20240616 ： ハムストリング損傷・筋線維タイプ・カルノシン・サッカー・加速時間
ランニングに関連したハムストリングスの肉離れ（HSI）は、男子サッカーにおいて依然として高い発生率と再発率を示しています 。個々のアスリートがHSIを起こしやすくなる原因として、すでに繰り返し調査されているアスリートおよびパフォーマンス関連のリスク要因（年齢、傷害歴、（遠心性）筋力）の他に 、ハムストリングスの筋線維類型がこれに関与していると考えられています 。ハムストリングスの筋線維タイプの構成に関するこれまでの研究では、ハムストリングスは他の下肢筋群と比較して速筋（FT）線維の割合が高いため、特に肉離れを起こしやすいことが示唆されています 。
速筋線維は、アスリートの爆発力を促進する有益な収縮特性（例：ピーク張力までの時間が短い）を持っているが、酸化力が限られているため、乳酸蓄積により有酸素運動と反復無酸素運動の能力が制限される 。これにより、疲労の発現が早まり、筋肉内の酸性化が促進され、反復高速ランニング中の筋肉の緊張損傷のリスクが高まる可能性がある 。さらに、FT線維は、遅筋（ST）線維と比較して、（遠心性）運動によって引き起こされる構造的損傷を受けやすく、これは両線維グループの超微細構造の違いによるものであり、FT線維は緊張に対する耐性が低い（Zディスクが狭い、分子量が低い、アイソフォーム発現が低い） 。線維構造や筋腱構造の特徴に関する既存の証拠や科学的背景とは異なり、ハムストリングスの筋線維タイプの構成に関する研究は、ハムストリングスの緊張による損傷リスク評価の観点では乏しく、存在せず、ハムストリングスの損傷を起こしやすい運動選手集団では研究されたことがない。ごく最近の研究では、プロスペクトデザインを用いて、男性プロのサッカー選手のヒラメ筋のカルノシン含有量とハムストリングスの損傷リスクとの関連性を評価した。結果によると、FT線維優位を示唆する筋肉内カルノシン含有量の高い選手は、カルノシン含有量の低い選手と比較して、ハムストリングスの損傷を負うリスクが5倍高く、これは遅筋（ST）優位の線維分布と一致していることが明らかになった。他の研究者は、一人の個体内での線維タイプの割合に関して筋横断的な表現型の存在を示唆しており、これは一人の被験者内の骨格筋全体にわたってかなり均一な線維タイプの分布を示唆しているが、ハムストリング筋ユニット自体の線維タイプ構成が、特に筋肉の緊張損傷に対する脆弱性にどのような役割を果たしているかについては、これまで調査されたことがない。
本研究では、アマチュアの男子サッカー選手集団において、ハムストリングスの筋線維タイプの分布がハムストリングスの負傷歴および運動能力にどの程度関連しているかを調べることを目的とする。これは、陽子磁気共鳴分光法（1 H-MRS）を用いて行われる。これは、特定の代謝物の濃度を定量化できる軟部組織特異的な定量的（代謝および機能的）MR技術である。ジペプチドカルノシンは代謝物であり、その筋肉内濃度は、遅筋線維と比較して速筋線維で2倍高いことが確認されている。これまでの研究では、筋線維タイプの同定の観点から、この1 H-MRS技術は、組織化学染色による侵襲的な筋肉サンプリング手順の代替手段として検証されている。
本研究の目的は、
1)アマチュア男性サッカー選手のサンプルで1 H-MRS を用いてハムストリング筋の線維組成を特定すること、
2)ハムストリング筋の線維組成とハムストリングス捻挫歴 (HSIH) との関連性を評価すること、
3)ハムストリング筋の線維組成と運動能力の関連性を調査することです。
どちらも HSI リスクと関連しており、両方の特徴が相互に関連していることも示唆しています。
グループ間の比較では、連続統計解析（p = 0.34）とカテゴリ統計解析（p = 0.21）のいずれにおいても、相対カルノシン含有量（任意の単位[（C2-Hピーク/水ピーク）* 1000000]で表す）または関連するスコアに差がないことが明らかになりました。線維の種類に関する推定を行うために使用されるこの相対カルノシン濃度パラメータのデータ分布は、コントロールグループとHSIHグループの両方で著しく高い変動性を示しました（変動係数（CV）= 31.2％）HSIHに基づいてさらに細分化することなく、サンプル全体内の線維タイプの分布を示しています。
相関分析では、相対的なカルノシン含有量と等速性大腿筋の強度との間に関連は認められなかったが、ANOVA分析（分類されたZコアの関数としてのハムストリング強度）では、240°/秒の角速度で集中的に測定したハムストリングのピークトルクまでの時間に有意なグループ間差が認められた（p = 0.025）。FT優位の参加者は最も短いTPT（最大筋力発揮までの時間）を示し、ST優位の参加者は最も長いTPTを示し、中間のタイプの参加者はその中間のスコアを示した。Bonferroni補正による事後一対比較では、この差はSTおよびFT線維カテゴリーグループ間に位置し、ピークトルクまでの時間はそれぞれ244 ± 38 msおよび188 ± 50 msであることが明らかになった（p = 0.044）。
これは、男性サッカー選手のサンプルにおけるHSIHとパフォーマンスの両方の関数として、 1 H-MRSを用いてハムストリングスの筋線維類型を非侵襲的に調査した初の研究である。結果によると、半筋の近位部で調査したハムストリングスのカルノシン含有量は、男性のアマチュアサッカー選手で非常に変動が大きく、特に均一なカルノシン濃度を示さず、むしろ個人間の変動が大きく、明確に優勢な線維類型が存在しないことを示唆していることが明らかになった。興味深いことに、このカルノシン濃度は、HSIHとも、機能的パフォーマンス関連の結果とも関連を示さなかった。240°/sで求心性に測定したハムストリングスのTPTのみが、筋線維類型と有意な関連を示し、速筋優勢線維タイプの選手では遅筋優勢線維タイプの選手と比較してTPTが有意に短いことが判明した。
この研究の最初の重要な発見は、アマチュアサッカー選手の本研究サンプルのハムストリング筋群は、筋肉内カルノシン含有量の個人差が大きいことです。このカルノシン含有量の分布は、本研究サンプル内のハムストリング筋がむしろ中間の線維類型プロファイルを示しており、速筋線維優位の筋肉群とは見なされない可能性が高いことを示しています。これらの発見は、ハムストリングは主に速筋線維（約55%）で構成されているため、遠心性誘発性筋損傷（EIMD）や疲労に対して特に脆弱であり、そのため、高速走行を繰り返す爆発的なフィールドスポーツでは、筋肉の緊張による損傷を起こしやすいという、これまでの文献で述べられていることとは対照的です。この理論的枠組みは、ある種の規範的なデータベースを提供するという点で価値があるものの、死体における壊死したハムストリング筋組織のin vitro研究に基づいて作成されたため、サッカーにおける実際のHSIリスクプロファイルとはほとんど関係がありません。その研究で、ギャレットと同僚は、ハムストリング筋単位の7つの異なる部位でハムストリング筋線維組成を調査し、BFLHの近位および遠位領域でタイプII（FT）筋線維の表現がそれぞれ55%と54%、SemiTの近位および遠位領域で55%と60%、半膜様筋の近位および遠位領域で51%と51%であることが明らかになりました。これらの知見と、関連する予備的な死体研究および参照研究 に基づき、この研究では高齢者の代謝的に不活性な筋肉組織を調査したものであり、サッカー関連の負荷メカニズムやハムストリングスの損傷発生との関連がないため、ハムストリングスの筋緊張損傷リスクにおける線維タイプ構成の役割を推定することはできません。それでも、この研究は、二関節ハムストリング筋単位の分布の（変化する）プロファイルに関する洞察を提供し、この特定の場所の線維分布が（近位）BFLH領域のものと非常に類似していることが確認されたため、 1 H-MRS測定に近位SemiTのボクセルを選択する方法論的アプローチに科学的証拠を提供しました。現在の結果は慎重に解釈する必要があり、一般的なハムストリング筋群の線維タイプの判定に近位SemiTカルノシン含有量の特定を使用することはできません。今後の研究では、近位、中間部、遠位ハムストリング筋領域でのボクセル選択も含める必要があります。しかし興味深いことに、本研究の結果は、BF31人の健康な男性ボランティア（非運動選手）のサンプルにおけるLH線維分布（ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）による）、筋肉量、最大および爆発的な膝屈筋の強さを調査しました。研究者らは、BF LHの筋線維組成がバランスが取れており、タイプI（遅筋）筋線維が47％、タイプIIa（中筋）筋線維が36％、タイプIIx（速筋）筋線維が17％であることを発見しました。この新たな洞察の他に、研究者らは、筋線維タイプと最大または爆発的な膝屈筋の強さの間には関連性がないことも発見しました。彼らの研究では、線維タイプの大きな個人差がこれらの調査結果に重要な部分を占めている可能性が高く、本研究の調査結果にも当てはまる可能性が高いです。実際、我々の研究結果では、ハムストリングスの相対カルノシン含有量も大きな変動係数（31.2%）を示しており、この研究のアマチュアサッカー選手のサンプル内では筋線維タイプの構成に大きなばらつきと不均一性があることを示唆している。この大きな変動係数は、選択された研究サンプルの規模がかなり限られており、プロではなくアマチュアのアスリートで構成されていたことを考慮すると、HSIHとパフォーマンスとの関連が見られなかったこと（上記の研究の場合も同様）の一因である可能性が高い。Evangelidisのサンプルはレクリエーションとして活動的な男性で構成されていたが、我々のサンプルはアマチュアの男性サッカー選手で構成されていた。Evangelidisらは、BF LHは速筋線維が優勢な筋肉実体とはみなすべきではなく、その線維構成は、彼らの特定の研究サンプルにおける筋緊張損傷に対するその特定の脆弱性の一部ではないと結論付けた。
この研究の2番目で最も重要な発見は、アマチュア男子サッカー選手のハムストリング筋線維の類型がHSIHと関連がなかったことである。これは、既存の理論的枠組みや、最近発表されたふくらはぎの筋肉のカルノシン含有量とハムストリングの緊張損傷リスクとの関連に関する研究に基づいて予想されたものとは逆である。これらの著者らは、同じ13シーズン連続でハムストリングスの損傷の発生を前向きに監視されたプロの男性サッカー選手のコホートにおいて、ハムストリングスの代わりに単関節ヒラメ筋を使用して筋肉内カルノシン含有量を測定するH-MRS法。私たちの研究と同様に、彼らは男性のプロサッカー選手が幅広い筋線維構成（遅筋44％、中間型40％、速筋15％）を示すことを明らかにした。しかし、私たちの研究結果とは反対に、彼らの前向き分析の結果は、速筋型アスリートは主に遅筋線維プロファイルを持つアスリートと比較して、インデックスHSIを患うリスクが5倍高いことを示しました。これらの研究結果は矛盾しているように見えますが、研究サンプルの本質的な違いによって説明される可能性が最も高いです。Lievensらは、プロが構成した競技シーズンを通して、非常に厳格で標準化されたトレーニングと競技セッションに等しくさらされているプロの男性サッカー選手のコホートを評価しました。私たちのサンプルはアマチュアの男性サッカー選手で構成されており、彼らのトレーニングや試合参加によるサッカーへの露出は、クラブと個人選手とで本質的に異なることが知られています。さらに、週の食事、週の活動レベル、他のレクリエーションスポーツへの参加などの他の特徴は、アマチュアアスリートの傷害リスクとパフォーマンスプロファイルに、これらのサッカーへの露出の違いや一般的な行動の特徴にも多少依存する可能性のある選手の筋線維含有量よりもおそらく高い程度で影響します。アマチュアスポーツでは、競技シーズンを通しての露出率が比較的低く、サッカー特有のトレーニングや競技時間以外の行動は多様であるため、選手の傷害リスクとパフォーマンス能力に影響を与える他の要因が多すぎると考えられます。Lievens らの研究で異なる結果が出たもう 1 つの理由は、おそらくそれほど重要ではないものの、著者らが特に、ヒラメ筋で評価した全体的な (筋肉グループに依存しない) 骨格筋線維の類型 (プロの男性サッカー選手) が、ハムストリングス損傷の感受性と関連しているかどうかを特定したかったことです。私たちの研究は、ハムストリングスの適切な筋線維構成が、アマチュアサッカー選手におけるハムストリングス損傷の発生率が絶え間なく高い原因のどの程度に関係しているのかを特に検証したかった。本研究の著者らは、リーベンスらが FT を主とする選手が HSI にかかりやすいと結論付けた事実は、これらの選手は爆発力、敏捷性、スピードに優れ、スポーツ特有の動作中にハムストリングスにかかる機械的負担が大きくなるという事実によって部分的に説明できるのではないかと示唆している。この推論によれば、著者らはまた、速筋優位のふくらはぎの筋肉プロファイルを持つ選手は、疲労耐性が低いことと疲労が神経筋協調能力に悪影響を及ぼすことから、HSI損傷のリスクが高くなる可能性があり、高速走行の場合のように高負荷の伸張収縮中にハムストリングが緊張損傷のリスクが高まる可能性があると示唆した。本研究では、1 H-MRS 推定ハムストリング筋線維類型と HSIH。とはいえ、アマチュア サッカー選手個人のハムストリング筋における速筋線維の割合が高いと、ハムストリングが HSI を起こしやすい傾向があるかもしれませんが、この傾向がハムストリング筋ユニット全体に当てはまるという証拠は現在ありません。また、レクリエーション スポーツ選手の集団では、最大および爆発的な膝屈筋の強さと筋厚 (T1 磁気共鳴画像法によって客観化) の間に有意な関連性が確認されたことにも留意することが重要です 。筋構造の他の特徴 (例: 筋厚や筋束の長さ) は、筋力パフォーマンス能力にも有意に関連しているため、レクリエーション活動的な集団では HSI リスクに影響を与える可能性が高くなります。
3 番目で最後の仮説については、ハムストリングスの筋線維タイプと機能的パフォーマンスまたは等速度性筋力プロファイルとの間に明確な関連性を確立できませんでした。データ解析では、SemiT のカルノシン含有量と、240°/s で求心性に測定されたハムストリングスのピークトルク変数までの時間との間にのみ有意な関連性が確立され、この時間は SemiT カルノシン含有量が高い参加者で有意に短くなることが確立されました。これはアマチュアサッカー選手の集団におけるハムストリングスの筋線維タイプとパフォーマンスとの関連性を評価した最初の研究であったため、既存の研究と比較することは不可能です。サッカー選手のサンプルではないものの、Evangelidis らの結果は私たちの調査結果と一致しており、最大または爆発的なハムストリングスの筋力と線維類型との間に関連性がないことを示しています 。比較的最近の1 H-MRS に基づく線維タイプ判定研究では、ふくらはぎの筋肉内のカルノシン含有量と運動能力との関係を評価し、特定のスピード関連パフォーマンス特性と Z スコア/カルノシン含有量の高さとの間に、限定的ではあるものの有意な関連性が認められました 。ほぼ同じ方法論的アプローチを用いた以前の研究では筋線維タイプとパフォーマンスの間に関連性が認められたのに対し、本研究では関連性が認められなかったという事実は、やはりアマチュア選手とプロ選手の違いによるものかもしれません。運動能力、特に爆発力は、筋線維タイプのみよりも多くの要因 (神経筋制御、筋力、プライオメトリック能力、反応速度など) に依存します。これらの他の特徴はプロ選手では十分かつ高度に同様に訓練されているため、筋線維タイプが運動能力に与える影響は、アマチュア選手と比較してプロ選手の方がはるかに重要であると考えられています。プロ選手は同じ運動にさらされ、ほぼ同じレベルで訓練され、同様の運動能力を有しています (同じスポーツ分野内)。これはアマチュアアスリートには当てはまりません。アマチュアアスリートのパフォーマンスは主に (1) 体力、(2) スポーツへの露出、食事、行動、(3) 病歴とスポーツ経験に依存し、基礎となる筋線維タイプはパフォーマンス能力プロファイルのほんの一部に過ぎないと予想されます。アマチュア選手とエリート選手の異なる運動プロファイルに加えて、半腱様筋とヒラメ筋のカルノシン含有量の違いも、ここで異なる結果を見つける上で役割を果たしている可能性があります。したがって、将来の研究では、理想的には、線維類型、傷害感受性、パフォーマンスの関係を調査し、さまざまな筋肉グループとそれらの筋肉内のいくつかの筋肉内位置を評価する必要があります。
ハムストリングスの筋線維組成は、男性アマチュアサッカー選手では非常に多様であることが確認されており、HSIH や、短距離走、垂直跳び、ハムストリングスの筋持久力、または等速度性ハムストリングスの筋力パラメータで評価した運動能力との関連は示されていません。これらの研究結果は、(男性アマチュアサッカーでは)
(1) ハムストリングスの筋は特定の線維タイプの優位性を持たず、かなりの個人差があるように思われること、
(2) アマチュア男性サッカー選手における線維組成はハムストリングスの損傷発生や運動能力、ハムストリングスの強度とは関係がないことを示しています。
結果に基づき、著者らは、ハムストリングスの筋線維タイプは、アマチュア男性サッカー選手におけるハムストリングスの筋緊張損傷に対する感受性に寄与する大きなリスク要因とは見なされない可能性が高いと示唆しています。
実装できる解釈
–半腱様筋の近位部で評価したハムストリング筋線維タイプは、アマチュア男性サッカー選手の筋肉緊張損傷リスクや運動能力とは関連がない。
–アマチュア スポーツでは、他の多くの交絡因子が選手のパフォーマンス能力と怪我のリスク プロファイルに影響を与えると考えられています。 これらの要因は、主にサッカー競技のレクリエーション レベルでの運動行動と背景 (医学的およびスポーツ関連の両方) の大きなばらつきに関連しています。
アマチュアレベルで筋肉損傷の予防を組織化する場合、筋線維のタイプの潜在的な違いに焦点を当てる必要はありません。
アマチュアサッカー選手の間では筋線維の類型に大きなばらつきがあるため、一般的な回復内容では速筋と遅筋が優勢な選手の両方に十分対応できるかどうかは疑問であるため、回復セッションは理想的には個々のアスリート（およびその類型）のレベルに合わせて編成する必要があることを示しています。
まとめ
ハムストリングス挫傷（HSI）は、依然としてサッカーで最も一般的な傷害である。最近の研究では、ハムストリングスの筋形態と構造の役割に焦点が当てられている。ハムストリングスの筋線維タイプ構成も役割を果たしている可能性があるが、これは運動選手集団におけるHSIリスクの観点から調査されたことはない。本研究の目的は、アマチュア男性サッカー選手集団におけるハムストリングス筋線維タイプ、ハムストリングス挫傷歴（HSIH）、パフォーマンス、等速性筋力の関係を調査することであった。この横断的観察研究では、44人の男性サッカー選手（HSIHあり22人、なし22人）が参加した。本研究は、プロトン磁気共鳴分光法（1H -MRS）を使用した非侵襲的筋繊維構成評価、機能的パフォーマンス（最大跳躍高、最大スプリント速度、ハムストリングス筋力持久力（片足ハムストリングブリッジテスト）によって評価）、および等速性筋力テストで構成されていた。結果は、ハムストリングのカルノシン濃度がこのサッカー選手集団内で高い個人間変動を示し、HSIH またはいずれの機能的パフォーマンスパラメータとも有意に関連していないことを明らかにした。筋肉内カルノシン含有量と有意な関連性を示した唯一の副次的評価指標は、等速度性筋力テスト中に 240 度/秒 (°/s) の角速度で集中的に測定されたピークトルクまでの時間 (TPT) によって客観化されたハムストリングの爆発的な筋力発揮能力であった。この TPT は、より高いカルノシン濃度を示した選手の方が有意に短かった (p = 0.044)。この結果は、男性のアマチュアサッカー選手では、
(1) ハムストリングに明確な繊維タイプの優位性がない
(2) この集団の線維類型は HSIH またはパフォーマンスに関連しない
ことを示しています。