Erőt ad és mindent lebíró akaratot

Amit eddig is tudtunk

Az izomfáradtság az izomszövet normálistól eltérő állapotának érzékelése a központi idegrendszerben, ami egy bizonyos idő elmúltával - az egyén érzékenységétől függően - fájdalomérzetben jelentkezik. Van, aki ezt a fájdalmat hosszú ideig tűri, és ezáltal például tovább képes mozgásban tartani végtagjait. Egy idő után azonban mindenképpen elérkezik az a stádium, amikor az izmok anyagcseréje, biokémiai környezete vagy struktúrája olyan mértékben változik meg, hogy azok erőkifejtése egyre kisebb lesz, ami a fáradás egyik jól definiálható jele.

Amennyiben az izomban a munkavégzés következtében a nagy energiatartalmú vegyületek (pl. foszfokreatin vagy adenozintrifoszfát) mennyisége kritikus mértékben lecsökken, az összehúzódás nem jön létre. Ezt úgy éljük meg, hogy az izom elmerevedik (vagy éppen görcsös állapotba kerül), és képtelen lesz a hosszát változtatni, azaz munkát végezni. A munkavégző-képesség csökkenésének illetve megszűnésének egy másik lehetséges oka az, amikor a folyamatos izomnyújtás (excentrikus kontrakció) következtében mikrosérülések keletkeznek az izomrostokon, amit szintén fájdalomként (izomláz) élünk meg, de csak jóval a munkavégzés után (12-72 óra elteltével). A mikrosérülések azt jelentik, hogy felbomlik az a struktúra, amely létrehozza az izmok összehúzódását, vagyis a fáradás ebben az esetben szerkezeti átalakulás következtében jön létre.

A kalcium szerepe

A Columbia Egyetem kutatói egy nemrégiben nyilvánosságra került tanulmányukban az izomsejtekben zajló kalciumáramlás fontosságára hívják fel a figyelmet. Az eddig is ismert volt, hogy a kalcium szintje alapvetően befolyásolja (bizonyos értelemben szabályozza) az izomrostok összehúzódását. A kutatók azt tapasztalták, hogy amikor az izom fáradni kezd, a sejtekben tárolt kalcium is szivárgásnak indul, és ezzel párhuzamosan az összehúzódások mértéke is csökken. Állításuk szerint amennyiben a szivárgást sikerül gátolni vagy jelentősen csökkenteni, akkor az izmok jóval hosszabb ideig képesek munkát végezni.

Szívelégtelenség

Az amerikai tudósok tulajdonképpen váratlanul bukkantak erre az összefüggésre. Az általuk végzett kutatás eredeti célja ugyanis az volt, hogy hatékonyabb módszert találjanak az úgynevezett vértolulásos szívelégtelenségben szenvedők kezelésére. Ez a betegség több tízmillió embert érint a fejlett ipari országokban, és legfőbb szimptómája az infarktus vagy tartósan magas vérnyomás következtében sérült szívizomzat. A sérült szív azon igyekezetében, hogy megfelelő mennyiségű vért pumpáljon a szervezeten keresztül, növekedni kezd, és végül olyan méretet ér el, hogy szinte teljesen kitölti a páciens mellkasát. A betegség előre haladtával teljesítménye ennek ellenére folyamatosan gyengül, és egyre kevésbé tudja ellátni feladatát, így a betegek közel fele öt éven belül meghal.

A kutatásban résztvevő szakemberek a szívizomzatban lezajló molekuláris történések vizsgálatával igyekeztek feltárni a folyamat hátterét. Kimutatták, hogy a központi idegrendszer olyan hormonokkal (epinephrine és norepinephrine) igyekszik támogatni a sérült szív munkáját, amelyek erősebb összehúzódásra ösztönzik annak izomzatát. A megerősített összehúzódások azért következnek be, mert az említett hormonok jelentősen növelik a szív izomsejtjeiben lévő kalcium mennyiségét. Abban az esetben, ha az ily módon felturbózott szív sem képes elegendő vért pumpálni, az agy parancsot ad a hormontermelés növelésére. Ez viszont egy idő után azzal jár, hogy az izomsejtek túlstimulálttá válnak, így megkezdődik a bennük tárolt kalcium elszivárgása, ami végső soron a szívizomzat működésének összeomlásához vezet.

Rycals

Miután a kutatók megértették a folyamat lényegét, állatkísérletekbe fogtak, melyek eredményeként egy olyan szer birtokába jutottak, ami meggátolja a kalcium elszivárgását a szívizomzat sejtjeiből. A rycalsnak keresztelt új vegyületet egereken próbáltak ki először, és azt tapasztalták, hogy segítségével hatékonyan előzhető meg a szívbénulás illetve a szív leállása. A sikeres tesztek után a Columbia Egyetem szakemberei úgy tervezik, hogy az új készítménnyel végzett első emberkísérletek akár még tavasszal elindulhatnak.

Időközben felvetődött annak a lehetősége, hogy a rycals nemcsak a szívizomzatban fejtheti ki jótékony hatását, hanem a csontozathoz köthető vázizmoknál is. A kutatók kísérletekkel kívánták igazolni az elméleti felvetést, ezért olyan gyakorlatsort állított össze egerek részére, ami rendkívüli módon kifárasztotta őket (úszás, futás a mókuskerékben, stb.). Azt figyelték meg, hogy a kalcium egy idő után valóban szivárogni kezdett az állatok izomsejtjeiben található raktárakból, amikor viszont kaptak az új szerből, a folyamat számottevő mértékben lelassult, így mozgási teljesítményük 10-20 százalékkal megnőtt.

A következő lépésben azt kellett megvizsgálni, hogy az emberi izomzat fáradása is összefüggésben van-e a kalcium szivárgásával. Ennek érdekében profi kerékpárversenyzők egy csoportját kérték fel egy kísérletre: a csoport fele három napon keresztül napi három órát kerekezett, míg a többiek ezalatt nem csináltak semmit, csak pihentek. A három nap elteltével mindegyikük combizomzatából mintát vettek, és összehasonlító analízis alá vetették őket. A végeredmény teljesen egyértelmű volt: a kipihent kerékpárosok izomsejtjeinek kalciumszintje jóval magasabb értéket mutatott.

Védekező mechanizmus

A kutatók az új készítményt természetesen elsősorban a szívelégtelenségben szenvedő betegek tüneteinek enyhítésére szánják, de tisztában vannak azzal, hogy annak teljesítményfokozó hatása már most felkeltette a sportolók egy részének érdeklődését. Ezek után nem nehéz belátni annak a veszélyét, hogy a rycals hatásmechanizmusának mintájára a doppingszerek egészen új generációját fejleszthetik ki a jövőben. Sokan gondolják azonban úgy, hogy a sportolóknak érdemes lenne megfontolni, valóban bölcs dolog-e kijátszani az izmok elfáradásának folyamatát. Nem kizárt ugyanis, hogy ez a jelenség a szervezet egyfajta védekező mechanizmusa, ami azt jelzi, hogy az egyén a nagy terhelés következtében hamarosan veszélyeztetett állapotba kerülhet, ami akár halállal is végződhet.

Dr. Tihanyi József, a Magyar Tudományos Akadémia doktora és a Semmelweis Egyetem Biomechanikai Tanszékének vezetője szerint valóban létezik egy védekező mechanizmus, ami megakadályozza a szervezet végzetes kimerülését, de az a központi idegrendszerhez köthető. Mint ahogy arról a cikk elején is szó volt, a fáradságérzet a központi idegrendszerben keletkezik, és elsősorban ez az, ami a gátlást előidézi (védekező mechanizmus). Ennek blokkoló hatása idegrendszeri stimulánsok (pl. sztrichnin) segítségével függeszthető fel, és ekkor juthat el a szervezet abba az állapotba, hogy nem érzékeli saját kimerülését, ami már valóban halálhoz vezethet.

Dr. Tihanyi József úgy véli, hogy a kalcium szivárgás csökkentése vagy megállítása nem függeszti fel a központi idegrendszer védekező mechanizmusát, és csak abban az esetben növelheti az izmok munkavégzésének idejét, ha azok struktúrája nem bomlott fel (nincsenek mikrosérülések) illetve elegendő energiát szolgáltató anyag áll rendelkezésre. A tanszékvezető ugyanakkor arra is figyelmeztet, hogy bár a rycals hatásmechanizmusa nincs veszéllyel az egész szervezet működésére (nem vezet halálhoz), számottevően növelheti a mikrosérülések előfordulásának esélyét és azok súlyosságát. Minden mesterséges beavatkozással óvatosan kell bánni, mert az izmok megnövekedett munkavégzése a szív, az izületek, a csontok és az inak túlterheléséhez vezethet, ami tartós egészségkárosodással járhat, vélekedik a professzor.