Upravil Dr. Gianfranco De Angelis
Je „skličující vidět instruktory a osobní trenéry v tělocvičnách, jak podávají„ empirická “vysvětlení na různá témata: svalová hmota (hypertrofie), zvýšení síly, vytrvalosti atd., Aniž by měli alespoň hrubé znalosti o histologické struktuře a fyziologii svalů .
Jen málo z nich má jen více či méně hluboké znalosti o makroskopické anatomii, jako by stačilo vědět, kde je biceps nebo prsní sval, ignorovat histologickou strukturu a ještě méně biochemii a fyziologii svalů. Provést krátkou a jednoduchou diskusi předmětu, přístupné i laikům biologických věd.
Histologická struktura
Svalová tkáň se liší od ostatních tkání (nervová, kostní, pojivová) v důsledku zjevné charakteristiky: kontraktility, to znamená, že svalová tkáň je schopna se smršťovat nebo zkracovat svoji délku. Než uvidíme, jak se zkracuje a pro jaké mechanismy, promluvme si o jeho struktuře. Máme tři typy svalové tkáně, odlišné histologicky i funkčně: tkáň svalového příčně pruhovaného svalstva, tkáň hladkého svalstva a tkáň srdečního svalu. Hlavní funkční rozdíl mezi prvními a dalšími dvěma spočívá v tom, že zatímco první se řídí vůlí, další dva jsou na vůli nezávislé. První jsou svaly, které hýbou kostmi, svaly, které cvičíme s činkami, činkami a stroji. Druhý typ je dán svaly vnitřností, jako jsou svaly žaludku, střev atd. Které, jak vidíme každý den, nejsou ovládány vůlí.Třetí typ je srdeční typ: srdce je také vyrobeno ze svalů, ve skutečnosti je schopno stahovat se; zejména srdeční sval je také příčně pruhovaný, tudíž podobný kosternímu, nicméně důležitý rozdíl, jeho rytmická kontrakce je nezávislá na vůli.
Za dobrovolné motorické aktivity, tedy za sportovní aktivity, je zodpovědný kosterně pruhovaný sval. Příčně pruhovaný sval se skládá z buněk, stejně jako všechny ostatní struktury a systémy organismu; buňka je nejmenší jednotkou schopnou autonomního života. V lidském organismu jsou miliardy buněk a téměř všechny mají centrální část zvanou jádro, obklopen želatinovou látkou zvanou cytoplazma. Buňky, které tvoří sval, se nazývají svalová vlákna: jsou to podlouhlé prvky, uspořádané podélně k ose svalu a shromažďované v pásech. Hlavní charakteristiky příčně pruhovaného svalového vlákna jsou tři:
- Je velmi velký, délka může dosáhnout několika centimetrů, průměr je 10-100 mikronů (1 mikron = 1/1000 mm.) Ostatní buňky organismu mají, až na výjimky, mikroskopické rozměry.
- Má mnoho jader (téměř všechny buňky mají pouze jedno), a proto se nazývá „polynukleární syncytium“.
- Je příčně pruhovaný, to znamená, že představuje střídání tmavých a světlých pásů. Svalové vlákno má ve své cytoplazmě podlouhlé útvary, uspořádané podélně k ose vlákna, a tedy také k svalové, zvané myofibrily, můžeme je považovat za prodloužené šňůry umístěné uvnitř buňky. Pruhy celého vlákna.
Vezměme si myofibril a prostudujme ji: má tmavé pásy, zvané A pásy, a světlé pásy zvané I, uprostřed pásma I c "je tmavá čára zvaná linie Z. Prostor mezi jednou linií Z a druhou se nazývá sarkomera, která představuje kontraktilní prvek a nejmenší funkční jednotku svalu; v praxi se vlákno zkracuje, protože se zkracují jeho sarkomery.
Nyní se podívejme, jak se myofibril vyrábí, tomu se říká ultrastruktura svalu. Je vyroben z vláken, některá velká se nazývají myosinová vlákna, jiná tenká se nazývají aktinová vlákna. Velká se k těm tenkým hodí tak, že pás A je tvořen velkým filamentem (proto je tmavší), pás I je místo toho tvořen tou částí tenkého vlákna, která není přilepená k těžkému vláknu (je tvořena tenkým vláknem, je lehčí).
Mechanismus kontrakce
Nyní, když známe histologickou strukturu a ultrastrukturu, můžeme naznačit mechanismus kontrakce. Při smršťování proudí lehká vlákna mezi těžkými vlákny, takže pásy I se zmenšují na délku; sarkoméra se tedy také zmenšuje, tj. vzdálenost mezi jedním pásmem Z a druhým: ke kontrakci tedy nedochází proto, že by se vlákna zkrátila, ale proto, že sklouznutím zkrátila délku sarkoméry. délka myofibril protože myofibrily tvoří vlákno, délka vlákna se zmenšuje, v důsledku toho se sval, který je tvořen vlákny, zkracuje. Je zřejmé, že k proudění těchto vláken je potřeba energie, která je dána látkou: l "ATP ( adenosintrifosfát), který představuje energetickou měnu organismu ATP se tvoří oxidací potravin: energie, kterou potravina dostává, je předávána ATP, která ji pak přenáší do vláken, aby je proudily. dochází ke kontrakci a je zapotřebí i další prvek , iont Ca ++ (vápník). Svalová buňka v sobě uchovává velké zásoby a dává ji k dispozici sarkoméru, když musí dojít ke kontrakci.
Svalová kontrakce z makroskopického hlediska
Viděli jsme, že kontraktilním prvkem je sarkomera, prozkoumejme nyní celý sval a studujme jej z fyziologického hlediska, ale makroskopicky. Aby se sval stáhl, musí dorazit elektrický stimul: tento stimul pochází z motoru nerv, vycházející z míchy (jak se to přirozeně děje); nebo může pocházet z resekovaného a elektricky stimulovaného motorického nervu, nebo přímo elektrickou stimulací svalu; v tomto bodě ji elektricky stimulujeme; sval se stáhne, to znamená, že se zkrátí zvedáním váhy; tato kontrakce se nazývá izotonická kontrakce. Pokud naopak svážeme sval s oběma konci ke dvěma tuhým oporám, při stimulaci se sval zvýší v napětí bez zkrácení: tomu se říká izometrická kontrakce. V praxi, pokud sejmeme činku ze země a zvedneme ji, bude to izotonická kontrakce; naložíme -li jej velmi těžkou hmotností a při pokusu jej zvednout, tedy při maximálním stažení svalů s ním nepohybujeme, bude se tomu říkat izometrická kontrakce. V izotonické kontrakci jsme provedli mechanickou práci (práce = síla x posun); při izometrické kontrakci je mechanická práce nulová, protože: práce = síla x posun = 0, posun = 0, práce = síla x 0 = 0
Pokud sval stimulujeme velmi vysokou frekvencí (tj. Četnými impulsy za sekundu), vyvine velmi vysokou sílu a zůstane stažený na maximum: sval v tomto stavu je údajně v tetanu, proto tetanická kontrakce znamená maximální a neustálé stahování. Sval lze podle libosti stáhnout málo nebo hodně; je to možné dvěma mechanismy: 1) Když se sval trochu nestáhne, stáhne se pouze některá vlákna; zvýšením intenzity kontrakce se přidají další vlákna.2) Vlákno se může smršťovat menší nebo větší silou v závislosti na frekvenci výboje, tj. počtu elektrických impulsů, které se dostanou do svalů v jednotce času. Modulací těchto dvou proměnných centrální nervový systém řídí, jak silně se musí sval stáhnout. Když vyvolá silnou kontrakci, téměř všechna vlákna svalu se nejen zkrátí, ale všechna se zkrátí velkou silou: když poručí slabé kontrakci, zkracuje se jen několik vláken a menší silou.
Pojďme se nyní věnovat dalšímu důležitému aspektu fyziologie svalů: svalový tonus. Svalový tonus lze definovat jako kontinuální stav mírné svalové kontrakce, ke kterému dochází nezávisle na vůli. Jaký faktor způsobuje tento stav kontrakce? Před narozením mají svaly stejnou délku jako kosti, pak se při vývoji kosti napnou více než svaly, takže se napnou. Když je sval natažen, v důsledku páteřního reflexu (myotatického reflexu) se stáhne, proto nepřetržité natahování, kterému je sval vystaven, určuje kontinuální stav světla, ale trvalé stahy. Příčinou je reflex a jelikož hlavním rysem reflexů je nedobrovolnost, tón se neřídí vůlí. Tón je fenomén na základě nervového reflexu, takže když přeruším nerv, který jde z centrálního nervového systému do svalu, stane se ochablý a úplně ztratí svůj tón.
Síla kontrakce svalu závisí na jeho průřezu a je rovna 4-6 kg.cm2. Princip je však v zásadě platný, neexistuje přesný přímý poměrný poměr: u sportovce může být sval, který je o něco menší než u jiného sportovce, silnější. Sval zvyšuje svůj objem, pokud je trénován. Se zvyšujícím se odporem (tento je to princip, na kterém je založena silová gymnastika); je třeba zdůraznit, že objem každého svalového vlákna se zvyšuje, přičemž počet svalových vláken zůstává konstantní. Tento jev se nazývá svalová hypertrofie.
Biochemie svalu
Pojďme se nyní zabývat problémem reakcí, ke kterým dochází ve svalech. Již jsme řekli, že je nutná energie, aby mohlo dojít ke kontrakci; buňka tuto energii konzervuje v takzvaném ATP (adenosintrifosfát), který když dává energii do svalu, přemění se na ADP (adenosindifosfát) + Pi (anorganický fosfát): reakce spočívá v odstranění fosfátu. Reakce, která probíhá ve svalu, je tedy ATP → ADP + Pi + energie. Zásoby ATP je však málo a je nutné tento prvek znovu syntetizovat. Aby se tedy sval stáhl, musí také dojít k reverzní reakci (ADP + Pi + energie> ATP), aby měl sval vždy k dispozici ATP. Energii k tomu, aby proběhla resyntéza ATP, nám dodává jídlo: tyto se poté, co byly stráveny a absorbovány, dostanou do svalu krví, kde uvolní svoji energii, právě aby se vytvořila forma ATP.
Energetická látka par excellence je dána cukry, zejména glukózou. Glukózu lze štěpit za přítomnosti kyslíku (při aerobióze) a je, jak se říká nesprávně, „spálena“; energie, která se uvolňuje, je přijímána ATP, zatímco z glukózy zůstává pouze voda a oxid uhličitý. Z jedné molekuly glukózy se získá 36 molekul ATP. Na glukózu lze ale útočit i v nepřítomnosti kyslíku, v takovém případě se změní na kyselinu mléčnou a vytvoří se pouze dvě molekuly ATP; kyselina mléčná pak přechází do krve do jater, kde je opět přeměněna na glukózu.Tento cyklus kyseliny mléčné se nazývá Coriho cyklus. Co se prakticky stane, když se sval stáhne? Na začátku, když se sval začne smršťovat, je ATP okamžitě vyčerpán, a protože nedošlo k kardiocirkulačním a respiračním adaptacím, které nastanou později, kyslík, který se dostane do svalu, je nedostatečný, takže se glukóza rozpadá do nepřítomnosti kyslík tvořící kyselinu mléčnou. Podruhé můžeme mít dvě situace: 1) Pokud úsilí pokračuje lehce, kyslík stačí, pak se glukóza oxiduje ve vodě a oxidu uhličitém: kyselina mléčná se nehromadí a cvičení může pokračovat hodiny (tento typ úsilí se proto nazývá aerobní; například běh na lyžích.) 2) Pokud je úsilí i nadále intenzivní, navzdory množství kyslíku, který se dostává do svalu, se v nepřítomnosti kyslíku rozštěpí mnoho glukózy; hodně kyseliny mléčné, která způsobí únavu (mluvíme o anaerobním úsilí; například rychlý běh, například 100 metrů). Během odpočinku se kyselina mléčná v přítomnosti kyslíku změní zpět na glukózu. Na začátku nám i při aerobním úsilí chybí kyslík: mluvíme o kyslíkovém dluhu, který se zaplatí, když budeme odpočívat; tento kyslík bude použit k resyntéze glukózy z kyseliny mléčné; ve skutečnosti bezprostředně po námaze spotřebujeme více kyslíku než obvykle: splácíme dluh. Jak vidíte, jako palivo jsme uvedli glukózu, protože představuje nejdůležitější ze svalů; ve skutečnosti, i když tuky mají větší množství energie, k jejich oxidaci je vždy zapotřebí určité množství glycidů a mnohem více kyslíku. Bez nich dochází ke značným poruchám (ketóza a acidóza). Proteiny mohou být použity jako palivo, ale protože jsou jediné, které slouží k trénování svalů, převažuje v nich plastická funkce.Lipidy mají tu vlastnost, že při stejné hmotnosti mají více energie než cukry a bílkoviny: ideálně se používají jako zásobníky. Glycidy jsou tedy palivo, bílkoviny jsou suroviny, lipidy jsou rezervy.
V tomto článku o fyziologii svalů jsem se pokusil být co nejjasnější, aniž bych v nejmenším zanedbával vědeckou přísnost: Věřím, že dosáhnu vynikajících výsledků, pokud jsem stimuloval profesionály v oblasti fitness, aby se o fyziologii vážněji zajímali, protože Věřím, že základní pojmy fyziologie a anatomie musí být nepostradatelným kulturním dědictvím, které se pokusí nějakým způsobem pochopit toto nádherné lidské tělo.
