhydraten und Fetten aus den Kapillaren in die Muskelfasern erreicht. Diese Beschränkung findet auf der Ebene der Sarkolemma statt. Bei höheren Belastungen werden diese Maximalwerte überschritten, und es werden intrazelluläre Stoffreserven für die Oxidation verwendet. Daher ist es nicht verwunderlich, dass bei Sportlern und regelmäßig trainierenden Personen große intrazelluläre Kohlenhydratspeicher und Lipidreserven in den Muskeln zu finden sind. Die Verminderung der intrazellulären Energiereserven verlangsamt den Stoffwechsel in den Muskeln und führt zu ihrer Kontraktion, was zur Entwicklung von Muskelermüdung führt.
Neben den Mitochondrien sind auch andere Quellen für reaktive Sauerstoffspezies im Skelettmuskel bekannt, wie z.B. Xanthinoxidase in den Endothelzellen der Muskelgefäße oder induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthase an den neuromuskulären Endplatten. Die Bildung dieser Radikale kann zur Ermüdung der Muskeln beitragen.
Häufig gestellte Fragen
Wie hängt die Muskelermüdung mit der mitochondrialen Atmung zusammen?
Die Muskelermüdung steht in direktem Zusammenhang mit der mitochondrialen Atmung. Eine Beeinträchtigung der mitochondrialen Energieproduktion führt zu einem Mangel an verfügbaren Energieträgern in den Muskeln, was wiederum die Ermüdung begünstigt.
Welche Rolle spielen reaktive Sauerstoffspezies bei der Muskelermüdung?
Reaktive Sauerstoffspezies, die vor allem in den Mitochondrien aber auch an anderen Orten im Muskel gebildet werden, tragen maßgeblich zur Entstehung von Muskelermüdung bei. Sie können den Muskelmetabolismus beeinträchtigen und die Kontraktionsfähigkeit reduzieren.
Wie beeinflussen Stickstoffmonoxid (NO) und Xanthinoxidase die Muskelermüdung?
Stickstoffmonoxid kann einerseits die Muskelkontraktion fördern, andererseits aber auch die Mitochondrienfunktion beeinträchtigen. Xanthinoxidase in den Gefäßen ist eine wichtige Quelle für reaktive Sauerstoffspezies, die ebenfalls zur Ermüdung beitragen können.
Welche Unterschiede gibt es in der Ermüdungsentwicklung zwischen schnell- und langsamkontraltilen Muskelfasern?
Schnellkontraktile Muskelfasern ermüden deutlich schneller als langsam kontrahierende Fasern. Dies hängt mit den unterschiedlichen metabolischen Eigenschaften und Energiereserven dieser Fasertypen zusammen.