Эксцентрическое мышечное сокращение имеет две отличительные особенности – потенциал для производства большой мышечной силы в условиях небольших энергетических затрат, а также обладает реабилитационными преимуществами, как средство борьбы с мышечной атрофией, различными патологиями систем организма и недостатками физиологических функций. Представлены клинические исследования упражнений и некоторые способы применения эксцентрических сокращений.

История исследования эксцентрических мышечных сокращений

Эксцентрические (удлиненные) мышечные сокращения не получили столь должного внимания, в отличие от изометрических или концентрических нагрузок, особенно это странно для реабилитационной области. Несмотря на все, эксцентрика имеет свою историю исследования. Наше сегодняшнее понимание о мышечной энергии хорошо известно благодаря исследованиям А.В. Хилла и его студента Д.Р. Баззета  младшего.  Другой же его студент У.О. Фенн, глубоко сосредоточился на мышечной энергии, а именно на затратах энергии во время выполнения определенной работы. Так называемый «Эффект Фенна» говорит от том, что затраты энергии при мышечном сокращении эквивалентны затратам прикладываемых усилий, плюс дополнительных затрат. Простыми словами, потребление энергии, необходимой для мышц, увеличивается, когда мышца сокращается и выполняет позитивную работу. Было проведено еще одно исследование, которое получило меньше внимания: если мышца растягивается во время сокращения, энергия высвобождаемая мышцей, меньше. Можно назвать это «негативный эффект Фенна» – такие идентичные химические реакции, поглощающие АТФ при сокращении мышцы (концентрированном) могут быть обращены при растяжении мышцы при эксцентрическом сокращении, функционально генерирующем АТФ. Несмотря на то, что исследования были развенчаны, эксперименты показали, что энергетические затраты производства изометрической силы повышаются, если работа произведена мышцами и уменьшается, если работа произведена над мышцами (эксцентрическая работа мышц). Эти исследования показали нам, что энергетические затраты для получения одинаковых величин и длительности силы меньше всего во время эксцентрических нагрузок.

В дополнение к тому, что эксцентрические нагрузки требуют мало энергии, они генерируют максимальную силу.  Более 100 лет назад, задолго до вклада Хилла, Адольф Фик опубликовал статью. В ней говорилось следующее: во первых, был продемонстрирован термин «изометрика», означающее мышечное сокращение, при котором мышца не изменяла свою длину; во-вторых, если мышца удлиняется при сокращении, она продуцирует больше силы. Увеличение силы во время эксцентрики до сих пор остается любопытным предметом исследований, с множеством объяснений.  Недавно эта тема начала привлекать все больше и больше внимания.

Интересен тот факт, что мышца во время растяжения проявляет дополнительные признаки при скольжении нитей, где увеличение мышечной силы происходит благодаря «сцеплению» пассивных структурных элементов (Титина) во время активации. По поводу этой тематики ведутся постоянные споры, но все сходятся в одном – в том, что мышца может произвести больше силы, если включится при растягивании, то есть сократится эксцентрично.

Две отличительные особенности эксцентрического сокращения были изучены в течении только прошлого столетия:

  • Продукция силы очень велика;
  • Энергетические затраты очень низки;

40 лет назад, исследования проведенные Коми и Бускирком показали, что эти две отличительные особенности дают эксцентрике огромный потенциал в тренировке мышц. Особенно, большая сила и малые энергетические затраты, хорошо подходят для включения в реабилитационные программы эксцентрических нагрузок.

Слабые или иначе ограниченные в возможностях люди (страдающие от сердечных или респираторных патологий, рака, метаболических, неврологических или постоперационных состояниях) ограничены в возможности производить достаточно мышечной силы для поддержания их массы и функций. Даже самые современные тренировочные меры воздействия могут быть за гранью их возможностей. Без достаточной нагрузки на мышцы, больные люди находятся в зоне риска дистрофии, обычно оказывающей неблагоприятные последствия. Поэтому для этих людей нужны такие меры воздействия, при которых бы они производили максимум силы и тратили минимум энергии.

Противоречия

Несмотря на все плюсы, эксцентрика рассматривается больше как аномалия, чем улучшающая жизнь мера воздействия. Причина исходит из другой взаимосвязи эксцентрики – мышечные повреждения. Так как эксцентрическое сокращение стало связано с мышечными болями, теперь это предмет для первопричины и исследования мышечных повреждений. Если вбить в PubMed «эксцентрика» вместе с «болезни и повреждения» вы получите более чем 1000 результатов, а если вбить «реабилитация и польза» – около 50. Взаимосвязь эксцентрики и мышечных повреждений каким то образом укрепились очень сильно в головах людей. Возможно, потому, что эксцентрические нагрузки производят большую силу, и не удивительно, что они могут вызвать мышечные повреждения.  Действительно, правдоподобно выглядит идея о том, что это способствует мышечной реконструкции.  Если же все это правда, это будет очень неприятным ограничением для реабилитации, потому что те, кто получает пользу от возрастающей мышечной силы, обычно люди с повышенной чувствительностью к различным воспалительным процессам.

Доказано, что мышечные повреждения совсем необязательные проявления при реабилитации. Во-первых, эксцентрические нагрузки могут использоваться адекватно и безопасно, чтобы избежать каких-либо неблагоприятных последствий для мышц (травм и т.д.) необходима правильная нагрузка. Большая сила, возникающая при эксцентрических нагрузках неизбежно ведет к травме. Однако, если амплитуда и время выполнения движения увеличивается постепенно, то никаких симптомов повреждений, воспаления, и даже болезненности не будет. Во-вторых, полезные изменения в структурах мышц, а также функциональные реакции могут возникать вне зависимости от мышечного воспаления и повреждения. Так что, эксцентрические нагрузки все же способны улучшить состояние, без нанесения каких либо повреждений.

Далее мы обсудим использование эксцентрических тренировок для разных реабилитационных групп. Данная программа направлена на взрослых и пожилых людей с различными коморбидными состояниями, послеоперационных состояний, суставных заболеваний. Все представленные группы разные по своему состоянию.

Безопасность и осуществимость эксцентрики в разных патологических группах

Разнообразные примеры применения реабилитационных программ показали возможность безопасного прогресса за счет использования эксцентрической работы в течение многих недель. Важно учесть безопасный прогресс, начиная с адаптационной фазы и постепенно доходя до фазы использования повышенных нагрузок в эксцентрике, чтобы предотвратить мышечные повреждения или каких либо неблагоприятных реакций. Бывает и так, что при некоторых патологиях (тендинит) болевая реакция является частью терапевтического режима. У пожилых, людей страдающих от инфекционных заболеваний, послеоперационные больные, постепенное увеличение эксцентрических нагрузок является общепризнанным, так как относительное усилие, необходимое для выполнения работы очень мало. Обратите внимание, что ЧСС, АД, сердечный индекс, объем легких у пожилых людей стабильнее во время эксцентрических тренировок, в отличие от концентрических.

Пожилые

Пожилые люди в реабилитационных программах, включая даже людей старческого возраста, могут применять эксцентрические нагрузки без боязни мышечных или суставных повреждений. Пожилые с болезнями, которые в свою очередь являются причинами мышечной атрофии, усталости и др. могут завести свою локомоцию посредством эксцентрики, без каких либо тяжелых последствий (увеличение креатинкиназы или каких либо воспалительных маркеров, также уменьшение производства силы).

Увеличение эксцентрической работы от 2-10 раз за курс в 10-12 недель достижимо с данной группой лиц и может лежать в основе увеличения ростовых показателей и молекулярных изменений в соответствии с положительной реакцией мышц на сопротивление. Кроме того, поскольку воспринимаемые нагрузки, необходимые для хорошей эксцентрической работы, комментировались как «несколько трудные», пожилые люди готовы работать подобным образом 3 раза в неделю, курсом 10-12 недель. Пристальное внимание за правильностью выполнения эксцентрики необходимо, дабы предотвратить излишние нагрузки на голеностоп, колено, бедренный сустав, особенно у тех лиц, имеющих различные патологии костной ткани (остеопороз, остеопения и т.д.). Иногда у пожилых после занятий могут возникнуть резкие боли или чрезмерные усталость, поэтому следует давать более длинные восстановительные периоды.

Взрослые с сердечно-легочными заболеваниями

Люди с хроническими сердечно-сосудистыми (СС) заболеваниями или же хроническими респираторными заболеваниями имеют некоторые ограничения в занятиях реабилитационной программы. Эксцентрические упражнения могут быть отличной заменой обычным тренировкам для пациентов с ограничениями, вследствие их СС и респираторных заболеваний. При эксцентрических занятиях, взрослые и пожилые люди с минимальной дисфункцией левого желудочка и отсутствием экзерциальной ишемии могут в 4 раза улучшить мышечное напряжение и пройденную дистанцию за 6 минут без особых усилий со стороны сердечно-сосудистой системы, то есть сравнивая с концентрическими нагрузками. Почти то же самое и у людей с хроническими респираторными заболеваниями, то есть примерно мене 50% достигли недомогания при высоких эксцентрических нагрузках (конечно, с некоторыми снисходительными нагрузками) в отличие от тех же концентрических нагрузках. Следовательно, для людей с данной группой патологий необходимо применять эксцентрические тренировки, с соответствующей техникой безопасности.

Пожилые люди перенесшие рак

Люди перенесшие рак и его последствия обычно испытывают ослабление опорно-двигательной системы, что понижает их мобильность.  Большинство из них могут заниматься, используя эксцентрические методы. Пожилые (около 75 лет) люди после рака груди, простаты и др. приняли участие в 34 из 36 эксцентрических занятиях в течение 12 недель и увеличили свою работоспособность в 3 раза, без каких либо мышечных повреждений. Несмотря на гормональный мышечный дефицит, пожилые после рака простаты, находящиеся на андроген-депривационной терапии, могут в достаточной мере улучшить свое состояние, мобильность посредством эксцентрической реабилитационной программы.  Пока не было обнаружено каких либо проявлений повышенной усталости после эксцентрических занятий у людей после рака, а эти люди, между прочим, проходят специальный контроль состояния после каждого занятия. Поэтому все комплексы, проводимые с пожилыми людьми после раковых заболеваний должны проходить под пристальным вниманием и наблюдением.

Взрослые с метаболическими патологиями

Взрослые с диабетом 2 типа испытывают ускоренный процесс потери мышц, особенно это становится заметно с возрастом. Потеря мышечной силы намного выше у пожилых людей с диабетом, в отличии от пожилых без него, и это очень опасно для данной группы больных. Поэтому упражнения, направленные на укрепление мышечной массы и силы, даются им регулярно.  Мышцы потребляют более 80 % глюкозы, очень важно, работая с людьми, находящимися в группе метаболических заболеваний, не ухудшать инсулин-резистентность. Постоянное воздействие эксцентрических упражнений приводит к значительному улучшению мышечной массы, силы, мобильности, без отрицательной чувствительности инсулина при избыточном весе, физически неактивных, постменопаузальных женщин с нарушенным глюкозным обменом, также было видно, что возможно повышение инсулиновой чувствительности и понижение гликолизированного гемоглобина на 10,6 % у сидячих девушек. У взрослых, подверженным сидячему образу жизни, систематичные тренировки (3-5 раз в неделю, 8 недель) пешими прогулками с гор – преимущественно эксцентрическая нагрузка – показано, что это также метаболически полезно, как и концентрическая работа (пешая прогулка в гору). Интересно, что этот метаболический подъем идет совместно со снижением двух типичных особенностей мышечной травмы: высокой чувствительности С-реактивного белка и уровня креатин киназы в сыворотке крови. У многих диабетиков, их болезнь нередко протекает с разными осложнениями: сердечно-сосудистые заболевания, ретинопатия, периферическая невропатия и периферические сосудистые заболевания, поэтому эксцентрическая нагрузка может быть альтернативой или хорошим дополнением к классической нагрузке. Поэтому эксцентрическая нагрузка, из-за ее малых энергозатрат и ощутимой нагрузке, безопасны и адекватны для больных сахарным диабетом.

Целью реабилитационной программы является максимальные затраты энергии, уменьшение веса и индекса массы тела, эксцентрика – не идеальный вариант, поэтому она должна идти вкупе с аэробными нагрузками. Следует также внимательно следить за гликемическим показателем при эксцентрических упражнениях.

Взрослые и дети с неврологическим дисфункциями

Люди с центральной или периферической нервной дисфункцией испытывают не только мышечную атрофию, но и отсутствие нервной проводимости в мышце. Комбинированный эффект этих патологий может хорошенько ограничить мышечные качества, соответственно понизить мобильность. Считалось, что потеря мышечных качеств полностью зависит от центральной нервной системы, однако недавние исследования, используя концентрическую и эксцентрическую нагрузку, показали обратное.  Предварительные исследования заболеваний центральной нервной системы говорят о том, что эксцентрические тренировки являются наиболее безопасным и адекватным средством обеспечения резистентности упражнений.  К примеру, не было отмечено мышечных травм или потери изометрической силы в течение 12 недель высокоинтенсивных эксцентрических упражнений, у умеренно больных пожилых с Паркинсоном. Пожилые после инсульта достигли хорошей силы мышц нижних конечностей вследствие концентрических и эксцентрических занятий; но все же, лучшие результаты были зафиксированы в «необученных» ногах только после интенсивной эксцентрической работы. Это показывает, что эксцентрический тренинг побуждает работу центральной нервной адаптации. Одним из факторов, вызывающих беспокойство у людей с повышенным поражением нейронов – это потенциал увеличения спастического мышечного ответа во время растяжения мышцы (в контексте гиперактивного растяжения).

У детей с церебральным параличом и спастикой верхних конечностей, сильные эксцентрические нагрузки, увеличили диапазон их движений, также уменьшили количество ко-сокращений, показанных на электромиографии.

Эксцентрические тренировки в контексте расстройств периферической нервной системы и нервно-мышечных соединений являются наиболее спорными. Применение эксцентрических нагрузок считается не до конца обоснованным методом. Поэтому требуется больше исследований, связанных с применением эксцентрики при данных заболеваниях, для наилучшего понимания.

Взрослые после операции на колено или травмы сустава

Ранний постоперационный период передней крестообразной связки или эндопротезирование коленного сустава – типичный период усиленной слабости мышц (особенно четырехглавой мышцы бедра). Важно установить безопасность применяемых вмешательств, особенно в постоперационный период. Первостепенное значение имеет стабильность, обеспечиваемая реконструкцией связок, путем мониторинга ответных реакций на любые упражнения с сопротивлением. Боль, рецидив травмы, нестабильность темпов – пограничные меры безопасности коленного сустава после операции. Если эксцентрическая реабилитация применяется и продвигается верными путями, как об этом говорится в серии работ Гербера и др., то стабильность колена не нарушается.  Никаких различий в мерах безопасности, указанных выше не было замечено, вследствие 12 недельного курса эксцентрических занятий и ускоренного курса обычных тренировок, в 3 неделю после операции. Успешная прогрессия негативной работы в период длительного курса реабилитации показала, что эксцентрическая нагрузка адекватна для данной группы людей. Эксцентрическая работа в 3 неделю после эндопротезирования колена, не дала отрицательных изменений в суставной и мышечной работе, в противоположность пятикратному увеличению негативной работы после 6 недель. Похожие результаты были выявлены при включении эксцентрики в многомесячный реабилитационный курс после операционных вмешательств и травмах колена. Также очевидно, что любые неблагоприятные реакции сустава, будь то отек или контрактуры, являются показателями того, что необходимо прекращать эксцентрическую работу. Известно, что отек колена может быть предотвращен, и движения в суставах наоборот становятся больше после эксцентрической нагрузки. Поэтому раннее, адекватное и безопасное применение эксцентрических нагрузок, в рамках реабилитации считается приемлемым, учитывая, что более 85% подтвердили результаты эксцентрической работы.