Постактивационное потенциирование скелетных мышц человека и влияние этого на двигательные качества: обзор литературы


Пяэсуке Мати
доктор философских наук, профессор Тартуского университета
mati.paasuke@ut.ee
Образовательная организация: Intitute of Exercise Biology and Physiotherapy, University of Tartu, Tartu Estonia
Эрелине Яан
доктор философских наук, лектор Тартуского университета
jaan.ereline@ut.ee
Образовательная организация: Intitute of Exercise Biology and Physiotherapy, University of Tartu, Tartu Estonia
Гапеева Хелена
врач, доктор философских наук, научный сотрудник Тартуского университета
elena.gapeyeva@ut.ee
Образовательная организация: Intitute of Exercise Biology and Physiotherapy, University of Tartu, Tartu Estonia
Кумс Татьяна
доктор философских наук, ассистент Тартуского университета
tatjana.kums@ut.ee
Образовательная организация: Intitute of Exercise Biology and Physiotherapy, University of Tartu, Tartu Estonia
Рекуена Бернардо
доктор философских наук, профессор университета Пабло де Олавиде
breqsan@upo.es
Образовательная организация: Faculty of Sport, Pablo de Olavide University, Sevilla, Spain

Ключевые слова: нервно-мышечная физиология; постактивационное потенциирование; двигательные качества; спортивная тренировка.

Аннотация: Термин «постактивационное потенциирование» (ПАП) приводится для описания феномена увеличения силы изометрического сокращения скелетных мышц после прыдущего максимального произвольного сокращения (МПС). В обзоре литературы описываются возможные физиологические механизмы ПАП, исследования, которые изучали ПАП мышц спортсменов различных видов тренировки, а также основы того, как феномен ПАП может быть применён для улучшения двигательных качеств человека. Существует два возможных механизма ПАП: (1) фосфорилирование регуляторных легких цепей миозина, что увеличивает чувствительность комплекса актин-миозин к Ca2+, освобождающемуся из саркоплаз-матического ретикулума во время последовательных мышечных сокращений; (2) повышение синаптического возбуждения спинальных мотонейронов, что приводит к увеличению способности генерации силы вовлеченных мышечных групп. ПАП имеет наибольшую величину незамедлительно после короткого изометрического МПС и затем быстро уменьшается, оставаясь существенной в течение 5-10 минут. Величина ПАП мышц подошвенных сгибателей стопы и разгибателей коленного сустава значительно выше у высоко-квалифицированных спортсменов силовых и скоростно-силовых видов спорта, чем у спортсменов видов спорта с преимущественной тренировкой на выносливость и нетренированных лиц такого же возраста и пола. ПАП, индуцируемое коротким изометрическим МПС, приводит к увеличению изокинетического момента силы при разгибании коленного сустава, удлинению высоты вертикального прыжка и улучшению результата жима лёжа. Исследователями было найдено значительноеувеличение высоты вертикального прыжка после пятикратного приседания со штангой и различных упражнений для разминки. Однако на данном этапе невозможно уточнить, наступает ли наблюдаемое улучшение двигательных качеств вследствие включения механизмов, ответственных за ПАП, или это является простой манифестацией тренировочных стимулов или различием в измерениях. Таким образом, изучение роли ПАП в улучшении двигательных качеств человека могло бы представлять интерес для последующих исследований.

Список литературы:

1. Westerblad H, Lee JA, Lannegren J, Allen DG (1991) Cellular mechanisms of fatigue in skeletal muscle. Am J Physiol 30: C195-C209.

2. Sale DG (2002) Postactivation potentiation: role in human performance. Exerc Sport Sci Rev 30: 138143.

3. Gollhofer A, Schopp A, Rapp W, Stroinik V (1998) Changes in reflex excitability following isometric contraction in humans. Eur J Appl Physiol 77: 89-97.

4. Trimble MH, Harp SS (1998) Postexercise potentiation of the H-reflex in humans. Med Sci Sports Exerc 30: 933-941.

5. Sale DG (2004) Postactivation potentiation: role in performance. Br J Sports Med 38: 386-387.

6. Gossen ER, Sale DG (2000) Effects of postactivation potentiation on dynamic knee extension performance. Eur J Appl Physiol 83: 524-530.

7. Hamada T, Sale DG, MacDougall JD (2000) Postactivation potentiation in endurance-trained male athletes. Med Sci Sports Exerc 32: 403-411.

8. Binder-McLeod SA, Dean JC, Ding J (2002) Electrical stimulation factors in potentiation of human quadriceps femoris. Muscle Nerve 25: 271-279.

9. Latash M (1998) Neurophysiological basis of movement. Human Kinetics, Champaign (IL).

10. Hodgson M, Docherty D, Robbins D (2005) Postactivation potentiation: Underlying physiology and implications for motor performance. Sport Med 35: 585-595.

11. Paasuke M, Saapar L, Ereline J, Gapeyeva H, Requena B, Oopik V (2007) Postactivation potentiation in knee extensor muscles in female power- and endurance-trained, and untrained women. Eur J Appl Physiol 101: 577-585.

12. O'Leary DD, Hope K, Sale DG (1997) Posttetanic potentiation of human dorsiflexors. J Appl Physiol 83: 2131-2138.

13. Requena B, Ereline J, Gapeyeva H, Paasuke M (2005) Posttetanic potentiation in knee extensors after high-frequency submaximal percutaneous electrical stimulation. J Sport Rehabil 14: 258-267.

14. Macintosh BR, Willis JC (2000) Force-frequency relationship and potentiation in mammalian skeletal muscle. J Appl Physiol 88: 2088-2096.

15. Froyd C, Beltrami FG, Jensen J, Noakes TD (2013) Potentiation increases twitch torque by enhancing rates of torque development and relaxation. J Hum Kinetics 38: 83-94.

16. Grange RW, Vandenboom R, Houston ME (1993) Physiological significance of myosin phosphorylation in skeletal muscle. Can J Appl Physiol 18: 229-242.

17. Iglesias-Soler E, Paredes X, Carballeira E, Marquez G, Fernandez-Del-Olmo M (2011) Effect of intensity and duration of conditioning protocol on post-activation potentiation and change H-reflex. Eur J Sport Sci 11: 33-38.

18. Metzger JM, Greaser ML, Moss RL (1989) Variations in cross-bridge attachment rate and tension with phosphorylation of myosin in mammalian skinned skeletal muscle fibres. Implications for twitch potentiation in intact muscle. J Gen Physiol 93: 855883.

19. Gullich A, Schmidtbleicher D (1996) MVC-induced short-term potentiation of explosive force. N Stud

Athlet 11: 67-81.

20. Folland JP, Wakamatsu T, Fimland MS (2008) The influence of maximal isometric activity on twitch and H-reflex potentiation, and quadriceps femoris performance. Eur J Appl Physiol 104: 739-748.

21. Hodgson M, Docherty D, Zehr EP (2008) Postactivation potentiation of force is independent of H-reflex excitability. Int J Sports Physiol Perform 3: 219-231.

22. Young WB, Jenner A, Griffiths K (1998) Acute enhancement of power performance from heavy load squats. J Strength Cond Res 12: 82-88.

23. Duthie GM, Young WB, Aitken DA (2002) The acute effects of heavy loads on jump squat performance: an evaluation of the complex and contrast methods of power development. J Strength Cond res 16: 530538.

24. Baker D (2003) The effect of alternating heavy and light resistance on power output during upper-body complex power training. J Strength Cond Res 17: 493-497.

25. Jensen RL, Ebben WP (2003) Kinetic analysis of complex training rest interval effect on vertical jump performance. J Strength Cond Res 17: 345-349.

26. Sweeney HL, Bowman BF, Stull JT (1993) Myosin light chain phosphorylation in vertebrate striated muscle: regulation and function. Am J Physiol 264: C1085-C1095.

27. Vanderboom R, Grange RW, Houston ME (1995) Myosin phosphorylation enhances rate of force development in fast-twitch skeletal muscle. Am J Physiol Cell Physiol 268: C596-C603.

28. MacIntosh BR, Rassier DE (2002) What is fatigue. Can j Appl Physiol 27: 42-55.

29. Robbins DW (2005) Postactivation potentiation and its practical applicability: A brief review. J Strength Cond Res 19: 453-458.

30. Rassier DE, MacIntosh BR (2000) Coexistence of potentiation and fatigue in skeletal muscle. Braz J Med Biol Res 33: 499-508.

31. Abbate F, Sargeant AJ, Verdijk PW, de Haan A (2000) Effects of high frequency initial pulses and posttetanic potentiation on power output of skeletal muscle. J Appl Physiol 88: 35-40.

32. Vandervoort AA, Quinlan J, Mccomas AJ (1983) Twitch potentiation after voluntary contraction. Exp neurol 81: 141-152.

33. Baudry S, Duchateau J (2007) Postactivation potentiation in a human muscle: effect on the rate of torque development of tetanic and voluntary isometric contractions. J Appl Physiol 102: 13941401.

34. Requena B, Gapeyeva H, Garcia I, Ereline J, Paasuke M (2008) Twitch potentiation after voluntary vs. electrically induced isometric contractions in human knee extensor muscles. Eur J Appl Physiol 104: 463472.

35. Green HJ, Jones SR (1989) Does post-tetanic potentiation compensate for low frequency fatigue? Clin Physiol 9: 499-514.

36. Petrella RJ, Cunningham DA, Vandervoort AA, Patterson DH (1989) Comparison of twitch potentiation in the gastrocnemius of young and elderly men. Eur J Appl Physiol 58: 395-399.

37. Paasuke M, Ereline J, Gapeyeva H (2000) Twitch contraction properties of plantar flexor muscles in

pre- and post-pubertal boys and men. Eur J Appl Physiol 82: 459-464.

38. Baudry S, Duchateau J (2004) Postactivation potentiation in human muscle is not related to the type of maximal conditioning contraction. Muscle Nerve 30: 328-336.

39. Paasuke M, Ereline J, Gapeyeva H, Torop T (2002) Twitch contractile properties of plantarflexor muscles in female power-trained athletes. Med Sport, 55: 279-286.

40. Hicks AL, Cupido CM, Martin J, Dent J (1991) twitch potentiation during fatiguing exercise in the elderly: the effects of training. Eur j Appl Physiol 63: 278281.

41. Rice CL, Cunningham DA, Patterson DH, Dickinson JR (1993) Strength training alters contractile properties of the triceps brachii in men aged 65-78 years. Eur J Appl Physiol 66: 275-280.

42. Sleivert GG, Campbell MG, Sale DG (1999) The effect of resistance training on post-activation potentiation of isometric twitches and dynamic voluntary movements. Med Sci Sports Exerc 31 (Suppl 5): S327.

43. Tsimachidis C, Patikas D, Galazoulas C, Bassa E, Kotzamanidis C (2013) The post-activation potentiation effect on sprint performance after combined resistance/sprint training in junior basketball players. J Sports Sci 31: 1117-1124.

44. Paasuke M, Ereline J, Gapeyeva H (1998) Twitch potentiation capacity of plantarflexor muscles in endurance and power athletes. Biol Sport 15: 171178.

45. Ereline J, Gapeyeva H, Paasuke M (2011) Comparison of twitch contractile properties of plantarflexor muscles in Nordic combined athletes, cross-country skiers, and sedentary men. Eur J Sport Sci 11: 61-67.

46. French DN, Kraemer W, Cooke SB (2003) changes in dynamic exercise performance following a sequence of preconditioning isometric muscle actions. J Strength Cond Res 17: 678-685.

47. Mitchell CJ, Sale DG (2011) Enhancement of jump performance after a 5-RM squat is associated with postactivation potentiation. Eur J Appl Physiol 111:1957-1963.

48. Radcliffe JC, Radcliffe JL (1996) Effects of different warmup protocols on peak power output during a single response jump task. Med Sci Sports Exerc 28: S189.

49. Hrysomallis C, Kidgell D (2001) Effect of heavy dynamic resistive exercise on acute upper-body power. J Strength Cond res 15: 426-430.

50. Nibali ML, Chapman DW, Robergs RA, Drinkwater EJ (2013) Validation of jump squats as a practical measure of post-activation potentiation. Appl Physiol Nutr Metab 38: 306-313.

51. Requena B, Gapeyeva H, Ereline J, Garcia I, Gonzalez-Badillo JJ, Paasuke M (2011) Relationship between postactivation potentiation of knee extensor muscles, sprinting and vertical jumping performance in professional soccer players. J Strength Cond Res 25: 367-373.

Сведения об авторах:

Пяэсуке Мати - доктор философских наук, профессор Тартуского университета

Эрелине Яан - доктор философских наук, лектор Тартуского университета

Гапеева Хелена - врач, доктор философских наук, научный сотрудник Тартуского университета

Кумс Татьяна - доктор философских наук, ассистент Тартуского университета

Рекуена Бернардо - доктор философских наук, профессор университета Пабло де Олавиде

Показать полный текст