Azioni muscolari eccentriche: perché generano più potenza? Perché generano più traumi?
Abstract
I modelli proposti da Huxley, dei ponti incrociati e dello scorrimento dei miofilamenti vengono utilizzati per spiegare i meccanismi molecolari e cellulari che si verificano durante i diversi tipi di azioni muscolari. Tuttavia, l'osservazione sistematica dell'aumento della forza residua post-stretching non può essere spiegata da questi modelli e i meccanismi molecolari completi coinvolti in questo fenomeno rimangono ancora sconosciuti. Tra le ipotesi esistenti per spiegarlo, le più accreditate sono la disuniformità e l'instabilità della lunghezza dei sarcomeri, e l'impegno di elementi passivi, rappresentati da altre proteine presenti nella struttura sarcomerica. Oltre a queste, ci sono altre ipotesi per spiegare questo fenomeno, che non possono essere trascurate. Lo scopo di questo studio è stato quello di rivedere le più recenti teorie proposte per spiegare la generazione e l'aumento della forza durante e dopo le azioni eccentriche. Discutiamo la teoria del filamento scorrevole, il dispendio di ATP durante azioni concentriche ed eccentriche, le conseguenze molecolari della continuità del potenziale d'azione nella formazione di ponti incrociati e l'azione di titina, nebulina, miomesina e proteina C come elementi passivi nella generazione di forza durante l'allungamento del sarcomero e il mantenimento dell'integrità miofibrillare.
Riferimenti bibliografici
- Abbott, B.C.; Aubert, X.M. Changes of energy in a muscle during very slow stretches. Proc R Soc Lond B Biol Sci. Vol. 139. Num. 894. 1951. p.104-17.
- Barstow, I.K.; Bishop, M.D.; e colaboradores. Is enhanced-eccentric resistance training superior to traditional training for increasing elbow flexor strength? Journal of Sports Science and Medicine. Vol. 2. 2003. p.62-69.
- Booth, F.W.; Baldwin, K.M. Muscle plasticity: energy demand and supply processes. Handbook of Physiology. Exercise: Regulation and Integration of Multiple Systems. 1996. p.1075-123.
- Caruso, J.F.; Hernandez, D.A., e colaboradores. Inclusion of eccentric actions on net caloric cost resulting from isoinertial resistance exercise. J Strength Cond Res. Vol. 17. Num. 3. 2003. p. 549-555.
- Charge, S.B.; Rudnicki, M. A. Cellular and molecular regulation of muscle regeneration. Physiol Rev. Vol. 84. Num. 1. 2004. p. 209-238.
- Clark, K.A., Mcelhinny, A.S., e colabotadores. Striated muscle cytoarchitecture: an intricate web of form and function. Annu Rev Cell Dev Biol. Vol. 18. 2002. p. 637-706.
- Coffey, V.G.; Hawley, J.A. The molecular bases of training adaptation. Sports Med. Vol. 37. Num. 9. 2007. p.737-763.
- Curtin, N.A.; Davies, R.E. Very high tension with very little ATP breakdown by active skeletal muscle. Journal of Mechanochemistry & Cell Motility. Vol. 3. Num. 2. 1975. p.147.
- Doan, B.K., Newton, R.U.; e colaboradores. Effects of increased eccentric loading on bench press 1RM. J Strength Cond Res. Vol. 16. Num. 1. 2002. p. 9-13.
- Dudley, G.A.; Tesch, P.A.; e colaboradores. Influence of eccentric actions on the metabolic cost of resistance exercise. Aviat Space Environ Med. Vol. 62. Num. 7. 1991. p. 678-682.
- ______. Importance of eccentric actions in performance adaptations to resistance training. Aviat Space Environ Med. Vol. 62. Num. 6. 1991. p. 543-550.
- Edman, K.A.; Caputo, C.; e colaboradores. Depression of tetanic force induced by loaded shortening of frog muscle fibres. J Physiol. Vol. 466. 1993. p. 535-552.
- Edman, K.A., Elzinga, G., e colaboradores. Residual force enhancement after stretch of contracting frog single muscle fibers. J Gen Physiol. Vol. 80. Num. 5. 1982. p. 769-774.
- Ehler, E.; Rothen, B.M.; e colaboradores. Myofibrillogenesis in the developing chicken heart: assembly of Z-disk, M-line and the thick filaments. J Cell Sci. Vol. 112. 1999. p. 1529-1539.
- Enoka, R.M. Eccentric contractions require unique activation strategies by the nervous system. J Appl Physiol. Vol. 81. Num. 6. 1996. p. 2339-2346.
- Friden, J. Delayed onset muscle soreness. Scand J Med Sci Sports. Vol. 12. Num. 6. 2002. p. 327-328.
- Friden, J.; Lieber, R.L. Eccentric exercise-induced injuries to contractile and cytoskeletal muscle fibre components. Acta Physiol Scand. Vol. 171. Num. 3. 2001. p. 321-6.
- Friedmann, B.; Kinscherf, R.; e colaboradores. Muscular adaptations to computerguided strength training with eccentric overload. Acta Physiol Scand. Vol. 182. Num. 1. 2004. p. 77-88.
- Fry, A.C. The role of resistance exercise intensity on muscle fibre adaptations. Sports Med. Vol. 34. Num. 10. 2004. p. 663-679.
- Gibala, M.J.; Macdougall, J.D.; e colaboradores. Changes in human skeletal muscle ultrastructure and force production after acute resistance exercise. J Appl Physiol. Vol. 78. Num. 2. 1995. p. 702-708.
- Goll, C.M.; Pastore, A.; e colaboradores. The three-dimensional structure of a type I module from titin: a prototype of intracellular fibronectin type III domains. Structure. Vol. 6. Num. 10. 1998. p. 1291-1302.
- Hather, B.M.; Tesch, P.A.; e colaboradores. Influence of eccentric actions on skeletal muscle adaptations to resistance training. Acta Physiol Scand. Vol. 143. Num. 2. 1991. p. 177-185.
- Hawke, T.J. Muscle stem cells and exercise training. Exerc Sport Sci Rev. Vol. 33. Num. 2. 2005. p. 63-68.
- Hawke, T.J.; Garry, D.J. Myogenic satellite cells: physiology to molecular biology. J Appl Physiol. Vol. 91. Num. 2. 2001. p. 534-551.
- Herzog, W.; Lee, E.J.; e colaboradores. Residual force enhancement in skeletal muscle. J Physiol. Vol. 574. 2006. p. 635-642.
- Hollander, D.B.; Kraemer, R.R.; e colaboradores. Maximal eccentric and concentric strength discrepancies between young men and women for dynamic resistance exercise. J Strength Cond Res. Vol. 21. Num. 1. 2007. p. 34-40.
- Horowits, R.; Kempner, E.S.; e colaboradores. A physiological role for titin and nebulin in skeletal muscle. Nature. Vol. 323. Num. 6084. 1986. p.160-164.
- Hortobagyi, T.; Devita, P. Favorable neuromuscular and cardiovascular responses to 7 days of exercise with an eccentric overload in elderly women. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. Vol. 55. Num. 8. 2000. p. 401-410.
- Hortobagyi, T.; Devita, P.; e colaboradores. Effects of standard and eccentric overload strength training in young women. Med Sci Sports Exerc. Vol. 33. Num. 7. 2001. p. 1206-1212.
- Houmeida, A.; Holt, J.; e colaboradores. Studies of the interaction between titin and myosin. J Cell Biol. Vol. 131. Num. 6. 1995. p.1471-1481.
- Huxley, A.F. Muscle structure and theories of contraction. Prog Biophys Biophys Chem. Vol. 7. 1957. p. 255-318.
- ______. Muscular contraction. J Physiol. Vol. 243. Num. 1. 1994. p.1-43.
- ______. The origin of force in skeletal muscle. Ciba Found Symp. Num. 31. 1975. p. 271-290.
- Improta, S.; Politou, A.S.; e colaboradores. Immunoglobulin-like modules from titin I-band: extensible components of muscle elasticity. Structure. Vol. 4. Num. 3. 1996. p. 323-337.
- Julian F.J.; Morgan, D.L. The effect on tension of non-uniform distribution of length changes applied to frog muscle fibres. J Physiol. Vol. 293. 1979. p. 379-392.
- Komi, P.V.; Buskirk, E.R. Effect of eccentric and concentric muscle conditioning on tension and electrical activity of human muscle. Ergonomics. Vol. 15. Num. 4. 1972. p. 417-434.
- Labeit, S.; Kolmerer, B. Titins: giant proteins in charge of muscle ultrastructure and elasticity. Science. Vol. 270. Num. 5234. 1995. p. 293-296.
- Mahoney, D.J.; Parise, G.; e colaboradores. Analysis of global mRNA expression in human skeletal muscle during recovery from endurance exercise: FASEB. Vol. 19. 2005. p. 1498-500.
- Mcbride, J.M.; Triplett-Mcbride, T.; e colaboradores. Characteristics of titin in strength and power athletes. Eur J Appl Physiol. Vol. 88. Num. 6. 2003. p. 553-557.
- Mchugh, M.P.; Connolly, D.A., e colaboradores. Exercise-induced muscle damage and potential mechanisms for the repeated bout effect. Sports Med. Vol. 27. Num. 3. 1999. p.157-170.
- Mchugh, M.P.; Pasiakos, S. The role of exercising muscle length in the protective adaptation to a single bout of eccentric exercise. Eur J Appl Physiol. V. 93. Num. 3. 2004. p. 286-293.
- Morgan, D.L. An explanation for residual increased tension in striated muscle after stretch during contraction. Exp Physiol. Vol. 79. Num. 5. 1994. p. 831-838.
- Moritani, T.; Muramatsu, S.; e colaboradores. Activity of motor units during concentric and eccentric contractions. Am J Phys Med. Vol. 66. Num. 6. 1987. p. 338-350.
- Nosaka, K.; Newton, M. Difference in the magnitude of muscle damage between maximal and submaximal eccentric loading. J Strength Cond Res. Vol. 16. Num. 2. 2002. p. 202-208.
- Nosaka, K.; Sakamoto, K.; e colaboradores. How long does the protective effect on eccentric exercise-induced muscle damage last?. Med Sci Sports Exerc. Vol. 33. Num. 9. 2001a. p.1490-1495.
- ______. The repeated bout effect of reduced-load eccentric exercise on elbow flexor muscle damage. Eur J Appl Physiol. Vol. 85. Num. 1-2. 2001b. p. 34-40.
- Ojasto, T.; Hakkinen, K. Effects of different accentuated eccentric load levels in eccentric-concentric actions on acute neuromuscular, maximal force, and power responses. J Strength Cond Res. Vol. 23. Num. 3. 2009a. p. 996- 1004.
- ______. Effects of different accentuated eccentric loads on acute neuromuscular, growth hormone, and blood lactate responses during a hypertrophic protocol. J Strength Cond Res. Vol. 23. Num. 3. 2009b. p. 946-953.
- Patel, T.J.; Das, R.; e colaboradores. Sarcomere strain and heterogeneity correlate with injury to frog skeletal muscle fiber bundles. J Appl Physiol. Vol. 97. Num. 5. 2004. p.1803-1813.
- Rassier, D.E.; Herzog, W. Force enhancement and relaxation rates after stretch of activated muscle fibres. Proc Biol Sci. Vol. 272. Num. 1562. 2005a. p. 475-480.
- ______. Relationship between force and stiffness in muscle fibers after stretch. J Appl Physiol. Vol. 99. Num. 5. 2005b. p. 1769-1775.
- Smith, L.L.; Anwar, A.; e colaboradores. Cytokines and cell adhesion molecules associated with high-intensity eccentric exercise. Eur J Appl Physiol. Vol. 82. Num. 1-2. 2000. p. 61-67.
- Soteriou, A.; Clarke, A.; e colaboradores. Titin folding energy and elasticity. Proc Biol Sci. Vol. 254. Num. 1340, Nov 22, p.83-6. 1993.
- Trappe, T.A., Carrithers, J. A., e colaboradores. Titin and nebulin content in human skeletal muscle following eccentric resistance exercise. Muscle Nerve. Vol. 25. Num. 2. 2002. p. 289-292.
- Wang, K.; Wright, J. Architecture of the sarcomere matrix of skeletal muscle: immunoelectron microscopic evidence that suggests a set of parallel inextensible nebulin filaments anchored at the Z line. J Cell Biol. Vol. 107. Num. 6. 1988. p. 2199-2212.
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