RAUMENŲ PAŽAIDOS PRIKLAUSOMUMAS NUO KRŪVIO

Neįprasti didelio intensyvumo (ypač ekscentriniai) raumenų susitraukimai gali sukelti raumenų pažaidą (Fridėn, 1984; Warren et al., 1999; Yanagisawa et al., 2011; Neme et al., 2013), kuri pasireiškia sumažėjusia raumenų susitraukimo jėga (Nosaka, Clarkson, 1995; Brown et al., 1997; Skurvydas et al., 2011) miofibrilių Z linijos morfologiniais pokyčiais (Gibala et al., 1995; Hortobagyi et al., 1998; Feasson et al., 2002), baltymų ištekėjimu iš pažeistų raumens skaidulų, raumenų skausmu, patinimu ir padidėjusiu standumu (Warren et al., 1999; Byrne et al., 2004; Malisoux et al., 2006; Chen et al., 2013).

Pažaidos simptomai (raumenų skausmas, patinimas, jėgos sumažėjimas) dažnai pasireiškia per pratybas, kai didelę jų dalį sudaro intensyvūs ekscentriniai raumenų susitraukimai, itin smarkiai veikiantys kontraktilinės raumenų funkcijos adaptaciją (LaStayo et al., 2003). Taip pat pažaida dažna pradėjus intensyviai treniruotis po santykinai mažo fizinio aktyvumo laikotarpio arba kaitant krūvio parametrus (intensyvumą, apimtį) siekiant išvengti monotonijos ir sukelti didžiausią adaptacinį atsaką (Bompa, 1999; Issurin, 2010).

Nustatyta, kad neįprastas ekscentrinis fizinis krūvis sukelia žymią raumenų pažaidą. Pakartojus tokį patį krūvį pažaida būna mažesnė, ir tai vadinama pakartoto krūvio efektu (Nosaka, Clarkson, 1995; McHugh, 2003; Chen et al., 2013). Vėlesni krūviai dar labiau mažina pažaidą: pasireiškia adaptacija, kuri apima nervinius (Chen, 2003) ir raumeninius veiksnius (Cleary et al., 2002; McHugh, 2003). Pavyzdžiui, jėgos sumažėjimas, raumenų skausmas ir baltymų ištekėjimas iš raumenų jau nebuvo tokie ryškūs krūvį pakartojus po dviejų savaičių (Howatson, van Someren, 2007). Tačiau ankstesniuose tyrimuose taikyti vienodo dydžio krūviai neatitinka sportinių pratybų specifiškumo (Nosaka, Clarkson, 1995; Chen, Hsieh, 2001 ): pratybose krūvio apimtis ir intensyvumas nuolatos keičiami, taikomos įvairios krūvio didinimo strategijos. Išlieka neaišku, kaip kinta raumenų pažaida ir motorinė funkcija didinant fizinį krūvį taikant skirtingas strategijas. Keliame hipotezę, kad: 1) nuosekliai didinamas krūvis sukelia mažesnę raumenų pažaidą, palyginti su staigiai didinamu krūviu, nes motorinė sistema labai jautriai reaguoja į krūvio didinimo greitį; 2) treniruotės ciklo metu periodiškai pasireiškianti didesnė raumenų pažaida dėl superkompensacijos gali sukelti didesnę ilgalaikę griaučių raumenų adaptaciją (masės ir jėgos prieaugį).
R. Lynn ir D. L. Morgan (1994) nustatė, kad po savaitę trukusių pratybų bėgant nuo kalno (ekscentrinis krūvis) žiurkės kojos tiesiamųjų raumenų skaidulose padaugėjo sarkomerų, palyginti su netreniruoto ar treniruoto bėgti į kalną (koncentrinis krūvis) gyvūno. Gyvūnų, treniruotų bėgti į kalną, skaiduloje sarkomerų buvo mažiau nei netreniruotų ar treniruotų bėgti nuo kalno. Šie duomenys rodo, kad adaptacijos procesas buvo dvikryptis ir priklausė nuo pratybų režimo. Vėlesniuose tyrimuose daugelis autorių (netiesioginiais matavimais) patvirtino, kad koncentrinės pratybos sumažina sarkomerų kiekį eilėje ir padidina raumenų jautrumą pažaidai, sukeltai ekscentrinio fizinio krūvio (Ploutz-Snyder et al., 1998; Whitehead et al., 1998; Gleeson et al., 2003). Plento dviratininkų specifinio krūvio metu šlaunies raumenys nepatiria ekscentrinio raumenų susitraukimo, o ilgųjų nuotolių bėgikų raumenys pratybų ir varžybų metu susitraukia ekscentriniu režimu ir dažnai patiria raumenų pažaidą (Warhol et al., 1985; Kuipers, 1989). Šiame tyrime mes tikrinome hipotezę, ar po neįprasto ekscentrinio fizinio krūvio aukšto meistriškumo plento dviratininkai patiria didesnę raumenų pažaidą, palyginti su ilgųjų nuotolių bėgikais, t. y., ar ilgalaikės koncentrinės treniruotės padaro raumenis jautresnius, o ilgalaikės ekscentrinės-koncentrinės treniruotės suteikia didesnį atsparumą neįprastų ekscentrinių fizinių krūvių sukeltai pažaidai.
Individualus raumeninio audinio jautrumas fizinio krūvio sukeltai pažaidai gali kisti ir dėl genetinių veiksnių, pvz., alfa-aktinino-3 (ACTN3) R577X polimorfizmo. Kadangi ACTN3 baltymas pritvirtina plonąjį filamentą prie Z linijos (Mills et al., 2001; Lek et al., 2010), šis baltymas gali turėti reikšmingą įtaką palaikant struktūrinį sarkomero integralumą ekscentrinio raumenų susitraukimo metu (MacArthur, North, 2004) ir apsaugoti greitąsias raumenines skaidulas nuo ekscentrinio krūvio sukeliamos pažaidos bei pagreitinti atsigavimą po krūvio. Nustatyta tiesioginė priklausomybė tarp 577R alelio dažnio ir sprinto bėgimo rezultato (Yang et al., 2003; Moran et al., 2007; Alfred et al., 2011) ir jėgos (Walsh et al., 2008). Tačiau, lyginant su poveikio sportiniams rezultatams tyrimais, ACTN3 genotipo poveikio raumenų pažaidai tyrimų yra atlikta kur kas mažiau, o skelbiami duomenys prieštaringi. Kai kurie autoriai teigia, kad dėl tvirtesnės jungties ACTN3 RR genotipas suteikia atsparumą raumenų pažaidai (Vincent et al., 2010). Tačiau keliama ir kita hipotezė, kad būtent tvirtesnė jungtis sumažina RS paslankumą ir padidina jautrumą fizinių krūvių sukeltai raumenų pažaidai (Clarkson et al., 2005). Taigi ACTN3 genotipo galimas poveikis raumenų pažaidai vertinamas nevienareikšmiai. Jei R577X polimorfizmas turi įtakos pirmo ir/ar pakartoto krūvio poveikiui, tai būtų galima įrodyti patikrinant šias tris hipotezes: 1) dėl struktūrinio ACTN3 baltymo vaidmens XX homozigotai gali būti jautresni raumenų pažaidą sukeliančiam fiziniam krūviui; 2) dėl ACTN3 dalyvavimo perduodant viduląstelinį signalą netiesioginių raumenų pažaidos rodiklių dinamika gali būti kitokia; 3) dėl pirmo krūvio poveikio XX homozigotų raumenų pažaidos dinamika po pakartoto krūvio gali pasikeisti kitaip nei RR homozigotų (t. y. gali skirtis skirtingų genotipo grupių pakartoto krūvio efektas). Šių hipotezių patvirtinimas suteiktų pagrindą ACTN3 genotipą priskirti individualiems griaučių raumenų plastiškumą lemiantiems veiksniams.

Tyrimo tikslas
Nustatyti skirtingų krūvio išdėstymo strategijų, sportininkų specializacijos ir genotipo poveikį raumenų funkcijai po raumenų pažaidą sukeliančio fizinio krūvio. Tyrimo uždaviniai:
1. Nustatyti raumenų pažaidos rodiklių kaitą esant skirtingoms koncentrinių-ekscentrinių krūvių išdėstymo strategijoms.
2. Nustatyti, ar ilgalaikės koncentrinės pratybos padaro raumenis jautresnius, o ilgalaikės ekscentrinės-koncentrinės pratybos suteikia didesnį atsparumą neįprastų ekscentrinių fizinių krūvių sukeltai pažaidai .
3. Nustatyti ACTN3 genetinio polimorfizmo poveikį motorinės funkcijos atsakui į raumenų pažaidą sukeliantį fizinį krūvį.

Mokslinio tyrimo rezultatų naujumas ir originalumas
Nors fizinių krūvių sukelta raumenų pažaida yra populiarus tyrimų objektas, tyrimuose retai taikomi specifiniai sporto pratyboms būdingi protokolai, o mokslininkų taikomi krūviai dažniausiai labai skiriasi nuo sportininkų pratybų krūvių. Literatūroje mažai duomenų, nurodančių, kokius pažaidos rodiklių ir kontraktilinės funkcijos pokyčius sukelia pratybų krūvio kaitaliojimas. Nustatėme, kad du vienodos apimties ir intensyvumo, bet skirtingai išdėstyti fiziniai krūviai sukelia nevienodą raumenų pažaidą pratybų ciklo metu, taip pat skirtingai pagerina raumenų funkciją: staigus krūvio didinimas sukelia didesnę pažaidą, bet labiau pageriną raumenų funkciją.
Mūsų tyrimo rezultatai parodė, kad sportinė specializacija neturi įtakos raumenų jautrumui pažaidai, t. y. ilgalaikės koncentrinės pratybos, palyginti su ilgalaikėmis ekscentrinėmis-koncentrinėmis pratybomis, nepadaro raumenų jautresnių pažaidai.
Nepaisant kai kurių tyrimų duomenų, teigiančių, kad ACTN3 RR genotipas suteikia pranašumą jėgos ir greitumo sporto rungtyse bei didesnį atsparumą raumenų pažaidai, pastarojo teiginio mūsų rezultatai nepatvirtino: priešingai -nustatėme, kad ACTN3 XX genotipas suteikia didesnį atsparumą raumenų pažaidai, nors skirtumai tarp genotipų yra nedideli ir labiausiai pasireiškia iškart po krūvio. Tai nustatę prisidėjome prie ACTN3 polimorfizmo poveikio mechanizmo motorinei raumenų funkcijai ir jo įtakos sportiniams rezultatams atskleidimo.

Teorinė ir praktinė reikšmė
Remdamiesi tyrimo rezultatais galime rekomenduoti vengti monotoniško nuoseklaus krūvio didinimo, o pasirinkti spontanišką, staigaus krūvio didinimo strategiją. Staigaus krūvio didinimo strategija sukelia didesnę pažaidą bei didesnį adaptacinį organizmo atsaką nei nuoseklaus krūvio didinimo strategija. Didelio meistriškumo ilgųjų nuotolių bėgikai ir dviratininkai yra atsparesni pažaidai, palyginti su nesportuojančiaisiais, kai darbo intensyvumas nėra pats didžiausias. Remiantis mūsų tyrimų duomenimis galima teigti, kad ACTN3 XX genotipas suteikia geresnę apsaugą nuo raumenų pažaidos (mažesnį funkcijos pablogėjimą ir greitesnį jos atsigavimą) po neįprastų ekscentrinių-koncentrinių fizinių krūvių. Tai turėtų suteikti galimybę XX homozigotams treniruotis dažniau, o tai gali teikti pranašumą ilgiau aktyviai sportuojant.
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Raumenų pažaidos atsiradimo priežastys

Griaučių raumenys gali būti pažeidžiami traumų ar fizinių pratimų metu -taip nutikus jaučiamas skausmas, prarandami kai kurie kasdienės veiklos gebėjimai. Raumenų pažaidą dažniausiai sukelia neįprasti, intensyvūs ar ilgai trunkantys raumenų susitraukimai, ypač ekscentriniai, kurių metu susitraukdamas raumuo yra ištempiamas, patiria didelę įtampą ir yra žalojamas (Friden, Lieber, 1992; Skurvydas et al., 2011). Žmonės kasdien dažnai nesąmoningai patiria ekscentrinius raumenų susitraukimus: eidami nuokalne, lipdami laiptais žemyn, nuleisdami svorį. Ypač daug neįprastų ekscentrinių raumenų susitraukimų yra sporto praktikoje: pratybų ciklo metu treneriai dažnai keičia pratimus, kad išvengtų monotonijos ir suaktyvintų adaptacines organizmo savybes (Clarkson, Hubal, 2002; Byrne et al., 2004). Raumenų pažaidą rodo daug skirtingų rodiklių: funkcijos pablogėjimas, morfologiniai skaidulos pokyčiai, pakitęs viduląstelinis baltymų lygis ir išsidėstymas (Clarkson, Hubal, 2002; Byrne et al., 2004; Skurvydas et al.,
2011).

1.1.1. Mechaninės raumenų pažaidos atsiradimo priežastys

Raumenų sužalojimas siejamas su heterochronišku sarkomerų pertempimu
(Proske, Morgan, 2001; Clarkson, Hubal, 2002; Morgan, Proske, 2004). Nuo
sarkomerų ištempimo ilgio priklauso aktino ir miozino tiltelių sukibimas. Raumenų jėga bus didžiausia tuomet, kai sarkomero ištempimo ilgis bus optimalus. Nustatyta, kad varlės raumens sarkomero optimalaus ilgio plato yra 2-2,2 um, už šių ribų sarkomero sukibimo jėga mažėja (Rassier et al., 1999). Kai raumuo tempiamas lėtai, nuosekliai didinant įtampą sarkomerai ištempiami vienodai, ir priešingai – staigiai ištempiant jų ištempimo ilgis skiriasi (Morgan, Proske, 2004). Taigi staigių ištempimų metu sarkomerams, esantiems už optimalaus ilgio plato ribų, galimybė likti mechaniškai nepažeistiems priklausys nuo elastinių raumens komponentų (Clarkson, Hubal, 2002). Kai kurių autorių teigimu, sarkomerai ištempiami nevienodai, kai įtrūkus T vamzdeliams negali plisti veikimo potencialas, neaktyvuojami pavieniai sarkomerai ir raumenys persitempia mechaniškai (Takekura et al., 2001). Be to, skiriasi greitųjų ir lėtųjų MV optimalaus sarkomerų ištempimo ilgio plato – lėtųjų RS jis didesnis (Proske, Morgan, 2001; Morgan, Proske, 2004). Yra nustatyta, kad ekscentriniai pratimai sukelia didesnį sarkomerų struktūrų paslankumą, todėl jėgos ir ilgio kreivė pasislenka į dešinę. Reikalingas ir ilgesnis raumuo, norint pasiekti tokį patį miofilamentų persidengimą (Whitehead et al., 1998; Morgan, Alen, 1999; Proske, Morgan, 2001).
Raumenų ištempimo ilgis ir krūvio intensyvumas yra svarbiausi mechaniniai veiksniai, lemiantys raumenų pažaidos dydį. Ekscentrinio raumenų susitraukimo metu kai kurie sarkomerai ištempti už miofilamentų persidengimo ribos, nebegrįžta į normalią būseną ir raumens pažeidimo galimybė labai padidėja (Proske, Morgan, 2001). Tyrimų rezultatai vienareikšmiai teigia, kad ekscentriniai pratimai, atlikti dideliu raumens ilgiu, sukelia didesnę pažaidą nei atlikti mažu (Byrne et al., 2001; Byrne, Eston, 2002; Philippou et al., 2003). Taip pat raumenų pažaidos dydis labai priklauso nuo krūvio intensyvumo. K. Nosaka ir kt. (2002a) nustatė, kad mažo intensyvumo didelės apimties raumens susitraukimai (3600 kartų) sukėlė raumenų pažaidą, tačiau pažaidos dydis buvo mažesnis ir atsigavimas greitesnis, palyginti su 12 maksimalių ekscentrinių raumenų susitraukimų.
Raumeninių skaidulų tipas. Ekscentrinių raumenų susitraukimų metu, ypač kai raumuo ištempiamas dideliu greičiu – sąnario kampinis greitis viršija 300 laipsnių per sekundę (pvz., šuolio metu), yra įtraukiama daugiau greitųjų RS (Clarkson, Hubal, 2002). Naujausiais tyrimais D. W. Chapman su bendraautoriais (2013) nustatė, kad po ekscentrinių rankų lenkimo pratimų griaučių raumenų greitųjų skaidulų troponino I (fsTnl) koncentracija kraujo plazmoje padidėjo, o lėtųjų skaidulų troponino I (ssTnl) nepakito. Tai rodo, kad pažeistos buvo tik greitosios raumeninės skaidulos. Taikydamas biopsiją F. Macaluso su bendraautoriais (2012) nustatė, kad vienkartinis ekscentrinis-koncentrinis krūvis (10 x 10 šuolių) sukelia struktūrinius ir ultrastruktūrinius griaučių raumenų pokyčius. Daugiausia buvo rasta pažeistų IIa ir IIb tipo raumeninių skaidulų (atitinkamai 86 % ir 84 %). Lėtai susitraukiančių skaidulų buvo 27 %, todėl manoma, kad raumenų pažaidai yra jautresnės II tipo (greitosios) nei I tipo (lėtosios) RS. Skaidulų jautrumo skirtumai aiškinami tuo, kad lėtųjų RS optimalaus sarkomerų ištempimo ilgio plato didesnis (Proske, Morgan, 2001; Morgan, Proske, 2004). Galbūt prie pažaidos prisideda ir greitųjų RS morfologinės struktūros ypatumai: palyginti su lėtosiomis, šių skaidulų plonesnės Z linijos. Tai lemia silpnesnį miofilamentų prisitvirtinimą ir silpnesnes jungtis tarp sarkomerų (Eston et al., 2003; Byrne et al., 2004). Taip pat skiriasi šių dviejų skaidulų tipų metabolinės savybės. Manoma, kad krūvio metu dėl mažos oksidacinės talpos ir nepakankamo ATP resintezės intensyvumo greitosios RS nespėja regeneruoti ATP ir aktino-miozino tilteliai patenka į rigoro padėtį. Dėl šios priežasties tilteliai gali būti ardomi mechaniškai (Friden, Lieber, 2001; Byrne et al., 2004).
Raumenų susitraukimo greitis. Raumenų pažaidos dydžio priklausomumo nuo raumenų susitraukimo greičio tyrimų rezultatai gana prieštaringi. Nemažai tyrimų rezultatų rodo, kad ekscentrinius susitraukimus izokinetiniu dinamometru atlikus didesniu greičiu izometrinė jėga sumažėja labiau nei mažesniu (Clarkson, Hubal, 2002; Byrne et al., 2004). D. Chapman su bendraautoriais (2006) tyrė ekscentrinio raumenų susitraukimo greičio poveikį raumenų pažaidai. Tiriamieji atliko izokinetinį ekscentrinį rankų lenkimą – viena ranka greitai (210° s-1), kita -lėtai (30° s-1). Tyrimų duomenys parodė, kad nesportuojantys tiriamieji, ekscentrinius raumenų susitraukimus atlikę greičiau, patyrė didesnę raumenų pažaidą (buvo didesnis CK aktyvumas, raumenų apimtis ir skausmas, labiau sumažėjo izometrinė ir dinaminė jėga), palyginti su rezultatais, raumenų susitraukimus atlikus lėčiau. D. Paddon-Jones ir kt. (2005) nustatė, kad tiriamųjų, atlikusių krūvį izokinetiniu dinamometru skirtingu greičiu, nuovargis nesiskyrė, o atsigavo greičiau tie, kurie atliko pratimus didesniu greičiu. R. Barroso ir kt. (2010) tyrė netiesioginių raumenų pažaidos rodiklių pokyčius po 30 maksimalių ekscentrinių rankų lenkiamųjų raumenų susitraukimų, atliktų dviem greičiais (60°s-1, 180°s-1) ir reikšmingo pažaidos rodiklių skirtumo dėl šių greičių poveikio nenustatė. Gauti prieštaringi tyrimų rezultatai galėtų būti aiškinama pasirinktų protokolų skirtumais, lemiančiais skirtingą pažaidą. Akivaizdu, kad raumenų susitraukimo greičio poveikis raumenų pažaidai nėra toks stiprus mechaninis veiksnys, palyginti su krūvio intensyvumu ir raumens ilgiu.

1.1.2. Metabolinės raumenų pažaidos atsiradimo priežastys
Kalcio apytakos sutrikimas. Vienas iš svarbių raumenų pažaidos veiksnių yra tarpląstelinis ir viduląstelinis Ca2+ apytakos sutrikimas (Bruton et al., 1995; Allen et al., 2005). Tyrimų duomenys rodo, kad po ekscentrinių susitraukimų suirus sarkoplazminio tinklo membranai, griaučių raumenų ląstelės viduje labai padidėja Ca2+ koncentracija (Duan et al., 1990; Allen et al., 2005; Chen et al., 2007a). Padidėjęs Ca2+ kiekis ląstelės citoplazmoje gali aktyvuoti proteolizės reakcijas, kurios remiasi peptidinių jungčių tarp amino rūgščių hidrolize. Šių reakcijų pasekmė – daugelio RS struktūrinių elementų: desmino, distrofino, spektrino ir Z linijos skaldymas bei miofibrilių ardymas (Clarkson, Hubal, 2002; Magaudda et al., 2004; Allen et al., 2005; Verburg et al., 2006). Struktūrinės pažaidos panašumai palyginus Ca2+ paveiktus raumenis ir raumenis po ekscentrinių susitraukimų parodė, kad Ca2+ kiekio padidėjimas raumeninės ląstelės viduje sukelia panašią pažaidą kaip ir ekscentriniai susitraukimai. Susitraukimo neatlikusiuose, tačiau Ca2+ paveiktuose raumenyse (eksperimentinėmis sąlygomis Ca2+ buvo pernešti per ląstelės ir sarkoplazminio tinklo membraną į ląstelės vidų) Z linijos suiro, sarkomerai išsiskyrė, miofibrilėse atsirado irimo požymių. Be to, tyrimais in vitro nustatyta, kad padidėjusi viduląstelinių Ca2+ koncentracija sumažina T vamzdelių bei sarkoplazminio tinklo depoliarizaciją ir atsiranda raumenų nuovargis (Verburg et al., 2006). Nors tyrimai parodė, kad padidėjęs kalcio jonų kiekis yra pajėgus sukelti raumenų pažaidą, nėra aišku, ar ankstyvajame pažaidos etape jis turi didelę reikšmę.
Aktyvios deguonies formos. Fermentinių redukcijos ir oksidacijos reakcijų metu kaip šalutiniai produktai ląstelėse susidaro laisvieji deguonies radikalai bei kitos aktyvios deguonies junginių formos (Harman, 1956). Jos visos bendrai yra vadinamos aktyviosiomis deguonies formomis – sutrumpintai ROS (angl. reactive oxygen species). Jų susidarymas gali atitikti savitus ląstelės poreikius arba būti cheminis atsitiktinumas. Žalingas aplinkos poveikis sukelia medžiagų apykaitos pažeidimus ir didina ROS susidarymo greitį. ROS skirstomos į laisvuosius radikalus (molekulės, išorinėse orbitose turinčios vieną ar daugiau nesuporuotų elektronų (pvz., superoksidas, nitroksidas, hidroksilo radikalas) ir chemiškai aktyvius junginius, galinčius virsti laisvaisiais radikalais (pvz., vandenilio peroksidas, ozonas, peroksinitratas, hidroksidas).
ROS yra būtinos ląstelės gyvybinėms funkcijoms: reguliuoja daugumą signalo perdavimo kelių, tiesiogiai reaguoja su baltymais, transkripcijos veiksniais ir DNR, taip moduliuodamos jų funkcijas; dalyvauja perduodant signalus, skatinančius ląstelių augimą bei dalijimąsi; reguliuoja fermentų, sukeliančių uždegimo reakcijas, aktyvumą, padėdami sunaikinti patogenus ir svetimas organizmui daleles (Ristow et al., 2009). Tačiau ROS turi ir neigiamų savybių: jos intensyviai sąveikauja su dauguma molekulių, tarp jų ir su DNR, baltymais bei lipidais, sukeldamos oksidacinį ląstelės stresą ir struktūrų pažeidimus (Marzani et al., 2008). Oksidacinio streso padariniai priklauso nuo oksiduotų biomolekulių funkcijos ir pažaidos pobūdžio. Tam tikros pažaidos gali būti grįžtamosios, nes ląstelėje veikia saviti pažaidų taisymo mechanizmai. Jeigu pažaidos negrįžtamosios, oksiduota molekulė turi būti laiku suardyta ir pakeista nauja. Po fizinio krūvio sukeltos raumenų pažaidos raumeninėje skaiduloje kaupiasi uždegiminės ląstelės. Neutrofilų ir makrofagų aktyvumas sukelia fagocitozę ir laisvųjų radikalų padidėjimą, oksidacines lipidų ir baltymų modifikacijas (Child et al., 1999; Peake et al., 2005). Šie veiksniai gali lemti raumenų pažaidos dydį, atsigavimo greitį ir kitus regeneracijos ypatumus (Butterfield et al., 2006; Smith et al., 2007).

1.2. Raumenų pažaidos poveikis motorinei sistemai

1.2.1. Funkciniai raumenų pažaidos požymiai
Neįprasti ekscentriniai fiziniai pratimai sukelia raumenų pažaidą, dėl kurios sutrinka organizmo motorinė funkcija. Jėgos sumažėjimas laikomas patikimiausiu ir dažniausiai matuojamu netiesioginiu raumenų pažaidos rodikliu (Warren at al., 1999; Clarkson, Hubal, 2002; Byrne et al., 2004; Skurvydas et al., 2011), jis įvertina kontraktilinių elementų susitraukimo, aktyvacijos ir uždegiminių procesų visumą (Clarkson, Hubal, 2002). Tiriant raumenų pažaidą net apie 50% tyrimų su žmonėmis buvo matuoti maksimaliosios valingos jėgos pokyčiai (Warren et al., 1999). Dėl koncentrinių raumenų susitraukimų, sukeliančių metabolinį nuovargį, valinga jėga iš karto po krūvio paprastai sumažėja 10-20 % ir šis sumažėjimas, palyginti su ekscentrinių pratimų poveikiu, trunka trumpiau (Edwards et al., 1977). Jėgos sumažėjimo ypatumai priklauso nuo ekscentrinio krūvio rūšies, intensyvumo ir trukmės (Jones et al., 1989; Chapman et al., 2006). Jėga labiau sumažėja ekscentrinius pratimus atliekant didesniu intensyvumu ir didesniu raumens ilgiu (Byrne, Eston, 2002). Tyrimais nustatyta, kad labiau sumažėja rankų nei kojų raumenų jėga. Manoma, taip yra dėl mažesnio kasdienio aktyvumo ir mažesnės raumeninės masės (Jamurtas et al., 2005; Chen et al., 2011). Atliktuose tyrimuose taikyti įvairūs raumenų pažaidą sukeliančių krūvių protokolai ir nustatytas skirtingas jėgos sumažėjimas. Pavyzdžiui nustatyta, kad iš karto po bėgimo į nuokalnę ar ekscentrinio pedalų mynimo specialiu dviračiu valinga jėga sumažėja 10 -30 % (Warren et al., 1999), o po maksimalių ekscentrinių pratimų rankoms ši jėga gali sumažėti net iki 65 % (Rinard et al., 2000). Po maratono bėgimo valinga jėga sumažėjo 30 %, o atsigavo per 2-4 paras (Avela et al., 1999). G. Paulsen su bendraautoriais (2012) ekscentrinių fizinių pratimų poveikio raumenų jėgai tyrimų rezultatus apibendrina taip: kilus nedidelei raumenų pažaidai jėga sumažėja < 20 %, o atsigauna per 24-48 val. Vidutinė raumenų pažaida sukelia 20-50 % jėgos sumažėjimą, atsigavimas trunka 2-7 dienas. Kilus didelei raumenų pažaidai jėga sumažėja > 50 %, o atsigauna per 7-10 dienų, bet atskirais atvejais gali užtrukti ir keletą savaičių.
Raumenų galingumas. Tirdami ekscentrinio-koncentrinio krūvio poveikį raumenų galingumui C. Byrne ir R. Eston (2002) nustatė, kad iš karto po šuolių pratybų reikšmingai sumažėjo šuolio aukštis, o atsigavimas truko apie 4 paras ir priklausė nuo atliekamų šuolių pobūdžio. Įdomu, kad šuolio aukštis labiau sumažėjo atliekant šuolius iš statinės padėties nei šokant nuo pakylos ar amortizuojamai pritūpus. Todėl galima daryti išvadą, kad vertikalaus šuolio aukštį lemia kompleksinė neuroraumeninių veiksnių sąveika, kurią sudaro ne tik kontraktiliniai, bet ir elastiniai raumenų komponentai. Gali būti, kad pastarieji kompensuoja kontraktilinių komponentų pažeidimus. Nors gauti ir priešingi tyrimų duomenys, A. Semark su bendraautoriais (1999) nustatė, kad po raumenų pažaidą sukeliančio fizinio krūvio (70 šuolių nuo pakylos) 30 m bėgimo greitis nesumažėjo. Tačiau šiuos rezultatus reikėtų vertinti atsargiai, nes gali būti, kad taikytas protokolas nesukėlė pakankamai didelės pažaidos, kad būtų paveikta kontraktilinė raumenų funkcija. Nors šio tyrimo metu buvo nustatytas raumenų skausmo padidėjimas, kiti matuoti rodikliai (pvz. , kreatinkinazės aktyvumas) reikšmingai nepakito.
Judesių valdymas, jėgos jutimo paklaida ir judesių trukmė. Pažaida neigiamai veikia ne tik raumenų jėgos generavimo, bet ir judesių valdymo mechanizmus (Brocket et al., 1997; Pearce et al., 1998). Tyrimais nustatyta, kad po ekscentrinio krūvio pablogėja judesio valdymas: pailgėja judesio atlikimo laikas ir laikas, per kurį išvystomas didžiausiasis greitis, pablogėja judesio tikslumas (Miles et al., 1997; Bottas et al., 2005). Judesių valdymo efektyvumo pablogėjimas pasireiškia tuo, kad tokiai pačiai jėgai pasiekti reikia didesnės nervinės aktyvacijos (Byrne et al., 2004). Judesių valdymo veiksmingumo pablogėjimas labiau sietinas su periferiniais (raumeniniais) veiksniais nei su centrine nervų sistema (Morgan, Allen, 1999; Proske, Morgan, 2001; Warren et al., 2001). Pavyzdžiui, ekscentriniai raumenų susitraukimai, sukėlę raumenų pažaidą, pakeičia sąnario propriorecepciją dėl pablogėjusios raumeninės varpstės funkcijos (Torres et al., 2010). Ekscentrinių fizinių krūvių sukelta raumenų pažaida padidina jėgos jutimo paklaidą, kuri koreliuoja su jėgos sumažėjimo dydžiu. C. Brocket ir kt. (1997) nustatė, kad jėgai sumažėjus 50 %, jėga, nustatyta prieš ekscentrinį krūvį, bus suvokiama kaip dvigubai didesnė nei po krūvio.
Raumenų patinimas ir judesio amplitudės sumažėjimas. Po ekscentrinio krūvio sukeltos pažaidos raumuo pabrinksta, padidėja jo apimtis, o didžiausi pokyčiai, priklausomai nuo pažaidos dydžio, paprastai pasireiškia per dvi ar penkias dienas po krūvio. K. Nosaka ir P. M. Clarkson (1996) magnetiniu rezonansu nustatė, kad atlikus 24 maksimalaus intensyvumo ekscentrinius rankų lenkimus daugiausia skysčių viduląstelinėje raumeninės skaidulos dalyje susikaupė po krūvio praėjus 2 dienoms ir liko ten vidutiniškai 5 dienas. Vėliau uždegimo metu susikaupę skysčiai vidutiniškai per 10 dienų galutinai pasišalino (ištekėjo į perimysium išorę) (Nosaka, Clarkson, 1996). Judesio amplitudės atsigavimas, priklausomai nuo patirtos pažaidos dydžio, gali prasidėti jau po 24 val. ir tęstis iki 10 dienų (Clarkson et al., 1992). Raumenų patinimui vertinti taikomi antropometriniai, ultragarso ir magnetinio rezonanso matavimai. Atlikta daugybė tyrimų, kurių rezultatai rodo, kad raumenų pažaida sukelia alkūnės sąnario judesio amplitudės sumažėjimą (Chen et al., 2007b; Nosaka et al., 2002b; Newton et al., 2008). G. L. Warren ir kt. (1999) nustatė, kad tiriant raumenų pažaidą, sukeltą ekscentrinių pratimų, 19 % atvejų matuojama rankos lenkimo per alkūnę judesio amplitudė ir šis rodiklis laikomas pakankamai informatyviu raumenų pažaidos rodikliu.
Atsakas į ištvermės lavinamąjį krūvį. Raumenų pažaidą sukeliantys fiziniai pratimai gali veikti vėliau atliekamą ištvermės krūvį. Pavyzdžiui, po ekscentrinio krūvio nustatytas pakitęs atsakas į ištvermės lavinamąjį krūvį, kuris pasireiškė padidėjusiu deguonies suvartojimu, plaučių ventiliacijos, kvėpavimo dažnio, širdies susitraukimų dažnio padidėjimu (Gleeson et al., 1995; 1998; Asp et al., 1998; Molina, Denadai, 2011). Nustatyta, kad atliktas ekscentrinis krūvis turi įtakos didesniam glikogeno suvartojimui koncentrinio krūvio metu (Gleeson et al., 1995). Tyrimų duomenys parodė, kad dėl koncentrinio krūvio labiau sumažėja raumenų glikogeno atsargos, jei prieš dvi dienas buvo atliktas ekscentrinis krūvis (Brocket et al., 2002). Manoma, taip yra dėl to, kad prieš tai ekscentrinio krūvio pažeisti raumenys koncentrinio krūvio metu dirba sąlygiškai didesne apkrova ir tai lemia didesnį glikogeno eikvojimą.
Elektromechaninio ryšio sutrikimas. Sumažėjus Ca2+ išsiskyrimui iš sarkoplazminio tinklo ir/ar didėjant jų koncentracijai viduląstelinėje erdvėje, pablogėja elektromechaninis ryšys, kuris apima veikimo potencialo susidarymą sarkolemoje bei Ca2+ išmetimą iš sarkoplazminio tinklo (Ingalls et al., 1998; Westerblad et al., 2000; Murphy et al., 2013). G. L. Warren su bendraautoriais (2001) įrodė Ca2+ svarbą elektromechaninio ryšio sklaidai nervo-raumens sinapsėje: jie nustatė, kad kofeinu veikiamo pažaidą patyrusio pelės raumens jėga atsigauna greičiau, nes kofeinas aktyvina Ca2+ šalinimą iš sarkoplazminio tinklo. Taip pat tyrimais įvertinta, kad elektromechaninio ryšio sutrikimas 50-75 % lemia bendrą jėgos sumažėjimą per pirmąsias penkias paras po krūvio (Warren et al., 2001). Tačiau tyrimai buvo atlikti stimuliuojant gyvūnus elektra, o apie Ca2+ poveikį žmogaus raumenų valingiems susitraukimams žinoma mažai.
Mažų dažnių nuovargis. Vienas iš funkcinių pokyčių fenomenų yra vadinamasis mažų dažnių nuovargis (MDN), kai po ekscentrinių pratimų santykinai labiau sumažėja jėga, sukelta mažais (10 ir 20 Hz) stimuliavimo dažniais nei dideliais (50 Hz ir daugiau) (Jones, 1996; Byrne et al., 2004; Allen et al., 2005; Dundon et al., 2008). R. H. T. Edwards su bendraautoriais (1977) nustatė, kad MDN kyla dėl sumažėjusios kontraktilinės aktyvacijos ir/ar periferinio elektromechaninio ryšio sutrikimo, kurį sukelia sumažėjęs Ca2+, išskiriamų iš sarkoplazminio tinklo, kiekis. Mažėjant raumenų ištempimo ilgiui, sarkomerų jautrumas Ca2+ dar labiau sumažėja ir jėgos generavimo sąlygos dar labiau komplikuojasi. Vadinasi, kad pasiektume tą pačią jėgą, reikia aktyvuoti papildomą MV kiekį ar/ir didinti stimuliavimo dažnį. Tyrimai, nustatantys Ca2+ poveikį jėgai, galimi tik in vitro – jie negalimi in vivo (Warren et al., 1999). Taigi MDN mechanizmai aiškinami remiantis būtent tokiomis sąlygomis gautais rezultatais. Mechanizmų, lemiančių MDN, gali būti keletas: Na+ kanalų inaktyvacija (Allen, 2005), ROS, kurios sumažina depoliarizaciją (pastaroji skatina Ca2+ ištekėjimą iš sarkoplazminio tinklo) (Moopanar, Allen, 2005). Įtakos MDN gali turėti membranų takumas: nors krūvio metu didėjanti raumens temperatūra aktyvina ATP-azę, ji didina lipidinių membranų takumą ir dėl to gali sumažėti Ca2+ išsiskyrimas (Byrne et al., 2004).
Raumenų skausmas. Skausmas yra svarbiausias signalas, įspėjantis apie esančią ar gręsiančią audinių pažaidą ir viena iš pagrindinių jo funkcijų yra apsaugoti organizmą nuo neigiamo pažaidos poveikio (Millan, 1999). Po pažaidą sukeliančių ekscentrinių raumenų susitraukimų praėjus kelioms valandoms atsiranda raumenų skausmas, kuris ypač sustiprėja . po krūvio praėjus 24-48 val. ir išnyksta per 5-7 paras (Clarkson et al., 1992; Cheung et al., 2003; Lewis et al., 2012).
Čiuopiant, ištempiant ir sutraukiant nepažeistą raumenį skausmo nejuntama, tačiau tie patys stimulai sukelia skausmą, jei raumuo yra pažeistas. Manoma, kad vėlyvasis raumenų skausmas yra susijęs su raumenų ir/ar jungiamojo audinio pažaida ir vėliau kylančiu uždegimu (Smith, 1991; Lieber, Friden, 2002; Cheung et al., 2003; Lewis et al., 2012). Uždegimas ir patinimas sukelia skausmo receptorių hiperplaziją. Iš uždegimo apimtų raumenų išsiskiria bradikinas, histaminas, serotoninas, kalio jonai ir prostaglandinai, kurie padidina skausmo receptorių jautrumą (Mense, 1993; O’Connor, Cook, 1999). Fizinio krūvio metu raumenų skausmas sumažėja, nes įsijungia skausmo kontrolės sistema, dar vadinama analgezija. Analgezinį poveikį turi enkefalinai, endorfinai ir kiti neuropeptidų opiatai (Millan et al. , 1999). Manoma, kad dėl opiatų įtakos skausmo dydis nevisiškai atitinka skausmo receptorių stimuliavimo aktyvumą (O’Connor, Cook, 1999). Nepaisant to, iki šiol pagrindiniai raumenų skausmo, kylančio praėjus vidutiniškai 24 val. po fizinio krūvio, mechanizmai lieka neaiškūs (Warren et al.,
1999; Clarkson, Hubal, 2002; Nosaka et al., 2002c).
Skausmo dydis priklauso nuo krūvio tipo. Skausmo skalėje nuo 0 (nėra skausmo) iki 10 (nepakeliamai skauda) balų po bėgimo nuokalne skausmas paprastai siekia 4-5 balus, po maksimalių ekscentrinių rankos lenkiamųjų raumenų susitraukimų – 7-8 balus (Warren et al., 1999; Clarkson, Hubal, 2002; Nosaka et
al., 2002b).
Nustatyta raumenų skausmo ir kraujo plazmos kreatinkinazės (CK) aktyvumo (Dierking et al., 2000), morfologinių skaidulos pokyčių (Friden, 1984; Dierking et al., 2000) bei uždegimo rodiklių koreliacija (Bobbert, 1986; Crenshaw et al., 1994, 2000). Kiti autoriai skausmo ir kitų netiesioginių sužalojimų rodiklių ryšio nenustatė arba jų nustatytas ryšys buvo silpnas (Jones et al., 1986; Nosaka, Clarkson, 1996; Malm et al., 2000). Jie teigia, kad raumenų skausmas nekoreliuoja su raumenų jėgos sumažėjimo dydžiu po fizinio krūvio: jis atsiranda vėliau nei pablogėja raumenų funkcija ir išnyksta anksčiau nei raumenuo visiškai atsigauna. Viena iš problemų, kylančių nustatant pažaidą pagal raumenų skausmą yra didelis šio netiesioginio pažaidos rodiklio kaitumas. K. Nosaka ir kt. (2002c) paskelbė, kad beveik trečdalis tiriamųjų po maksimalių ekscentrinių raumenų susitraukimų jaučia labai silpną (1 balas) raumenų skausmą, o kitas trečdalis – stiprų (6-7 balai) skausmą.
Raumenų pažaidos tyrimuose su žmonėmis kaip netiesioginis raumenų pažaidos rodiklis dažniausiai vertinamas raumenų skausmo lygis – pirmiausia dėl sąlyginio nustatymo paprastumo (Warren et al., 1999). Vis tik tiksliai įvertinti skausmo lygį yra sudėtinga, nes tai yra subjektyvus rodiklis. Sutariama, kad atsiradęs raumenų skausmas rodo raumens pažaidą, tačiau pagal skausmo stiprumą sunku spręsti apie raumenų pažaidos dydį (Nosaka et al., 2002c).

1.2.2. Biocheminiai raumenų pažaidos požymiai
Raumenų baltymų koncentracijos kraujo plazmoje pokyčiai. Ląstelės membranos pažaida, kurią gali sukelti miokardo infarktas, raumenų distrofija, mitochondrinė miopatija, ar ekscentrinis fizinis krūvis, sukelia baltymų ištekėjimą į cirkuliacinę sistemą (Clarkson et al., 1992; Brancaccio et al., 2007). Cirkuliacinėje sistemoje padidėja tam tikrų baltymų koncentracija: kreatinkinazės (CK), mioglobino, laktato dehidrogenazės, asparagininės aminotransferazės, aldolazės, troponino I, miozino sunkiųjų grandžių, glukuronidazės ir kt. Sporto medicinoje vienas iš dažniausiai vertinamų baltymų, iš ląstelės išsiskyrusių į cirkuliacinę sistemą, yra kreatinkinazės aktyvumo kraujo plazmoje nustatymas (Brancaccio, 2007). Raumenyse CK yra sarkomero M linijos struktūroje ir atlieka struktūrinę bei fermentinę funkciją aprūpinant mioziną pakankamu ATP kiekiu raumenų darbo metu (Hornemann, 2000). Suaugusio sveiko žmogaus kraujo plazmoje normalus CK aktyvumas yra < 190 IUL-1. Po fizinio krūvio sukeltos raumenų pažaidos CK aktyvumas gali padidėti nuo kelių iki kelių šimtų kartų (Nosaka, Clarkson, 1996). CK aktyvumo padidėjimas kraujo plazmoje nustatomas po krūvio praėjus 4¬24 val., o didžiausio aktyvumo laikas priklauso nuo fizinio krūvio, sukėlusio raumenų pažaidą, tipo. Pavyzdžiui, po 40 min. bėgimo nuokalne (7%) kraujo plazmos CK aktyvumas pasiekia piką vidutiniškai po 12-24 val. (Nottle, Nosaka, 2007), o po sunkių ekscentrinių pratimų rankoms – daug vėliau – praėjus keturioms, penkioms dienoms po krūvio (Clarkson et al., 1992; Hyatt, Clarkson, 1998). Atlikti tyrimai parodė, kad nesportuojantiems asmenims atlikus ekscentrinius-koncentrinius šuolius didžiausias CK aktyvumas buvo po krūvio praėjus 48 val. (Tofas et al., 2008). Po 90 min. trukmės darbo veloergometru CK aktyvumas užregistruotas po krūvio praėjus 3 val., o piką pasiekė po 72 val. (Totsuka et al., 2002). Manoma, kad kraujo plazmos CK aktyvumo pikas yra susijęs su ekscentrinio krūvio sukeltos raumenų pažaidos dydžiu. Esant didesnei raumens ląstelės pažaidai CK plazmos aktyvumo pikas pasireiškia vėliau, palyginti su mažesne pažaida. Tai gali būti susiję su ląstelėje kilusiu uždegimo laiku, tačiau tai yra tik hipotezė, nes literatūroje tvirtų įrodymų, palaikančių šią teoriją, nėra. Šio raumenų pažaidos rodiklio taikymą ilgesniuose tyrimuose riboja atsako specifiškumas. CK labai reaguoja į naują neįprastą fizinį krūvį, tačiau po kurio laiko pakartotas toks pat krūvis sukelia tik nežymų CK aktyvumo padidėjimą (Smith et al., 1994). Taip pat nustatyta, kad CK atsakas susilpnėja net tada, kai pakartotas fizinis krūvis sunkesnis (Nosaka, Clarkson, 1996; Brown et al., 1997).
Kaip rodo tyrimų duomenys, respondentų atsakas į CK aktyvumą pasižymi dideliu kaitumu. Ramybės būsenoje sportininkų CK lygis aukštesnis, palyginti su nesportuojančiaisiais. Manoma, taip yra dėl didesnės sportininkų kūno raumenų masės ir kasdienių pratybų poveikio (Fallon et al., 1999; Chevion et al., 2003). Tačiau po fizinio krūvio sportuojančiųjų CK aktyvumas padidėja mažiau, palyginti su nesportuojančiaisiais (Vincent, Vincent, 1997; Garry, McShane, 2000; Chevion et al., 2003). Kai kurie autoriai teigia, kad dėl didelio kaitumo CK aktyvumo kraujo plazmoje matavimas yra nepatikimas struktūrinės raumenų pažaidos rodiklis (Nosaka, Clarkson, 1996; Friden, Lieber, 2001; Crameri et al., 2007). Tyrimais nustatyta, kad po tokio pat fizinio krūvio CK aktyvumo pikas gali svyruoti nuo 236 iki 2544 IUL-1 (Nosaka, Clarkson, 1996). Individų CK atsako skirtumai aiškinami amžiaus, lyties, rasės, raumenų masės, fizinio aktyvumo skirtumais (Koutedakis et al., 1993; Kratz et al., 2002). CK aktyvumą limfoje gali veikti skysčių apytakos greitis, dehidracija ir raumenų aktyvumas atsigavimo metu (Mair et al., 1995).
Uždegiminis atsakas. Po raumenų pažaidą sukeliančio krūvio kyla raumenų uždegimas, kurio simptomai yra patinimas, karščiavimas, skausmas ir paraudimas (Butterfield et al., 2006). Uždegiminis atsakas pasireiškia uždegiminių ląstelių -leukocitų, neutrofilų, monocitų, makrofagų ir citokinų – padidėjusiu aktyvumu. Uždegiminių ląstelių proliferacijos eiga priklauso nuo pratimų pobūdžio, intensyvumo, trukmės, į darbą įtrauktų raumenų masės (Peake et al., 2005). Pažaidos paveiktose raumeninėse skaidulose pirmi pasirodo neutrofilai (Butterfield et al., 2006; Smith et al., 2007) ir kartu su makrofagais fagocitozės būdu sunaikina nekrozavusias ląstelės dalis (Peake et al., 2005). Vėliau raumeninėje skaiduloje padaugėja citokinų (IL-1, IL-6) kurie reguliuoja neutrofilų, makrofagų ir monocitų aktyvumą ir įtakoja raumens degeneracijos ir regeneracijos ciklą (Malm et al., 2004; Peake et al., 2005; Smith et al., 2007). D. L. MacIntyre su bendraautoriais (2001 ) nustatė, kad neutrofilų infiltracija į raumeninę skaidulą įvyksta praėjus 6 val. po ekscentrinio krūvio.
1.3. Motorinės sistemos adaptacijos ypatybė – pakartoto krūvio efektas 1.3.1. Pakartoto krūvio efekto charakteristika
Žinoma, kad neįprastas, ypač ekscentrinis fizinis krūvis sukelia raumenų pažaidą, kurią netiesiogiai rodo jėgos sumažėjimas ir užsitęsęs atsigavimas, raumenų skausmas ir baltymų ištekėjimas į cirkuliacinę sistemą (Lyn et al., 1998; Skurvydas et al., 2011; Neme et al., 2013). Taip pat žinoma, kad pakartojus tokį patį krūvį pažaidos simptomai yra silpnesni. Manoma, kad pirmas krūvis suaktyvina adaptacines organizmo reakcijas, dėl kurių raumenys tampa atsparesni tokio pat pobūdžio fiziniams krūviams, įgyjama apsauga, kuri vadinama pakartoto krūvio efektu (PKE) (Nosaka, Clarkson, 1995; McHugh, 2003; Chen et al., 2012).
K. Nosaka ir M. Newton (2005a) nustatė reikšmingai padidėjusius raumenų pažaidos rodiklius po ekscentrinių pratybų, bet po 8 savaičių nustatyti pokyčiai -minimalūs. G. Howatson ir K. A. van Someren (2007) nustatė, kad maksimaliosios valingos jėgos pokyčiai, kraujo plazmos CK aktyvumas ir raumenų skausmas sumažėjo, kai pakartotas tokio pat dydžio krūvis buvo atliktas po dviejų savaičių. Po kurio laiko pakartojus tokį patį krūvį pagreitėja jėgos ir judesio amplitudės atsigavimas, sumažėja patinimas ir raumenų skausmas, sumažėja raumenų baltymų (CK, mioglobino) patekimas į kraują (Smith et al., 1994; Clarkson, Hubal, 1998; McHugh et al., 1999; Nosaka et al., 2005a). Histologiniai matavimai taip pat parodė, kad po pakartoto krūvio Z linijos ir sunkiųjų miozino grandžių išsidėstymas pakito nereikšmingai (Mair et al., 1995; Stupka et al., 2001). Oksidacinio streso rodikliai (padidėjęs bendras antioksidantų kiekis) parodė, kad PKE metu oksidacinė pažaida yra mažesnė (Nikolaidis et al., 2007). Svarbu paminėti, kad PKE neapsaugo nuo raumenų pažaidos, tačiau sumažina jos simptomus ir palengvina atsigavimo procesą.
Laiko tarp krūvių efektas. PKE reikšmė laipsniškai mažėja ilgėjant laikui tarp krūvių. Pakartoto krūvio efektas gali tęstis keletą savaičių, tačiau, jei laikas tarp krūvių yra per ilgas, pakartoto krūvio efektas nebepasireiškia (Nosaka et al., 2005a). Jei pakartotas krūvis buvo atliktas vėliau nei po dviejų savaičių, nustatytas mažesnis poveikis raumenų jėgai, skausmui, tačiau CK aktyvumas nedidėja (Nosaka et al., 2005a). Kai pakartotas krūvis atliekamas ankstyvojoje atsigavimo stadijoje, praėjus ne ilgiau kaip savaitei po prieš tai atliko krūvio, daugelio pažaidos rodiklių didesnių pokyčių nenustatyta, išskyrus didesnį raumenų jėgos sumažėjimą iš karto po krūvio (Chen, 2001; Nosaka, Newton, 2003c).
Raumenų susitraukimų skaičius. Tyrimais nustatyta, kad norint pasiekti pakartoto krūvio efektą, nebūtina atlikti tokį patį raumenų susitraukimų skaičių: 24 maksimalūs ekscentriniai raumenų susitraukimai sumažino plazmos CK aktyvumą, jėgą ir skausmo simptomus praėjus dviems savaitėms po 70 ekscentrinių susitraukimų (Clarkson, Tremblay, 1988). M. Miyama ir K. Nosaka (2007) nustatė, kad 10 ir 50 šuolių sukėlė tokio paties dydžio apsauginį efektą prieš raumenų pažaidą po dviejų savaičių pakartotam 50 šuolių. Tą patį raumenų adaptacijos fenomeną rodo tyrimas, kai po pakartoto ekscentrinio rankų lenkimo krūvio pažaidos rodiklių ir atsigavimo reikšmės tarp grupių nesiskyrė, pradinio krūvio metu kiekvienai grupei atlikus skirtingą kartojimų skaičių (Chen, Nosaka, 2006).
Raumenų ilgio efektas. Tyrimų duomenys rodo, kad ekscentrinius pratimus atliekant didesne raumenų susitraukimo amplitude raumenų pažaida bus didesnė nei atliekant mažesne (Talbot, Morgan, 1998; Byrne et al., 2001; Byrne, Eston, 2002; Philippou et al., 2003). Kyla klausimas, ar mažesne amplitude atliktas ekscentrinis pratimas gali suteikti apsaugą prieš raumenų pažaidą pratimui, atliktam didesne amplitude? Mokslininkai labiau linkę manyti, kad pratimas, atliktas mažesne amplitude, nesuteikia apsaugos didesne amplitude atliktam krūviui. M. P. McHugh ir S. Pasiakos (2004) savo tyrimu apsauginio efekto keturgalviui šlaunies raumeniui nenustatė. Tačiau K. Nosaka su bendraautoriais (2005b) nustatė, kad ekscentriniai rankų raumenų susitraukimai mažu ilgiu suteikė dalinę apsaugą susitraukimams dideliu ilgiu. Gali būti, kad rankų raumenys skiriasi nuo kojų raumenų ne tik jautrumu pažaidai (Jamurtas et al., 2005), bet ir pakartoto krūvio efektu.
Raumenų susitraukimo greitis. Tyrimų duomenys, kuriuose vertinamas raumenų susitraukimo greičio poveikis pakartoto krūvio efektui, gana prieštaringi. Pavyzdžiui, D. Chapman ir kt. (2008) teigia, kad greitas susitraukimas sukelia didesnę pažaidą, palyginti su lėtu. Jis taip pat tyrė, ar ekscentrinis susitraukimas, atliktas mažu greičiu (30°s-1), gali suteikti apsaugą pakartotam susitraukimui, atliktam dideliu greičiu (210°s-1), ir nustatė, kad mažesnio greičio raumenų susitraukimas suteikia tik dalinę apsaugą pakartotam raumenų susitraukimui didesniu greičiu (Chapman et al., 2011). Tačiau R. Barrosou bendraautoriais (2010) teigia, kad susitraukimo greitis neturi jokios įtakos raumenų pažaidai ar/ir pakartoto krūvio efektui.
Apsauginis koncentrinių ir izometrinių pratimų efektas. Nemažai tyrimų rodo, kad jautrumas ekscentriniams raumenų pažaidos krūviams padidėja, kai prieš tai yra atliekamas koncentrinis krūvis (Ploutz-Snyder et al., 1998; Whitehead et al., 1998; Gleeson et al., 2003). Autoriai teigia, kad koncentriniai pratimai sumažina sarkomerų skaičių eilėje, o jėgos ir ilgio priklausomumo kreivė pasislenka link mažesnio raumens ilgio – raumuo tampa jautresnis ekscentriniam susitraukimui, atliekamam didesne amplitude (Whitehead et al., 1998). Priešingai jiems, K. Nosaka ir M. Newton (2002d) nustatė, kad aštuonios savaitės pratybų koncentriniu režimu rankų lenkiamiesiems raumenims taikant submaksimalius svorius nepadidino raumenų pažaidos, sukeltos ekscentrinių pratimų tai pačiai raumenų grupei. Nors R. Lynn ir D. L. Morgan (1994) tirdami gyvūnus nustatė treniruotės poveikį sarkomerų skaičiui – jis didėjo arba mažėjo priklausomai nuo pratybų metu taikyto raumenų susitraukimo režimo – tyrimuose su žmonėmis apie sarkomerų ilgio pokyčius yra sprendžiama netiesiogiai – pagal optimalios jėgos ir ilgio kreivės poslinkį, todėl tiesioginių įrodymų nėra. Tyrimais su gyvūnais nustatyta, kad izometriniai pratimai gali sukelti apsauginį efektą ekscentriniams pratimams (Koh, Brooks, 2001). Tirdamas žmones K. Nosaka (2009) nustatė, kad maksimalus izometrinis raumens susitraukimas, atliktas dideliu (160°), bet ne mažu ilgiu (90°), suteikia apsaugą maksimaliam ekscentriniam susitraukimui, atliktam po 2 savaičių. Tačiau daugiau tyrimų, kurie parodytų izometrinių pratimų apsauginį efektą ekscentriniams pratimams, rasti nepavyko.

1.3.2. Pakartoto krūvio efekto mechanizmai
Kaip po kilusios pažaidos vyksta raumenų adaptacija, tiksliai nežinoma, tačiau M. P. McHugh (2003) savo apžvalginiame straipsnyje potencialius pakartoto krūvio efekto mechanizmus skirsto į nervinius, mechaninius (jungiamojo audinio) ir ląstelinius. Kiti galimi mechanizmai – tai elektromechaninio ryšio arba uždegiminio atsako adaptacija (McHugh et al., 1999, McHugh, 2003).
Nervinė adaptacija. Nervinės PKE teorijos šalininkai teigia, kad ekscentrinio raumenų susitraukimo metu raumuo yra pažeidžiamas dėl per didelio krūvio santykinai mažam aktyvių skaidulų skaičiui (Warren et al., 1999, 2000; McHugh, 2003). Po pakartoto krūvio didesnio kiekio MV įsitraukimas į darbą, jų sinchronizacija ir/ar poslinkis link lėto susitraukimo skaidulų aktyvacijos krūvį paskirsto didesniam aktyvių skaidulų kiekiui ir taip susitraukimo metu sumažina atskiros skaidulos įtampą (Mair et al., 1995; Nosaka, Clarcon, 1995).
Elektromiografijos metodu nustatyta, kad raumeniui susitraukiant ekscentriniu režimu yra aktyvuojama mažiau motorinių vienetų nei susitraukiat koncentriniu, nors abiem atvejais išvystyta tokia pati jėga (Moritani et al., 1987; Potvin, 1997). Pavyzdžiui, tiesiant blauzdą ekscentriniu režimu, EMG registruoja tik 49 % koncentrinio blauzdos tiesimo metu pasiekto raumenų elektrinio aktyvumo (Komi et al., 1987). Elektromiografo amplitudės padidėjimas išvystant tą pačią jėgą pakartoto krūvio metu rodo apkrovos paskirstymą didesniam skaidulų skaičiui (Hortobagy et al., 1996). EMG signalo dažnio sumažėjimas išvystant tą pačią jėgą rodo, kad jėgai išvystyti reikia mažesnio MV kiekio, aktyvuojasi didesnis kiekis lėtųjų MV arba/ir padidėja MV sinchronizacija (Waren et al., 2000). Abiem atvejais tai rodo nervinių raumens mechanizmų adaptaciją.
Netiesioginiai nervinės adaptacijos patvirtinimai. Atlikti tyrimai, kuriais nustatyta mažesnė raumenų pažaida po dviejų savaičių pakartojus krūvį ir rankai, neatlikusiai pradinio krūvio, rodo galimą nervinės adaptacijos (mokymosi efekto) pasireiškimą (Howatson, van Someren, 2007; Starbuck, Eston, 2012). Netiesiogiai nervinę adaptaciją gali patvirtinti faktai, kai pakartotas krūvis dar nevisiškai atsigavus po pirmojo, raumens būsenos nepablogina (Paddon-Jones et al., 2000). Šių rezultatų interpretacija galėtų būti tokia: sveiki MV didindami aktyvumą kompensuoja pažeistus MV. Taip pat nebūtina sukelti didelę pažaidą, norint įgyti apsauginį efektą. A. Lavender ir K. A. Nosaka (2008) nustatė, kad lengvas ekscentrinis krūvis (10 % maksimaliosios izometrinės jėgos, nesukėlęs reikšmingos raumenų pažaidos) sukuria dalinę apsaugą ekscentriniam 40 % maksimaliosios izometrinės jėgos krūviui, atliktam po dviejų dienų.
Mechaninė adaptacija. Mechaninės arba jungiamojo audinio (nekontraktilinių elementų) adaptacijos šalininkai teigia, kad PKE priklauso nuo padidėjusio pasyvaus ar dinaminio raumenų standumo dėl padidėjusio RS jungiamojo audinio kiekio ir tarpinių filamentų persitvarkymo gebant atlaikyti didesnę mechaninę apkrovą (Proske, Morgan, 2001; Clarkson, Hubal, 2002). Mechaninė, arba jungiamojo audinio, teorija skelbia, kad pradinis raumenų pažaidos etapas įvyksta, kai nekontraktiliniai jungiamojo audinio elementai yra pertempiami ir prarandamas miofibrilės vientisumas. Kadangi ekscentrinių susitraukimų metu sarkomerai yra ištempiami nevienodai (Patel, Lieber, 1997), o labiausiai ištempti ir/ar silpni sarkomerai trūksta, didesnė apkrova tenka tarpiniams, nekontraktiliniams filamentams, sudarytiems iš baltymų: desmino, vimentino, nebulino, atliekančių struktūrinę ląstelės funkciją (Lieber et al., 1996).
Mokslininkai mano, kad šių filamentų reorganizacija gali stabdyti tolesnę raumenų pažaidą. Tokia prielaida daroma dėl to, kad tarpinių filamentų atsigavimas trunka 10 dienų – būtent tiek laiko išlieka raumenų pažaidos simptomai (Frieden, Lieber, 1992). Tačiau tyrimų rezultatai, įvertinantys jungiamojo audinio įtaką raumenų sužalojimui, interpretuojami gana prieštaringai. T. E. Reich ir kt. (2000) bei T. K. Lapier ir kt. (1995) teigia, kad didesnis jungiamojo audinio kiekis didina atsparumą skaidulų sužalojimui, o C. P. Ingalls ir kt. (2004) nustatė, kad pelės kojos dosiflexor raumens jėgos atsigavimas po pakartoto ekscentrinio krūvio susijęs su padidėjusia šių baltymų sinteze. Tačiau M. P. McHug su bendraautoriais (1999) teigia priešingai – kad padaugėjus jungiamojo audinio sumažėja raumens elastingumas, padidėja standumas ir pažeidžiamumas.
Kita hipotezė – ląstelinė adaptacija. Ši teorija teigia, kad raumenų adaptacija po pažaidą sukeliančio krūvio priklauso nuo sarkomerų kiekio miofibrilėje padidėjimo, uždegiminio atsako ir elektromechaninio ryšio adaptacijos, membranos sustiprėjimo, baltymų sintezės suaktyvėjimo, šiluminio streso baltymų (Hsp) (angl. heat shock proteins) kiekio ląstelėje padidėjimo ir įtampai jautrių RS persitvarkymo į stipresnes RS (McHug et al., 1999).
Raumens ištempimo amplitudė yra bene svarbiausias veiksnys, lemiantis raumenų pažaidą ekscentrinių susitraukimų metu (Lieber, Frieden 1991; Morgan, Proske, 2004). U. Proske ir D. L. Morgan (2001) teigia, kad po ekscentrinio krūvio padaugėja sarkomerų miofibrilėje ir raumuo tampa atsparesnis raumenų pažaidai, sukeltai ekscentrinio krūvio. Atlikę tyrimą R. Lynn ir D. L. Morgan (1994) nustatė, kad po savaitės trukmės bėgimo nuokalne pratybų žiurkių kojų raumenų skaidulose reikšmingai padaugėjo sarkomerų, palyginti su netreniruotais gyvūnais ar gyvūnais, kurie buvo treniruoti bėgti į kalną. Įdomu, kad į kalną bėgti treniruotų gyvūnų sarkomerų skaiduloje buvo mažiau nei netreniruotų. Šie duomenys teigia, kad adaptacijos procesas buvo dvikryptis ir gali padidinti ar sumažinti sarkomerų kiekį, priklausomai nuo pratybose taikyto krūvio pobūdžio. Manoma, kad pratybose taikytas koncentrinis krūvis (bėgimas į kalną) skatina generuoti jėgą mažu raumens ilgiu, sumažina sarkomerų kiekį raumeninėje skaiduloje bei paslenka jėgos ir ilgio kreivės santykį link trumpesnio raumens. Padidėjusį sarkomerų skaičių eilėje netiesiogiai rodo optimalaus kampo, kuriam esant išvystoma didžiausia jėga, pasislinkimą į ilgesnį raumenį (Proske, Morgan, 2001). Nustatyta, kad atlikus du ekscentrinius krūvius po 30 kartojimų optimalus rankos lenkiamųjų raumenų ilgis, kuriam esant išvystyta didžiausia jėga, padidėjo 4° link ilgesnio raumens (Chen et al., 2007). Du krūviai po 50 kartojimų gali keisti optimalų rankos lenkiamųjų raumenų ilgio ir jėgos priklausomumo kampą net 16-18° (Philippou et al., 2004). Kitų tyrimų duomenimis, blauzdos tiesiamųjų raumenų ši reikšmė pakinta apie 15°, o praėjus savaitei po krūvio išlieka apie 10° (Bowers et al., 2004). Jei šis kampo pokytis galėtų išlikti daugiau nei keletą savaičių, ši teorija būtų labai patraukli aiškinant raumenų adaptacijos mechanizmą po ekscentrinio krūvio. Tačiau tokios adaptacijos trukmė kol kas tiksliai nenustatyta, o gauti duomenys gana prieštaringi. Pavyzdžiui, kad žmogaus blauzdos tiesiamųjų raumenų jėgos ir ilgio santykio pokytis po vienkartinio krūvio į pradinę būseną grįžta po dešimties (Brockett et al., 2001), o kitų tyrimų – po dviejų dienų (Jones, Round, 1997).
Raumens adaptacija gali įvykti dėl ląstelės ir sarkoplazminio tinklo membranos sustiprėjimo (Armstrong et al., 1983; Mair et al., 1995). Membranos pažeidimas lemia kalcio homeostazės praradimą, o tai yra pirminis ląstelės ardymo veiksnys (Armstrong et al., 1991). M. P. McHugh su bendraautoriais (1999) teigia, kad membranos ir sarkoplazminio tinklo sustiprėjimas gali apsaugoti nuo sužalojimo atliekant ekscentrinius pratimus, apsaugant ląstelę nuo kalcio jonų sukeltų ardomųjų veiksnių. Pagrindiniai mechanizmai, atsakingi už membranos sustiprėjimą pakartojus krūvį, lieka nežinomi, bet yra siejami su kai kuriais baltymais, palaikančiais membranos vientisumą: beta-spektrinu, distrofinu, tenascinu-C (Crameri et al., 2007; Mackey et al., 2011) ir alfa7-beta1 integrinu (Boppart et al., 2006).
Uždegimo atsako adaptacija. Ląsteliniai veiksniai aiškinami membranos laidumo sumažėjimu, dėl to kylančiais silpnesniais uždegiminiais procesais (mažesne neutrofilų ir makrofagų infiltracija) (Stupka et al., 2000; McHugh 2003). Be to, yra duomenų, kad makrofagai stimuliuoja mioblastų proliferaciją (Butterfield et al., 2006). Taip pat ląstelinės adaptacijos veiksniai yra uždegiminio atsako reguliacijoje dalyvaujantys citokinai, kurių padaugėja jau krūvio metu (Malm et al., 2004). Tokie yra interleukinai (IL1, IL6), naviko nekrozės veiksnys (angl. tumor necrosis factor) (Bruunsgaard et al., 1997). Be citokinų uždegiminio atsako reguliavime dalyvauja Ca2+ ir ROS, nes šie ląstelės elementai skatina neutrofilų aktyvumą (Child et al., 1999; Peake et al., 2005). Pavyzdžiui, vartojant Ca2+ kanalų blokatorius pastebėta didesnė neutrofilų invazija (Beaton et al., 2002). Po pakartoto krūvio sumažėja neutrofilų aktyvumas ir kitos uždegimo reakcijos, spėjama, kad dėl mažesnės pažaidos yra siunčiama mažiau uždegiminių signalų (Pizza et al., 2002). Įdomu tai, kaip teigia kai kurie autoriai, kad stiprus uždegimas skatina gijimą ir adaptaciją, nes slopinant uždegimą (naudojant priešuždegiminius medikamentus) vėliau atsigauna kontraktilinė raumenų funkcija (Smith et al., 2007).
Reaktyviosios deguonies formos (ROS, angl. reactive oxygen species). Kaip rodo tyrimai, ROS yra svarbios raumenų pažaidai, nuo jų priklauso ir apsauginė ląstelės funkcija (Jackson, 2005; Moopanar, Allen, 2005). Pavyzdžiui, yra duomenų, teigiančių, kad vandenilio peroksidas sumažina depoliarizaciją, nuo kurios priklauso Ca2+ išmetimas (Moopanar, Allen, 2005). Generuojamos griaučių raumenų aktyvumo ROS smarkiai veikia adaptacinį raumenų atsaką į fizinį krūvį. Neseniai mokslininkai atskleidė, kad ROS kaip signalinės molekulės tarpininkauja griaučių raumenų atsakui ir adaptacijai į fizinį krūvį skatindamos ląstelės apsauginių baltymų (Hsp, antioksidacinių fermentų) gamybą ir taip prisideda prie ląstelės vientisumo/gyvybingumo išsaugojimo (Jackson, 2011; Abruzzo et al., 2013). Prie adaptacijos fiziniam krūviui ROS prisideda dalyvaudamos genų ekspresijos reguliacijoje (Niess, Simon, 2007). Be to, ROS gali moduliuoti raumens susitraukimą reguliuodamos Ca2+ išmetimą ir veikti membranos laidumą (Fulle et al., 2004; Moopanar, Allen, 2005).
Šildymo streso baltymų (Hsp) (angl. heat shok protein) įtaka raumenų apsaugai nuo pažaidos nėra visiškai aiški, tačiau daugybė tyrimų rodo, kad fizinio krūvio ir atsigavimo po krūvio metu šių baltymų aktyvumas padidėja. Fizinio krūvio metu pakilus ląstelių temperatūrai, šildymo streso baltymai (Hsp) stabilizuoja ląstelės struktūrinius baltymus (Thompson et al., 2002; Koh, 2002). Paskelbti tyrimų duomenys, kad Hsp dalyvauja persitvarkant ir sustiprinant miofibrilių struktūras joms suirus (Sugiyama et al., 2000). Po ekscentrinių krūvių smulkūs Hsp (Hsp27 ir aB-crystallin) persikelia iš citolizės iki Z linijos ir tarpinių struktūrų, atlikdami stabilizatoriaus bei apsauginę miofibrilių struktūrų funkciją (Paulsen et al., 2007). A. McArdle ir kt. (2002) nustatė, kad po ištvermę lavinančio krūvio ląstelėje padidėja Hsp kiekis ir teigia, kad Hsp yra svarbus komponentas ląstelės gynybiniam atsakui prieš krūvio sukeltą ROS aktyvumo padidėjimą.
Teorijos nepajėgia paaiškinti. Nervinės adaptacijos teorija nepaaiškina, kodėl pasireiškia PKE, kai ekscentrinis raumens susitraukimas yra sukeliamas elektros stimulu. Mechaninė ir ląstelinė adaptacijos teorija nepajėgia paaiškinti, kodėl PKE įvyksta daug anksčiau nei visiškai atsigauna raumuo ir tuo atveju, kai pradinis krūvis nesukelia reikšmingos pažaidos, galinčios suteikti apsauginį efektą. Tikėtina, kad PKE įvyksta sąveikaujant įvairiems nerviniams, mechaniniams ir ląsteliniams veiksniams ir iš dalies priklauso nuo ekscentrinio krūvio pobūdžio bei specifinių raumenų grupių, įtrauktų į veiklą. M. P. McHugh (2003) savo apžvalginiame straipsnyje apibendrina „Gali būti, kad vienu metu veikia keletas pakartoto krūvio efekto mechanizmų ir tie mechanizmai gali bendradarbiauti ar veikti nepriklausomai vienas nuo kito”.
Ilgalaikių krūvių poveikis pakartoto krūvio efektui. Nors raumenų pažaidos tyrimai atliekami labai plačiai, tyrimų, kurių metu būtų nustatytas PKE ilgalaikiams krūviams, atliekama nedaug. Dažniausiai tyrimų protokolus sudaro pirmas ir pakartotas krūvis. Pavyko rasti tik keleto tyrimų duomenis, kur krūvis buvo pakartotas daugiau nei du kartus. T. C. Chen su bendraautoriais (2009) tyrė nesportuojančiuosius, kurie atliko 30 ekscentrinių rankų lenkimų kartą per savaitę, iš viso 4 savaites ir nustatė, kad raumenų pažaidos rodiklių pokyčiai po antro, trečio ir ketvirto krūvio buvo reikšmingai mažesni nei po pirmo krūvio ir tarp antro bei trečio krūvio skirtumo nebuvo. Tačiau po ketvirto krūvio MVJ ir judesio amplitudės sumažėjimas buvo reikšmingai mažesni nei pirmų trijų krūvių. Tyrimo rezultatai atskleidė, kad pirmas ekscentrinis krūvis suteikia didesnę apsaugą, bet vėlesnė adaptacija kyla, kai pratimas yra kartojamas daugiau nei tris kartus. Taigi tyrimas parodė, kad didesnė adaptacija būna po pirmo krūvio, tačiau kartojant ekscentrinius pratimus pakartoto krūvio efektas sustiprėja. Nors manoma, kad treniravimasis pažeistais raumenimis gali padidinti uždegimą ar kitaip paveikti atsigavimo procesą (Nosaka, Clarkson, 1995). Tačiau T. C. Chen ir S. S. Hsieh (2001), tirdami tokio pat dydžio ekscentrinių krūvi, atliekamų 7 dienas iš eilės, poveikį raumenų pažaidos rodikliams nustatė, kad treniravimasis pažeistais raumenimis pažaidos nepadidino (t. y. po pirmo krūvio kilusi raumenų pažaida vėliau, kasdien kartojant tokį patį krūvį, nedidėjo). Šio tyrimo rezultatai atskleidė, kad raumenų adaptacija gali įvykti jau po 24 val., nors kai kurie pažaidos rodikliai dar nebuvo visiškai atsigavę.

1.4. ACTN3polimorfizmo poveikis kontraktilinei raumenų funkcijai

Alfa-aktininai priklauso aktiną prijungiančių baltymų šeimai (Blanchard et al., 1989). ACTN1 ir ACTN4 yra ne raumeniniai baltymai (Kaplan et al., 2000), o ACTN2 ir ACTN3 yra miofibrilės baltymai, išsidėstantys Z linijoje, kurioje pritvirtina aktiną turintį ploną filamentą ir stabilizuoja visą kontraktilinį aparatą (Squire, 1992). Sarkomerų a-aktininai taip pat prisijungia kitus struktūrinius baltymus: nebuliną, myotiliną, CapZ ir miozeniną (Nave et al., 1990; Salmikangas et al., 1999), tarpinius baltyminius filamentus sineminą ir vinkuliną (McGregor et al., 1994; Bellin et al., 1999) bei sarkomero membranos baltymus distrofiną ir (31 integriną (Otey et al., 1993; Hance et al., 1999). Be to, baltymas alfa-aktininas atlieka ne tik struktūros palaikomąjį vaidmenį, bet ir dalyvauja metabolizmo reguliavime bei atlieka signalo perdavimo funkciją (MacArthur et al., 2004). ACTN2 baltymas aptinkamas visose griaučių raumenų skaidulose, o alfa-aktininas-3 – tik II tipo (greitosiose) RS (North, Beggs, 1996). Vis tik alfa-aktinino vaidmuo sarkomere kol kas nėra iki galo aiškus.
Tarp žmonių plačiai paplitusi ACTN3 geno R577X variacija, dėl kurios 577-oji aminorūgštis argininas (R) pakeičiama į ankstyvą STOP kodoną (X). 577R alelis yra normaliai funkcionuojantis geno alelis, o 577X alelio sekos pokytis neleidžia pagaminti funkcionalaus ACTN3 baltymo (North et al., 1999). Šis polimorfizmas nulemia XX, RX ir RR genotipus, kurie sudaro atitinkamai maždaug 18, 52 ir 30 % baltųjų Australijos gyventojų populiacijos (Yang et al., 2003). Nustatyta, kad apytikriai 16 % viso pasaulio žmonių neturi alfa-aktinino-3, o X alelis dažniausias tarp azijiečių (51 %), o rečiausias tarp juodaodžių Afrikos gyventojų (16 %) (North et al., 1999).
Specializuota ACTN3 struktūra ir nepakitusi geno seka išsilaikė labai ilgą evoliucijos laikotarpį (North et al., 1999), tad tikėtina, kad šis baltymas II tipo raumenų skaiduloms gali suteikti funkcinį pranašumą, o alfa-aktinino-3 trūkumas gali silpninti II tipo RS funkciją greito ir galingo raumenų susitraukimo metu (MacArthur, North, 2007). Be to, kai kurių tyrimų duomenys rodo, kad ACTN3 genotipas gali lemti skaidulų kompoziciją (Vincent et al., 2007). Manoma, kad funkcionalus ACTN3 galėjo išlikti dėl efektyvesnės II tipo RS funkcijos, o ACTN2 galėjo neišnykti dėl labiau išreikštos bendros funkcijos. North ir kt. (1999) konstatuoja, kad griaučių raumenų greitųjų skaidulų Z linijos a-aktinino-3 trūkumą gali kompensuoti kiti elementai, pavyzdžiui ACTN2. Taip pat kai kurie autoriai teigia, kad ACTN3 nėra pagrindinis ir nepakeičiamas genas ir kad jo genotipas, lemiantis ACTN3 koduojamo baltymo nebuvimą, nėra susijęs su įvairiomis raumenų ligomis (Suminaga et al., 2000; MacArthur, North, 2004).
ACTN3 ir sportiniai rezultatai. Remdamasis tyrimų duomenimis dėl specializuoto genotipo poveikio raumenų funkcijai, van Dammed su bendraautoriais (2002) interpretuoja aukštos klasės dešimtkovininkų pasirodymą, kur jie rodo puikius rezultatus 100 m sprinto, ieties metimo, šuolio į tolį, 110 m barjerinio bėgimo rungtyse (reikalaujančiose staigiosios jėgos ir greitų nuovargiui jautrių raumeninių skaidulų) ir, atvirkščiai, prastus rezultatus bėgdami 1500 m (reikalaujama nuovargiui atsparių skaidulų).
Tirdami elitinius sprinterius N. Yang ir kt. (2003) nustatė ryšį tarp ACTN3 genotipo ir sportinių rezultatų. Jų tyrimų duomenys parodė, kad sprinteriai (vyrai ir moterys) turi reikšmingai didesnį 577R allelio dažnį nei nesportininkai. Mokslininkai (Yang et al., 2003) teigia, kad alfa-aktininas-3 teigiamai veikia griaučių raumenų funkciją, leisdamas raumenims greitai atlikti galingus susitraukimus ir suteikia pranašumo siekiant puikių sportinių rezultatų greitumo ir jėgos rungtyse. Niemi ir Majama (2005) genotipavo geriausius suomių ilgųjų nuotolių bei sprinto bėgikus ir nustatė, kad tarp ištvermės bėgikų XX genotipas buvo dažnesnis, o RR retesnis ir nė vienas iš geriausių suomių sprinterių grupės tiriamųjų neturėjo XX genotipo. Keliais kitais tyrimais taip pat nustatytas didesnis X alelio dažnis tarp ištvermės šakų sportininkų, tačiau duomenys labai prieštaringi ir skirtumai nedideli.
Ištyrę graikų paauglius (berniukus ir mergaites) C. N. Moran ir kt. (2007) nustatė ryšį tarp ACTN3 R577X polimorfizmo ir berniukų 40 m sprinto bėgimo rezultatų (p=0,003), tačiau ryšio su kitais jėgos/galingumo ar ištvermės fenotipais neaptiko. Tarp elitinių JAV kultūristų ir sunkumų kilnotojų Roth ir kt. (2008) nustatė reikšmingai mažesnį XX genotipo dažnį, lyginant su nesportininkais (kontroline grupe). Taigi 577X alelis tarp elitinių jėgos šakų atstovų, kaip ir tarp sprinto bėgikų yra retesnis – tai sutampa su duomenimis apie ACTN3 baltymo trūkumo neigiamą įtaką raumenų funkcijai.
Taikydami pelės modelį D. G. MacArthur ir kt. (2008) nustatė, kad inaktyvavus ACTN3 sumažėjo raumenų jėga, greitųjų skaidulų apimtis, padidėjo aerobinio metabolizmo fermentų aktyvumas, pasikeitė kontraktilinės savybės, pagerėjo atsigavimas po nuovargio. D. G. MacArthur ir kt. (2008) apibendrino, kad ACTN3 R577X mutacija pakeičia greitųjų raumeninių skaidulų savybes, jos tampa panašesnės į lėtąsias skaidulas. Genotipo poveikį ištvermei tyrę Quinlan ir kt. (2010) nustatė alfa-aktinino-3 ir glikogeno metabolizmo sąsają: pelėms inaktyvavus ACTN3, padidėjo raumenų glikogeno kiekis ir perpus sumažėjo glikogeno fosforilazės aktyvumas.
ACTN3 ir raumenų pažaida. Kadangi ACTN3 pritvirtina ploną aktino turintį filamentą prie Z linijos (Mills et al., 2001), šis baltymas gali turėti reikšmingos įtakos palaikant struktūrinį sarkomero vientisumą ekscentrinių raumens susitraukimų metu (MacArthur, North, 2004), apsaugoti greitąsias raumenų skaidulas nuo ekscentrinio krūvio sukeliamos pažaidos bei leisti greičiau atsigauti po krūvio.
ACTN3 genotipo poveikio raumenų pažaidai tyrimų, lyginant su poveikiu sportiniams rezultatams, yra atlikta kur kas mažiau, o skelbiami duomenys prieštaringi. Kai kurie autoriai teigia, kad dėl tvirtesnės jungties ACTN3 RR genotipas yra atsparesnis raumenų pažaidai. Tačiau keliama ir kita hipotezė, kad būtent tvirtesnė jungtis sumažina RS paslankumą ir padidina jautrumą fizinių krūvių sukeltai raumenų pažaidai. Taigi ACTN3 genotipo poveikis raumenų pažaidai vertinamas ne vienareikšmiai.
Apsauginį a-aktinino-3 vaidmenį raumenų pažaidai nustatė B. Vincent su kolegomis (2010). Po ekscentrinio krūvio XX grupės tiriamųjų plazmos CK turėjo polinkį į didesnį aktyvumą (p = 0,10), didesnį raumenų skausmą ir padidėjusį streso jutiklio (kalcineurino) aktyvumą nei RR grupė. Carvalho su bendraautoriais (2011), lygindami skirtingo ACTN3 genotipo (XX, RX ir RR) profesionalių futbolo žaidėjų uždegiminio atsako (plazmos IL-6 koncentracija), raumenų pažaidos (plazmos CK aktyvumas) ir hormonų kortizolio bei testosterono pokyčius nustatė, kad profesionalių futbolo žaidėjų ACTN3 XX homozigotiškumas lemia didesnį jautrumą ekscentrinio fizinio krūvio sukeltai raumenų pažaidai. P. M. su bendraautoriais (2005) nerado reikšmingo plazmos CK aktyvumo skirtumo po ekscentrinių pratimų, lyginant ACTN3 RR ir XX homozigotus. Tačiau plazmos CK aktyvumo padidėjimas gali būti nepakankamai jautrus rodiklis, norint atskleisti ekscentrinio fizinio krūvio sukeltos raumenų pažaidos skirtumus tarp genotipo
grupių.
Kad tvirtesnė jungtis sumažina plastiškumą ir padidina jautrumą raumenų pažaidai, atskleidžia tyrimas, kuriame pelių, turinčių desmino, palyginti su pelėmis, kurioms jis buvo pašalintas, izometrinė jėga prieš krūvį buvo reikšmingai didesnė. Tačiau po krūvio praėjus 1 val. abiejų raumenų modelių jėga nesiskyrė – tai rodo mažesnę pelių be desmino pažaidą. Morfometrinė analizė identifikavo, kad raumenyje, iš kurio pašalintas desminas, Z linija buvo plastiškesnė (0,36 ± 0,03 um), palyginti su nepašalintu (0,22 ± 0,03 um). Tai rodo, kad be desmino karkasas yra plastiškesnis. Šie duomenys rodo, kad sumažėjus RS tarpinių filamentų sumažėja izometrinės jėgos įtampa ir kad raumuo, iš kurio buvo pašalintas desminas, yra mažiau jautrus mechaninei pažaidai (Sam et al., 2000).
2. TYRIMŲ METODIKA IR ORGANIZAVIMAS 2.1. Tiriamieji
Tiriamieji buvo supažindinti su tyrimo tikslais, procedūromis ir galimais tyrimo sukeltais nepatogumais. Asmenys, turintys sveikatos sutrikimų ar vartojantys medikamentus, galinčius turėti įtakos raumenų masei ar motorinei funkcijai, į tyrimą įtraukti nebuvo. Taip pat tyrimo metu buvo prašoma nevartoti jokių medicininių preparatų ir neatlikti jau minėtą poveikį galinčių turėti procedūrų. Tyrimas buvo atliktas pagal Helsinkio deklaracijos principus. Kiekvienas tiriamasis perskaitė tyrimo aprašą (informavimo formą) bei pasirašė sutikimą savanoriškai dalyvauti tyrime. Leidimas atlikti tyrimą buvo gautas iš Lietuvos bioetikos komiteto.

2.1.1. Pirmas tyrimas. Raumenų pažaidos priklausomumas
nuo krūvio didinimo strategijos
Tyrime dalyvavo 18 sveikų vyrų, kurie buvo suskirstyti į dvi grupes (1 lentelė). Pirma grupė (n=9) vykdė nuoseklaus krūvio didinimo programą (NDK). Antra grupė (n=9) vykdė staigaus krūvio didinimo programą (SDK). Visi tiriamieji aktyviai (profesionaliai) nesportavo, tačiau 2-3 kartus per savaitę bėgiojo, plaukiojo baseine, o iki tyrimo mažiausiai šešis mėnesius neatliko svorių kilnojimo ir šuolių pratimų. Tarp tiriamų grupių nebuvo amžiaus, ūgio, kūno masės ar kūno masės indekso (KMI) skirtumų, kurie galėtų lemti tyrimo rezultatus.

2.1.2. Antras tyrimas. Raumenų pažaidos priklausomumas
nuo sportinės specializacijos
Tyrime dalyvavo sveiki, fiziškai aktyvūs, reguliariai nesportuojantys (NESP; 1 lentelė) jauni vyrai, ilgųjų nuotolių bėgikai (BĖG), kurių 5 km asmeninis geriausias rezultatas – 14-14,5 min., ir dviratininkai (DVIR). BĖG ir DVIR buvo profesionalūs sportininkai, dalyvaujantys vietos ir tarptautinio lygio varžybose. NESP grupės tiriamieji – fiziškai aktyvūs, bet nė vienas iš jų nedalyvavo reguliariuose fizinio aktyvumo užsiėmimuose, o iki tyrimo mažiausiai šešis mėnesius neatliko svorių kilnojimo ir šuolių pratimų. Tyrimas vyko žiemos treniruočių metu, BĖG ir DVIR reguliariai treniravosi 5-7 kartus per savaitę, dėmesys buvo skiriamas aerobinės ištvermės lavinimui. Sportininkai nutraukė pratybas dvi dienas prieš tyrimą ir nesitreniravo tyrimo metu. Paskutinį mėnesį prieš tyrimą sportininkai neatliko pratimų su svoriais kojų raumenims.

Atsiųsti pilną raumenu pazaidos