Poate că cel mai important aspect privind succesul în cadrul unui eveniment sportiv este cât de mult pot să lucreze muşchii. Dar o activitate fizică intensă este adesea însoţită de aşa-numita febră musculară. În cele ce urmează vom încerca să explicăm ce este aceasta şi de ce apare.
Articolul oferă răspuns unei întrebări adresate în secţiunea Q&A.
Durerea resimţită la nivelul muşchilor în ziua ce urmează unei activităţi musculare intense este percepută ca o durere compresivă, senzaţie de greutate, adesea combinată cu un grad de rigiditate. Durerea este resimţită numai când muşchiul este încordat, contractat sau pus sub presiune, nu şi când se află în repaus. Această durere este cunoscută şi sub denumirea de „hiperalgezie musculară mecanică”.
Mecanismul durerii din cadrul febrei musculare nu este pe deplin cunoscut, însă durerea pare a fi rezultatul unui microtraumatism – lezare mecanică la nivel microscopic în timpul activităţii fizice. Acest microtraumatism presupune mici rupturi musculare la nivelul liniei Z din cadrul sarcomerului (sarcomerul reprezintă unitatea morfofuncţională a miofibrilei. Sarcomerul este cuprins intre 2 membrane Z, fiind constituit dintr-o jumătate de disc clar, un disc întunecat şi iar o jumătate de disc clar subiacent), iar nociceptorii (receptorii durerii) de la nivel ţesuturilor conjunctive musculare sunt stimulaţi, generând astfel senzaţia de durere. În acelaşi timp, odată cu microtraumatismul, calciul de la nivelul reticulului endoplasmatic (sistem circulator intraplasmatic care transportă substanţe în toată citoplasma, inclusiv în spaţiul din jurul nucleului) se acumulează în interiorul musculaturii lezate, iar datorită unei scăderi a ATP-ului (printr-un mecanism pe care-l voi explica mai jos) necesar transportului calciului înapoi în celulă, calciul care nu poate fi îndepărtat va determina activarea proteazelor şi a fosfolipazelor care vor scinda proteinele musculare, ducând astfel la apariţia inflamaţiei responsabilă de durere musculară.
Pentru a se contracta, muşchii au nevoie de o sursă de energie, iar la nivelul organismului uman această sursă de energie este reprezentată de ATP (adenozin trifosfat). ATP-ul este o substanţă macroergică în molecula căreia se stochează o cantitate mare de energie. Această energie este înmagazinată în legăturile chimice dintre grupările fosfat ale ATP-ului (Adenozin-PO3~PO3~PO3-). Ruperea acestor legături determină eliberarea energiei înmagazinate. Legăturile care ataşează ultimii doi radicali fosfaţi moleculei, desemnate prin simbolul „~”, sunt legături fosfat cu foarte mare energie, fiecare dintre acestea înmagazinând 7.300 de calorii per mol de ATP în condiţii normale. Astfel, când un radical fosfat este îndepărtat, peste 7.300 de calorii sunt eliberate pentru a furniza energie procesului de contracţie musculară. Astfel, când cel de-al doilea radical fosfat este îndepărtat, încă 7.300 de calorii devin disponibile.
Cantitatea de ATP prezentă în muşchi, chiar şi în cazul unui atlet bine antrenat, este suficientă pentru a susţine o forţă musculară maximă numai pentru aproximativ 3 secunde (suficientă pentru a parcurge o distanţă de aproximativ 25 de metri în cadrul unei probe de atletism viteză). Astfel, cu excepţia a câteva secunde din când în când, este esenţial ca un nou ATP să fie format continuu chiar şi în cazul unui efort fizic de scurtă durată. ATP este scindat în ADP (adenozin difosfat) şi apoi în AMP (adenozin monofosfat), pe măsură ce un radical fosfat este îndepărtat. Există trei sisteme metabolice care asigură furnizarea continuă a ATP-ului fibrelor musculare.
Sistemul fosfocreatină-creatină
Fosfocreatina sau creatinfosfatul (Creatin~PO3-) este un alt compus chimic care are o legătură fosfat cu foarte mare energie. Acesta poate fi descompus în creatină şi ionul fosfat eliberând astfel o mare cantitate de energie. Legătura fosfat din cadrul fosfocreatinei are o energie mai mare decât legătura din cadrul ATP-ului, 10.300 calorii faţă de 7.300 calorii. Astfel fosfocreatina poate furniza mai multă energie decât ATP-ul în sine. Mai mult, majoritatea celulelor au de 2-4 ori mai multă fosfocreatină decât ATP.
O caracteristică aparte a energiei transferate de la fosfocreatină la ATP este că transferul are loc într-o fracţiune de secundă, astfel încât energia stocată în creatinfosfatul muscular este aproape instantaneu disponibilă pentru contracţia musculară.
Cumularea ATP-ului şi a a creatinfosfatului este cunoscută sub denumirea de sistemul energetic fosfagen. Acesta poate furniza o forţă musculară maximală pentru 8-10 secunde, cât este necesar pentru parcurgerea unei probe atletice de 100 de metri. Astfel, sistemul energetic fosfagen este utilizat pentru situaţii ce necesită o forţă musculară maximală de scurtă durată.
Sistemul glicogen-acid lactic
Glicogenul stocat la nivel muscular poate fi scindat în glucoză, iar glucoza poate fi folosită drept sursă de energie. Etapa iniţială a acestui proces, numită glicoliză, are loc în absenţa oxigenului astfel încât este denumită metabolism anaerob. În timpul glicolizei, fiecare moleculă de glucoză este scindată în două molecule de acid piruvic, iar energia eliberată este pentru formarea a 4 molecule de ATP. Acidul piruvic pătrunde în mitocondria celulei musculare şi reacţionează cu oxigenul pentru a forma şi mai multe molecule de ATP. Totuşi, când nu există suficient oxigen pentru această a doua fază (etapa oxidativă), majoritatea acidului piruvic este transformată în acid lactic care difuzează în afara celulei musculare, la nivelul lichidului interstiţial şi al sângelui. Astfel, mare parte din glicogenul muscular este transformat în acid lactic, astfel încât cantităţi importante de ATP sunt formate fără consum de energie.
O altă caracteristică a sistemului glicogen-acid lactic este că poate forma molecule de ATP de 2,5 ori mai repede decât mecanismul oxidativ al mitocondriei. Astfel, când cantităţi mari de ATP sunt necesare pentru perioade scurte-medii de contracţie musculară, acest mecanism anaerob al glicolizei poate fi utilizat că o sursă rapidă de energie. Totuşi, nu este la fel de rapid ca sistemul creatinfosfat. În condiţii optime, sistemul glicogen-acid lactic poate furniza o forţă musculară maximală necesară pentru o perioadă de 1,3-1,6 minute, în plus faţă de cele 8-10 secunde furnizate de către sistemul fosfagen.
Sistemul aerob
Sistemul aerob reprezintă oxidarea „alimentelor” la nivelul mitocondriei pentru a furniza energie, adică glucoza, acizii graşi şi aminoacizii din alimente (după o prealabilă „prelucrare”) se combină cu oxigenul pentru a furniza o cantitate impresionantă de energie utilizată la transformarea AMP şi ADP în ATP.
În concluzie, sistemul fosfagen este folosit de către muşchi pentru un „val” de forţă musculară de câteva secunde, sistemul aerob este utilizat pentru o activitate fizică prelungită, în timp ce sistemul glicogen-acid lactic este folosit pentru activităţi intermediare, cum ar fi cursele de atletism de 200-800 m.
În ceea ce priveşte recuperarea metabolismului muscular după activitatea fizică, în acelaşi mod în care energia din creatinfosfat poate fi folosită la reconstituirea ATP-ului, energia din cadrul sistemului glicogen-acid lactic poate fi folosită pentru reconstituirea atât a creatinfosfatului, cât şi a ATP-ului. Iar energia din cadrul metabolismului oxidativ al sistemului aerobic poate fi folosită pentru a reconstitui toate celelalte sisteme: ATP, creatinfosfat şi sistemul glicogen-acid lactic.
Reconstituirea sistemului acidului lactic presupune, în principal, îndepărtarea acidului lactic în exces, care a fost acumulat la nivelul lichidelor organismului. Acest lucru este important întrucât acidul lactic determină o oboseală extremă. Când cantităţi de energie adecvate sunt disponibile din partea metabolismului oxidativ, îndepărtarea acidului lactic are loc în două feluri: o mică parte este transformată înapoi în acid piruvic, iar apoi metabolizată oxidativ de către toate ţesuturile organismului; restul de acid lactic rămas este reconvertit în glucoză în principal la nivelul ficatului, iar glucoza obţinută este folosită pentru a reface stocurile de glicogen de la nivel muscular.
Chiar şi în primele faze ale unei activităţi fizice intense, o parte din randamentul energetic aerob al unei persoane este epuizată. Aceasta rezultă din cauza a două efecte: aşa-numită „datorie în oxigen” şi epuizarea stocurilor de glicogen muscular.
Organismul conţine, în mod normal, aproximativ 2 litri de oxigen stocat care poate fi utilizat pentru metabolismul aerob fără a fi necesar oxigen nou inspirat. Acest oxigen stocat este dispus astfel: 0,5 litri la nivelul plămânilor, 0,25 litri dizolvat în fluidele organismului, 1 litru combinat cu hemoglobina din sânge şi 0,3 litri stocat la nivelul fibrelor musculare, combinat în special cu mioglobina (pigment hemoglobinic din fibrele musculare care are rolul de a fixa şi furniza acestora oxigenul necesar).
În timpul activităţii fizice intense, aproape toată această cantitate de oxigen stocată este folosită într-un minut pentru metabolismul aerobic. Apoi, după ce activitatea fizică a luat sfârşit, tot acest stoc trebuie refăcut prin inspirarea unei cantităţi excedente necesarului obişnuit. În plus, aproximativ 9 litri de oxigen sunt necesari pentru a furniza reconstituirea atât a sistemului fosfagen, cât şi a sistemului acid lactic. Tot acest surplus de oxigen, care reprezintă aproximativ 11,5 litri, poartă denumirea de „datorie de oxigen”.
Recuperarea după epuizarea exhaustivă a glicogenului muscular nu este simplă. Aceasta presupune adesea câteva zile, faţă de cele câteva secunde, minute sau ore necesare recuperării sistemelor fosfagen şi al acidului lactic. Acest sistem de recuperare are loc diferit în funcţie de trei categorii de diete: prima – la oameni care au o dietă bogată în carbohidraţi, a doua – oameni care au o dietă bogată în proteine şi lipide, a treia – la oameni care nu mănâncă nimic. La cei care au o dietă bogată în carbohidraţi , recuperarea completă are loc în aproximativ 2 zile. Însă, la cei care au o dietă bogată în proteine şi lipide sau la cei care nu consumă alimente, recuperarea încă nu este completă nici după 5 zile. Concluzia este că un atlet are nevoie de o dietă bogată în carbohidraţi înaintea unei activităţi fizice importante şi nu trebuie să participe în cadrul unor exerciţii exhaustive cu 48 de ore înaintea unui eveniment atletic.
Sursa:
http://physrev.physiology.org/content/88/1/287.full.pdf+html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1456042/pdf/tjp_795.pdf
John E. Hall, Ph.D. - Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition (2011)
