Relationship between body composition and muscle strength, and adaptation to constant intensity cycling exercise under laboratory conditions in male road cyclists

Abstract

Jalgrattasport on vastupidavusala, kus treening- ja võistluskoormused on seotud väsimuse tekkega, sealjuures on jalgratturitel oluline ennetada pikaajalisest väsitavast koormustest tingitud ülekoormusvigastusi. Enamik jalgratturitel teostatud uuringuid käsitlevad treening- ja võistluskoormustega kohanemist seoses muutustega südame- ja vereringesüsteemis või ainevahetuses. Vähem on andmeid keha koostise ja luutiheduse ning närvi-lihassüsteemi muutuste kohta professionaalsetel jalgratturitel. Käesolevas doktoritöös käsitleti kahte probleemi seoses jalgratturitega. Esiteks selgitati pikaajalise treeningu tulemusena tekkinud seosed keha koostise ja luutiheduse ning lihasjõu näitajate vahel Eesti parimatel meessoost maanteejalgratturitel. Teiseks selgitati, kuidas jalgratturid kohanevad ühekordse muutumatu koormusega jalgrattasõiduga laboratoorsetes tingimustes. Seejuures hinnati väsimuse teket selja- ja alajäsemete lihastes 30-min jalgrattasõidu tingimustes ning survejõudude jaotuvuse asümmeetriat isteasendis pärast koormuse lõppu. Selgus, et pikaajaliselt treeninud meesjalgratturitel on suurenenud seosed võrreldes mittetreenitutega kehamassi ja luutihedusega, mis näitab organismi pikaajalist kohanemist vastupidavustreeninguga. Sealjuures lihasjõu näitajad jalgratturitel keha koostise ja luutihedusega ei seostunud. Meesjalgratturitel ilmnes 30-minutilisel muutumatu koormusega jalgrattasõidul märkimisväärne seljalihaste väsimine, mis on seotud motoneuronite impulsseerimissageduse aeglustumisega seoses pidurduse tekkega seljaajus, kuid antud koormuse tingimustes alajäsemete lihastes muutusi ei esinenud. Ilmnes, et reie nelipealihase elektrostimulatsiooniga esile kutsutud kontraktsiooni näitajad taastusid pärast jalgrattasõitu kiiremini võrreldes tahtelise maksimaaljõuga, mis näitab perifeerse (lihas-) väsimuse olemasolu töötavates lihastes. Üheks oluliseks töö tulemuseks oli jalgratturitel nähtunud ebaühtlane survejõudude jaotuvus isteasendis istmikuluude piirkonnas 30-min jalgrattasõidu järgselt. Survejõudude jaotuvuse hindamine enne ja pärast pikaajalisi koormusi istuvas asendis on üheks võimaluseks ennetamaks ülekoormusprobleemide arenemist seljapiirkonnas. Cycling is an endurance sport where training and competition loads are related to fatigue. It is important for cyclists to prevent overuse injuries caused by long-term fatiguing loads. Most studies conducted on cyclists focus on adaptations to training and competition loads in relation to changes in the cardiovascular system or metabolism. There is less research on changes in body composition, bone composition, and the neuromuscular system in professional cyclists. This doctoral thesis evaluated two problems related to cyclists. First, the relationships between body composition, bone mineral parameters, and muscle strength indicators of the best long-term trained male road cyclists in Estonia were examined. Second, it was explained how cyclists adapt to single constant intensity cycling exercise under laboratory conditions. The development of fatigue in the back and lower limb muscles during 30-min cycling exercise and seat pressure asymmetries after cycling exercise were evaluated. As a result, it can be concluded that long-term trained male cyclists have stronger associations between bone mineral parameters and body mass compared to untrained controls, which shows the organism’s long-term adaptation to endurance training, whereas muscle strength was not associated with bone mineral and body composition parameters in cyclists. Male cyclists showed significant fatigue in their back muscles during a 30-min of cycling exercise at constant intensity. This fatigue is related to the slowing of the motoneuron impulse frequency due to inhibition in the spinal cord. However, there were no changes in lower limb muscles under the given load conditions. The electrically evoked twitch force characteristics of the knee extensor muscles recovered faster after cycling exercise at a constant intensity as compared to voluntary force-generation capacity. This indicates the presence of peripheral (muscle) fatigue in the working muscles. One important result of the doctoral thesis was the observed seat pressure asymmetry under the ischial tuberosity after cycling exercise. Assessing the seat pressure distribution before and after long-term loads is one way to prevent the development of overload problems in the back muscle area.