Редактирано от д -р Джанфранко Де Анджелис
„Разочароващо е да виждате инструктори и лични треньори в спортните зали, които дават„ емпирични “обяснения по различни теми: мускулна маса (хипертрофия), увеличаване на силата, издръжливост и т.н., без дори да имате приблизителни познания за хистологичната структура и физиологията на мускулите .
Малцина имат само малко или много задълбочени познания за макроскопската анатомия, сякаш е достатъчно да знаят къде се намират бицепсите или гръдните, пренебрегвайки хистологичната структура и още по-малко биохимията и физиологията на мускулите. Направете кратка и проста дискусия на темата, достъпна дори за миряни от биологичните науки.
Хистологична структура
Мускулната тъкан се различава от другите тъкани (нервна, костна, съединителна) поради очевидна характеристика: свиваемост, тоест мускулната тъкан е способна да се свива или съкращава. Преди да видим как се съкращава и за кои механизми, нека поговорим за неговата структура. Имаме три вида мускулна тъкан, различни както хистологично, така и функционално: скелетно набраздена мускулна тъкан, гладкомускулна тъкан и сърдечна мускулна тъкан. Основната функционална разлика между първата и другите две е, че докато първата се управлява от волята, другите две са независими от волята. Първият е мускулите, които движат костите, мускулите, които тренираме с щанги, гири и машини. Вторият тип се дава от мускулите на вътрешностите, като мускулите на стомаха, червата и пр. Които, както виждаме всеки ден, не се контролират от волята.Третият тип е сърдечният: сърцето е също направен от мускули, всъщност той е в състояние да се свива; по -специално, сърдечният мускул също е набразден, следователно подобен на скелетния, но важна разлика, ритмичното му свиване е независимо от волята.
Скелетният набразден мускул е този, който отговаря за доброволните двигателни дейности, следователно за спортните дейности. Набразденият мускул се състои от клетки, подобно на всички други структури и системи на организма; клетката е най -малката единица, способна за автономен живот. В човешкия организъм има милиарди клетки и почти всички имат централна част, наречена ядро, заобиколен от желатиново вещество, наречено цитоплазма. Клетките, които изграждат мускула, се наричат мускулни влакна: те са удължени елементи, подредени надлъжно спрямо оста на мускула и събрани в ленти. Основните характеристики на набразденото мускулно влакно са три:
- Той е много голям, дължината може да достигне няколко сантиметра, диаметърът е 10-100 микрона (1 микрон = 1/1000 мм.) Другите клетки на организма, с някои изключения, са с микроскопични размери.
- Той има много ядра (почти всички клетки имат само едно) и затова се нарича "полиядрен синцитий".
- Той е напречно набразден, тоест представлява редуване на тъмни и светли ленти. Мускулното влакно има удължени образувания в цитоплазмата си, подредени надлъжно спрямо оста на влакното и следователно също към тази на мускула, наречени миофибрили, можем да ги разглеждаме като удължени въжета, поставени вътре в клетката. От ивиците на цялото влакно.
Да вземем миофибрил и да го изучим: той има тъмни ленти, наречени A ленти, и светли ленти, наречени I, в средата на лента I c "е тъмна линия, наречена Z линия. Пространството между една Z линия и другата се нарича саркомер, който представлява съкратителния елемент и най -малката функционална единица на мускула; на практика влакното се скъсява, защото саркомерите му са скъсени.
Сега нека видим как се прави миофибрилът, това е, което се нарича ултраструктура на мускула. Той е направен от нишки, някои големи, наречени миозинови нишки, други тънки, наречени актинови нишки. Големите се вписват заедно с тънките по такъв начин, че лентата А се образува от голямата нишка (затова е по -тъмна), лента I вместо това се образува от онази част от тънката нишка, която не е залепена за тежката нишка (образувана от тънката нишка, тя е по -лека).
Механизъм на свиване
Сега, когато знаем хистологичната структура и ултраструктурата, можем да загатваме за механизма на свиване. При свиването леките нишки текат между тежките нишки, така че лентите I намаляват по дължина; по този начин саркомерата също намалява по дължина, това е разстоянието между една Z лента и другата: следователно свиването се случва не защото нишките са се скъсили, а защото са намалили дължината на саркомера чрез плъзгане. дължината на миофибрилите, следователно тъй като миофибрилите съставляват влакното, дължината на влакното намалява, следователно мускулът, който е направен от влакна, се съкращава. Очевидно, за да текат тези нишки, е необходима енергия и това се дава от вещество: l "ATP ( аденозин трифосфат), който представлява енергийната валута на организма. , йон Ca ++ (калций). Мускулната клетка държи големи запаси от нея вътре и я прави достъпна за саркомера, когато трябва да настъпи свиване.
Мускулна контракция от макроскопска гледна точка
Видяхме, че съкратителният елемент е саркомерът, нека сега изследваме целия мускул и го изследваме от физиологична гледна точка, но макроскопски. За да се свие мускулът, трябва да пристигне електрически стимул: този стимул идва от мотора нерв, започвайки от гръбначния мозък (както се случва естествено); или може да дойде от резециран и електрически стимулиран двигателен нерв, или чрез директно стимулиране на мускула електрически. в този момент ние го стимулираме електрически; мускулът ще се свие, тоест ще се скъси чрез повдигане на тежестта; това свиване се нарича изотонично свиване. Ако, от друга страна, завържем мускула с двата края към две твърди опори, когато го стимулираме, мускулът ще се увеличи в напрежение, без да се скъсява: това се нарича изометрично свиване. На практика, ако свалим щангата от земята и я повдигнем, това ще бъде изотонично свиване; ако го натоварим с много голямо тегло и, докато се опитваме да го повдигнем, следователно, докато свиваме мускулите максимално, не го движим, това ще се нарече изометрично свиване. При изотоничното свиване сме извършили механична работа (работа = сила х изместване); при изометрично свиване механичната работа е нула, тъй като: работа = сила x изместване = 0, преместване = 0, работа = сила x 0 = 0
Ако стимулираме мускула с много висока честота (т.е. множество импулси в секунда), той ще развие много висока сила и ще остане свит до максимум: мускулът в това състояние се казва, че е в тетанус, следователно тетаничното свиване означава максимално и непрекъснато свиване. Мускулът може да се свива малко или много, по желание; това е възможно чрез два механизма: 1) Когато мускулът не се свива малко, само някои влакна се свиват; увеличавайки интензивността на свиването, се добавят други влакна.2) Влакното може да се свие с по -малка или по -голяма сила в зависимост от честотата на разряд, т.е. броя на електрическите импулси, които достигат мускулите в единицата време. Чрез модулиране на тези две променливи, централната нервна система контролира колко силно трябва да се свие мускулът. Когато командва силно свиване, почти всички влакна на мускула не само се скъсяват, но всички ще се скъсят с много сила: когато командва слабо свиване, само няколко влакна се скъсяват и с по -малка сила.
Нека сега обърнем внимание на друг важен аспект на мускулната физиология: мускулен тонус. Мускулният тонус може да се определи като непрекъснато състояние на леко свиване на мускулите, което настъпва независимо от волята.Какъв фактор причинява това състояние на свиване? Преди раждането мускулите са със същата дължина като костите, след това, когато се развиват, костите се разтягат повече от мускулите, така че последните се разтягат. Когато мускул се разтяга, поради гръбначния рефлекс (миостатичен рефлекс) той се свива, поради което непрекъснатото разтягане, на което е подложен мускулът, определя непрекъснато състояние на светлина, но постоянно свиване. Причината е рефлекс и тъй като основната характеристика на рефлексите е доброволността, тонът не се управлява от волята. Тонът е явление на нервна рефлекторна основа, така че ако отрежа нерва, който преминава от централната нервна система към мускула, той става отпуснат, като напълно губи тонуса си.
Силата на свиване на мускула зависи от неговото напречно сечение и е равна на 4-6 kg.cm2. Но принципът е валиден по принцип, няма точно съотношение на пряка пропорционалност: при спортист мускул, който е малко по -малък от този на друг спортист, може да бъде по -силен. Мускулът увеличава обема си, ако е трениран. С увеличаване на съпротивлението (това е принципът, на който се основава гимнастиката с тежести); трябва да се подчертае, че обемът на всяко мускулно влакно се увеличава, докато броят на мускулните влакна остава постоянен. Това явление се нарича мускулна хипертрофия.
Биохимията на мускулите
Нека сега да разгледаме проблема с реакциите, които възникват в мускулите. Вече казахме, че е необходима енергия, за да настъпи свиване; клетката запазва тази енергия в така наречения АТФ (аденозин трифосфат), който, когато дава енергия на мускула, се трансформира в ADP (аденозин дифосфат) + Pi (неорганичен фосфат): реакцията се състои в отстраняване на фосфат. Така че реакцията, която протича в мускула е ATP → ADP + Pi + енергия. Запасите на АТФ обаче са малко и е необходимо да се синтезира отново този елемент. Следователно, за да може мускулът да се свие, трябва да настъпи и обратната реакция (ADP + Pi + енергия> ATP), така че мускулът винаги да има наличен ATP. Енергията, за да се осъществи ресинтезата на АТФ, ни се дава с храната: те, след като са усвоени и усвоени, достигат до мускулите чрез кръвта, където освобождават енергията си, точно за да се образува АТФ.
Енергийното вещество par excellence се дава от захари, по -специално глюкоза. Глюкозата може да се разгради в присъствието на кислород (при аеробиоза) и, както се казва неправилно, "изгоря"; освободената енергия се поема от АТФ, докато от глюкозата остава само водата и въглеродният диоксид. От една молекула глюкоза се получават 36 молекули АТФ. Но глюкозата може да бъде атакувана и при липса на кислород, в този случай тя се превръща в млечна киселина и се образуват само две молекули АТФ; тогава млечната киселина, преминавайки в кръвта, отива в черния дроб, където отново се трансформира в глюкоза.Този цикъл на млечната киселина се нарича цикъл на Кори. Какво на практика се случва, когато мускулът се свие? В началото, когато мускулът започне да се свива, АТФ незабавно се изчерпва и тъй като не са настъпили кардиоциркулаторни и дихателни адаптации, които ще настъпят по -късно, кислородът, който достига до мускула, е недостатъчен, така че глюкозата се разгражда до липса на кислород, образуващ млечна киселина. За втори път можем да имаме две ситуации: 1) Ако усилията продължат леко, кислородът е достатъчен, тогава глюкозата ще се окислява във вода и въглероден диоксид: млечната киселина няма да се натрупва и упражненията могат да продължат с часове (следователно този вид усилия се наричат аеробни; например бягане на крос-кънтри). 2) Ако усилието продължава да бъде интензивно, въпреки много кислород, достигащ до мускула, много глюкоза ще се раздели при липса на кислород; следователно много млечна киселина, която ще причини умора (говорим за анаеробни усилия; например бързо бягане, например 100 метра) .По време на почивка млечната киселина, в присъствието на кислород, ще се превърне обратно в глюкоза. В началото дори при аеробни усилия ни липсва кислород: говорим за кислороден дълг, който ще бъде изплатен, когато почиваме; този кислород ще се използва за повторно синтезиране на глюкоза от млечна киселина; всъщност веднага след натоварване консумираме повече кислород от нормалното: изплащаме дълга. Както можете да видите, ние цитирахме глюкозата като пример за гориво, тъй като той представлява най -важния мускул; всъщност, дори ако мазнините имат по -голямо количество енергия, за да ги окислим винаги са необходими определено количество глициди и много повече кислород. При липсата на тези има значителни нарушения (кетоза и ацидоза) . Протеините могат да се използват като гориво, тъй като те са единствените, използвани за трениране на мускулите, в тях преобладава пластичната функция. Липидите имат характеристиката, че при същото тегло те имат повече енергия от захарите и протеините: те са идеално се използва като Така глицидите са горивото, протеините са суровините, липидите са резервите.
Опитах се в тази статия за физиологията на мускулите да бъда възможно най -ясен, без да пренебрегвам ни най -малко научната строгост: Вярвам, че ще постигна отличен резултат, ако съм стимулирал фитнес специалистите да проявят по -сериозен интерес към физиологията, защото Вярвам, че фундаменталните представи за физиологията и анатомията трябва да бъдат незаменимо културно наследство, за да се опитаме да разберем по някакъв начин това прекрасно човешко тяло.
