Muskelelastizität

Muskelelastizität ist die Fähigkeit der Muskelfasern, sich zusammenzuziehen und in ihren ursprünglichen Zustand, d. h. in ihre "normale" Position, zurückzukehren.

Definition

Die Elastizität ist eine strukturelle Anpassung von Sehnen und Faszien, eine spezifische Eigenschaft des menschlichen Bewegungsapparats, die seine Fähigkeit bestimmt, eine motorische Aufgabe in der vollen Amplitude des vorhandenen Bewegungsbereichs auszuführen. Sie ist ein äußerst wichtiges Element, das die Entwicklung von Kraft und Leistung der Sportler beeinflusst. Darüber hinaus ist ein entscheidendes Merkmal für jeden Sportler ein hohes Maß an kinetischer Energie bei der Interaktion zwischen zwei Objekten (elastischer Aufprall).

Die mechanischen Eigenschaften der Muskeln und Sehnen sowie die elastischen Eigenschaften der Gelenkstrukturen und die Steifigkeit, die sich aus den Muskelaktionen ergibt, beeinflussen die Steifigkeit der gesamten Gliedmaße. Bei der Umwandlung von Energie in Bewegung wird ein Teil der elastischen Energie in Muskeln und Sehnen zurückgeworfen. Aus diesem Grund ist ein "steifer" Muskel effektiver bei einer wirtschaftlichen Energieübertragung mit geringerer Sauerstoffaufnahme.

Die Muskelsteifheit wird als das Verhältnis zwischen Kraftänderungen und Muskelverformung definiert. Die Muskelleistung wird beeinträchtigt, wenn die Steifigkeit des Muskels erhöht ist und der Muskel folglich mehr Kraft zur Verformung benötigt als zuvor.

Einordnung

Die Elastizität von Muskeln ist ein Bestandteil der Flexibilität. Die weiteren Komponenten sind Erregbarkeit, Kontraktilität, Dehnbarkeit und Plastizität.

Erregbarkeit: Die Fähigkeit des Muskelgewebes, als Reaktion auf einen Impuls des Nervensystems, der durch einen chemischen, mechanischen oder elektrischen Reiz ausgelöst wird, eine Kontraktion zu erzeugen.
Kontraktilität: Die muskuläre Fähigkeit, sich mit Kraft zusammenzuziehen.
Dehnbarkeit: Der Muskel kann eine Dehnung über die Ruhelänge hinaus erreichen.
Plastizität: Die Fähigkeit der Muskeln, ihre Struktur zu verändern, um sich an die Arbeit, die sie verrichten, anzupassen.
Die Muskelelastizität ermöglicht es dem Muskel, nach der Kontraktion in seine physiologische Form zurückzukehren, d. h. der Muskel kann Kraft ausüben, ohne seine Struktur zu verlieren, und somit korrekt funktionieren.

Die Elastizität gibt dem Muskel die Möglichkeit, sich zu bewegen, eben auch um Verletzungen während des Trainings zu vermeiden.

Viskosität

Die Fähigkeit eines Materials, Bewegungen zu dämpfen, indem es bei höheren Dehnungsraten steifer wird.

Elastizität

Die Steifigkeit eines Materials, die sich in der Steigung seiner passiven Längen-Zug-Kurve widerspiegelt.

Viskoelastizität

Der Einfluss passiver Eigenschaften wie Elastizität und Viskosität ist leicht zu verstehen, wenn man bedenkt, dass sich Muskeln und andere weiche Gewebe wie Federn verhalten. Viskoelastische Materialien weisen eine Hysterese auf, eine Eigenschaft, bei der sich die Längen-Spannungs-Charakteristik des Gewebes bei Be- und Entlastung unterscheidet. Muskeln zeigen auch eine verwandte Eigenschaft, die Thixotropie, die auf der Ebene der Proteinmoleküle durch die Bildung von transienten Querbrücken erklärt werden kann.

Durch die elastische Nachgiebigkeit (Viskoelastizität) des fleischigen Anteils des Muskels, der hauptsächlich durch die Muskelfasern gebildet wird, passt sich der Muskel den unterschiedlichen Gelenkwinkelstellungen an.

Viskoelastische "Materialien" weisen Elemente beider Eigenschaften auf und zeigen als solche eine zeitabhängige Dehnung. Während Elastizität in der Regel das Ergebnis der Dehnung von Bindungen in einem geordneten Festkörper ist, ist Viskosität das Ergebnis der Diffusion von Molekülen in einem amorphen Material.

Flexibilität

Die Fähigkeit, sich zu bewegen und sich fortzubewegen, wird durch die Bewegungsfähigkeit der Gelenke und die kontraktilen Eigenschaften der Muskeln ermöglicht.

Die Muskeln agieren paarweise, manchmal auch mehr als ein Paar, so dass der Muskel, der Agonist genannt wird, die Bewegung ausführt und der Antagonist einen Widerstand ausübt, um eine Bewegung reibungslos und kontrolliert durchzuführen. Am Ende der Aktion kehren die Muskeln in ihre Ausgangsstellung zurück. Diese Fähigkeit wird als Elastizität bezeichnet.

Das Konzept der Flexibilität ist ein anderes. Die Flexibilität bewegt sich nicht, sondern erleichtert die Bewegung durch die Beweglichkeit der Gelenke. Je größer die Flexibilität ist, desto größer ist der Bewegungsumfang sowohl der Gelenke als auch der Muskeln, die sich an den von den Gelenken vorgegebenen Bewegungsumfang anpassen. Flexibilität ist also die Summe der Faktoren der Gelenkbeweglichkeit und der Muskelelastizität.

Bedeutung

Leistungssportler sind ständig extremen Trainingsbelastungen ausgesetzt und versuchen, ihr Anpassungspotenzial zu optimieren und dadurch die bestmöglichen sportlichen Ergebnisse zu erzielen. Eine solche Ausbeutung des Körpers führt jedoch zu chronischer Müdigkeit und Stress und erhöht somit das Verletzungsrisiko. Bei Profisportlern sind Muskelverletzungen das häufigste Trauma, wobei ihre Häufigkeit insbesondere bei Sprintern und Springern zunimmt.

Die häufigste Ursache für solche Verletzungen ist der Verlust der Gelenkflexibilität und Muskelsteifigkeit, die eine der Hauptkomponenten der Gelenkflexibilität ist. Meistens treten die Verletzungen während der Ausübung von Sport und Training auf, was sowohl durch morphologische Anzeichen als auch durch Kraftverlust bestätigt wird. Schwellungen und die Freisetzung von intrazellulären Enzymen sowie Muskelschmerzen aufgrund von Muskelsteifheit sind sehr häufig.

Literatur

Labeit S, Kolmerer B. Titins: giant proteins in charge of muscle ultrastructure and elasticity. Science. 1995;270:293–6.
Magnusson SP, Simonsen EB, Aagaard P, Boesen J, Johannsen F, Kjaer M. Determinants of musculoskeletal flexibility: viscoelastic properties, cross-sectional area, EMG and stretch tolerance. Scand J Med Sci Sports. 1997;7:195–202.
Freiburg A, Trombitas K, Hell W, Cazorla O, Fougerousse F, Centner T, Kolmerer B, Witt C, Beckmann JS, Gregorio CC, Granzier H, Labeit S. Series of Exon-Skipping Events in the Elastic Spring Region of Titin as the Structural Basis for Myofibrillar Elastic Diversity. Circ Res. 2000;86:1114–1121.
Bret C, Rahmani A, Dufour AB, Messonnier L, Lacour JR. Leg strength and stiffness as ability factors in 100 m sprint running. J. Sports Med. Phys. Fitness. 2002;42:274–81.
Brughelli M, Cronin J. A review of research on the mechanical stiffness in running and jumping: Methodology and implications. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2008;18:417–26.
Wang HK, Lin KH, Su SC, Shih TT, Huang YC. Effects of tendon viscoelasticity in Achilles tendinosis on explosive performance and clinical severity in athletes. Scand J Med Sci Sports. 2012;22:147–55.
Anderson BR, Granzier HL. Titin-based tension in the cardiac sarcomere: molecular origin and physiological adaptations. Prog Biophys Mol Biol. 2012;110:204–17.
Beckendorf L, Linke WA. Emerging importance of oxidative stress in regulating striated muscle elasticity. J Muscle Res Cell Motil. 2015;36:25–36.
Kocur P, Tomczak M, Wiernicka M, Goliwąs M, Lewandowski J, Łochyński D. Relationship between age, BMI, head posture and superficial neck muscle stiffness and elasticity in adult women. Scientific Reports. 2019;9:8515.