Hill-Gleichung (Physiologie)

Kontraktionsgeschwindigkeit und Muskelkraft verhalten sich invers zueinander: Bei hoher Kontraktionsgeschwindigkeit ist die Muskelkraft gering, bei geringer Kontraktionsgeschwindigkeit hoch. Das Produkt aus den beiden Faktoren ist konstant. Die Ursache für diesen Zusammenhang ist die Kinetik des Querbrückenzyklus.

Bei exzentrischen Kontraktionen wird die Kontraktionsgeschwindigkeit negativ, und es können Muskelkräfte über der isometrischen Maximalkraft (> 100 %) erreicht werden. Hierbei entstehen muskuläre Mikroläsionen, die zu Muskelkater führen.

Tatsächlich stimmen Messungen der Kontraktionsgeschwindigkeit von Muskeln sehr gut mit den Vorhersagen der Hill-Gleichung überein. Dies gilt innerhalb eines Kraftbereiches von 5 bis 80 % der Maximalkraft.

Die Gleichung lautet wie folgt:

$${\displaystyle (F+\alpha )\times (v+\beta )=\beta \times (F_{0}+\alpha )=konstant}$$

mit:

• F = Muskelkraft
• v = Kontraktionsgeschwindigkeit
• α und β = empirische Konstanten
• F₀ = Maximalkraft bei isometrischer Kontraktion

Geometrisch dargestellt ergibt sich die Form einer Hyperbel mit den Asymptoten α und β.

• Seow Hill's equation of muscle performance and its hidden insight on molecular mechanisms The Journal of General Physiology, 2013