Gianfranco De Angelis
Razočaranje je videti, da imajo inštruktorji in osebni trenerji "empirične" razlage o različnih temah: mišična masa (hipertrofija), močnostni dobički, odpornost itd., Ne da bi imeli celo grobo znanje o histološki strukturi in mišični fiziologiji.
Le malo jih ima le bolj ali manj poglobljeno znanje o makroskopski anatomiji, kot da bi bilo dovolj vedeti, kje je biceps ali prsni, nerazumevanje histološke strukture in še manj biokemije in fiziologije mišic. Kolikor bo mogoče, bom skušal narediti kratko in enostavno obravnavo teme, ki bo dostopna tudi laiku bioloških znanosti.
Histološka struktura
Mišično tkivo se razlikuje od drugih tkiv (živčnega, kostnega, veznega) zaradi očitne značilnosti: kontraktilnosti, kar pomeni, da se mišično tkivo lahko skrči ali skrajša njegovo dolžino. Preden vidimo, kako se skrajša in kakšni mehanizmi, govorimo o njegovi strukturi. Imamo tri vrste mišičnega tkiva, ki so različno tako histološko kot funkcionalno: skeletno progasto mišično tkivo, gladko mišično tkivo in srčno mišično tkivo. Glavna funkcionalna razlika med prvima in dvema je, da medtem ko prvo ureja volja, sta drugi dve neodvisni od volje. Prvi je mišice, ki kosti premikajo, mišice treniramo z barbells, dumbbells in stroji. Drugi tip damo z mišicami notranjih organov, kot so mišice želodca, črevesja itd. ki, kot vidimo vsak dan, ni pod nadzorom volje. Tretja vrsta je srčna: celo srce je sestavljeno iz mišic, pravzaprav je sposobno krčenja; še posebej, tudi srčna mišica je progasta, tako podobna kot skeletna, vendar je pomembna razlika, njena ritmična kontrakcija ni odvisna od volje.
Skeletna progasta mišica je tista, ki je odgovorna za prostovoljne motorične aktivnosti, in zato za športne dejavnosti. Črtasta mišica je sestavljena iz celic, kot vse druge strukture in naprave organizma; celica je najmanjša enota, ki je sposobna samostojnega življenja. V človeškem telesu so milijarde celic in skoraj vsi imajo osrednji del, imenovan jedro, obdan z želatinasto snovjo, imenovano citoplazma. Celice, ki sestavljajo mišico, imenujemo mišična vlakna : so podolgovati elementi, razporejeni vzdolžno na os mišice in zbrani v trakovih. Glavne značilnosti striatnih mišičnih vlaken so tri:
- Je zelo velika, dolžina lahko doseže nekaj centimetrov, premer je 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm). Ostale celice telesa so z nekaterimi izjemami mikroskopske velikosti.
- Ima veliko jeder (skoraj vse celice imajo samo eno) in se zato imenuje "polinuklearni sincitium".
- Zdi se, da je prečno razporejen, torej predstavlja izmenjavo temnih pasov in svetlobnih pasov. Mišična vlakna imajo v citoplazmi podolgovate formacije, razporejene vzdolžno na os optičnega vlakna in zato tudi na mišice, imenovane miofibrile, lahko jih obravnavamo kot podolgovate vrvice, ki so nameščene v celici. Myofibrili so tudi razporejeni prečno in so tisti, ki so odgovorni za proge celotnega vlakna.
Vzemimo miofibril in ga preučimo: ima temne pasove, imenovane pasovi A, in svetlobni pasovi, imenovani I, na sredini pasu I je temna črta, imenovana črta Z. Prostor med črto Z in drugim se imenuje. sarcomere, ki predstavlja kontraktilni element in najmanjšo funkcionalno enoto mišice; v praksi se vlakno skrajša, ker se skrajšajo.
Zdaj pa poglejmo, kako se tvori miofibril, to je tako imenovana mišična ultrastruktura. Narejen je iz filamentov, nekateri veliki imenovani miozinski filamenti, drugi tanjši aktinski filamenti. Velike se prilegajo skupaj s tankimi na tak način, da je pas A tvorjen z debelim filamentom (zato je temnejši), pas I pa je namesto tega tvorjen s tistim delom tankega filamenta, ki se ne prilepi na težko žarilno nitko (ki jo tvori tanek filament je lažji).
Mehanizem krčenja
Zdaj, ko poznamo histološko strukturo in ultrastrukturo, lahko omenimo mehanizem krčenja. Pri krčenju svetli filamenti tečejo med težkimi filamenti, tako da se pasovi I zmanjšajo v dolžini; tako se tudi dolžina sarmerere zmanjša, to je razdalja med Z-pasom in drugim: zato se kontrakcija ne zgodi zato, ker so se filamenti skrajšali, ampak zato, ker so zmanjšali dolžino saromerov. Zmanjšanje dolžine sarkomere zmanjša dolžino miofibril, zato ker se mišice sestavljajo vlakna, se dolžina vlakna zmanjša, zato se mišica, ki je narejena iz vlaken, skrajša. Očitno je, da te žarke tečejo, je potrebna energija, ki jo daje snov: ATP (adenozin trifosfat), ki je energijska valuta telesa. ATP nastane z oksidacijo hrane: energija, ki jo ima živilo, se prenese na ATP, ki ga nato daje žilam, da jih pretaka. Da bi prišlo do krčenja, je potreben še en element, Ca ++ ion (kalcij). Mišična celica ohranja velike zaloge v svoji notranjosti in jo da na voljo sarkomerom, ko se mora pojaviti krčenje.
Krčenje mišic z makroskopskega vidika
Videli smo, da je kontraktilni element sarcomere, zdaj pregledamo celotno mišico in jo proučujemo s fiziološkega vidika, vendar makroskopsko. Da bi se mišica skrčila, mora do nje prispeti električna spodbuda : ta dražljaj prihaja iz motoričnega živca, ki se začne od hrbtenjače (kot se dogaja naravno); ali pa lahko pride iz motornega živca, ki je odstranjen in električno stimuliran, ali z direktno stimulacijo mišice električno. Predstavljajte si, da ste vzeli mišico: en konec je vezan na fiksno točko, drugi konec obesimo na težo; na tej točki jo stimuliramo električno; mišica se bo skrčila, to pomeni, da se bo skrajšala, dvigala težo; ta kontrakcija se imenuje izotonična kontrakcija. Če namesto tega vežemo mišico z obema koncema na dve togi opori, ko jo stimuliramo, se mišica poveča v napetosti brez skrajšanja: to se imenuje izometrična kontrakcija. V praksi, če vzamemo palico v mrtvo smer in jo dvignemo, bo to izotonična kontrakcija; če jo naložimo z zelo težko težo in jo, medtem ko jo poskušamo dvigniti, tudi če skrčimo mišice do maksimuma, ga ne premaknemo, se bo to imenovalo izometrično krčenje. Pri izotonični kontrakciji smo izvedli mehansko delo (delo = sila x premik); pri izometrični kontrakciji je mehansko delo nič, ker: delo = sila x premik = 0, premik = 0, delo = sila x 0 = 0
Če stimuliramo mišice z zelo visoko frekvenco (to je, številni impulzi na sekundo), se razvije zelo visoka moč in ostane skrčena do največje vrednosti: mišica v tem stanju naj bi bila v tetanusu, zato tetanična kontrakcija pomeni maksimalno in stalno kontrakcijo. Mišica se lahko po volji malo ali zelo zoži; to je mogoče preko dveh mehanizmov: 1) ko se mišica skrči, se samo nekatera vlakna skrčijo; Če povečamo intenzivnost krčenja, dodamo druga vlakna. 2) Vlakno se lahko stisne z manj ali večjo silo, odvisno od pogostosti praznjenja, tj. Števila električnih impulzov, ki dosežejo mišice v enoti časa. Z modulacijo teh dveh spremenljivk, centralni živčni sistem ukaže s kakšno silo se mora mišica skrčiti. Ko zapoveduje močno kontrakcijo, se skoraj vsa vlakna mišic skrajšajo, ne samo, ampak se bodo z veliko silo skrajšala: ko zapoveduje šibko krčenje, se le nekaj vlaken skrajša in z manjšo silo.
Zdaj obravnavamo še en pomemben vidik mišične fiziologije: mišični tonus . Mišični ton lahko definiramo kot stalno stanje rahlega krčenja mišic, ki je neodvisno od volje. Kateri dejavnik povzroča to stanje krčenja? Pred rojstvom so mišice enake dolžine kot kosti, nato pa se z razvojem kosti podaljšajo bolj kot mišice, tako da se slednje raztegnejo. Ko se mišica razteza zaradi spinalnega refleksa (miotatski refleks), se zožuje, zato stalno raztezanje, ki mu je izpostavljena mišica, določa stalno stanje rahlega, vendar vztrajnega krčenja. Vzrok je refleksija in ker je glavna značilnost refleksov neobvezna, ton ne ureja volja. Ton je fenomen na osnovi živčnega refleksa, zato, če izrežem živce, ki sega od centralnega živčnega sistema v mišico, postane mehak in popolnoma izgubi tonus.
Moč krčenja mišice je odvisna od njenega prečnega prereza in je enaka 4-6 kg.cm2. Načelo načeloma velja, ne obstaja natančno razmerje neposredne sorazmernosti: pri športniku je lahko močnejša mišica, ki je nekoliko manjša od tiste, ki jo ima drug športnik. Mišica poveča svoj volumen, če je trenirana z naraščajočo odpornostjo (to je načelo, na katerem temeljijo telovadne uteži); treba je poudariti, da se poveča volumen vsakega mišičnega vlakna, medtem ko število mišičnih vlaken ostaja konstantno. Ta pojav imenujemo mišična hipertrofija.
Mišična biokemija
Sedaj se soočimo s problemom reakcij, ki se dogajajo v mišicah. Rekli smo že, da pride do krčenja, da pride do energije ; ta energija celica ohranja v tako imenovanem ATP (adenozin trifosfat), ki se, ko daje energijo mišici, spremeni v ADP (adenozin difosfat) + Pi (anorganski fosfat): reakcija je odstranitev fosfata. Reakcija, ki se dogaja v mišicah, je ATP → energija ADP + Pi +. Vendar pa so zaloge ATP le malo in jih je treba ponovno sintetizirati. Zato, da bi se mišica skrčila, mora potekati tudi obratna reakcija (ADP + Pi + energija> ATP), tako da ima mišica vedno na voljo ATP. Energija, s katero bi resetizirali ATP, nam daje hrano: te, potem ko so prebavljene in absorbirane, dosežejo mišico skozi kri, kjer se odrečejo svoji energiji, natanko tako, da oblikujejo ATP.
Energetsko snov par excellence dajejo sladkorji, zlasti glukoza. Glukoza se lahko cepi v prisotnosti kisika (v aerobnih pogojih) in je, kot je nepravilno rečeno, "požgan"; energija, ki se sprosti, jo vzame iz ATP, glukoza pa nima nič drugega kot voda in ogljikov dioksid. 36 molekul ATP dobimo iz molekule glukoze. Toda glukoza je lahko napadena tudi brez kisika, v tem primeru se pretvori v mlečno kislino in nastanejo le dve molekuli ATP; potem mlečna kislina, ki prehaja v kri, gre v jetra, kjer se ponovno pretvori v glukozo. Ta ciklus mlečne kisline se imenuje Cori cikel. Kaj se zgodi praktično, ko se mišica skrči? Na začetku, ko se mišica začne krči, se ATP takoj izčrpa in ker kasneje ni prišlo do srčnih in dihalnih prilagoditev, je kisik, ki doseže mišico, nezadosten, zato se glukoza razdeli na odsotnost kisika, ki tvori mlečno kislino. V drugem času lahko imamo dve situaciji: 1) Če se napor nadaljuje na lahek način, je dovolj kisika, potem se bo glukoza oksidirala v vodi in ogljikov anhidrit: mlečna kislina se ne bo kopičila in vaja lahko traja več ur ( ta vrsta napora se zato imenuje aerobna, na primer spodnja vožnja). 2) Če je napor še naprej intenziven, čeprav veliko kisika doseže mišico, se bo veliko glukoze razpadlo v odsotnosti kisika; zato se bo oblikovala veliko mlečne kisline, ki bo povzročila utrujenost (govorimo o anaerobnih naporih; na primer hitri tek, kot na primer 100 metrov). Med mirovanjem se mlečna kislina ob prisotnosti kisika vrne nazaj v glukozo. Na začetku, tudi v aerobnem naporu, nimamo kisika: govorimo o kisikovem dolgu, ki ga bomo plačali, ko bomo počivali; omenjeni kisik bo uporabljen za ponovno sintezo glukoze iz mlečne kisline; pravzaprav takoj po naporu porabimo več kisika kot običajno: odplačujemo dolg. Kot lahko vidite, smo kot gorivo navedli glukozo, ker je to najpomembnejše gorivo mišic; v resnici, tudi če imajo maščobe večjo količino energije, da bi jih oksidirale, vedno potrebujete določeno količino glicidov in veliko več kisika. Če teh ni, obstajajo pomembne motnje (ketoza in acidoza). Beljakovine se lahko uporabijo kot gorivo, ker pa so edine, ki se uporabljajo za oblikovanje mišic, v njih prevladuje plastična funkcija. Lipidi imajo značilnost, da imajo za enako težo več energije kot sladkorji in beljakovine: idealno se uporabljajo kot depozit. Glikidi so gorivo, beljakovine so surovine, lipidi so rezerve.
V tem članku sem poskušal biti fiziologija mišic čim bolj jasna, ne da bi zanemarila znanstveno strogost: mislim, da bi dosegla velik rezultat, če bi spodbudila fitnes operaterje k bolj resnemu zanimanju za fiziologijo, ker verjamem, da temeljni pojmi fiziologije in anatomije morajo biti nepogrešljiva kulturna dediščina, da bi poskušali na nek način razumeti to čudovito človeško telo.
