Rediģējis Dr Gianfranco De Angelis
Ir “apgrūtinoši redzēt, kā sporta zālēs instruktori un personīgie treneri sniedz“ empīriskus ”skaidrojumus par dažādām tēmām: muskuļu masu (hipertrofiju), spēka palielināšanos, izturību utt., Pat neapzinoties muskuļu muskuļu histoloģisko struktūru un fizioloģiju. .
Tikai dažiem ir vairāk vai mazāk padziļinātas zināšanas par makroskopisko anatomiju, it kā būtu pietiekami zināt, kur atrodas bicepss vai krūšu kurvis, ignorējot histoloģisko struktūru un vēl jo mazāk muskuļu bioķīmiju un fizioloģiju. ir pieejams pat bioloģisko zinātņu nespeciālistiem.
Histoloģiskā struktūra
Muskuļu audi atšķiras no citiem audiem (nervu, kaulu, saista) acīmredzamas īpašības dēļ: kontraktilitāte, tas ir, muskuļu audi spēj sarauties vai saīsināt to garumu. Pirms redzat, kā tas saīsinās un kādiem mehānismiem, parunāsim par tā struktūru. Mums ir trīs veidu muskuļu audi, kas atšķiras gan histoloģiski, gan funkcionāli: skeleta svītraini muskuļu audi, gludie muskuļu audi un sirds muskuļu audi. Galvenā funkcionālā atšķirība starp pirmo un pārējām divām ir tā, ka, lai gan pirmo nosaka griba, pārējie divi ir neatkarīgi no gribas. Pirmais ir muskuļi, kas kustina kaulus, muskuļi, kurus trenējam ar stieņiem, hanteles un mašīnām. Otro veidu piešķir iekšējo orgānu muskuļi, piemēram, kuņģa, zarnu u.c. muskuļi, kurus, kā mēs redzam katru dienu, nekontrolē griba. Trešais veids ir sirds: sirds sastāv arī no muskuļiem, patiesībā tas spēj savilkties; jo īpaši sirds muskulis ir arī svītrains, tāpēc līdzīgs skeleta muskuļiem, tomēr ir būtiska atšķirība, tā ritmiskā kontrakcija nav atkarīga no gribas.
Skeleta svītrains muskulis ir atbildīgs par brīvprātīgām motoriskām aktivitātēm, tātad par sporta aktivitātēm. Svītrainais muskulis sastāv no šūnām, tāpat kā visas citas organisma struktūras un sistēmas; šūna ir mazākā vienība, kas spēj autonomi dzīvot. Cilvēka organismā ir miljardiem šūnu, un gandrīz visām ir centrālā daļa, ko sauc par kodolu. ko ieskauj želatīna viela, ko sauc par citoplazmu. Šūnas, kas veido muskuļus, sauc par muskuļu šķiedrām: tie ir iegareni elementi, kas izvietoti gareniski pret muskuļa asi un savākti joslās. Svītrainās muskuļu šķiedras galvenās īpašības ir trīs:
- Tas ir ļoti liels, garums var sasniegt dažus centimetrus, diametrs ir 10-100 mikroni (1 mikrons = 1/1000 mm.). Pārējās organisma šūnas ar dažiem izņēmumiem ir mikroskopiski.
- Tam ir daudz kodolu (gandrīz visām šūnām ir tikai viens), un tāpēc to sauc par "polinukleāro sincitiumu".
- Tas ir šķērsvirzienā, tas ir, tas rada tumšu un gaišu joslu maiņu. Muskuļu šķiedras citoplazmā ir iegareni veidojumi, kas ir izvietoti gareniski pret šķiedras asi un līdz ar to arī uz muskuļa asi, ko sauc par miofibrilām, un mēs tās varam uzskatīt par iegarenām auklām, kas novietotas visas šķiedras svītru šūnā.
Paņemsim miofibrilu un izpētīsim to: tam ir tumšas joslas, ko sauc par A joslām, un gaišas joslas ar nosaukumu I, joslas I vidū "ir tumša līnija, ko sauc par Z līniju. Telpu starp vienu Z līniju un otru sauc sarkomērs, kas apzīmē saraušanās elementu un mazāko muskuļu funkcionālo vienību; praksē šķiedra saīsinās, jo tās sarkomēri ir saīsināti.
Tagad redzēsim, kā tiek veidots miofibrils, to sauc par muskuļu ultrastruktūru. Tas ir izgatavots no pavedieniem, daži lieli, ko sauc par miozīna pavedieniem, citi - plāni, ko sauc par aktīna pavedieniem. Lielie savienojas ar plāniem tādā veidā, ka joslu A veido lielais pavediens (tāpēc tas ir tumšāks), I josla to veido tā plāna kvēldiega daļa, kas nav pielipusi pie smagā kvēldiega (veidojot plānu kvēldiegu, tā ir vieglāka).
Kontrakcijas mehānisms
Tagad, kad mēs zinām histoloģisko struktūru un ultrastruktūru, mēs varam norādīt uz kontrakcijas mehānismu. Kontrakcijā gaismas pavedieni plūst starp smagajiem pavedieniem, tā ka joslas I samazinās garumā; līdz ar to sarkomera garums samazinās, tas ir, attālums starp vienu Z joslu un otru: tādēļ kontrakcija notiek nevis tāpēc, ka pavedieni ir saīsinājušies, bet gan tāpēc, ka tie ir samazinājuši sarkomēra garumu, slīdot. tā kā miofibrili veido šķiedru, šķiedras garums samazinās, līdz ar to saīsinās muskuļi, kas sastāv no šķiedrām. Acīmredzot, lai šie pavedieni plūst, ir nepieciešama enerģija, un to dod viela: l "ATP ( adenozīna trifosfāts), kas ir organisma enerģētiskā valūta. ATP veidojas no pārtikas oksidēšanās: enerģija, ko pārtika ir nodod ATP, kas pēc tam pārnes to uz pavedieniem, lai tie plūst. notiek arī cits elements , Ca ++ jonu (kalciju). Muskuļu šūna saglabā lielus tā krājumus un padara to pieejamu sarkomeram, kad jānotiek kontrakcijai.
Muskuļu kontrakcija no makroskopiskā viedokļa
Mēs esam redzējuši, ka kontrakcijas elements ir sarkomērs, tagad pārbaudīsim visu muskuļu un izpētīsim to no fizioloģiskā viedokļa, bet makroskopiski. Lai muskuļi sarautos, ir jāierodas elektriskajam stimulam: šis stimuls nāk no motora. nervs, sākot no muguras smadzenēm (kā tas notiek dabiski); vai arī tas var nākt no rezekta un elektriski stimulēta motora nerva vai tieši stimulējot muskuļus.; šajā brīdī mēs to stimulējam elektriski; muskulis saraujas, tas ir, tas saīsinās, paceļot svaru; šo kontrakciju sauc par izotonisku kontrakciju. No otras puses, ja mēs sasienam muskuli ar abiem galiem pie diviem stingriem balstiem, kad mēs to stimulējam, muskuļi palielinās spriedzi, nesaīsinot: to sauc par izometrisko kontrakciju. Praksē, ja mēs noņemsim stieni no zemes un pacelsim to, tā būs izotoniska kontrakcija; ja mēs to noslogosim ar ļoti lielu svaru un, mēģinot to pacelt, tādēļ, maksimāli savelkot muskuļus, mēs to nekustinām, to sauksim par izometrisko kontrakciju. Izotoniskajā kontrakcijā esam veikuši mehānisku darbu (darbs = spēks x pārvietojums); izometriskajā kontrakcijā mehāniskais darbs ir nulle, jo: darbs = spēks x pārvietojums = 0, pārvietojums = 0, darbs = spēks x 0 = 0
Ja mēs stimulēsim muskuli ar ļoti augstu frekvenci (ti, daudziem impulsiem sekundē), tas attīstīs ļoti lielu spēku un paliks maksimāli savilkts: šajā stāvoklī esošais muskulis ir stingumkrampjiem, tāpēc stingumkrampju kontrakcija nozīmē maksimālu un nepārtraukta kontrakcija. Muskuļus pēc vēlēšanās var saraut maz vai daudz; tas ir iespējams, izmantojot divus mehānismus: 1) Ja muskulis nav nedaudz savilkts, tikai dažas šķiedras saraujas; palielinot kontrakcijas intensitāti, tiek pievienotas citas šķiedras.2) Šķiedra var sarauties ar mazāku vai lielāku spēku atkarībā no izlādes biežuma, ti, elektrisko impulsu skaita, kas laika vienībā sasniedz muskuļus. Modulējot šos divus mainīgos lielumus, centrālā nervu sistēma kontrolē, cik spēcīgi muskulim jāsamazinās. Kad tas pavada spēcīgu kontrakciju, gandrīz visas muskuļu šķiedras ne tikai saīsinās, bet visas saīsinās ar lielu spēku: ja tas pavēl vāju kontrakciju, tikai dažas šķiedras saīsinās un ar mazāku spēku.
Tagad pievērsīsimies vēl vienam svarīgam muskuļu fizioloģijas aspektam: muskuļu tonusam. Muskuļu tonusu var definēt kā nepārtrauktu nelielu muskuļu kontrakcijas stāvokli, kas notiek neatkarīgi no gribas. Kāds faktors izraisa šo kontrakcijas stāvokli? Pirms piedzimšanas muskuļi ir vienāda garuma ar kauliem, tad, attīstoties, kauli stiepjas vairāk nekā muskuļi, tā ka pēdējie ir izstiepti. Izstiepjot muskuli, mugurkaula refleksa (miotatiskā refleksa) dēļ tas saraujas, tāpēc nepārtraukta muskuļu stiepšanās nosaka nepārtrauktu gaismas stāvokli, bet pastāvīgu kontrakciju. Iemesls ir reflekss, un, tā kā refleksu galvenā iezīme ir brīvprātība, toni neregulē griba. Tonis ir parādība uz nervu refleksu pamata, tādēļ, ja es nogriezu nervu, kas iet no centrālās nervu sistēmas uz muskuļu, tas kļūst ļengans, pilnībā zaudējot tonusu.
Muskuļa kontrakcijas spēks ir atkarīgs no tā šķērsgriezuma un ir vienāds ar 4-6 kg.cm2. Bet princips principā ir spēkā, nav precīzas tiešas proporcionalitātes attiecības: sportistam muskuļi, kas ir nedaudz mazāki par cita sportista muskuļiem, var būt spēcīgāki. Muskulis palielina savu apjomu, ja tiek trenēts. Ar pieaugošu pretestību (šis ir princips, uz kura balstās vingrošana ar svaru); jāuzsver, ka katras muskuļu šķiedras apjoms palielinās, bet muskuļu šķiedru skaits paliek nemainīgs.Šo parādību sauc par muskuļu hipertrofiju.
Muskuļu bioķīmija
Tagad pievērsīsimies muskuļu reakciju problēmai. Mēs jau teicām, ka ir nepieciešama enerģija, lai notiktu kontrakcija; šūna saglabā šo enerģiju tā sauktajā ATP (adenozīna trifosfātā), kas, dodot enerģiju muskuļiem, tiek pārveidots par ADP (adenozīna difosfāts) + Pi (neorganiskais fosfāts): reakcija sastāv no fosfāta noņemšanas. Tātad reakcija, kas notiek muskuļos, ir ATP → ADP + Pi + enerģija. Tomēr ATP krājumu ir maz, un ir nepieciešams šo elementu atkārtoti sintezēt. Tāpēc, lai muskuļi sarautos, jānotiek arī pretējai reakcijai (ADP + Pi + enerģija> ATP), lai muskuļos vienmēr būtu pieejams ATP.Enerģiju, lai notiktu ATP atkārtota sintēze, mums dod pārtika: tie, pēc tam, kad tie ir sagremoti un uzsūcas, caur asinīm nonāk muskuļos, kur tie izdala savu enerģiju, tieši lai izveidotu ATP.
Par excellence enerģētisko vielu dod cukuri, jo īpaši glikoze. Glikozi var sadalīt skābekļa klātbūtnē (aerobiozē), un tā, kā saka nepareizi, tiek "sadedzināta"; atbrīvoto enerģiju uzņem ATP, bet no glikozes paliek tikai ūdens un oglekļa dioksīds. No vienas glikozes molekulas iegūst 36 ATP molekulas. Bet glikozei var uzbrukt arī bez skābekļa, tādā gadījumā tā pārvēršas pienskābē un veidojas tikai divas ATP molekulas; pienskābe, nonākot asinīs, nonāk aknās, kur tā atkal tiek pārveidota par glikozi.Šo pienskābes ciklu sauc par Cori ciklu. Kas praktiski notiek, kad muskuļi saraujas? Sākumā, kad muskuļi sāk sarauties, ATP tiek nekavējoties izsmelts, un, tā kā nav notikusi kardiocirkulācijas un elpošanas pielāgošanās, kas notiks vēlāk, skābeklis, kas sasniedz muskuli, ir nepietiekams, tāpēc glikoze sadalās tā trūkumā. Otrreiz mums var būt divas situācijas: 1) Ja pūles turpinās viegli, pietiek ar skābekli, tad glikoze oksidēsies ūdenī un oglekļa dioksīdā: pienskābe neuzkrājas un vingrinājumi var turpināties vairākas stundas (tāpēc šāda veida piepūli sauc par aerobiku; piemēram, distanču skriešana.) daudz pienskābes, kas izraisīs nogurumu (mēs runājam par anaerobu piepūli; piemēram, ātrs skrējiens, piemēram, 100 metri). Atpūtas laikā pienskābe skābekļa klātbūtnē atkal pārvērtīsies par glikozi. Sākumā pat ar aerobo piepūli mums trūkst skābekļa: mēs runājam par skābekļa parādu, kas tiks samaksāts, kad mēs atpūšamies; šis skābeklis tiks izmantots, lai atkārtoti sintezētu glikozi no pienskābes; patiesībā tūlīt pēc slodzes mēs patērējam vairāk skābekļa nekā parasti: mēs nomaksājam parādu. Kā redzat, mēs esam minējuši glikozi kā degvielas piemēru, jo tas ir vissvarīgākais muskulis; patiesībā, pat ja taukiem ir lielāks enerģijas daudzums, to oksidēšanai vienmēr ir vajadzīgs noteikts daudzums glicīdu un daudz vairāk skābekļa. Ja to nav, pastāv ievērojami traucējumi (ketoze un acidoze) . Olbaltumvielas var izmantot kā degvielu, tomēr, tā kā tās ir vienīgās, ko izmanto muskuļu trenēšanai, tajās dominē plastiskā funkcija. Lipīdiem ir tāda īpašība, ka tiem pašam svaram ir vairāk enerģijas nekā cukuriem un olbaltumvielām. ideāli izmanto kā tātad glicīdi ir degviela, olbaltumvielas ir izejvielas, lipīdi ir rezerves.
Šajā rakstā par muskuļu fizioloģiju esmu mēģinājis būt pēc iespējas skaidrāks, neņemot vērā zinātnisko stingrību: es uzskatu, ka būšu sasniedzis izcilu rezultātu, ja esmu stimulējis fitnesa profesionāļus nopietnāk interesēties par fizioloģiju, jo Es uzskatu, ka fizioloģijas un anatomijas pamatjēdzieniem ir jābūt neaizstājamam kultūras mantojumam, lai mēģinātu kaut kādā veidā izprast šo brīnišķīgo cilvēka ķermeni.
