Az izomgörcsöknek két fő okát javasolták, és attól függően, hogy az egyén melyiket vallja, a megelőzési és kezelési stratégiák megválasztása is függ. Ez egy vagy-vagy dichotómiát sugall, és a szakirodalom gyakran így jelenik meg, és a hangos hangok határozott véleményt fogalmaznak meg mindkét oldalon . El kell azonban ismerni, hogy a kép egyáltalán nem egyértelmű, és a vita mindkét oldalának bizonyítékai gyengék. Nem valószínű, hogy egyetlen mechanizmus minden helyzetben minden görcsöt meg tud magyarázni, ezért valószínűleg hiábavaló az egyetlen ok-okozati mechanizmus keresése. Ebből következik, hogy az állapot megelőzésére és kezelésére irányuló stratégiák sem valószínű, hogy egydimenziósak lennének. Bármi legyen is azonban az elsődleges ok, egyértelmű, hogy a görcsöt az érintett izom aktív összehúzódása kíséri, amit az izom elektromos aktivitásának magas szintje bizonyít.

A hidratációs és elektrolitegyensúly zavarai

A hidratációs állapot és az elektrolitegyensúly változásainak szerepét, mint az EAMC etiológiájában szerepet játszó tényezőt Schwellnus elvetette, aki szerint “az EAMC etiológiájára vonatkozó ”elektrolitcsökkenés” és ”dehidratáció” hipotézisek alátámasztására szolgáló tudományos bizonyítékok főként anekdotikus klinikai megfigyelésekből, összesen 18 esetet tartalmazó esetsorozatokból és egy kis (n =10) eset-kontroll vizsgálatból származnak” . A bizonyítékoknak ezt az értékelését számos későbbi publikációban megismételték: Qiu és Kang például azt írta, hogy “az ezt alátámasztó bizonyítékok főként anekdotikus megfigyelésekből és esetjelentésekből származnak” . Lehet azonban, hogy több bizonyíték van, mint amit ezek a szerzők beismernek.

A legerősebb bizonyíték arra, hogy az izzadással összefüggő elektrolit-egyensúlyhiány bizonyos izomgörcsök kialakulásában szerepet játszik, az ipari munkásokon – főként bányászokon, hajók fűtőin, építőipari munkásokon és acélgyári munkásokon – az 1920-as és 1930-as években végzett nagyszabású megfigyelési és prospektív vizsgálatokban található, ahol a sóoldatos italok vagy sótabletták adása jelentősen csökkentette a görcsök előfordulását . Ezeket a vizsgálatokat elkerülhetetlenül korlátozták az akkoriban rendelkezésre álló módszerek, de előnyük volt, hogy nagy populációhoz jutottak hozzá, és a termelékenységgel kapcsolatos gondos orvosi nyilvántartást vezettek. A régebbi szakirodalom nagy részét könnyű elvetni, de a megfigyelések némelyike kiterjedt és aprólékos volt. A kor szokásos publikálási konvencióinak összefüggésében is olvasni kell őket.

Bár a módszerek korlátozottak voltak, néhány megfigyelés éles és néha figyelemre méltóan előrelátó volt. Moss például egy terjedelmes jelentést tett közzé, amelyben dokumentálta a szénbányászok görcsös eseteit és azokat a tényezőket, amelyek hozzájárulhattak e görcsök kialakulásához . A görcsök kialakulását, amelyek egyes esetekben súlyosan legyengítőek voltak, a következőknek tulajdonította: (1) magas léghőmérséklet; (2) túlzott vízivás, amit a száj és a torok kiszáradása okozott; és (3) folyamatos kemény munka.

Azt is megfigyelte, hogy a görcsök általában a munkaidő második felében és a fizikailag kevésbé fitt férfiaknál jelentkeztek, így nem csak az izzadságvesztés, hanem a fáradtság is szerepet játszott az etiológiában. Meg kell jegyezni, hogy a görcsöt nem a dehidratációnak vagy a szérum elektrolitkoncentrációjának emelkedésének tulajdonította, hanem “az izmok egyfajta vízmérgezésének, amelyet az izzadással járó nagy kloridveszteség, a túlzott vízivás és a vesekiválasztás átmeneti bénulása okoz” . A kloridot általában a testnedvekben mérték, mivel abban az időben nem volt jó nátrium-mérés, de szoros kapcsolat van a nátrium és a klorid koncentrációja között a verejtékben . Ez nem dehidrációra utal, ahogy a későbbi szerzők többsége állítja (pl. Bergeron ), hanem inkább a nem megfelelő, és talán túlzott sima vízbevitelre a verejtékkel történő nagy elektrolitveszteséggel kombinálva. Schwellnus a “dehidratáció” és az “elektrolit kimerülés” elméletekre hivatkozik , míg Qiu és Kang azt mondja, hogy “ez az elmélet azt sugallja, hogy a túlzott izzadás és ezáltal az elektrolitok elvesztése az izmok és az azokat beidegző idegek hibás működését okozhatja, ezáltal izomgörcsöket okozva” . Ez nem tükrözi hűen az 1920-as és 1930-as években javasolt elméleteket.

Az sem helytálló, hogy nem végeztek nagyszabású prospektív vizsgálatokat a víz- és sóegyensúly szerepének értékelésére az izomgörcsök etiológiájában. Dill és munkatársai beszámoltak a Hoover-gát építésének helyszínén és az ohiói Youngstown acélgyáraiban végzett intervenciós vizsgálatok eredményeiről . Mindkét helyszínen nagyszámú férfi végzett napi rendszerességgel kemény fizikai munkát rendkívül forró környezetben. Azt találták, hogy a görcsben szenvedők a következő jellemzőket mutatták: (1) dehidratáció; (2) csökkent nátrium- és kloridkoncentráció a vérplazmában; (3) kevés nátrium vagy klorid a vizeletben; (4) emelkedett szérumfehérje-koncentráció; (5) emelkedett vörösvérsejtszám; és (6) normális ozmotikus nyomás.

Ez egy összetett képet mutat: egyes leletek a dehidratációra jellemzőek (1, 4 és 5), míg mások a túlhidratációra utalnak (2, 3). Ugyanakkor arról is beszámoltak, hogy az izotóniás sóoldat beadása normalizálta a vérprofilt és azonnali enyhülést hozott a tünetekre. A legnagyobb beavatkozási vizsgálatban, amelyről ugyanebben a tanulmányban számoltak be, sóoldatot adtak az egyik malomban dolgozó 12 000 férfinak adott vízhez, míg a szomszédos malmokban dolgozók továbbra is sima vizet kaptak; ez hatékonyan megszüntette az izomgörcsöket szinte teljesen, bár a korábbi években és ugyanabban az évben más malmokban, ahol sima vizet adtak, egyetlen nap alatt akár 12 görcsös eset is kórházi kezelést igényelt.

Kontrollált környezetben az étrendi nátriumbevitel súlyos korlátozása hiponatraémiát eredményezhet, és általános vázizomgörcsökkel járhat testmozgás hiányában . Néhány újabb tanulmány értékelte a hidratáltsági állapot és a plazma elektrolitkoncentrációjának változásait olyan sportolóknál, akik izomgörcsöket tapasztaltak; ezek a tanulmányok maratoni futókra , 56 km-es országúti verseny résztvevőire , Ironman-triatlon versenyzőire és 161 km-es ultramaraton résztvevőire terjedtek ki. Ezek egyike sem mutatott összefüggést a görcs és a szérumelektrolit-változások között, de fontos megjegyezni, hogy a szérumelektrolit-koncentrációknak nem feltétlenül van jelentősége. A helyi intracelluláris és extracelluláris elektrolitkoncentrációk relevánsak lehetnek, mivel mind az izom, mind az ideg nyugalmi membránpotenciálját befolyásolják, de nem valószínű, hogy a plazmakoncentrációk változásai követni tudják ezeket a változásokat; jó bizonyíték van arra, hogy ezen elektrolitok plazmakoncentrációjának változásai nem tükrözik a helyi intramuszkuláris változásokat sem az intenzív, sem a hosszan tartó edzés során . Az is igaz, hogy a vérmintákat általában nem a görcsök idején vették, hanem csak később, általában a görcsök megszűnése után; néhány esetben ez több órával a görcsök megszűnése után történt, ezért az összefüggés hiánya talán nem meglepő. Schwellnus és munkatársai elismerték, hogy az elektrolitkoncentráció zavarai a neuromuszkuláris ingerlékenység változásaihoz vezethetnek, és ez szerepet játszhat az egyes ipari kontextusokban jelentett általános vázizomgörcsökben, de azt állítják, hogy a legtöbb EAMC csak az edzési feladatban részt vevő izmokat érinti, ami arra utal, hogy a szisztémás zavaroknak kölcsönhatásban kell lenniük az aktív izmokban bekövetkező helyi változásokkal.

Van némi kísérleti bizonyíték arra, hogy azok az egyéni sportolók, akik nagy mennyiségű sót veszítenek az izzadságukkal, hajlamosabbak lehetnek az izomgörcsökre. A korábbi nagyszabású ipari feljegyzésekkel ellentétben ezek a bizonyítékok azonban elsősorban kisebb tanulmányokból, esetleírásokból és anekdotikus beszámolókból származnak, és ezért elkerülhetetlenül meglehetősen gyengék . Stofan és munkatársai azt találták, hogy az edzések során a verejték nátriumvesztesége nagyobb volt a görcsökre hajlamos labdarúgóknál (n = 5), mint az EAMC-t nem mutató játékosok egy csoportjában . Ezt követően ugyanez a kutatócsoport amerikaifutball-játékosok referenciacsoportját (n = 8) vizsgálta, akiknek nem volt görcsös előzménye, valamint egy görcsre hajlamos csoportot (n = 6) . A teljes vér nátriumkoncentrációja (a szerzők állítása szerint, de valójában a plazma nátriumkoncentrációjáról van szó) a kontrollcsoportban változatlan maradt az edzés után (138,9 ± 1,8-139,0 ± 2,0 mmol/l), míg a görcsre hajlamos játékosoknál inkább csökkent (137,8 ± 2,3-135,7 ± 4,9 mmol/l). Ezenkívül ebben a csoportban három alany 135 mmol/L alatti értékeket mért. A görcsökre hajlamos csoport tagjai a teljes folyadékmennyiség nagyobb százalékát fogyasztották sima vízként, mint elektrolit tartalmú sportitalokként (bár a nátriumbevitelben a különbség kicsi volt), és magasabb volt a verejték nátriumkoncentrációja (52,6 ± 29,2 mmol/L vs. 38,3 ± 18,3 mmol/L), így nagyobb nátriumhiányt szenvedtek el az edzés során.

A víz- és sóháztartás zavara, mint okozó tényező szerepének alátámasztására Ohno és Nosaka kimutatta, hogy a testtömeg 3%-ának megfelelő testfolyadékhiány, amelyet intermittáló szaunázás idézett elő edzés nélkül, megnövelte azon alanyok számát, akiknél izomgörcs alakult ki a lábujjhajlítókban, de nem a térdnyújtókban . Jung és munkatársai az EAMC kiváltása érdekében a vádliizmokban fárasztó protokollt végeztek a résztvevőkkel. Az egyik kísérletben az alanyok szénhidrátos elektrolit italt fogyasztottak az izzadási sebességhez hasonló ütemben, míg a másik kísérletben nem fogyasztottak folyadékot, és enyhe (a testtömeg 1%-os vesztesége) hipohidráció alakult ki . A szénhidrát-elektrolit kísérletben kilenc résztvevőnél jelentkeztek görcsök, míg a hipohidrációs kísérletben hétnél. Azon hét személy közül, akik mindkét kísérletben EAMC-t tapasztaltak, a szénhidrát-elektrolit kísérletben a görcsök kialakulásáig eltelt idő több mint kétszerese volt (36,8 ± 17,3 perc) a hipohidrációs kísérlethez képest (14,6 ± 5,0 perc). Azok a vizsgálati személyek, akik görcsöket tapasztaltak, többet izzadtak (2,0 ± 0,9 L/min), mint azok, akik nem (1,3 ± 0,6 L/min). Nem világos, hogy ezekben a vizsgálatokban volt-e olyan kezelési sorrendhatás, amely megzavarhatta volna az eredményeket (ezt alább még tárgyaljuk).

Noha számos tanulmány vitatta a fenti eredményeket, két közelmúltbeli publikáció valószínűleg újra megnyitja a vitát a víz- és sóegyensúly zavarainak szerepéről az izomgörcsök kialakulásában. Ohno és munkatársai szisztematikusan vizsgálták az önkéntesen kiváltott EAMC érzékenységét a hamstringekben a testtömeg 1, 2 és 3%-os hipohidrációját követően, melyet szaunaexpozíció indukált edzés nélkül . A kilenc résztvevőnél sem a kontroll állapotban, sem az 1%-os dehidratáltságot követően nem fordult elő EAMC; a 2%-os állapotban három, a 3%-os állapotban pedig hat személynél fordult elő EAMC. Lau és munkatársai vizsgálatában 10 férfi addig futott lefelé meleg környezetben, amíg a kezdeti testtömegük 2%-át el nem veszítették . Tíz perccel a futás befejezése után vagy sima vizet, vagy nátriumot (50 mEq/L), kloridot (50 mEq/L), káliumot (20 mEq/L), magnézium-szulfátot (2 mEq/L), laktátot (31 mEq/L) és glükózt (18 g/L) tartalmazó, a kereskedelemben kapható orális rehidrációs oldatot (ORS) vettek be az elveszített tömegnek megfelelő mennyiségben. A vádliizmok elektromos úton kiváltott görcsökre való érzékenységét a futás előtti alaphelyzetben, közvetlenül a futás után, valamint 50 és 80 perccel az italbevitel után alkalmazott küszöbfrekvencia (TF) teszttel vizsgáltuk. A TF segítségével vizsgált izomgörcsérzékenység egyik feltételben sem változott a kiindulási értéktől a futás utáni közvetlen állapotig, de a TF a vízbevitel után 4,3 Hz-cel (30 percnél) és 5,1 Hz-cel (60 perccel a futás után) csökkent, de az ORS bevitele után 3,7 és 5,4 Hz-cel nőtt. A kutatók arról számoltak be, hogy a szérum nátrium- és kloridkoncentrációja csökkent a vízbevitel után, de megmaradt az elektrolit tartalmú ital elfogyasztása után.

A Moss, Haldane és mások által az 1920-as években javasolt mechanizmusokkal összhangban ezek az eredmények arra utalnak, hogy az izzadságvesztés és a vízbevitel kombinációja az izmokat érzékenyebbé teszi az elektromos szimuláció okozta izomgörcsre, de az izomgörcsre való érzékenység csökken, ha magas elektrolit tartalmú italt fogyasztanak. Érdekes megjegyezni, hogy a görcs a klinikai körülmények között a hiponatraémia (a szérum nátriumkoncentrációja < 135 mmol/l) elismert kísérőjelensége. A testmozgással összefüggő hyponatraemiáról szóló kiterjedt szakirodalom azonban általában nem tesz említést az izomgörcsökről .

Míg a görcsök gyakran nagy verejtékveszteséggel járnak a hőségben végzett hosszan tartó testmozgás során, hűvös környezetben is előfordulnak kevés vagy semmilyen verejtékveszteséggel, ami arra utal, hogy önmagában a verejtékveszteség és az elektrolitegyensúly ebből következő zavara nem magyarázza az összes görcsöt. E megfigyelések ellenére elsöprő bizonyíték van arra, hogy nagyipari környezetben gyakrabban fordulnak elő görcsök olyan környezetben, ahol meleg van (bár nem feltétlenül párás), és ahol a verejtékveszteség nagy. Bizonyítékot találunk arra, hogy az elektrolit-egyensúly zavara szerepet játszhat az izomgörcsök kialakulásában, néhány nem edzéssel kapcsolatos kontextusban is. Például az alacsony nátriumtartalmú dialízisfolyadékok használata a fenntartó dialízis során görcsöket okozhat vesebetegeknél , és a plazma ozmolalitás és nátriumkoncentrációjának normalizálása a nátriumprofil-technika alkalmazásával jelentősen csökkentheti a dialízis alatti görcsök gyakoriságát. Az azonban bizonytalan, hogy ez releváns-e az edzéshelyzetben.

Változott neuromuszkuláris kontroll

A gondolat, hogy a görcs oka neurológiai, nem pedig közvetlenül az izomban zajló eseményekkel kapcsolatos, nem új. A távírászok görcse, amely a kéz kis izmait érinti, amelyek a morzeíró készüléket kezelők ismétlődő mozdulataiban vesznek részt, egy brit parlamenti vizsgálat tárgyát képezte, amely 1911-ben tette közzé eredményeit . A bizottság azt írta, hogy “egyes hatóságok izombetegségnek, mások a perifériás idegrendszer betegségének, megint mások a központi idegrendszer betegségének tekintik”. Továbbá azt írták, hogy “A távírógörcs ezen ellentétes elméleteinek alapos megfontolása és számos, a betegségben érintett távírász vizsgálata után a bizottság az utóbb említett nézetet fogadja el; nevezetesen, hogy a távírógörcs a központi idegrendszer betegsége, és az agyi ellenőrző mechanizmus gyengülésének vagy összeomlásának eredménye egy adott izomcsoport megterhelésének következményeként”. Amint alább látni fogjuk, ez figyelemre méltóan hasonlít a kísérletileg kiváltott izomgörcsök javasolt mechanizmusához. A parlamenti vizsgálat eredményei azonban úgy tűnik, hogy a régebbi szakirodalom nagy részével együtt nagyrészt feledésbe merültek.

Amint az 1980-as és 1990-es években egyre több bizonyíték gyűlt össze arra vonatkozóan, hogy a görcsök gyakran jelentős verejtékveszteség vagy az elektrolit-egyensúly súlyos zavara nélkül is jelentkeznek edzés közben, alternatív okot kerestek. Schwellnus és munkatársai azt feltételezték, hogy a görcsöt “tartós abnormális gerincvelői reflextevékenység okozza, amely másodlagosnak tűnik az izomfáradáshoz képest” . Az EAMC-t különösen az alfa-motoros neuronok tartós alfa-motoros aktivitásának rendellenességére vezették vissza, amely az alfa-motoros neuronok gerincvelői szintű kontrolljának rendellenességéből adódik, de ez még mindig nem azonosítja ennek a rendellenességnek az okát. Az izomfáradtságot az izomorsó afferens aktivitására (Ia és II típus) gyakorolt gerjesztő és az Ib típusú Golgi ínszerv afferens aktivitására gyakorolt gátló hatáson keresztül vonták felelősségre (1. ábra). E feltételezés alátámasztására közvetett bizonyítékot szolgáltatott az a megfigyelés, hogy az izom passzív nyújtása a görcsös epizód alatt enyhítheti a tüneteket az ínszervi reflex autogén gátlásának eredményeként. Ez azonban még mindig nem ad magyarázatot arra, hogy a görcs miért nem elkerülhetetlen következménye a fáradtságot okozó edzésnek, miért tűnik úgy, hogy gyakrabban fordul elő olyan környezetben, amely nagy hőterhelést jelent, vagy hogy egyes egyének miért érintettek, míg mások nem.

A megváltozott neuromuszkuláris kontrollra vonatkozó legerősebb bizonyítékot az embereken és állatmodelleken végzett kis izomzat laboratóriumi vizsgálatai szolgáltatják. E két különböző forgatókönyv mindegyikében meg lehet alkotni egy történetet, de a történet minden esetben hiányos. Mivel az EAMC közismerten kiszámíthatatlan, olyan laboratóriumi modelleket fejlesztettek ki, amelyekben a görcsöt megbízhatóbban lehet előidézni, akár az izmok önkéntes aktiválásával, akár elektromosan kiváltott összehúzódásokkal. Arról számoltak be, hogy gyakrabban fordul elő görcs, ha az izmot akkor aktiválják, amikor az már megrövidült (bár nem mutattak be bizonyítékot ennek az állításnak az alátámasztására). Ennek a kísérleti modellnek különböző formáit használták a görcsök laboratóriumi vizsgálataiban, annak ellenére, hogy ez nem feltétlenül tükrözi a sportolók mozgásmintáit. Ez összhangban van Schwellnus et al. fentebb vázolt javaslatával, mivel az izomín feszültségének csökkenése csökkenti a gátló visszacsatolást a Golgi ínszervből; ez viszont növelheti az alfa-motoros neuronra irányuló motoros meghajtást. Ezzel a javaslattal összhangban Khan és Burne azt találták, hogy a gastrocnemius akaratlagos maximális aktiválásával kiváltott görcsöt, miközben azt rövidített helyzetben tartották, a görcsös izom ínafferenseinek elektromos ingerlésével meg lehetett gátolni. Azonban még a görcsnek kedvező körülmények között is, 13 alanyuk közül 5 nem tudott görcsöt kiváltani, és további kettőnél nem tartott elég sokáig ahhoz, hogy méréseket lehessen végezni.

Az izomgörcsökre hajlamos sportolók a jelentések szerint alacsonyabb küszöböt mutatnak a motoros idegek elektromos ingerlésével kiváltott izomgörcsökre . A motoros idegek érzéstelenítővel történő blokkolása nem szünteti meg ezeket az elektromosan kiváltott görcsöket, de az ideg blokkolásakor nagyobb ingerlési frekvencia szükséges a görcs kiváltásához, és a görcs időtartama csökken; a motoros egységek megváltozott kisülési jellemzői összhangban vannak egy pozitív visszacsatolási hurok létezésével, amely magában foglalja az érintett izmokból származó afferens bemenetet és az ezen izmok motoros meghajtását .

A dehidratáció/elektrolitvesztés elmélettel szemben erős ellenvetéseket fogalmaztak meg azok a vizsgálatok, amelyek folyadékot biztosítottak a dehidratáció megelőzésére, és azt találták, hogy ez nem befolyásolja az elektromosan kiváltott görcsök kialakulását . Meg kell jegyezni, hogy Miller et al. és Braulick et al. vizsgálataiban a dehidratáció következtében kifejezett hypernatraemia alakult ki, és ez védelmet nyújthat a görcs kialakulása ellen. A fáradtság önmagában szintén nem valószínű, hogy az okozója lenne, bár hozzájárulhat. A maratoni futóknál a görcsök gyakrabban fordulnak elő a versenyek vége felé ; azonban az olyan állóképességi versenyek, mint a maratoni futás későbbi szakaszaiban mindenki fáradékony, de viszonylag kevesen tapasztalnak izomgörcsöket. A sprintereknél fellépő fáradtság jellege nagyon különbözik a maratoni verseny vége felé tapasztalt fáradtságtól, de a görcs mindkét helyzetben előfordulhat.

Ezért ahelyett, hogy a vagy-vagy megközelítésre összpontosítanánk, jó okunk van feltételezni, hogy különböző helyzetekben különböző mechanizmusok érvényesülhetnek. Mindannyiunkat elkerülhetetlenül befolyásolnak a saját tapasztalataink, és ezek befolyásolhatnak bennünket abban, hogy az egyik ok valószínűbb vagy gyakoribb, mint a másik, de a kulcskérdés az, hogy hogyan kezeljük vagy előzzük meg a rohamot. A kezeléssel és megelőzéssel kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy egy plauzibilis mechanizmus segíthet a hatékony kezelések azonosításában, de nem szükséges a mechanizmusok megértése ahhoz, hogy tudjuk, hogy egy kezelés hatékony-e vagy sem.