Uredil dr. Gianfranco De Angelis
"Moteče je videti, kako inštruktorji in osebni trenerji v telovadnicah dajejo" empirična "pojasnila o različnih temah: mišični masi (hipertrofija), povečanju moči, vzdržljivosti itd., Ne da bi imeli približno grobo poznavanje histološke zgradbe in fiziologije mišic. .
Le redki imajo le bolj ali manj poglobljeno znanje o makroskopski anatomiji, kot da bi bilo dovolj vedeti, kje je biceps ali prsni koš, pri tem pa zanemariti histološko zgradbo, še manj pa biokemijo in fiziologijo mišic. predmeta, dostopna tudi laikom bioloških znanosti.
Histološka zgradba
Mišično tkivo se razlikuje od drugih tkiv (živčno, kostno, vezivno) zaradi očitne značilnosti: kontraktilnosti, to je, da se mišično tkivo lahko skrči ali skrajša. Preden vidimo, kako se skrajša in za katere mehanizme, se pogovorimo o njegovi strukturi. Imamo tri vrste mišičnega tkiva, ki se razlikujejo tako histološko kot funkcionalno: skeletno progasto mišično tkivo, gladko mišično tkivo in tkivo srčne mišice. Glavna funkcionalna razlika med prvim in drugim dvema je, da medtem ko prvemu vlada volja, sta druga dva neodvisna od volje. Prva so mišice, ki premikajo kosti, mišice, ki jih treniramo z utežmi, utežmi in stroji. Drugi tip dajejo mišice notranjih organov, kot so mišice želodca, črevesja itd., Ki jih, kot vidimo vsak dan, ne nadzoruje volja. Tretja vrsta je srčna: srce je prav tako sestavljena iz mišic, pravzaprav se lahko krči; zlasti srčna mišica je tudi progasta, zato podobna skeletni, vendar je pomembna razlika, njeno ritmično krčenje je neodvisno od volje.
Skeletna črtasto mišica je tista, ki je odgovorna za prostovoljne motorične aktivnosti, torej za športne dejavnosti. Črtasta mišica je sestavljena iz celic, tako kot vse druge strukture in sistemi organizma; celica je najmanjša enota, ki je sposobna avtonomnega življenja. V človeškem organizmu je na milijarde celic in skoraj vse imajo osrednji del, imenovan jedro, obdan z želatinasto snovjo, imenovano citoplazma. Celice, ki sestavljajo mišico, imenujemo mišična vlakna: so podolgovati elementi, razporejeni vzdolžno do osi mišice in zbrani v pasovih.Glavne značilnosti progastega mišičnega vlakna so tri:
- Je zelo velik, dolžina lahko doseže nekaj centimetrov, premer je 10-100 mikronov (1 mikron = 1/1000 mm.) Druge celice organizma so z nekaj izjemami mikroskopskih dimenzij.
- Ima veliko jeder (skoraj vse celice imajo samo eno) in se zato imenuje "polinuklearni sincicij".
- Je prečno črtast, to pomeni, da predstavlja menjavo temnih in svetlih pasov. Mišično vlakno ima v svoji citoplazmi podolgovate tvorbe, razporejene vzdolžno do osi vlakna in zato tudi do mišične osi, imenovane miofibrile, jih lahko obravnavamo kot podolgovate vrvice, nameščene v celici. Proge celotnega vlakna.
Vzemimo miofibrilo in jo preučimo: ima temne pasove, imenovane A pasove, in svetle pasove, imenovane I, sredi pasu I c "je temna črta, imenovana linija Z. Prostor med eno črto Z in drugo se imenuje sarcomere, ki predstavlja kontraktilni element in najmanjšo funkcionalno enoto mišice; v praksi se vlakno skrajša, ker so njegovi sarkomeri skrajšani.
Zdaj pa poglejmo, kako nastane miofibril, to je tisto, kar imenujemo ultrastruktura mišice. Narejen je iz filamentov, nekateri veliki, imenovani miozinski filamenti, drugi tanki, imenovani aktinski filamenti. Veliki se prilegajo tankim, tako da pas A tvori velika nit (zato je temnejša) trak I, namesto tega ga tvori tisti del tanke nitke, ki ni zlepljena na težko nit (ki jo tvori tanka nit, je lažja).
Mehanizem krčenja
Zdaj, ko poznamo histološko strukturo in ultrastrukturo, lahko namignemo na mehanizem krčenja. Pri krčenju lahki filamenti tečejo med težkimi filamenti, tako da se trakovi I zmanjšajo po dolžini; tako se tudi sarkomer zmanjšuje po dolžini, to je razdalja med enim in drugim pasom Z: zato do krčenja ne pride, ker so se filamenti skrajšali, ampak ker so z drsenjem zmanjšali dolžino sarkomere. dolžina miofibrilov, zato ker miofibrili sestavljajo vlakno, se dolžina vlakna zmanjša, posledično se skrajša mišica, ki je narejena iz vlaken. Očitno je za pretok teh filamentov potrebna energija, ki jo daje snov: l "ATP ( adenozin trifosfat), ki predstavlja energijsko valuto organizma. ATP nastane z oksidacijo hrane: energija, ki jo ima hrana, se prenese v ATP, ki jo nato prenese v nitke, da tečejo. , ion Ca ++ (kalcij). Mišična celica hrani velike zaloge v sebi in jo da na voljo sarkomerju, ko se mora pojaviti krčenje.
Krčenje mišic z makroskopskega vidika
Videli smo, da je kontraktilni element sarkomer, zdaj preglejmo celotno mišico in jo preučimo s fiziološkega vidika, vendar makroskopsko. Da bi se mišica lahko skrčila, mora prispeti električni dražljaj: ta dražljaj prihaja iz motorja živca, ki se začne od hrbtenjače (kot se to naravno dogaja); lahko pa izvira iz reseciranega in električno stimuliranega motornega živca ali z neposredno električno stimulacijo mišice. na tej točki ga električno stimuliramo; mišica se bo skrčila, to pomeni, da se bo skrajšala z dvigom uteži; to krčenje imenujemo izotonično krčenje. Če pa mišico z obema koncema privežemo na dve togi opornici, se bo mišica, ko jo stimuliramo, povečala v napetosti brez skrajšanja: to se imenuje izometrično krčenje. V praksi, če dvignemo mreno s tal in jo dvignemo, bo to izotonično krčenje; če ga naložimo z zelo veliko težo in ga, medtem ko ga poskušamo dvigniti, zato med maksimalnim krčenjem mišic ne premaknemo, se to imenuje izometrično krčenje. Pri izotoničnem krčenju smo izvedli mehansko delo (delo = sila x premik); pri izometričnem krčenju je mehansko delo nič, saj: delo = sila x premik = 0, premik = 0, delo = sila x 0 = 0
Če mišico stimuliramo z zelo visoko frekvenco (tj. Številnimi impulzi na sekundo), bo razvila zelo visoko silo in bo ostala maksimalno skrčena: mišica v tem stanju naj bi bila v tetanusu, zato tetanično krčenje pomeni največjo in neprekinjeno krčenje. Mišico lahko po volji krčimo malo ali veliko; to je mogoče z dvema mehanizmoma: 1) Ko mišica ni malo krčena, se skrčijo le nekatera vlakna; ko se intenzivnost krčenja poveča, se dodajo druga vlakna.2) Vlakno se lahko skrči z manjšo ali večjo silo, odvisno od pogostosti razelektritve, tj. števila električnih impulzov, ki dosežejo mišice v enoti časa. Z moduliranjem teh dveh spremenljivk centralni živčni sistem nadzoruje, kako močno se mora mišica skrčiti. Ko ukaže močno krčenje, se skoraj vsa vlakna mišice ne skrajšajo, ampak se vsa skrajšajo z veliko silo: ko ukaže šibko krčenje, se le nekaj vlaken skrajša in z manjšo silo.
Oglejmo si zdaj še en pomemben vidik mišične fiziologije: mišični tonus. Mišični tonus lahko opredelimo kot neprekinjeno stanje rahlega krčenja mišic, ki se pojavi neodvisno od volje.Kateri dejavnik povzroča to stanje krčenja? Pred rojstvom so mišice enake dolžine kot kosti, nato pa se z razvojem kosti raztegnejo bolj kot mišice, tako da se slednje raztegnejo. Ko se mišica raztegne zaradi hrbteničnega refleksa (miotatičnega refleksa), se skrči, zato neprekinjeno raztezanje, ki je mišici izpostavljeno, določa neprekinjeno stanje lahkega, a vztrajnega krčenja. Vzrok je refleks in ker je glavna značilnost refleksov neprostovoljnost, ton ne ureja volja. Ton je pojav na živčni refleksni osnovi, zato, če prerežem živec, ki gre iz osrednjega živčnega sistema v mišico, postane mlahav in popolnoma izgubi tonus.
Sila krčenja mišice je odvisna od njenega preseka in je enaka 4-6 kg.cm2. Toda načelo načeloma velja, natančnega razmerja neposredne sorazmernosti ni: pri športniku je lahko mišica, ki je nekoliko manjša od mišice drugega športnika, močnejša. je načelo, na katerem temelji gimnastika z utežmi); poudariti je treba, da se volumen vsakega mišičnega vlakna poveča, število mišičnih vlaken pa ostane konstantno. Ta pojav imenujemo mišična hipertrofija.
Biokemija mišic
Zdaj pa se lotimo problema reakcij, ki se pojavljajo v mišicah. Rekli smo že, da je za krčenje potrebna energija; celica ohranja to energijo v tako imenovanem ATP (adenozin trifosfat), ki se, ko daje energijo mišici, pretvori v ADP (adenozin difosfat) + Pi (anorganski fosfat): reakcija je sestavljena iz odstranitve fosfata. Reakcija, ki poteka v mišici, je torej ATP → ADP + Pi + energija. Vendar pa je zalog ATP malo in je treba ta element ponovno sintetizirati. Zato, da se mišica lahko skrči, se mora zgoditi tudi obratna reakcija (ADP + Pi + energija> ATP), tako da ima mišica vedno na voljo ATP. Energijo za ponovno sintezo ATP dobimo s hrano: te po prebavi in absorpciji pridejo v mišico skozi kri, kjer sproščajo svojo energijo, natančno za tvorbo ATP.
Energetsko snov par excellence dajejo sladkorji, zlasti glukoza. Glukoza se lahko razgradi v prisotnosti kisika (pri aerobiozi) in je, kot pravijo nepravilno, »zažgana«; sproščeno energijo prevzame ATP, od glukoze pa ostaneta le voda in ogljikov dioksid. Iz ene molekule glukoze dobimo 36 molekul ATP. Toda glukozo lahko napademo tudi v odsotnosti kisika, v tem primeru se spremeni v mlečno kislino in nastaneta le dve molekuli ATP; mlečna kislina nato, prehajajoč v kri, odide v jetra, kjer se spet pretvori v glukozo.Ta cikel mlečne kisline se imenuje cikel Cori. Kaj se praktično zgodi, ko se mišica skrči? Na začetku, ko se mišica začne krčiti, se ATP takoj izčrpa in ker ni prišlo do kardiocirkulacijske in dihalne prilagoditve, ki se bo zgodila kasneje, kisika, ki doseže mišico, ni dovolj, zato se glukoza razgradi v odsotnost kisik, ki tvori mlečno kislino. Drugič lahko pridemo do dveh situacij: 1) Če se napor rahlo nadaljuje, je kisika dovolj, potem bo glukoza oksidirala v vodi in ogljikovem dioksidu: mlečna kislina se ne bo nabrala in vadba lahko traja ure (ta vrsta napora se zato imenuje aerobna; na primer tek na smučeh). 2) Če bo napor še naprej intenziven, kljub temu, da v mišico pride veliko kisika, se bo v odsotnosti kisika razcepilo veliko glukoze; veliko mlečne kisline, ki bo povzročila utrujenost (govorimo o anaerobnem naporu; na primer hiter tek, na primer 100 metrov) .Med počitkom se bo mlečna kislina v prisotnosti kisika spremenila v glukozo. Na začetku nam tudi pri aerobnih naporih primanjkuje kisika: govorimo o kisikovem dolgu, ki bo plačan, ko počivamo; ta 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 glukozo navedli kot primer goriva, ker predstavlja najpomembnejšo mišico; v resnici, čeprav imajo maščobe večjo količino energije, je za njihovo oksidacijo vedno potrebna določena količina glicidov in veliko več kisika. . Beljakovine se lahko uporabljajo kot gorivo, vendar le zato, ker se uporabljajo za treniranje mišic, v njih prevladuje plastična funkcija. Lipidi imajo značilnost, da imajo za isto težo več energije kot sladkorji in beljakovine: v idealnem primeru kot glicidi so torej gorivo, beljakovine surovine, lipidi pa rezerve.
V tem članku o fiziologiji mišic sem poskušal biti čim bolj jasen, pri tem pa niti najmanj ne zanemariti znanstvene strogosti: verjamem, da bi dosegel odličen rezultat, če bi spodbudil fitnes strokovnjake, da se resneje zanimajo za fiziologijo, ker Menim, da morata biti temeljna pojma fiziologije in anatomije nepogrešljiva kulturna dediščina, da bi na nek način poskušali razumeti to čudovito človeško telo.
