Gianfranco De Angelis
Tas ir apgrūtinoši redzēt, ka instruktori un personīgie trenažieri sniedz "empīriskus" paskaidrojumus par dažādām tēmām: muskuļu masu (hipertrofiju), spēka pieaugumu, pretestību utt., Pat neapzinoties histoloģisko struktūru un muskuļu fizioloģiju.
Tikai nedaudz vai mazāk padziļinātas zināšanas par makroskopisko anatomiju, it kā tas būtu pietiekami, lai zinātu, kur ir bicepss vai krūšu kurvja, pārprotot histoloģisko struktūru un vēl mazāku muskuļu bioķīmiju un fizioloģiju. Cik vien iespējams, es centīšos īsumā un vienkāršā veidā izskatīt šo tēmu, kas ir pieejama arī bioloģisko zinātņu maģistram.
Histoloģiskā struktūra
Muskuļu audi atšķiras no citiem audiem (nervu, kaulu, saistaudu) acīmredzamu īpašību dēļ: kontraktilitāte, ti, muskuļu audi spēj noslēgt līgumu vai saīsināt tā garumu. Pirms redzēt, kā tas saīsinās un kādi mehānismi, runāsim par tās struktūru. Mums ir trīs veidu muskuļu audi, kas atšķiras gan histoloģiski, gan funkcionāli: skeleta striated muskuļu audi, gludās muskulatūras audi un sirds muskuļu audi. Galvenā funkcionālā atšķirība starp pirmajiem un pārējiem diviem ir tā, ka, lai gan pirmais ir atkarīgs no gribas, pārējie divi ir neatkarīgi no gribas. Pirmais ir muskuļi, kas padara kaulus kustīgus, muskuļus mēs trenējam ar barbells, hanteles un mašīnām. Otro veidu dod iekšējo orgānu muskuļi, piemēram, kuņģa, zarnu uc muskuļi. kas, kā mēs redzam katru dienu, netiek kontrolēti ar gribu. Trešais veids ir sirds: pat sirds ir veidota no muskuļiem, patiesībā tā ir spējīga slēgt; jo īpaši, pat sirds muskulis ir šķērss, līdzīgs skeleta procesam, tomēr svarīga atšķirība, tās ritmiskā kontrakcija ir neatkarīga no gribas.
Skeleta muskuļi ir viens no tiem, kas ir atbildīgi par brīvprātīgu motorizētu darbību, un tāpēc arī sporta aktivitātēm. Strised muskuļu veido šūnas, tāpat kā visas citas organisma struktūras un aparāti; šūna ir mazākā vienība, kas spēj patstāvīgi dzīvot. Cilvēka ķermenī ir miljardi šūnu, un gandrīz visiem no tiem ir centrālā daļa, ko sauc par kodolu, kuru ieskauj želatīna, ko sauc par citoplazmu. Šūnas, kas veido muskuļus, sauc par muskuļu šķiedrām : tās ir iegareni elementi, kas izvietoti garenvirzienā pret muskuļa asi un savākti sloksnēs. Galvenās iezīmētās muskuļu šķiedras īpašības ir trīs:
- Tas ir ļoti liels, garums var sasniegt dažus centimetrus, diametrs ir 10-100 mikroni (1 mikrons = 1/1000 mm). Pārējās ķermeņa šūnas, ar dažiem izņēmumiem, ir mikroskopiskas.
- Tam ir daudz kodolu (gandrīz visām šūnām ir tikai viens) un tāpēc to sauc par "polinuclear syncytium".
- Šķiet, ka tas šķērso šķērsvirzienu, tas ir, tumšās joslas un gaismas joslas. Muskuļu šķiedras citoplazmā ir iegarenas formas, kas ir gareniski novietotas uz šķiedras asi un līdz ar to arī muskuļu, ko sauc par myofibrils, asīm, mēs varam uzskatīt tās par garenām auklām, kas ievietotas šūnā. Myofibrils arī tiek svītrots šķērsvirzienā, un tās ir atbildīgas par visas šķiedras svītrām.
Ņemim miofibrilu un pētīsim to: tai ir tumšas joslas, ko sauc par joslām A, un gaismas joslas, ko sauc par I, joslas I vidū ir tumša līnija, ko sauc par līniju Z. Zonu starp līniju Z un otru sauc par sarcomere, kas ir kontrakcijas elements un mazākā muskuļu funkcionālā vienība; praksē šķiedra tiek saīsināta, jo tās sarkomēri ir saīsināti.
Tagad aplūkosim, kā tiek izveidots myofibrils, tas ir, ko sauc par muskuļu ultrastruktūru. Tas ir izgatavots no pavedieniem, dažiem lieliem, ko sauc par miozīna pavedieniem, citiem - plāniem aktīna pavedieniem. Lielie savienojas ar plānām, tā, ka A joslu veido biezais pavediens (tāpēc tas ir tumšāks), bet joslu I veido tā plānā pavediena daļa, kas nav piestiprināta pie smagā kvēldiega (ko veido tukšais pavediens). plānais pavediens ir vieglāks).
Kontrakcijas mehānisms
Tagad, kad mēs zinām histoloģisko struktūru un ultrastruktūru, mēs varam minēt kontrakcijas mehānismu. Kontrakcijas laikā gaismas filamenti plūst starp smagajiem pavedieniem tā, ka joslas samazinās; tā arī sarcomere samazinās garumā, tas ir, attālums starp Z joslu un otru: tāpēc kontrakcija notiek nevis tāpēc, ka pavedieni ir saīsinājušies, bet gan tāpēc, ka sarcomere garums ir samazinājies. Samazinot sarkomēra garumu, samazinās miofibrilu garums, tādēļ, tā kā mikofibrīli veido šķiedru, šķiedras garums samazinās, līdz ar to mīkstums, kas izgatavots no šķiedrām, ir saīsināts. Acīmredzot, lai šie pavedieni varētu plūst, enerģija ir nepieciešama, un to dod viela: ATP (adenozīna trifosfāts), kas ir organisma enerģijas valūta. ATP veido pārtikas oksidācija: enerģija, ko pārtika nodod ATP, un pēc tam dod to pavedieniem, lai tie kļūtu plūsmas. Lai samazinātu kontrakciju, ir nepieciešams arī cits elements, Ca ++ jonu (kalcijs). Muskuļu šūna saglabā lielus krājumus savā interjerā un padara to pieejamu sarcomerei, kad rodas saspringums.
Muskuļu kontrakcija no makroskopiskā viedokļa
Mēs esam redzējuši, ka kontraktilais elements ir sarkomērs, mēs tagad pārbaudām visu muskuļu un pētām to no fizioloģiskā viedokļa, bet makroskopiski. Lai muskuļi varētu noslēgties, tam ir jāsaņem elektrisks stimuls : šis stimuls nāk no mehāniskā nerva, sākot no muguras smadzenēm (kā tas notiek dabiski); vai arī tā var būt no motorizēta nerva, kas ir atstarots un elektriski stimulēts, vai arī tieši stimulējot muskuļus elektriski. Iedomājieties, ka lietojat muskuļus: viens gals ir piesaistīts fiksētam punktam, otrs gals ir pakļauts svaram; šajā brīdī mēs to stimulējam elektriski; muskuļu līgums, proti, tas saīsinās, pacels svaru; šo kontrakciju sauc par izotonisku kontrakciju. Ja tā vietā muskuļus saistīsim ar abiem galiem uz diviem cietiem balstiem, tad, stimulējot to, muskuļi palielinās spriedzi bez saīsināšanas: to sauc par izometrisku kontrakciju. Praksē, ja mēs pacelsim bāru un pacelsim to, tas būs izotonisks saraušanās; ja mēs to ielādējam ar ļoti smagu svaru un, mēģinot to pacelt, tāpēc pat tad, ja mēs maksimāli palielinām muskuļus, mēs to nepārvietojam, to sauc par izometrisko kontrakciju. Izotoniskā kontrakcijā mēs 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 stimulējam muskuļus ar ļoti augstu frekvenci (tas ir, daudzus impulsus sekundē), tas attīstīs ļoti augstu spēku un saglabāsies līdz maksimālajam līmenim: tiek apgalvots, ka muskuļu stāvoklis šajā stadijā ir stingumkrampji, tāpēc tetaniskā kontrakcija nozīmē maksimālu un nepārtrauktu kontrakciju. Muskulatūra var noslēgties maz vai daudz, pēc vēlēšanās; tas ir iespējams, izmantojot divus mehānismus: 1) kad mazliet ir noslēgts muskuļu līgums, tikai daži šķiedras līgumi; palielinot kontrakcijas intensitāti, pievieno citas šķiedras. 2) šķiedras var sarukt ar mazāku vai lielāku spēku atkarībā no izlādes biežuma, ti, elektrisko impulsu skaita, kas sasniedz muskuļus laika vienībā. Mainot šos divus mainīgos lielumus, centrālās nervu sistēmas komandas tiek pakļautas tam, ar kādu spēku muskuļiem ir jāslēdz. Kad tas pavada spēcīgu kontrakciju, gandrīz visas muskuļu šķiedras saīsinās, ne tikai, bet tās visas saīsinās ar lielu spēku: kad tā pavada vāju kontrakciju, tikai dažas šķiedras saīsina un ar mazāku spēku.
Tagad mēs risinām vēl vienu svarīgu muskuļu fizioloģijas aspektu: muskuļu tonusu . Muskuļu tonusu var definēt kā nepārtrauktu vieglas muskuļu kontrakcijas stāvokli, kas ir neatkarīgs no gribas. Kāds faktors izraisa šo kontrakcijas stāvokli? Pirms dzemdībām muskuļi ir tādi paši garumi kā kauliem, tad, attīstoties, kauli palielinās vairāk nekā muskuļi, lai pēdējie tiktu izstiepti. Kad mugurkaula reflekss (miotātisks reflekss) to mīkstina, muskuļi stiepjas, tāpēc nepārtraukta stiepšanās, uz kuru attiecas muskuļi, nosaka nepārtrauktu nelielu, bet noturīgu kontrakciju. Cēlonis ir pārdomas, un tā kā refleksu galvenā iezīme ir brīvprātīga, toni neregulē ar gribu. Tonis ir fenomens uz nervu refleksu pamata, tādēļ, ja es izgriezu nervu, kas iet no centrālās nervu sistēmas uz muskuļiem, tas kļūst par blāvu, pilnīgi zaudējot savu toni.
Muskuļu kontrakcijas spēks ir atkarīgs no tā šķērsgriezuma un ir vienāds ar 4-6 kg.cm2. Bet princips principā ir spēkā, nav tiešas proporcionalitātes precīzas attiecības: sportistā var būt spēcīgāks muskuļu mazums, kas ir mazāks par cita sportista. Muskulatūra palielina tā tilpumu, ja tā ir apmācīta ar pieaugošu pretestību (tas ir princips, uz kura balstās svars balstīta vingrošana); ir jāuzsver, ka katra muskuļu šķiedra palielinās, bet muskuļu šķiedru skaits paliek nemainīgs. Šo parādību sauc par muskuļu hipertrofiju.
Muskuļu bioķīmija
Tagad saskaramies ar problēmām saistībā ar reakcijām, kas notiek muskuļos. Mēs jau esam teikuši, ka sarūkot notiek enerģija ; šī enerģija šūnu saglabā tā saukto ATP (adenozīna trifosfāts), kas, piešķirot enerģiju muskuļiem, pārvēršas par ADP (adenozīna difosfātu) + Pi (neorganisko fosfātu): reakcija ir fosfāta noņemšana. Tātad reakcija, kas notiek muskuļos, ir ATP → ADP + Pi + enerģija. Tomēr ATP krājumi ir maz un tie ir jāpārveido. Tāpēc, lai muskuļi varētu noslēgties, ir jānotiek arī atgriezeniskajai reakcijai (ADP + Pi + enerģija> ATP), lai muskuļiem vienmēr būtu ATP. Enerģija, lai padarītu ATP sintēzi mums dod ēdienu, tie pēc tam, kad tie ir sagremoti un uzsūcas, nonāk muskuļos caur asinīm, kur viņi atsakās no enerģijas, tieši tā, lai padarītu ATP formu.
Enerģētisko vielu par excellence nodrošina cukurs, jo īpaši glikoze. Glikozi var sadalīt skābekļa klātbūtnē (aerobos apstākļos) un, kā tas ir nepareizi teikts, tas ir "sadedzināts"; izdalītā enerģija to izņem no ATP, bet glikozei nav nekā ūdens un oglekļa dioksīds. 36 ATP molekulas iegūst no glikozes molekulas. Bet glikozi var uzbrukt arī bez skābekļa, un tādā gadījumā tā tiek pārvērsta pienskābē un veidojas tikai divas ATP molekulas; tad pienskābe, kas nonāk asinīs, nonāk aknās, kur to atkal pārveido par glikozi. Šo pienskābes ciklu sauc par Kori ciklu. Kas notiek praktiski, kad notiek muskuļu līgumi? Sākumā, kad muskuļi sāk noslēgties, ATP nekavējoties iztukšojas un, tā kā pēc tam nav bijuši sirds un elpošanas pielāgojumi, skābeklis, kas sasniedz muskuļus, ir nepietiekams, tāpēc glikoze sadalās nav skābekļa veidojoša pienskābes. Otrajā reizē mums var būt divas situācijas: 1) Ja piepūle turpinās vieglā veidā, pietiek ar skābekli, tad glikoze oksidējas ūdenī un oglekļa anhidrītā: pienskābe neuzkrāsies un vingrinājumi var turpināties stundām ( tādēļ šāda veida pūles tiek sauktas par aerobu, piemēram, apakšējo slieksni. 2) Ja piepūle joprojām ir intensīva, kaut arī daudz skābekļa sasniedz muskuļus, daudz glikozes izzūd, ja nav skābekļa; tāpēc veidosies daudz pienskābes, kas izraisīs nogurumu (mēs runājam par anaerobiem centieniem, piemēram, ātrs brauciens, piemēram, 100 metri). Atpūtas laikā pienskābe skābekļa klātbūtnē atgriezīsies pie glikozes. Sākumā, pat aerobos pasākumos, mums trūkst skābekļa: mēs runājam par skābekļa parādu, kas tiks maksāts, kad atpūsties; minētais skābeklis tiks izmantots, lai atkārtoti sintezētu glikozi no pienskābes; patiesībā tūlīt pēc piepūles mēs patērējam vairāk skābekļa nekā parasti: mēs atmaksājam parādu. Kā redzat, mēs pieminējām glikozi kā degvielas piemēru, jo tā ir vissvarīgākā muskuļu degviela; patiesībā, pat ja taukiem ir lielāks enerģijas daudzums, lai tos oksidētu, jums vienmēr ir nepieciešams zināms daudzums glikīdu un daudz vairāk skābekļa. Ja to nav, pastāv būtiski traucējumi (ketoze un acidoze). Olbaltumvielas var izmantot arī kā degvielu, jo tās ir vienīgās, ko izmanto, lai veidotu muskuļus. Lipīdiem ir raksturīga tāda, ka tiem pašiem svariem tiem ir vairāk enerģijas nekā cukuri un olbaltumvielas: tie ir ideāli izmantoti kā nogulsnes. Tātad glikīdi ir degviela, olbaltumvielas ir izejvielas, lipīdi ir rezerves.
Šajā rakstā es centos pēc iespējas skaidrāk izskaidrot muskuļu fizioloģiju, neņemot vērā zinātnisko stingrību: es domāju, ka es sasniegšu lielisku rezultātu, ja es stimulēju fitnesa operatorus uzņemties nopietnāku interesi par fizioloģiju, jo es uzskatu, ka fizioloģijas un anatomijas pamatjēdzieniem jābūt neaizstājamajam kultūras mantojumam, lai kaut kādā veidā saprastu šo brīnišķīgo cilvēka ķermeni.
