O čem jsme také psali: Fyziologie zátěže koní/17 Reakce kostí, chrupavek a šlach na zátěž a trénink

Každému je jasné, že tréninkem se mění vlastnosti svalů. Ale jak je to se šlachami a dokonce s kostmi? Jsou kosti skutečně jen tvrdým a neživým lešením, které drží tělo pohromadě, nebo je to s nimi složitější? Tato kapitola se bude zabývat změnami, které probíhají během tréninku koně v jeho pojivových tkáních. 

Mechanické vlastnosti kosti

Když kupujeme koně, kteří mají v budoucnu závodit, snažíme se vybírat jedince s „dobrým“ exteriérem. Z hlediska exteriéru končetin posuzujeme základní morfometrii kostí končetin a jejich uspořádání. Například budeme-li se dívat na končetiny zepředu, imaginární svislá linie, vedoucí středem předloktí, má přetnout v půli kopyto. Pokud končetina uhýbá směrem ven nebo dovnitř, může způsobit abnormální zatížení kloubů, jehož výsledkem mohou být degenerativní změny.

Při prodeji koně nebo inzerci plemenného hřebce se uvádí obvod holeně, tedy „množství“ kosti toho koně, což je často považováno za indikaci zatížení, které by měl kůň (nebo jeho potomstvo) snést. Takové měření je mnohem užitečnější, pokud zjistíme obvod kosti (v centimetrech) na kilogram tělesné hmotnosti. Kůň s obvodem holeně 17 cm a s hmotností 450 kg na tom bude lépe, než kdyby měl se stejným obvodem holeně nosit 600 kg. Existuje kompromis mezi velkým množstvím kostní hmoty (zvýšení energie potřebné pro pohyb) a adekvátním množstvím kostní hmoty důležité pro prevenci zlomenin. U zvířat, která byla po mnoho let selektivně šlechtěna na ekonomiku pohybu a rychlost, tj. zvířata, která mají v distálních (dolních) částech končetin minimum hmoty, je vysoké riziko zlomenin, což lze vidět u mladých plnokrevníků, kteří jsou trénovaní pro rovinné dostihy. Stejně jako základní morfometrie (velikost a tvar) kosti, je důležitá i vnitřní struktura kosti, protože určuje její schopnost vydržet určitý typ zatížení. Vnitřní struktura kostí je u různých koní různá a dokonce se různí i u jednoho koně, a to z hlediska poměru kompakty a spongiózy, minerální hustoty kosti, poréznosti kosti, tloušťky kompakty a schopnosti kosti vydržet tažné i tlakové síly. Existuje celá řada metod, které se v posledních 20 let používaly k měření různých vlastností kvality kostí a byly aplikovány v různých tréninkových studiích. 

„Kvalita“ kosti určuje její sílu, ale v důležitosti stojí za morfometrií kosti. Kvalita kosti znamená schopnost odolávat působícímu mechanickému stresu, a je dána minerálním i organickým složením. To, jak reaguje kost na působící stres, ukazuje graf působícího stresu (zatížení) a napětí, které v kosti vzniká (viz obr. 1). Napětí se vypočte jako změna délky (natažení nebo stlačení) ve vztahu k původní délce kosti.

                  Změna délky (l)

Napětí = ------------------------------

                  Původní délka (l0)

Napětí lze měřit speciálními měřidly, připevněnými na povrch kosti. Působící mechanický stres způsobuje změnu elektrického odporu tohoto měřiče, který následně vytvoří elektrické napětí, jehož velikost je přímo úměrná napětí, které se nachází na povrchu kosti. Druh napětí, které vidíme u kosti in vivo (tj. u živého koně) je velmi malé a označuje se jako „mikronapětí“ (e, tj. napětí x 10-6). Všimněte si, že v křivce napětí jsou dva obloučky:

1. Elastická zóna

V této zóně se kost ihned vrátí ke svému původnímu tvaru, jakmile stres přestane působit.

2. Plastická zóna 

V této zóně je stres dostatečně velký na to, aby způsobit deformaci kostní tkáně. 

Kostní tkáň má relativně velkou elastickou zónu, takže se dobře vyrovnává se zatížením o určité velikosti. Protože má velkou elastickou zónu, je to tzv. pseudopoddajný materiál. Materiál s relativně malou elastickou zónou se označuje jako křehký. Pokud se zatížení zvyšuje, kost mění své vlastnosti z pseudopoddajné na křehkou. Není důležitá pouze velikost stresu, ale také to, v jaké frekvenci na kost působí. Frekvence zatížení odpovídá počtu kroků, kdy se končetina dotkne země, a působící stres na kost je síla otřesů, které na kost působí. U cválajícího koně dochází k zatížení, které by mohlo způsobit změnu vlastnosti kosti z pseudopoddajné v křehkou. 

Vliv zátěže na tvorbu a přestavbu kosti

Základní růst a přestavba kosti

Během života panuje rovnováha mezi tvorbou a resorpcí (vstřebáváním) kosti. V letech, kdy koně rostou, tvorba kostí převyšuje resorpci a zvětšuje se množství kostní hmoty (hypertrofie). Hypertrofie kostry je maximální během prvního roku věku. U dospělého koně je hypertrofie menší, ale je u něj velká míra přestavby. Ve skutečnosti dochází k přestavbě nejvíce mezi 2. a 3. rokem života koně. Přestavěná kost má nižší minerální hustotu než zralá kost, což trvá několik měsíců od jejího vytvoření. Následkem přestavby dochází k tomu, že se do tří let věku koně vymění až 50 % primární kostní struktury. 

Kosti reagují na působící zatížení

Jak je popsáno v kapitole 4, potřebují kosti určité zatížení, aby si udržely svoji hmotu. Působící stres do určité velikosti způsobuje ztrátu kostní tkáně, stres nad určitou velikost vede k hypertrofii kosti a ke zvýšení kostní hmoty. 

Působící stres je potřebný pro udržení hmoty kosti a pro tvorbu takové kosti, která bude mít maximální schopnost vydržet každodenní (a závodní) požadavky bez poranění. Způsob reakce kosti nezáleží pouze na velikosti zatížení a frekvenci, se kterou k tomu dochází, ale také na předchozím stupni kondice. Bohužel lze jen hádat, co je „dobrý“ stres a co „špatný“ stres. Můžeme použít monitor tepové frekvence, abychom získali představu, jak těžce srdce pracuje, ale neexistuje žádný způsob, jak zjistit, jak těžce pracuje kostra.

Šinbajny

Obvyklým projevem nadměrného zatížení mladého dostihového koně v rovinném tréninku jsou „šinbajny“. Ty se vznikají proto, že kostní buňky nejsou schopné vytvořit dostatečně pevnou matrix, aby byla schopná redukovat lokální zatížení tkáně. Mikroskopické poškození kompakty třetí metakarpální kosti je pak následováno jejím přetvořením, které může způsobit zvýšenou poréznost a tvorbu sekundárních osteonů, které jsou slabší než primární kost.

Je to bolestivý stav, když se objeví poprvé. V časných stádiích je šinbajn zanícený, a pokud nejsou varovné signály zánětu léčené, dojde k samotnému poškození kosti (mikrofraktury). Časem dorzální plocha kosti zesílí, což je reakce na působící zatížení a trochu se vyklene. Šinbajny jsou běžné u 2 až 3letých dostihových koní, takže někteří trenéři je považují za nevyhnutelné. Šinbajn je považován za přirozený způsob, jak rychle uložit více kostní hmoty, aby se zvýšil příčný průměr kosti a tím se zvýšila plocha, na kterou působí zatížení; naneštěstí rychle vytvořená kost se skládá ze sekundárních osteonů, které představují kost o nižší kvalitě než primární osteony. 

V prvních stádiích šinbajnu je třeba koni snížit frekvenci jeho vysokého zatížení, ale ne úplně zastavit. Vysoké zatížení zajistí, že stimul pro přestavbu kosti bude i nadále působit, ale snížení jeho frekvence zajistí, že kost bude mít trochu více času se adaptovat.

Reakce kosti na trénink

Většina kostí reaguje na zatížení procesem zvaným hypertrofie, tj. zvýší svoji celkovou hmotu, podle Wolffova pravidla je více kostní tkáně v místech, kde působí vysoké zatížení, například na přední vnitřní ploše třetí metakarpální kosti. Kompakta je zde často tlustější než kompakty jiných kostí u trénovaného koně. Je to pozitivní adaptační reakce na trénink, na rozdíl od šinbajnů, které jsou známkou přetížení.

Stimulem pro adaptivní hypertrofii jsou relativně krátké periody zátěže o vysoké intenzitě. U koní trénovaných při zátěži o nízké intenzitě k takové hypertrofii nedochází. 

Další reakcí dolní části končetiny koně na působící zatížení jsou tzv. mikrofraktury (mikroskopické zlomeniny). Koně, kteří mají intenzivnější zátěž, mají v oblasti přední vnitřní plochy třetí metakarpální kosti více mikrofraktur, než koně pracující o zátěži nižší intenzity. Mikrofraktury snižují riziko makrofraktur, které se objevují v kostní struktuře, pokud zatížení působí progresivněji. Příliš velké zatížení u příliš mladých koní nebo příliš brzy v tréninku může vést ke vzniku šinbajnů, jak bylo popsáno výše. 

Podle výzkumu prováděného na astronautech se ukázalo, že zmnožení kostní hmoty přináší už krátká doba tréninku o vysoké zátěži. Už 10 minut každodenního klusání na tvrdém povrchu může být dostatečné, především v časných stádiích tréninkového programu.

Trénink kostí v praxi

Schopnost kosti adaptovat se na různé stresy, které na ni působí, se snižuje s věkem. Celá reakce kosti na postupné zvyšování stresu může trvat měsíce. Klíčem úspěchu je začít brzy, ale postupovat opatrně. Je třeba dávat pozor na postupné vystavování kostry mladého koně postupně se zvyšujícímu zatížení, tak jako svaly se postupně vystavují zvyšujícím se pracovním nárokům. Aby kost reagovala pozitivně, musí postupné zatížení působit dostatečnou dobu. K únavě dochází tehdy, když zatížení působí rychle a krátce, a vede k mikroskopickému poškození.

Jedním z nejlepších způsobů, jak zajistit, aby rostoucí kostra měla dostatek „dobrého“ stresu, je dovolit mladému koni hodně pobytu na pastvině, nejlépe s kamarády stejného věku, aby si mohli společně hrát. Je důležité, aby mladý kůň nenosil příliš velkou hmotnost ve smyslu tělesné kondice (tj. nadbytečný tuk!), protože to způsobuje nepotřebné zatížení nezralých kostí a kloubů.

Během tréninku by měl kůň pracovat v chodech, které simulují sport, pro nějž je připravován. Během tréninkového programu má být kůň vystaven takovému druhu povrchu a terénu, který se očekává, že bude při soutěži. Pokud má kůň soutěžit v cross-country, musí dělat více, než pracovat na jízdárně nebo cválat na pěkném rovném oválu. Protože směr hlavního zatížení závisí na chodu, kůň má pracovat v rychlosti, která simuluje závod. Krátké úseky zátěže o vysoké rychlosti jsou mnohem účinnější pro dostihového koně než například delší, pomalejší cvaly. Čím je sport  náročnější na zdraví koně, tím menšími přírůstky je třeba trénink zvyšovat. Obecně by se tréninková zátěž (stres) neměla zvyšovat častěji než každé dva týdny, pokud je kůň trénován poprvé. Je nutné pracovat pouze 10 minut 3 nebo 4 dny týdně ve vysokém zatížení. Dlouhé klusovky po silnici kvalitu kostí nezlepší více než krátké periody klusu na stejném povrchu.