Dr. Gianfranco De Angelis
On hätkähdyttävää nähdä, että ohjaajat ja henkilökohtaiset kouluttajat antavat "empiirisiä" selityksiä eri aiheista: lihasmassaa (hypertrofia), vahvuushyödyistä, vastustuskyvystä jne., Vaikka heillä ei olisi edes karkeaa tietoa histologisesta rakenteesta ja lihasfysiologiasta.
Harvoilla on vain enemmän tai vähemmän syvällistä tietoa makroskooppisesta anatomiasta, ikään kuin se riittäisi tietämään, missä hauis tai pectoral on, väärin ymmärtää histologista rakennetta ja vielä vähemmän lihasten biokemiaa ja fysiologiaa. Yritän niin pitkälle kuin mahdollista tehdä lyhyt ja yksinkertainen kohtelu aiheesta, myös biologisten tieteiden maallikoille.
Histologinen rakenne
Lihaskudos eroaa muista kudoksista (hermostosta, luusta, sidekudoksesta) ilmeisen ominaisuuden vuoksi: kontraktiilisuus, eli lihaskudos pystyy supistumaan tai lyhentämään sen pituutta. Ennen kuin näet, miten se lyhenee ja mitä mekanismeja, puhutaan sen rakenteesta. Meillä on kolmenlaisia lihastekudoksia, jotka eroavat sekä histologisesti että toiminnallisesti: luurankoisen lihaskudoksen, sileän lihaskudoksen ja sydämen lihaskudoksen. Pääasiallinen toiminnallinen ero kahden ensimmäisen ja toisen välillä on se, että kun ensimmäistä ohjaa tahto, muut kaksi ovat riippumattomia tahdosta. Ensimmäinen on lihakset, jotka tekevät luut liikkuvat, lihakset, joita harjoitamme barbellien, käsipainojen ja koneiden kanssa. Toisen tyypin antavat sisäelinten lihakset, kuten mahalaukun, suoliston jne. Lihakset. joka tahtoa ei valvota, kuten joka päivä näemme. Kolmas tyyppi on sydän: jopa sydän on valmistettu lihaksista, itse asiassa se pystyy sopimaan; erityisesti sydänlihas on suunnattu, niin samanlainen kuin luuranko, mutta tärkeä ero, sen rytminen supistuminen on riippumaton tahdosta.
Luuranko lihas on se, joka vastaa vapaaehtoisesta moottoritoiminnasta ja siten myös urheilusta. Jäykistetty lihas koostuu soluista, kuten kaikki muut organismin rakenteet ja laitteet; solu on pienin yksikkö, joka pystyy itsenäiseen elämään. Ihmiskehossa on miljardeja soluja, ja lähes kaikilla on keskiosa, jota kutsutaan ytimeksi, jota ympäröi sytoplasma nimeltä gelatiininen aine. Lihaksia muodostavia soluja kutsutaan lihaksiksi : ne ovat pitkänomaisia elementtejä, jotka on järjestetty pituussuunnassa lihaksen akseliin ja jotka on kerätty nauhoiksi. Jännitetyn lihaskuidun pääominaisuudet ovat kolme:
- Se on hyvin suuri, pituus voi olla noin senttimetriä, halkaisija on 10-100 mikronia (1 mikroni = 1/1000 mm.). Muut kehon solut ovat mikroskooppisia, joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta.
- Sillä on monia ytimiä (lähes kaikilla soluilla on vain yksi) ja sitä kutsutaan "polynuclear syncytiumiksi".
- Vaikuttaa siltä, että se on poikittain poikittainen, toisin sanoen se esittää pimeiden nauhojen ja valokaistojen vuorottelua. Lihaskuidussa on sytoplasmassaan pitkänomaisia kokoonpanoja, jotka on järjestetty pitkittäisesti kuidun akseliin ja siten myös lihaksen, jota kutsutaan myofibrileiksi, kanssa, voimme pitää niitä pitkänomaisina johtimina, jotka on sijoitettu solun sisään. Myofibrillit juovat myös poikittain ja ne ovat vastuussa koko kuidun juovista.
Otetaanpa myofibril ja tutkitaan sitä: sillä on tummia bändejä, joita kutsutaan A-kaistoiksi, ja kevyitä yhtyeitä, joita kutsutaan nimellä I, bändin I keskellä on tumma viiva, jota kutsutaan linjaksi Z. Viivan Z ja toisen välistä tilaa kutsutaan sarcomere, joka edustaa supistavaa elementtiä ja lihaksen pienintä toiminnallista yksikköä; käytännössä kuitu lyhenee, koska sen sarkomeereja lyhennetään.
Katsotaanpa nyt, miten myofibril on valmistettu, eli sitä kutsutaan lihaksen ultrastruktuuriksi. Se on valmistettu filamenteista, joista jotkut ovat nimeltään myosiinifilamentteja, toiset ohuet nimeltään aktiinifilamentit. Suuret sopivat yhteen ohuiden kanssa siten, että nauha A muodostuu paksusta filamentista (tästä syystä se on tummempi), nauha I muodostuu sen sijaan ohuen filamentin osasta, joka ei ole kiinnittynyt raskaaseen filamenttiin (muodostuu ohut filamentti on kevyempi).
Taittomekanismi
Nyt kun tiedämme histologisen rakenteen ja ultrastruktuurin, voimme mainita supistumisen mekanismin. Kevyiden filamenttien välissä kulkeutuvat kevyet filamentit supistuvat siten, että kaistan I pituudet vähenevät; niin myös sarcomere vähenee pituussuunnassa, ts. etäisyyden välillä Z-yhtyeen ja toisen välillä: siksi supistuminen ei johdu, koska filamentit ovat lyhentyneet, vaan koska ne ovat tehneet sarcomere-pituuden pienenemisen. Sarcomereen pituuden pienentäminen vähentää myofibrilien pituutta, joten koska myofibrillit muodostavat kuidun, kuidun pituus pienenee, jolloin kuituista valmistettu lihas lyhenee. On selvää, että nämä filamentit virtaavat, energiaa tarvitaan, ja tämä annetaan aineella: ATP (adenosiinitrifosfaatti), joka on kehon energiavaluutta. ATP muodostuu ruoan hapetuksesta: energiasta, jota ruoka on siirretty ATP: lle, joka sitten antaa sen filamenteille niiden virtaamiseksi. Jotta supistuminen tapahtuisi, tarvitaan myös toinen elementti, Ca ++ -ioni (kalsium). Lihasolu pitää suuret varastot sisätiloissaan ja saa sen käyttöön sarcomereen, kun supistumisen on tapahduttava.
Lihasten supistuminen makroskooppisesti
Olemme nähneet, että kontraktiilielementti on sarcomere, nyt tutkitaan koko lihas ja tutkitaan sitä fysiologiselta kannalta, mutta makroskooppisesti. Jotta lihas sopisi, sen on saavutettava sähköinen ärsyke : tämä ärsyke tulee moottorin hermosta alkaen selkäytimestä (kuten luonnollisesti tapahtuu); tai se voi tulla moottorin hermosta, joka on resektoitu ja sähköisesti stimuloitu, tai stimuloimalla suoraan lihaksia sähköisesti. Kuvittele lihaksen ottamista: toinen pää on sidottu kiinteään pisteeseen, toinen pää ripustaa sen painoon; tässä vaiheessa me stimuloimme sitä sähköisesti; lihas supistuu, eli se lyhentää, nostaa painoa; tätä supistusta kutsutaan isotoniseksi supistukseksi. Jos sen sijaan sidomme lihaksen molempiin päihin kahteen jäykään tukeen, kun stimuloimme sitä, lihas kasvaa jännitteessä lyhentämättä: tätä kutsutaan isometriseksi supistukseksi. Käytännössä, jos otamme palkin kuormanostimeen ja nostamme sen, tämä on isotoninen supistuminen; jos lataamme sen erittäin painavalla painolla ja yritämme samalla nostaa sitä, joten vaikka lihakset olisimme maksimissaan, emme liikuta sitä, tätä kutsutaan isometriseksi supistukseksi. Isotonisessa supistuksessa olemme suorittaneet mekaanisen työn (työ = voima x siirtymä); isometrisessä supistuksessa mekaaninen työ on nolla, koska: work = voima x siirtymä = 0, siirtymä = 0, työ = voima x 0 = 0
Jos me stimuloimme lihaksia erittäin korkealla taajuudella (ts. Lukuisilla impulsseilla sekunnissa), se kehittää hyvin suurta lujuutta ja pysyy supistuneena maksimiin: tämän tilan lihaksen sanotaan olevan jäykkäkouristus, joten tetaninen supistuminen tarkoittaa maksimaalista ja jatkuvaa supistumista. Lihas voi sopia hieman tai paljon. tämä on mahdollista kahden mekanismin avulla: 1) kun lihas on supistunut vähän, vain jotkin kuitujen sopimus; supistumisen intensiteetin lisääminen, muut kuidut lisätään. 2) Kuitu voi supistua pienemmällä tai suuremmalla voimalla purkauksen tiheydestä riippuen, ts. Sähköimpulssien lukumäärän, joka saavuttaa lihakset aikayksikössä. Näitä kahta muuttujaa moduloimalla keskushermosto ohjaa, mitä voimaa lihaksen on sovittava. Kun se määrää voimakkaan supistumisen, lähes kaikki lihaksen kuidut lyhenevät, ei vain, vaan ne kaikki lyhenevät suurella voimalla: kun se antaa heikon supistumisen, vain muutama kuitu lyhentää ja pienemmällä voimalla.
Käsittelemme nyt toista lihaksen fysiologian tärkeää näkökohtaa: lihaksen sävy . Lihasävy voidaan määritellä jatkuvaksi lievän supistumisen vähäiseksi tilaksi, joka on riippumaton tahdosta. Mikä tekijä aiheuttaa tämän supistumisen tilan? Ennen syntymää lihakset ovat samankokoisia kuin luut, sitten kehityksellä luut pidentyvät enemmän kuin lihakset, niin että jälkimmäiset venyvät. Kun lihas venyy selkärangan refleksin (myotatic reflex) takia, sen vuoksi jatkuva venytys, johon lihas kohdistuu, määrittää jatkuvan lievän, mutta pysyvän supistumisen tilan. Syy on heijastus, ja koska refleksien pääominaisuus on ei-vapaaehtoinen, sävy ei kuulu tahtoon. Ääni on ilmiö hermorakenteen pohjalta, joten jos leikkaan hermon, joka kulkee keskushermoston lihaksesta, se muuttuu hiljaiseksi ja menettää äänensä täysin.
Lihaksen supistumisvoima riippuu sen poikkileikkauksesta ja on 4-6 kg.cm2. Mutta periaate on periaatteessa pätevä, suoran suhteellisuuden tarkkaa suhdetta ei ole: urheilijalla voi olla jonkin verran pienempi kuin toisen urheilijan lihas. Lihaksen määrä kasvaa, jos se on koulutettu kasvavalla vastustuskyvyllä (se on periaate, johon painot perustuvat voimistelut perustuvat); on korostettava, että kunkin lihaskuidun tilavuus kasvaa, kun taas lihaskuitujen määrä pysyy vakiona. Tätä ilmiötä kutsutaan lihaksen hypertrofiaksi.
Lihasbiokemia
Nyt kohdataan ongelmiin, jotka liittyvät lihaksissa tapahtuviin reaktioihin. Olemme jo sanoneet, että supistuminen tapahtuu energiaa ; tämä energia solu säilyy ns. Niinpä lihaksessa tapahtuva reaktio on ATP → ADP + Pi + energia. ATP-varastot ovat kuitenkin vain vähän ja ne on syntetisoitava uudelleen. Siksi, jotta lihas sopisi, käänteinen reaktio (ADP + Pi + energia> ATP) on tehtävä myös niin, että lihaksessa on aina ATP. ATP: n synteesin tuottava energia antaa meille ruokaa: nämä, kun ne on sulatettu ja imeytynyt, saavuttavat lihaksen veren läpi, jossa he luopuvat energiastaan juuri ATP-lomakkeen tekemiseksi.
Energinen aine par excellence annetaan sokereilla, erityisesti glukoosilla. Glukoosi voidaan lohkaista hapen läsnä ollessa (aerobisissa olosuhteissa) ja se on, kuten on väärin sanottu, "palanut"; vapautunut energia vie sen ATP: stä, kun taas glukoosissa ei ole muuta kuin vettä ja hiilidioksidia. 36 ATP-molekyyliä saadaan glukoosimolekyylistä. Mutta glukoosia voidaan myös hyökätä hapen puuttuessa, jolloin se muunnetaan maitohapoksi ja muodostuu vain kaksi ATP-molekyyliä; sitten maitohappo, joka kulkee vereen, menee maksaan, jossa se muuttuu jälleen glukoosiksi. Tätä maitohapposykliä kutsutaan Cori-jaksoksi. Mitä tapahtuu käytännössä, kun lihassopimukset tehdään? Alussa, kun lihakset alkavat supistua, ATP lopetetaan välittömästi ja koska jälkikäteen ei ole tehty sydän- ja hengitysteiden sopeutumista, lihaksen saavuttava happi on riittämätön, joten glukoosi jakautuu happea muodostavan maitohapon puuttuminen. Toisen kerran meillä voi olla kaksi tilannetta: 1) Jos ponnistus jatkuu kevyellä tavalla, happi riittää, sitten glukoosi hapetetaan vedessä ja hiilihappoanhydriitissä: maitohappo ei kerry ja harjoitus voi jatkua tunteja ( tämän vuoksi tällaista vaivaa kutsutaan aerobiseksi, esimerkiksi pohjajuoksuksi. 2) Jos pyyntiponnistus on edelleen voimakasta, vaikka paljon happea saavuttaa lihaksen, paljon glukoosia hajoaa ilman happea; siksi muodostuu paljon maitohappoa, joka aiheuttaa väsymystä (puhumme anaerobisista ponnisteluista, esimerkiksi nopeasta ajasta, kuten 100 metriä). Lepoajan aikana maitohappo palaa glukoosiksi hapen läsnä ollessa. Aluksi, vaikka aerobisessa ponnistuksessa, meiltä puuttuu happi: puhumme hapen velasta, joka maksetaan, kun lepotamme; mainittua happea käytetään syntetisoimaan glukoosia maitohaposta; Itse asiassa heti ponnistuksen jälkeen kulutamme enemmän happea kuin normaali: maksamme velan. Kuten näette, mainitsimme glukoosin esimerkkinä polttoaineesta, koska se on tärkein lihaksen polttoaine; itse asiassa, vaikka rasvojen energian määrä olisi suurempi, niiden hapettamiseen tarvitaan aina tietty määrä glysiidejä ja paljon muuta happea. Näiden puuttuessa esiintyy merkittäviä häiriöitä (ketoosi ja acidoosi). Proteiineja voidaan käyttää polttoaineena, koska ne ovat ainoita, joita käytetään lihaksen muodostamiseen, muovitoiminto vallitsee niissä. Lipideillä on ominaisuus, että niillä on sama painoarvo enemmän energiaa kuin sokerit ja proteiinit: niitä käytetään ihanteellisesti talletuksena. Niinpä glysidit ovat polttoaine, proteiinit ovat raaka-aineita, lipidit ovat varantoja.
Yritin tässä artikkelissa lihaksen fysiologiasta olla mahdollisimman selkeä, laiminlyömättä tieteellistä tarkkuutta: Luulen, että olen saavuttanut suuren tuloksen, jos kannustin kuntoliikkeitä ottamaan vakavampaa kiinnostusta fysiologiaan, koska uskon, että fysiologian ja anatomian peruskäsitteiden on oltava välttämätön kulttuuriperintö, jotta voidaan yrittää ymmärtää tätä ihmeellistä ihmiskehoa jollakin tavalla.
